살비제는 농업, 산업 및 기타 산업 분야에서 널리 사용되는 살충제의 한 종류입니다. 주로 가축이나 반려동물에 기생하는 진드기류를 방제하는 데 사용됩니다. 전 세계적으로 진드기류로 인한 경제적 손실은 매년 막대합니다. 유엔 식량농업기구(FAO)에 따르면 전 세계 소의 80%가 진드기에 감염되어 있으며, 이로 인한 경제적 손실은 연간 약 73억 달러에 달합니다. 남미에서는 응애(Mononychellus planki McGregor, Acari: Tetranychidae)에 의해 피해를 입은 콩 작물의 수확량이 약 18.28% 감소했습니다. 중국에서는 약 4천만 에이커에 달하는 감귤류 과수원이 감귤응애(Panonychus citri McGregor)의 피해를 입고 있습니다. 따라서 살비제에 대한 세계 시장 수요는 매년 증가하고 있습니다. 2018년 살비제 시장의 8대 주요 제품은 스피로디클로펜, 스피로메티콘, 디아펜티우론, 비페나제이트, 피리다벤, 프로파르지트, 헥시티아족스, 펜피록시메이트이며, 이들 제품의 총 매출액은 5억 7,200만 달러로 전체 살비제 시장의 69.1%를 차지했습니다. 살비제 시장 규모는 2025년까지 20억 달러에 이를 것으로 예상됩니다. 전 세계 경작지 감소, 인구 증가, 천연 제품 수요 증가, 지속 가능한 농업 방식에 대한 요구 증가 등으로 인해 살비제 시장 규모는 더욱 확대될 전망입니다.
세계 살비제 시장 분석에 따르면, 붉은응애, 감귤잎응애, 그리고 파노니쿠스 우르미가 경제적으로 가장 중요한 해충 응애 종으로, 시장의 80% 이상을 차지합니다. 그 외 관련 응애로는 가성응애(주로 짧은응애), 녹응애, 담즙응애, 등에응애 등이 있습니다. 살비제는 주로 감귤류, 포도나무, 대두, 면화, 옥수수 등 채소와 과일 작물에 사용됩니다.
그러나 응애나 집게발응애와 같은 초식성 진드기는 짧은 생활주기, 단성생식, 독특한 대사 기전, 그리고 뛰어난 환경 적응력 때문에 살비제에 대한 저항성이 빠르게 증가하고 있습니다. 보고된 12종의 저항성 절지동물 중 3종이 응애입니다. 전 세계적으로 살비제 사용에 있어 유기인계, 카바메이트계, 유기염소계, 피레트로이드계와 같은 기존의 화학적 살비제가 여전히 지배적인 위치를 차지하고 있습니다. 최근 비페나제이트와 아세타페낙과 같은 고효율 살비제가 개발되었지만, 살비제의 동질화 문제는 여전히 심각합니다. 이러한 살비제를 장기간 비과학적으로 사용함에 따라 대부분의 초식성 진드기는 시판되는 화학적 살비제에 대해 다양한 정도의 저항성을 나타내게 되었고, 그 효과는 크게 감소했습니다. 한편, 환경 문제에 대한 관심이 높아지고 유기농업 분야가 점차 확대됨에 따라, 세계 시장에서 작물 보호를 위한 천연 제품에 대한 수요가 크게 증가했다. 따라서 안전하고 효율적이며 환경친화적이고 천적에 대한 피해가 적으며 내성 발생이 용이한 새로운 생물학적 살비제의 개발이 시급하다.
이를 바탕으로, 산업 및 산업 발전은 중국의 생물 자원 강점을 최대한 활용하여 생물학적 살비제의 연구 개발 및 응용을 촉진하는 것이 시급합니다.
1. 베라트로트롤 알칼로이드 연구 배경
산양파, 검은헬레보레라고도 불리는 헬레보레는 다년생 약용 식물입니다. 중국에서 자생하는 살충 식물로, 사람들은 생육 기간 동안 뿌리줄기를 캐내어 달인 물을 만들어 양, 염소, 소 등의 가축을 찬물에 씻기거나 파리 유충 및 기타 기생충을 구제하는 데 사용해 왔습니다. 연구 결과, 헬레보레는 다른 해충 방제에도 효과가 있는 것으로 밝혀졌습니다. 예를 들어, 헬레보레 뿌리줄기의 에틸아세테이트 추출물은 배추좀나방 2, 3령 유충에 대해 우수한 살충 효과를 나타내며, 베라트롤 알칼로이드 추출물은 독일바퀴벌레 성충과 4령 유충에 대해 일정량의 치사 효과를 보입니다. 또한, 헬레보레 뿌리줄기의 다양한 추출물이 진드기 구제에 효과적이며, 그중 에탄올 추출물 > 클로로포름 추출물 > n-부탄올 추출물 순으로 효과가 뛰어난 것으로 나타났습니다.
