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慰巍锺
7 years ago
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台灣經濟研究院生物科技產業研究中心農業生技資訊加值小組報告人 : 楊玉婷助理研究員 2012 台灣生技月 /

28 植物保護製劑發展史早期以生物農藥為主 16 世紀 : 鯨油混合食醋 : 抑制昆蟲幼蟲的發育 17 世紀 :

1835 年義大利昆蟲學者亞格斯汀巴謝 (Agostino Maria Bassi)

bassiana) 昆蟲病理學之父 Agostino Maria Bassi 2 植物保護製劑發展史

) 著作南方草木狀黃猄蟻防治柑桔角肩椿象最早生物防治的紀載植物保護製劑發展史化學農藥大量合成

等化學合成農藥, 因為具廣效性作用快速效果好等優勢, 化學農藥成為主流柑乃橘之屬, 滋味甘美, 特異者也,

並窠而賣, 蟻赤黃色, 大於常蟻, 南方柑樹若無此蟻, 則其實皆為群蠧我傷, 無復一完者矣, 今華林園有柑二株,

1 台灣經濟研究院生物科技產業研究中心農業生技資訊加值小組報告人 : 楊玉婷助理研究員 2012 台灣生技月 / 生物科技大展農業生技市場趨勢及產品行銷論壇全球植物保護製劑與有機農業市場發展與趨勢植物保護製劑發展史早期以生物農藥為主 16 世紀 : 鯨油混合食醋 : 抑制昆蟲幼蟲的發育 17 世紀 : 菸葉萃取物尼古丁 (nicotine): 防治甲蟲 18 世紀 : 雷公藤除蟲菊 : 殺蟲 19 世紀 : 1835 年義大利昆蟲學者亞格斯汀巴謝 (Agostino Maria Bassi) 以實驗證實當時某種常見的蠶病是由真菌所引起, 後人將該菌以巴謝命名, 即現在的白殭菌 (Beauvaria bassiana) 昆蟲病理學之父 Agostino Maria Bassi 2 植物保護製劑發展史世界上最早的植物保護製劑西晉嵇含, 世界上第一位植物學家於永興元年 (304 B.C.) 著作南方草木狀黃猄蟻防治柑桔角肩椿象最早生物防治的紀載植物保護製劑發展史化學農藥大量合成第二次世界大戰後大量使用化學農藥肥料市面上充斥著滴滴涕 (DDT) 巴拉松(parathion) 等化學合成農藥, 因為具廣效性作用快速效果好等優勢, 化學農藥成為主流柑乃橘之屬, 滋味甘美, 特異者也, 有黃者, 有赬者, 赬者為之壺柑, 交趾人以席囊貯, 蟻鬻於市者, 其窠如薄絮, 囊皆連枝葉, 蟻在其中, 並窠而賣, 蟻赤黃色, 大於常蟻, 南方柑樹若無此蟻, 則其實皆為群蠧我傷, 無復一完者矣, 今華林園有柑二株, 遇結實, 上命群臣宴于旁, 摘而分賜焉 1 20 世紀末生物農藥受到重視 1980 年代, 化學農藥引發的抗藥性環境污染農藥殘留問題受到關注促使生物農藥的使用逐漸增加, 相關的研發也從 1990 年代開始快速發展 Rachel Carson( 年 ) 1962 年 3

全球植物保護製劑市場規模全球化學農藥市場成長趨緩由 2009 年 450 億美元成長至 2014 年 520 億美元, 年成長率為 2.9%, 低於 2004 至 2009 年期間的 4.

劇毒化學農藥禁用政策 : 各國政府逐步禁止使用高毒性高污染性產品農藥殘留量趨嚴政策 : 如日本將已訂有殘留基準的農藥品項, 由 250 種增加至 586 種, 其中規定 15 種農藥不得驗出殘留,

01ppm 以下, 檢驗不合格產品被禁止流通販售化學農藥減量政策推動訂定化學農藥減量目標 : 如法國預計十年內於 2018 年達減量 50%; 韓國以 2004 年為基期, 預定至 2013 年減少 40%

鼓勵更安全的產品, 例如生物農藥上市 4 6 全球植物保護製劑市場規模全球生物農藥市場快速成長由 2009 年 16 億美元成長至 2014 年 33 億美元, 年成長率為 15.

