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多肽制剂:作物保护与营养行业新兴产品 首创技术为应对种植挑战带来新突破 qrcode

2021-11-13

作者: 王悦

世界农化网中文网报道: 生物制品除了因其环保特性备受市场青睐,还具备诸多优点。与合成农药相比,生物农药的开发耗时相对较短,开发成本较低,不少地区的登记申请周期也较短,而许多生物农药的功效已不逊色于合成农药。生物农药中新兴的天然多肽农药又具备更多独特优势,例如其产品一致性和稳定性均优于微生物农药。多肽制品除了应用于植保行业,目前已有企业推出用作微量营养元素螯合剂的多肽制品。本文详细介绍了近年备受市场关注的4家知名企业的多肽产品,涵盖植物免疫诱导剂、杀菌剂(针对黄龙病等)、杀虫剂以及微量营养元素螯合剂。


美国Plant Health Care植物免疫诱导剂


美国Plant Health Care(PHC)公司是一家在伦敦证券交易所创业板上市的生物技术企业。公司为行栽作物和特色作物开发Harpin αβ超敏蛋白和PREtec植物免疫应答诱导技术产品。


Harpin最初由公司首席科学官Zhongmin Wei博士发现。他在康奈尔大学博士后期间研究植物与土传病害(细菌和真菌)间的关系,是全球首位发现病害分泌植物免疫激活蛋白的研究者。他发现的第一种蛋白质以产品名Messenger进行销售。而后他从多种病害中分离蛋白质,构建重组蛋白Harpin αβ,这种蛋白质的功效比Messenger强约10倍。PHC目前在全球多国销售Harpin αβ。


而PREtec植物免疫诱导产品的功效甚至更胜一筹。PREtec植物疫苗可用于处理种子和叶片,产品中的多肽向植物发出信号,刺激并开启植物的免疫系统。在过去8年中,公司已投资超过两千万美元,产品开发基于Wei博士30年的研究成果。PREtec使用的天然多肽被美国环保署认定为无有害残留的低风险物质。产品非常环保,且成本效益理想,与其他产品混合作为种子处理剂或施用于叶面,产品仍能保持稳定,适用于多种作物的有机种植和普通种植,市场前景广阔。PHC将PREtec技术的应用瞄准价值超过50亿美元的市场。


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2019年,PHC的PREtec技术在美国获得专利,其独有的免疫诱导多肽,以及与其他农用产品联合使用后,强化植物对病害和胁迫的抵抗力,促进植物生长的功效获得了认可。


产品在美国的研发和上市情况


2020年11月PHC宣布与美国最大农资销售商之一的Wilbur-Ellis达成战略协议,两公司合作为果蔬作物开发并推出PREtec多肽制品。此前Wilbur-Ellis就PHC旗下Employ品牌产品(含Harpin)与PHC已合作多年,在2019年成为PHC在美国的独家经销商后,显著提高了产品的销售额。


在美国,拥有PREtec技术的产品PHC279显示出对土豆晚疫病良好的防控效果。预计PHC279多肽制品将会在2022年中期获得美国环保署的登记批准,2022年后期进入美国市场。


除此以外,针对线虫的PHC949也表现出极佳的防治功效,公司计划在2021年底向美国环保署递交登记申请,预计在2023年中期获得登记批准。


生物刺激素PHC404 和PHC414目前由Wilbur-Ellis进行评估。这些产品在提高果蔬产量和品质方面潜力巨大。


产品在拉美地区的登记上市情况


2019年,PHC宣布公司获准向巴西出口不限量的植物免疫诱导剂Harpin αβ蛋白,以满足巴西甘蔗和行栽作物的种植需求。示范试验证明,Harpin αβ可帮助巴西甘蔗平均增产20%以上。


Harpin αβ产品不久前也在阿根廷获得了用作种子处理剂的登记,将首先在玉米和大豆作物上应用。


此外,PHC于2021年下半年在巴西推出PHC279,以产品名Saori进行销售。这款多肽产品用作种子处理剂,借以防治亚洲大豆锈病。此前,该产品的登记程序涵盖巴西3家政府机构的细致评估。巴西农业部(MAPA)确认该产品有效;国家卫生监督局(ANVISA)检验了产品使用的安全性;而巴西环境和可再生资源署(IBAMA)确认该产品不会对环境产生危害。与化学农药至少6年的登记审核期不同的是,该产品在1年内就获得了这3家机构的批准。


近日,PHC达成了一项经销协议,由Nutrien Ag Solutions公司在巴西销售Saori种子处理剂。Nutrien Ag Solutions负责Nutrien(世界最大农资与服务供应商之一)的销售业务,公司近年通过收购深入渗透巴西市场。