그러나 유효 성분을 추출하는 것은 어려운 문제입니다. 중국 연구자들은 일반적으로 암모니아 알칼리화 클로로포름 초음파 추출, 물 추출, 에탄올 침출 추출, 초임계 CO2 추출 등을 이용하여 베라트룸 뿌리줄기에서 유효 성분을 추출합니다. 이 중 암모니아 알칼리화 클로로포름 초음파 추출법은 추출률은 비교적 높지만 독성 용매인 클로로포름을 다량 사용해야 합니다. 물 추출법은 추출 횟수가 많고 물 소비량이 많으며 추출률이 낮습니다. 초임계 CO2 추출법은 베라트롤린 알칼로이드 추출에 있어 추출률이 높을 뿐만 아니라 유효 성분의 파괴를 최소화하고, 추출된 유효 성분의 약효와 순도를 크게 향상시킵니다. 또한, CO2는 무독성이며 용매 잔류물이 없어 인체와 환경에 무해하며, 기존 추출법으로 인한 환경 오염을 줄일 수 있어 식물 약효 성분 추출 및 분리에 있어 최적의 기술 중 하나로 평가받고 있습니다. 하지만 위험한 생산 공정과 높은 비용으로 인해 대규모 산업 적용이 어렵습니다.
2. 베라트로트롤 알칼로이드의 연구 개발 진행 상황
베라트룸 추출 기술 연구. 본 공동 추출 기술은 주로 전통 한약재인 베라트룸을 기반으로 하며, 천연 약재를 보조제로 사용하여 베라트로토인 및 기타 여러 활성 성분을 동시에 제조하고, 다양한 용매를 사용하여 식물성 약재를 연속적으로 추출함으로써 식물성 약재 내 유효 활성 성분의 정제 및 침전을 단계적으로 극대화합니다. 이를 통해 동일한 원료에서 서로 다른 기능 또는 유사한 기능을 가진 화합물 그룹 성분을 얻을 수 있습니다. 식물성 원료의 활용률을 크게 향상시키고 생산 비용을 절감하며 시장 경쟁력을 크게 높일 수 있습니다.
베라트룸 활성 성분의 작용 기전에 대한 연구. 베라트롤 뿌리줄기 추출물은 베라트롤, 레스베라트롤, 베라트로토인, 사이클로파민, 베라트롤 산화물 등 10가지 이상의 활성 성분을 함유하는 혼합물이다. 해충의 신경계에 작용한다.
연구 보고서에 따르면, 베라트룸 추출물의 독성은 전압 의존성 나트륨 이온 채널을 열어 전압 활성화 칼슘 이온 채널을 활성화시키고, 결과적으로 신경전달물질 방출을 유발하는 데서 비롯됩니다. 전압 개폐형 나트륨 이온 채널은 신경 및 근육 신호 전달에 필수적인 부분입니다. 베라트룸 추출물의 활성 성분은 나트륨 이온 채널에 전류 장애를 일으켜 막 투과성을 변화시키고, 떨림 쇼크를 유발하여 결국 사망에 이르게 할 수 있습니다.
한편, 일부 프랑스 학자들은 베라트로린 알칼로이드가 곤충의 아세틸콜린에스테라제(AChE)를 비경쟁적으로 억제할 수 있다고 보고했습니다. 베라트로린 알칼로이드의 독특한 작용 기전으로 인해 여러 작용 부위에 동시에 작용할 수 있으며, 진드기가 자체적인 구조 변화를 통해 이러한 다중 작용 부위 약물에 적응하기 어렵기 때문에 내성 발달이 쉽지 않습니다.
0.1% CE 헬레보레 뿌리줄기 추출물 제조 기술. 첨단 추출 기술과 우수한 제조 기술을 바탕으로, 약물의 표면 장력이 낮아 곤충의 몸을 빠르게 감싸 약물 용액의 침투 및 흡수를 촉진하고 유효 성분의 효과를 증진시킵니다. 수용성이 우수하여 분산 후 용액이 투명하고 균일합니다. 1000배 희석 시 캔버스 시트를 완전히 적시는 데 44초밖에 걸리지 않아 빠른 적심 및 침투가 가능합니다. 다중 광산란 안정성 데이터 분석 결과, 0.1% CE 헬레보레 뿌리줄기 추출물 제제는 우수한 안정성을 보여 다양한 현장 적용 환경에 충분히 부응합니다.
