식물

May 02, 2023

Nature Food 4권, 148~159페이지(2023)이 기사 인용

2934 액세스

1 인용

59 알트메트릭

측정항목 세부정보

식량 손실을 줄이는 지속 가능한 관행은 세계 식량 안보를 강화하는 데 필수적입니다. 우리는 토양 유래 병원균으로부터 작물을 보호하기 위한 '포장 및 ​​심기' 종자 처리 플랫폼을 보고합니다. 풍부하게 이용 가능한 바나나 수확 폐기물과 무화학 펄프화를 통해 재활용된 오래된 골판지 상자에서 개발된 이 종이와 같은 생분해성 종자 랩은 조정 가능한 무결성과 로드된 부분의 생물학적 이용 가능성을 나타냅니다. 이 랩은 사하라 이남 아프리카 '얌 벨트'에서 이 주요 작물의 주요 생산자인 베냉에서 참마(Dioscorea cayenensis-rotundata) 종자 조각에 대한 선충류 방제에 사용되었습니다. 초저용량 아바멕틴(1/100 ≤ 상업용 제형)이 함유된 당사의 종자 랩은 참마 선충(Scutellonema bradys) 개체군을 지속적으로 통제하는 동시에 2015~2018년 동안 다양한 위치에서 수확량을 상당히 증가시켰습니다. 수확 후 괴경의 체중 감소와 갈라짐이 저장 3개월과 5개월 후에 크게 감소한 것이 관찰되었으며, 이는 랩과 식물 처리에 대한 가치, 영양 및 이해관계자의 선호도 증가에 기여했습니다.

기하급수적으로 증가하는 인구에 맞춰 전 세계 식량 공급을 지속적으로 강화해야 하므로 농업 부문은 식량 생산에 대한 전체적인 접근 방식을 채택해야 합니다. 이는 특히 사하라 이남 아프리카(SSA)1,2,3와 같이 소규모 자작농이 지배하는 지역과 관련이 있습니다. SSA의 인구는 2100년까지 거의 3배 증가할 것으로 예상됩니다(참고 3). 그러나 농업 생산성은 그 속도를 따라가지 못하고 있습니다4. 이는 불리한 기후 변화, 열악한 토양 비옥도, 지속적인 경작, 병원체 압박, 그리고 인구의 약 80%를 차지하는 소규모 자작농의 지식 및 자원 부족 때문입니다5,6,7,8,9. 다양한 괴경 및 뿌리 작물 중에서 참마(Dioscorea rotundata 및 D. alata)는 서아프리카에서 매우 가치가 있어 수백만 명의 소규모 농민의 경제적 운명에 영향을 미칩니다10,11,12,13,14. 다양한 기후, 문화, 환경적 요인이 참마 수확량과 품질을 결정합니다11. 더 중요한 것은 매년 작물의 17-50%가 식물기생선충(PPN)으로 인해 손실된다는 것입니다.

PPN, 특히 뿌리혹(Meloidogyne spp.), 참마(Scutellonema bradys) 및 병변(Pratylenchus spp.)13,14,18은 주로 이용 가능하고 저렴한 방제 옵션이 부족하기 때문에 참마 작물 가치를 줄이는 데 중요한 역할을 합니다6,9 ,11. 참마 선충류 S. bradys는 참마 재배지에 어디에나 존재하기 때문에 아마도 가장 중요한 단일 기생충일 것입니다14. 참마의 이동성 내부기생충(토양뿐만 아니라 뿌리와 괴경에서 발생)이기 때문에 일반적으로 참마 종자 조각과 함께 지역적으로 운송됩니다18,19. 저장된 참마에서의 지속적인 번식은 귀중한 식품의 손실로 이어지고 또한 참마 종자 조각 스톡이 감염되고 저장된 괴경에서 나오기 때문에 파종 시 선충 개체수 밀도에 기여합니다13,19,20. PPN 식재 전 밀도는 작물 수확량과 음의 상관관계가 있지만, 참마-Scutellonema 병태계에서 초기 선충 밀도는 종종 식재 시 토양이 아닌 종자 조각21,22의 선충으로 인해 발생합니다.

초기 PPN 보호는 작물 성공에 매우 중요합니다. 한 가지 살선충제 살포 방법은 종자 처리를 통해 살포 또는 연속 살포와 비교하여 활성 성분(AI) 양을 줄이고 작물 뿌리 영역에서만 PPN을 더 높은 AI 농도에 노출시키며 비표적 효과 및 환경 영향23. 비용 효율적이고 생분해성 전달 물질에 대한 다양한 옵션을 탐색한 우리의 이전 연구에서는 바나나(Musa acuminata) 수확 폐기물에서 화학 물질을 사용하지 않는 경로를 통해 개발된 종이형 매트릭스의 유망한 특성이 소분자의 제어되고 표적화된 전달을 위한 플랫폼으로 나타났습니다8 ,24,25. 풍부함, 비용 효율성, 구성 및 내구성 외에도 독특한 3차원 개방형 다공성 계층 구조와 비교적 낮은 밀도로 인해 바나나 섬유(BF)는 작은 분자를 로딩하는 데 이상적인 기질입니다. 여기에서는 종자/종자 조각 랩으로 제어 방출 생분해성 매트릭스를 지속 가능하게 생성하기 위한 독특한 '랩 및 플랜트'(W&P) 플랫폼을 제시합니다. BF 강도와 방출 프로필을 미세 조정하기 위해 우리는 가장 많이 소비되는 종이 유형 중 하나인 판지30,31,32,33,34,35로 개발된 재활용된 오래된 골판지(OCC) 포장 재료를 활용했습니다. 적절한 구성을 결정한 후, 우리는 2015년부터 2018년까지 3개의 다른 베냉 지역에서 여러 현장 시험을 통해 참마 종자를 포장할 때 초저량의 살선충제 아바멕틴(Abm)을 포함하거나 포함하지 않은 이러한 매트릭스를 활용했습니다. 베냉은 5대 주요 참마 중 하나입니다. 전 세계적으로 참마의 약 92%를 생산하는 서아프리카 국가('얌 벨트')를 생산합니다10. 초기 시즌 제어가 주로 S. bradys12,22,36,37로 인한 수확 후 손실 감소로 해석될 수 있다고 가정하고, 우리는 또한 S. bradys 재생 인자, 덩이줄기 중량, 건조 부패 및 3일 후 균열 정도 측면에서 덩이줄기 품질을 평가했습니다. 그리고 5개월간 보관이 가능합니다.