5% 歐美為主要市場生物農藥占植物保護製劑市場比重資料來源 :BCC Research (2010); 台灣經濟研究院生物科技產業研究中心整理.

2 全球植物保護製劑市場規模全球化學農藥市場成長趨緩由 2009 年 450 億美元成長至 2014 年 520 億美元, 年成長率為 2.9%, 低於 2004 至 2009 年期間的 4.1% 農藥市場中, 北美及亞太即占一半資料來源 :Freedonia Group; 台灣經濟研究院生物科技產業研究中心整理植物保護製劑市場驅動因子安全意識抬頭, 管理政策趨嚴各國化學農藥管理趨於嚴格劇毒化學農藥禁用政策 : 各國政府逐步禁止使用高毒性高污染性產品農藥殘留量趨嚴政策 : 如日本將已訂有殘留基準的農藥品項, 由 250 種增加至 586 種, 其中規定 15 種農藥不得驗出殘留, 其餘則統一訂定殘留標準為 0.01ppm 以下, 檢驗不合格產品被禁止流通販售化學農藥減量政策推動訂定化學農藥減量目標 : 如法國預計十年內於 2018 年達減量 50%; 韓國以 2004 年為基期, 預定至 2013 年減少 40% 的化學農藥推動以更安全的產品取代 : 如歐盟 2011 年新的植物保護產品上市規則, 導入替代 (substitution) 機制低風險活性物質 (low-risk active substance) 等規範, 鼓勵更安全的產品, 例如生物農藥上市 4 6 全球植物保護製劑市場規模全球生物農藥市場快速成長由 2009 年 16 億美元成長至 2014 年 33 億美元, 年成長率為 15.6%, 遠高於化學農藥的 3% 生物農藥占整體植物保護製劑市場比重, 由 2009 年 3.7% 增為 2014 年 6.5% 歐美為主要市場生物農藥占植物保護製劑市場比重資料來源 :BCC Research (2010); 台灣經濟研究院生物科技產業研究中心整理. 歐洲 27% 2009 生物農藥市場拉丁美洲 15% 亞洲 12% 其他 16% 北美 30% 資料來源 :BCC Research (2010); 台灣經濟研究院生物科技產業研究中心整理. 5 蟲害族群密度/危害損失時間病植物保護製劑市場驅動因子安全用藥與整合型病蟲害管理的應用 IPM 是指考量所有可用以防治病害的技術及方法, 進行適當的組合以防治病害, 並降低使用化學製劑對環境及人體造成的風險 Global IPM Facility:IPM 可減少化學農藥使用提高作物產量增加農民收入, 同時也能減少農民中毒水汙染的機率, 降低大眾健康風險無法接受的危害可接受的危害不具經濟危害 ( 嚴重危害 ) ( 經濟門檻 ) ( 統計門檻 ) 7

14,000 12,000 10,000 8,000 6,000 4,000 2,000 0 千公頃植物保護製劑市場驅動因子 Oceania Europe Latin America Asia Northern America Africa 資料來源 :FiBL; 台灣經濟研究院生物科技產業研究中心整理全球有機農業的發展 2009

8%) 2009 年全球有機食品市場為 549 億美元, 其中歐洲及美國為兩大市場, 各約占全球規模的四成以上以國別區分最大市場在美國德國和法國, 人均消費力最高的是丹麥瑞士和奧地利等國植物保護製劑應用特性與化學農藥比較, 生物農藥具有下列優點作用機制較複雜, 不容易產生抗藥性控制化學農藥無法抑制的病蟲害因毒性較低, 較無殘留問題,

溫度與乾燥等因素降低活性保存期限較短, 劑型與使用方法限制較多廣效性較差 8 10 植物保護製劑市場驅動因子植物保護製劑原理抗生我國有機農業的發展 2011 年我國有機栽培面積在已達 5,015 公頃, 近年成長快速在 2010 年, 有機蔬菜的栽培面積達到 1,435 公頃, 為最主要有機農產品, 其次是水稻, 栽培面積為 1,316.

