Biopesticidy jsou jedním z důležitých nástrojů pro implementaci „strategie zeleného potravinového systému“ v Japonsku. Tento článek popisuje definici a kategorii biopesticidů v Japonsku a klasifikuje registraci biopesticidů v Japonsku, aby poskytl referenci pro vývoj a aplikaci biopesticidů v jiných zemích.
Vzhledem k relativně omezené ploše dostupné zemědělské půdy v Japonsku je nutné aplikovat více pesticidů a hnojiv pro zvýšení výnosů plodin na plochu. Aplikace velkého množství chemických pesticidů však zvýšila zátěž životního prostředí a pro dosažení udržitelného zemědělského a environmentálního rozvoje je obzvláště důležité chránit půdu, vodu, biodiverzitu, venkovskou krajinu a potravinovou bezpečnost. Vzhledem k vysokému obsahu reziduí pesticidů v plodinách, které vede ke zvyšujícímu se počtu případů veřejných chorob, mají zemědělci a veřejnost tendenci používat bezpečnější a ekologičtější biopesticidy.
Podobně jako evropská iniciativa „z farmy na vidličku“ vypracovala japonská vláda v květnu 2021 „Strategii zeleného potravinového systému“, jejímž cílem je do roku 2050 snížit rizikově vážené používání chemických pesticidů o 50 % a zvýšit plochu ekologického pěstování na 1 milion hm² (což odpovídá 25 % rozlohy japonské zemědělské půdy). Strategie se snaží zvýšit produktivitu a udržitelnost potravinářství, zemědělství, lesnictví a rybolovu prostřednictvím inovativních opatření na podporu odolnosti (MeaDRI), včetně integrované ochrany proti škůdcům, vylepšených metod aplikace a vývoje nových alternativ. Mezi nimi je nejdůležitější vývoj, aplikace a propagace integrované ochrany proti škůdcům (IPM) a biopesticidy jsou jedním z důležitých nástrojů.
1. Definice a kategorie biopesticidů v Japonsku
Biopesticidy jsou příbuzné chemickým nebo syntetickým pesticidům a obecně se vztahují k pesticidům, které jsou relativně bezpečné nebo šetrné k lidem, životnímu prostředí a ekologii a používají biologické zdroje nebo jsou na jejich základě. Podle zdroje účinných látek lze biopesticidy rozdělit do následujících kategorií: za prvé, pesticidy mikrobiálního původu, včetně bakterií, hub, virů a původních biologických živočichů (geneticky modifikovaných), živých mikrobiálních organismů a jejich vylučovaných metabolitů; za druhé, pesticidy rostlinného původu, včetně živých rostlin a jejich extraktů, ochranných látek zabudovaných do rostlin (geneticky modifikované plodiny); za třetí, pesticidy živočišného původu, včetně živých entomopatických hlístic, parazitických a dravých živočichů a živočišných extraktů (například feromonů). Spojené státy a další země také klasifikují přírodní pesticidy minerálního původu, jako je minerální olej, jako biopesticidy.
Japonský SEIJ klasifikuje biopesticidy jako pesticidy pro živé organismy a biogenní látky jako pesticidy a feromony, mikrobiální metabolity (zemědělská antibiotika), rostlinné extrakty, pesticidy odvozené od minerálů, živočišné extrakty (například jed členovců), nanoprotilátky a ochranné látky zabudované do rostlin klasifikuje jako biogenní látky jako pesticidy. Japonská federace zemědělských družstev klasifikuje japonské biopesticidy jako přirozené nepřátelské členovce, přirozené nepřátelské hlístice, mikroorganismy a biogenní látky a klasifikuje inaktivovaný Bacillus thuringiensis jako mikroorganismy a vylučuje zemědělská antibiotika z kategorie biopesticidů. Ve skutečném hospodaření s pesticidy jsou však japonské biopesticidy úzce definovány jako biologické živé pesticidy, tj. „biologické kontrolní látky, jako jsou antagonistické mikroorganismy, rostlinné patogenní mikroorganismy, hmyzí patogenní mikroorganismy, hmyzí parazitická hlístice, parazitičtí a draví členovci používaní k hubení škůdců“. Jinými slovy, japonské biopesticidy jsou pesticidy, které komercializují živé organismy, jako jsou mikroorganismy, entomopatické hlístice a přirozené nepřátelské organismy, jako aktivní složky, zatímco odrůdy a typy biologických výchozích látek registrovaných v Japonsku nepatří do kategorie biopesticidů. Kromě toho podle japonských „Opatření pro nakládání s výsledky testů bezpečnosti souvisejících s žádostí o registraci mikrobiálních pesticidů“ geneticky modifikované mikroorganismy a rostliny v Japonsku nespadají pod správu biologických pesticidů. V posledních letech Ministerstvo zemědělství, lesnictví a rybolovu také zahájilo proces přehodnocení biopesticidů a vyvinulo nové standardy pro neregistraci biopesticidů, aby se snížila možnost, že aplikace a šíření biopesticidů může způsobit významné poškození stanovišť nebo růstu zvířat a rostlin v živém prostředí.