巴西是全球最大的大豆生产国,预计在2021/22种植季将会耕种超过4000万公顷。而亚洲大豆锈病是破坏性极大的病害,据悉,巴西农民于2019/20年种植季在病害防治上花费了28.5亿美元,其中90%是用于亚洲大豆锈病的防治。Saori的引进将帮助巴西农民解决这一棘手问题。


产品在欧洲的销售情况


2021年,公司宣布与英国领先农艺服务企业Agrii达成经销协议,由Agrii在英国销售PHC的Harpin αβ产品。此次合作是PHC为开拓欧洲市场迈出的重要一步,而欧洲是全球最大可持续农资产品市场。此前PHC的Harpin αβ制品(产品名:ProAct)在英国销售了14年,从2019年开始进入了土豆市场。在土豆上的应用显示,产品增加了每株作物的块茎数量,可显著提升土豆产量,并且因提升了钙吸收而使土豆更易储存。


目前公司在欧洲的销售额增长迅速,尤其是在英国的土豆和草坪市场,以及西班牙的柑橘市场。


PHC计划在未来几年内开拓欧洲等地区的业务。欧洲作为全球最大的可持续农业市场,为PREtec技术提供的机会非常广阔。在巴西以外的拉美地区同样存在应用该技术的巨大市场,公司正对各种机会与资源进行内部评估。


若您有兴趣成为PHC产品在华独家经销商,请与本文作者联系。


美国Invaio Sciences公司多肽防治柑橘黄龙病


公司产品中的多肽由加州大学河滨分校(UCR)的Hailing Jin博士开发,授权给Invaio Sciences以进行全球销售。此前温室条件下的应用证明此类多肽能够有效减少黄龙病病菌的繁殖。这种病害由亚洲柑橘木虱传播,对全球数百万英亩的柑橘作物构成了严重威胁。


这一防治柑橘“头号杀手”的多肽源自澳洲指橘。这种多肽不仅能够杀灭引起黄龙病的细菌,还能够激活植物自身的免疫系统,预防新的黄龙病感染。目前鲜有解决方案同时具备这两种功效。据Hailing Jin博士介绍,这种多肽的螺旋状结构能够快速穿入细菌,使其体液外漏,在半小时内致其死亡,比抗生素发挥的药效快。研究团队将多肽注入罹患黄龙病的植物体内后,植物能够存活下来,并且长出健康的新枝叶,病菌数量极低,有的果树甚至不再会检测到病菌。而没有注入多肽的植物病情加重,有些甚至死亡。这一多肽技术授权给Invaio Sciences后,该公司独有的微量注射技术将会进一步强化产品的功效。


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试验对照,其中右株经过多肽处理,左图为10个月经过5次喷洒,右图为12个月经过6次喷洒。图片来源:Hailing Jin/UCR


这种多肽具备较强的稳定性,与大多数抗生素喷剂不同,该多肽耐高温性强,在佛罗里达州和部分加利福尼亚州炎热的气候条件下依然适用。此外,多肽比合成农药更为环保安全——存在这种多肽的指橘已被人们食用长达数百年的时间。


据悉,巴西是目前全球最大的柑橘生产国,占全球产量的21%,橘汁产量占到全球的50%以上,而黄龙病对巴西的柑橘产量造成了严重影响。在我国,黄龙病已几乎威胁到3600多万亩的柑橘区,中国农业科学院柑桔研究所原所长周常勇指出,国内已无黄龙病安全区。全球10大柑橘生产国中已有7国的生产受到了该病害的影响。2021年5月,Invaio Sciences与巴西Fundecitrus达成协议,合作评估其多肽制品对巴西柑橘黄龙病的防治效果。在温室成功开展Invaio Sciences多肽的试验后,研究人员也已在佛罗里达州开始了田间试验。目前市场上尚未出现应对黄龙病的有效产品,Invaio Sciences的多肽方案有望成为这一世界棘手病害的防治利器。


美国Vestaron多肽农药获“最佳新生物制剂奖”


Vestaron公司开发的多肽农药能够帮助农民应对抗性问题,其生物杀虫剂中的多肽最初在蜘蛛毒液中发现。Vestaron的研究人员将产生这种多肽的相关基因插入酵母中,通过糖发酵来生产大量活性成分。产品适用于果蔬、观赏性植物等高经济价值作物。此外,产品对使用者、有益生物和环境无害,使用后无需等待即可收获作物。