3 14,000 12,000 10,000 8,000 6,000 4,000 2,000 0 千公頃植物保護製劑市場驅動因子 Oceania Europe Latin America Asia Northern America Africa 資料來源 :FiBL; 台灣經濟研究院生物科技產業研究中心整理全球有機農業的發展 2009 年全球有機農業生產面積已達 3,717 萬公頃, 過去 10 年以 9.6% 的年複合成長率成長大洋洲的有機生產面積最大, 達到 1,215 萬公頃, 其次是歐洲為 920 萬公頃, 和拉丁美洲的 856 萬公頃近年非洲和亞洲成長快速 (10 年年複合成長率各為 39.2% 和 56.8%) 2009 年全球有機食品市場為 549 億美元, 其中歐洲及美國為兩大市場, 各約占全球規模的四成以上以國別區分最大市場在美國德國和法國, 人均消費力最高的是丹麥瑞士和奧地利等國植物保護製劑應用特性與化學農藥比較, 生物農藥具有下列優點作用機制較複雜, 不容易產生抗藥性控制化學農藥無法抑制的病蟲害因毒性較低, 較無殘留問題, 有些生物農藥不需要採收前間隔期容易被分解, 不會在環境中殘留與累積有機農業准許使用經認證的生物農藥, 但不得使用化學農藥註冊約只需化學農藥的六分之一的花費, 三分之一的時間與化學農藥比較, 生物農藥具有下列缺點除達到特定純度與活性要求外, 甚至必須於無菌狀態下生產, 致使生產成本較高對環境的耐受性較低, 容易因為紫外線溫度與乾燥等因素降低活性保存期限較短, 劑型與使用方法限制較多廣效性較差 8 10 植物保護製劑市場驅動因子植物保護製劑原理抗生我國有機農業的發展 2011 年我國有機栽培面積在已達 5,015 公頃, 近年成長快速在 2010 年, 有機蔬菜的栽培面積達到 1,435 公頃, 為最主要有機農產品, 其次是水稻, 栽培面積為 1,316.9 公頃在 2010 年, 我國有機農業初級產品產值實際為新台幣 24 億元目前台灣市售的有機食品有 70% 來自於進口隨著有機市場的成長, 國內有機農業可望持續擴張 1,600 1,400 1,200 1, 公頃水稻蔬菜果樹茶樹其他資料來源 : 有機農業全球資訊網 ; 台灣經濟研究院生物科技產業研究中心整理 9 11

病毒和原生動物等天然產物經過化學方法精製, 其防治方法不會直接毒殺有害生物者 ; 如以化學產物合成者,

天然產物不以化學方法精製或再加以合成之農藥, 製程可先經脫水乾燥壓榨磨粉製粒等物理加工程序

89 58 56 74 2004 2009 天敵昆蟲包括捕食性天敵, 例如瓢蟲 ; 與寄生性天敵,

台灣經濟研究院生物科技產業研究中心整理資料來源 :BCPC Manual of Biocontrol

植物保護製劑原理寄生蘇力菌使用最廣泛的植物保護製劑產品 1911 年日本石渡繁胤發表家蠶猝死病例,

年在法國出現第一個蘇力菌產品至今全世界蘇力菌為生物農藥產品之大宗, 占生物農藥市場規模的 67%

4 植物保護製劑原理競爭生物農藥產品類型類別生化製劑天然素材定義用於作物病原害蟲雜草防治或誘發作物抗性之微生物或其有效成分經由配方所製成之產品, 其微生物種類例如細菌真菌病毒和原生動物等天然產物經過化學方法精製, 其防治方法不會直接毒殺有害生物者 ; 如以化學產物合成者, 其結構應與天然化合物相同或作用機制相同之異構物例如昆蟲費洛蒙天然產物不以化學方法精製或再加以合成之農藥, 製程可先經脫水乾燥壓榨磨粉製粒等物理加工程序例如印楝素天敵昆蟲包括捕食性天敵, 例如瓢蟲 ; 與寄生性天敵, 例如寄生蜂資料來源 : 農委會防檢局, 農藥資訊服務網, APPPC; 台灣經濟研究院生物科技產業研究中心整理資料來源 :BCPC Manual of Biocontrol Agents, 台灣經濟研究院生物科技產業研究中心整理全球植物保護製劑產品數量趨勢植物保護製劑原理寄生蘇力菌使用最廣泛的植物保護製劑產品 1911 年日本石渡繁胤發表家蠶猝死病例, 同年德國柏利那 (Berliner) 從地中海粉螟幼蟲體內, 分離出病原 1938 年在法國出現第一個蘇力菌產品至今全世界蘇力菌為生物農藥產品之大宗, 占生物農藥市場規模的 67% 伴孢晶體蛋白專一性因品系而異, 應用最廣的品系 : Bacillus thuringiensis var. kurstaki, Btk 我國主要應用在鱗翅目蟲害防治石渡繁胤 ( ) 顯微鏡下的蘇力菌孢子和殺蟲毒蛋白晶體 13 15