0.1% CE 베라트룸 뿌리줄기 추출물의 응용 기술 연구 진행 상황
새로운 기술은 약효를 크게 향상시켰습니다. 기존 기술과 비교하여 단일 성분 사용량을 줄였으며, 독자적인 공정을 통해 제품 내 성분 함량을 높여 시너지 효과를 더욱 뚜렷하게 나타냈습니다.
동시에, 기존 화학 살충제와 함께 사용하면 첫째, 붉은응애의 개체수를 현저히 감소시키고, 화학 살충제 사용량을 줄이며, 방제 효과를 향상시킬 수 있습니다. 요약하자면, 중국 광시성 허저우에서 감귤류 잎응애 발생이 가장 심한 시기에 0.1% CE 베라트룸 뿌리줄기 추출물 + 30% 에톡사졸을 살포한 결과 20분 만에 효과가 나타났고, 살포 3일 후에는 생존한 곤충이 전혀 발견되지 않았으며, 11일 후에도 95% 이상의 방제 효과가 유지되었습니다. 장시성 루이진 오렌지 잎응애 발생 초기 단계에는 0.1% CE 베라트룸 뿌리줄기 추출물 + 30% 테트라미진 비페나제이트를 살포하여 1일 만에 모든 응애가 사멸했고, 3일 후에도 생존한 곤충이 전혀 발견되지 않았으며, 16일 후에도 99%에 가까운 방제 효과를 보였습니다.
위의 야외 생물검정 결과는 붉은응애의 기본 개체수가 적거나 많을 때, 단일 제제 사용 및 화학 약제와의 병용 사용 모두에서, 베라텔라 불가리스 뿌리줄기 추출물이 붉은응애의 기본 개체수를 감소시키고 화학 살충제의 방제 효과를 향상시키는 데 탁월한 효과를 보였다는 것을 보여줍니다. 또한, 헬레보레 뿌리줄기 추출물은 식물에서 유래되었으며, 권장 농도에서 대부분의 식물의 새싹, 개화 및 어린 열매 시기에 안전하게 사용할 수 있고, 새순, 꽃, 열매의 생장에 영향을 미치지 않습니다. 응애의 천적과 같은 비표적 생물에게도 안전하고 환경친화적이며, 기존 살충제 및 살비제와 교차 내성이 없어 응애 통합 관리(IPM)에 매우 적합합니다. 화학 살충제 사용량 감소로 인해 감귤류에 잔류하는 에톡사졸, 스피로디클로펜, 비페나제이트 등의 화학 살충제 잔류량은 "중국 국가 식품안전기준(식품 내 농약 잔류 허용량)", "유럽연합 식품 농약 잔류 허용량 기준" 및 "미국 식품 농약 잔류 허용량 기준"을 충분히 충족할 수 있게 되었으며, 이는 식품 안전과 농산물의 품질 및 안전성을 확실하게 보장합니다.
유전자 편집 기술은 헬레보레의 산업화를 촉진합니다.
헬레보레는 흔히 약재로 사용되는 백합과에 속하는 여러해살이풀입니다. 산, 숲, 관목지에서 자라며 중국의 산시성, 허베이성, 허난성, 산둥성, 랴오닝성, 쓰촨성, 장쑤성 등지에 분포하고 있으며 야생 자원이 풍부합니다. 조사에 따르면 약용 헬레보레의 연간 생산량은 300~500톤에 달하며, 헬레보레, 싱안헬레보레, 마오수헬레보레, 구링헬레보레 등 다양한 품종이 있고 각 품종마다 유효 성분이 다릅니다.
생명공학의 급속한 발전과 헬레보레 약재에 대한 심층적인 연구에 힘입어, 유전자 편집 기술을 이용한 헬레보레 약용 품종 개량 및 야생 헬레보레 품종의 인공 재배가 단계적으로 진전되어 왔다. 헬레보레 품종의 인공 재배는 야생 헬레보레 유전자원에 대한 헬레보레 채굴의 피해를 크게 줄이고, 농업 및 의료 분야에서 헬레보레의 산업화를 더욱 촉진할 것이다.
앞으로 약용 식물에서 추출한 천연 헬레보레 뿌리줄기 추출물은 기존의 화학 살비제 사용을 점차 줄이고, 농산물 품질 향상, 농산물의 품질 및 안전성 개선, 농업 생태 환경 개선, 생물 다양성 보존에 크게 기여할 것으로 기대된다.
게시 시간: 2022년 8월 8일