Vestaron不断改进酵母生产体系,该体系适合生产富含半胱氨酸的多肽。半胱氨酸形成能够稳定多肽的交联,可改善产品的田间应用功效。在发酵完成后,所有酵母细胞会被销毁,含有Spear生物杀虫剂活性成分的多肽经过浓缩,加入保护剂进行保存。


Spear通过作用于烟碱型乙酰胆碱受体发挥杀灭功效,与市场上其他杀虫剂的作用机制不同。Spear中的多肽比大分子蛋白质的稳定性更强,更适用于当下农业种植方式,即便被土壤微生物降解后,产生的是富含营养的氨基酸,而非有害的代谢物。为了平衡植保与环保,这些多肽在施用两周后便会降解。


含有Spear成分的两款产品Spear-T和Spear-Lep分别于2018年和2019年获得了美国环保署的登记批准。


Spear-T用于防治主要温室蚜虫、红蜘蛛、蓟马和粉虱,产品同化学农药一样有效。在用于抗性治理方面,该产品可与烟碱类农药轮换使用。Spear-T中的多肽可阻碍神经系统中的电压门控钙离子通道和钙活化型钾离子通道。其作用方式不同于Bt毒素等多种农药,因此种植者可将Spear-T与其他产品联合使用,防止出现抗性问题。目前该产品已在全美50个州获得了登记。


Spear-Lep则针对室内和室外的蛾蝶幼虫。2021年11月,公司宣布其Spear-Lep在美国获得了2021年作物科学论坛与奖项中“最佳新生物制剂奖”。该产品可用于树生坚果、果蔬、高价值大田作物。


据公司首席执行官Anna Rath介绍,未来几年内,Vestaron计划提供种类丰富的多肽杀虫剂,让农民在有害生物防治中应用到更全面的多肽解决方案。


绿色螯合物全新技术——意大利启腾植物源多肽螯合剂


启腾新开发出了KEYLAN系列天然产品,是具备革新技术的微量营养元素螯合剂。启腾在位于美国的安德森创新中心历时超过3年的时间开发出了相关技术。KEYLAN为可溶性粉剂,提供生物螯合形式的微量营养物质,能与铁、钙、锰和锌结合,旨在改善营养的吸收,激活植物的新陈代谢,这些都归功于产品中多肽的功能特性。


启腾一直从事植物源多肽多功能的研究。这些多肽可促进植物生长。公司还了解到医药行业已借助多肽螯合金属元素,使其为人们所利用。而那些结合了氨基酸的复合物已应用于农业生产上。这使得公司确信其多肽“鸡尾酒”能够与多种元素螯合。经过大量尝试,启腾发现了在生产过程中引入金属元素的正确时机,以便得到足够高浓度的多肽来发挥螯合功效。目前公司已优化工序,在获得理想螯合作用的同时,还能保持多肽作为生物刺激素的功效。


该产品技术基于多肽固有的可与金属阳离子形成不同形式化学键的特性。作为植物生长刺激素的多肽含有大量能与金属构键的潜在原子。形成的化学键具有更强的稳定性,金属元素的可溶性和生物可利用性也能得到改善。


启腾开发出的这一产品技术为市场引入了绿色螯合物的全新概念,这种生物螯合剂与市场上已有技术相比有诸多优势。1)与合成螯合剂相比,该技术100%纯天然,非常环保,对生物无害,不破坏物种多样性。2)得益于植物源多肽具备提供营养的生物螯合剂和促生的生物刺激剂双重功效,产品能够改善植物对营养元素的吸收,加快植物的新陈代谢。而合成螯合剂本身无法被植物利用,仅具备承载微量营养的功能。3)尤其是针对铁而言,KEYLAN的多肽以二价铁形式螯合此金属元素,从而易被植物吸收利用,而合成螯合剂,如EDDHA,则以三价铁形式螯合,无法被植物直接利用。4)在提供相同剂量微量营养物质的情况下,该产品的用量仅是标准合成螯合剂的一半。5)与传统氨基酸复合物相比,该产品主要不同之处在于其多重螯合位点,并且金属与其中的多肽形成的链接要比与氨基酸形成的更为稳定。


KEYLAN适用于预防和治疗多种作物的营养不良症,可通过施肥方式用于土壤,也适用于水培种植。其功效可与合成螯合物相媲美,在大范围的土壤酸碱值下均能发挥功效,稳定性强,不易被紫外线降解,水溶性高。


产品在获得各国登记批准后,便会向全球经销商和用户供应。目前启腾即将完成在欧洲的登记流程,其KEYLAN铁螯合剂不久后将获得REACH批准。此外,公司的有机认证(如ECOCERT)申请也进入尾声,借此将确保产品符合美国、欧盟和日本的标准,适用于有机农业。


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