5 枯草桿菌多重作用機制拮抗微生物產品美國古斯塔夫森公司的 Kodiak TM 俄羅斯新西伯利亞公司的貝克芬 (Bactophyt TM ) 台灣百泰 : 台灣寶蟲生真菌在自然界中有超過 800 種的真菌對昆蟲有致病能力, 此類真菌又稱為昆蟲病原真菌 (Entomopathogenic fungi) 資料來源 : 苗栗區農業專訊第 41 期黑殭菌綠殭菌生化製劑木黴菌製作有機肥促進生長病害防治費洛蒙費洛蒙為昆蟲分泌體外之激素, 用以誘引同種生物, 性費洛蒙為害蟲防治使用最普遍的一種, 通常由雌蟲分泌, 少數由雄性分泌, 吸引雌蟲交尾性誘引劑木黴菌 (Trichoderma sp.) 對根腐病病原 (Rhizoctonia sp.) 的超寄生現象 SEM Magnification: 2350x. 甲基丁香油防治東方果實蠅, 克蠅防治瓜實蠅食物誘引劑酵母碇蛋白質水解物 17 19

6 天然素材植物保護製劑的應用印楝素年間印度蝗災, 印楝倖免於難腹地廣大, 全區中有約 1,600 公頃的景觀設施, 堪稱全球最大的公共花園之一印度神樹 1985 年印楝素為主要成分的第一個商品藥劑 Margosan-O 首先在美國獲准登記, 成為繼除蟲菊酯後第二個被批准使用的植物性用藥估計全區有 700 萬以上的樹木花草, 光是玫瑰就有 100 個品種,13,000 棵植栽使用殺菌用的皂類油類, 以及蘇力菌 (Bacillus thuringiensis, Bt), 進行蚜蟲粉介殼蟲粉虱蟎類鱗翅目幼蟲等等的生物防治 Disney 的病蟲害防治也需定期監控整體園區的病蟲害及有益生物的族群數量對昆蟲有拒食忌避調節生長及絕育等多種作用天敵代表性資材公司捕食性天敵螳螂草蛉捕食範圍廣 : 粉蝨介殼蟲潛葉蛾以及葉蟎木蝨及蚜蟲食量大易飼養寄生性天敵 AgraQuest 創立於 1995 年, 總部位於美國加州戴維斯, 製造工廠設於墨西哥的特拉斯卡拉致力於開發有效安全環境友善的生物性農藥公司表示, 超過 50% 的人用藥物是來自植物與微生物等自然資源, 然而, 農藥卻只有 7% 來自自然資源, 可見此領域仍具有開發潛力多項產品上市, 以 Serenade Sonata Ballad Plus Rhapsody Baritone Requiem 等品牌行銷其中 Serenade 系列 Sonata Ballad Plus 等產品的活性成份都是來自芽孢桿菌屬, 用來對抗真菌與細菌引起的病害產品名菌種作用 OMRI Serenade 枯草桿菌 (QST 713) 殺真菌與細菌 V Sonata 短小芽孢桿菌殺真菌 V Ballad Plus (QST 2808) 殺真菌 V Baritone 蘇力菌 (BMP 123) 殺蟲劑

) 在美國分支 Certis USA 的公共衛生業務, 獲得獨家使用 Thuricide 於林木蟲害防治之權利, 以及防治蚊子的 Teknar 生物農藥產品產品有生物殺蟲劑植物生長調節劑生物殺線蟲劑三類, 其中以生物殺蟲劑植物生長調節劑各約佔 50% 產品名菌種與成分作用 OMRI DiPel 蘇力菌孢子與內毒素蛋白殺蟲劑 V ProGibb 激勃素 (gibberellic

7 代表性資材公司代表性資材公司 Valent BioSciences 日本化學大廠住友化學 (Sumitomo Chemical Co.) 於 2000 年併購 US biopesticide 與 Abbot Laboratories 的植物生長調節業務而成立, 具 40 年以上農林業及公共衛生的環境友善產品開發經驗 2001 年與 2003 年分別再收購 Aventis 的家用殺蟲劑業務, 以及日本三井物產 (Mitsui & Co.) 在美國分支 Certis USA 的公共衛生業務, 獲得獨家使用 Thuricide 於林木蟲害防治之權利, 以及防治蚊子的 Teknar 生物農藥產品產品有生物殺蟲劑植物生長調節劑生物殺線蟲劑三類, 其中以生物殺蟲劑植物生長調節劑各約佔 50% 產品名菌種與成分作用 OMRI DiPel 蘇力菌孢子與內毒素蛋白殺蟲劑 V ProGibb 激勃素 (gibberellic acid) 植物生長調節劑 V ReTain 乙烯合成抑制劑 (aminoethoxyvinylglycine) 植物生長調節劑 V DiTera 漆斑菌殺線蟲劑 V 24 Koppert Biological Systems (KOPPERT B.V.) 荷蘭科伯特生物系統有限公司創立於 1967 年, 在全球各地從事生產銷售物流諮詢和研究公司員工人數 700 多人荷蘭研發中心從事生物防治及授粉研發的研究人員有 30 名全球分公司 : 英國比利時法國義大利斯洛伐克西班牙土耳其美國加拿大墨西哥紐西蘭韓國和中國等 20 國, 在 80 多個國家透過代理等模式銷售以捕食蟎為主要營業項目 ( 防治葉蟎 ) 天敵昆蟲有益微生物其他捕食蟎寄生蜂瓢蟲花椿象食蚜蠅癭蚊盲蝽草蛉木黴菌授粉昆蟲 Trianum TM 26 代表性資材公司植物保護製劑與有機農業的展望 Syngenta Bioline Syngenta 是由 Novartis 農業業務與 Zeneca Agrochemicals 於 2000 年合併成立之公司, 業務包括植物保護劑與基改種子研發植物保護劑中的生物性農藥產品是由 Syngenta Bioline 公司開發品牌病蟲害產品 ( 天敵 ) 產品包裝形式 Adalline 蚜蟲瓢蟲有成蟲與幼蟲兩種形式 Amblyline 薊馬蟎將捕植蟎裝在懸掛式囊袋中, 可持續釋出捕植蟎 Anderline 紅蜘蛛蟎將捕植蟎裝在懸掛式囊袋中, 可持續釋出捕植蟎, 且防水型包裝可用於戶外或屋頂灑水式的溫室中 Bugline 粉蝨薊馬蟎長條型的帶狀的防水釋控包裝, 可持續釋出捕植蟎 Aphiline 蚜蟲寄生蜂寄生於昆蟲體的寄生蜂 Chrysoline 蚜蟲草蛉附在蕎麥皮上的草蛉幼蟲 Dacdigline 斑潛蠅 2 種寄生蜂組合 2 種寄生蜂, 將成蟲裝於瓶內, 內含食物 Exhibitline 黑翅蕈蠅幼蟲象鼻蟲幼蟲線蟲密封包裝費洛蒙,Taki-traps, 用以誘導捕捉害蟲, 並監控害蟲數 Thripline 薊馬 - 量 25 於設施內使用植物保護資材台灣地處亞熱帶, 高溫多濕的氣候易造成病蟲害肆虐, 設施栽培為我國農業發展趨勢之一如溫室內施放捕植蟎等生物防治資材 27

8 植物保護製劑與有機農業的展望共存共榮的多樣性生態系 28 農業生技產業資訊網台灣經濟研究院生物科技產業研究中心農業生技資訊加值小組楊玉婷許嘉伊 TEL: (02) ext. 549 FAX: (02)

X 傳統育種技術分子育種技術基因改良育種

X 傳統育種技術分子育種技術基因改良育種 06 2015 7 511 72 92? 2010? X 傳統育種技術 1960 1980 30 60 20 分子育種技術 5 10 3 5 基因改良育種 2015 7 511 07 改良後的基因及其生產的蛋白質都需經過嚴格的動物及田間生物安全試驗才會上市, 程序就跟新藥一樣 20 基改產品禁得起考驗 12 2013 1.75 50 1 5 1996 80 2013 156 35 21 6 90 08