Nově zveřejněný „Seznam vstupů pro ekologickou pěstební činnost“ japonského ministerstva zemědělství, lesnictví a rybolovu v roce 2022 zahrnuje všechny biopesticidy a některé pesticidy biologického původu. Japonské biopesticidy jsou vyňaty ze stanovení přípustného denního příjmu (ADI) a maximálních limitů reziduí (MRL), které lze v souladu s japonským standardem pro ekologické zemědělství (JAS) použít při výrobě zemědělských produktů.
2. Přehled registrace biologických pesticidů v Japonsku
Japonsko, jakožto přední země ve vývoji a aplikaci biopesticidů, má relativně kompletní systém řízení registrace pesticidů a relativně bohatou škálu registrovaných biopesticidů. Podle autorových statistik bylo v Japonsku k roku 2023 registrováno a účinných 99 biologických pesticidních přípravků, které obsahují 47 účinných látek, což představuje přibližně 8,5 % z celkového počtu účinných látek registrovaných pesticidů. Z nich se 35 složek používá jako insekticidy (včetně 2 nematocidů), 12 složek se používá ke sterilizaci a neexistují žádné herbicidy ani jiné použití (obrázek 1). Ačkoli feromony v Japonsku nepatří do kategorie biopesticidů, obvykle se propagují a používají společně s biopesticidy jako organické pěstební prostředky.
2.1 Biologické pesticidy přirozených nepřátel
V Japonsku je registrováno 22 účinných látek biopesticidů proti přirozeným nepřátelům, které lze podle biologického druhu a způsobu účinku rozdělit na parazitický hmyz, dravý hmyz a dravé roztoče. Dravý hmyz a draví roztoči se živí škodlivým hmyzem jako potravou a parazitický hmyz klade vajíčka do parazitických škůdců a jejich vylíhlé larvy se živí hostitelem a vyvíjejí se, aby hostitele zabily. Parazitický hmyz z řad blanokřídlých, jako je mšice, včela obecná, včela mšice, včela mšice, včela polokřídlá a Mylostomus japonicus, registrovaný v Japonsku, se používá hlavně k hubení mšic, much a molic na zelenině pěstované ve skleníku a kořistní chrysoptera, ploštice, slunéčko sedmitečné a třásněnky se používají hlavně k hubení mšic, třásněnek a molic na zelenině pěstované ve skleníku. Draví roztoči se používají hlavně k hubení pavouků červených, roztočů listových, tyrofágů, pleurotarsusů, třásněnek a molic na zelenině, květinách, ovocných stromech, fazolích a bramborách pěstovaných ve sklenících, stejně jako na zelenině, ovocných stromech a čajovníku vysazeném na polích. Anicetus beneficus, Pseudaphycus mali⁃nus, E. eremicus, Dacnusa Sibirica sibirica, Diglyphus isaea, Bathyplectes anurus, degenerans (A. (=Iphiseius) degenerans, A. cucumeris. Registrace přirozených nepřátel, jako je O. sauteri, nebyla obnovena.
2.2 Mikrobiální pesticidy
V Japonsku je registrováno 23 druhů účinných látek mikrobiálních pesticidů, které lze podle typu a použití mikroorganismů rozdělit na virové insekticidy/fungicidy, bakteriální insekticidy/fungicidy a houbové insekticidy/fungicidy. Mezi nimi mikrobiální insekticidy hubí nebo regulují škůdce infikováním, množením a vylučováním toxinů. Mikrobiální fungicidy regulují patogenní bakterie prostřednictvím kolonizační kompetice, sekrece antimikrobiálních látek nebo sekundárních metabolitů a indukce rezistence rostlin [1-2, 7-8, 11]. Houbové (predační) hlístice Monacrosporium phymatopagum, mikrobiální fungicidy Agrobacterium radiobacter, Pseudomonas sp.CAB-02, nepatogenní Fusarium oxysporum a atenuovaný kmen viru pepřové mírné skvrnitosti. Registrace mikrobiálních pesticidů, jako jsou Xanthomonas campestris pv.retroflexus a Drechslera monoceras, nebyla obnovena.
2.2.1 Mikrobiální insekticidy
Granulované a jaderné insekticidy s polyhedroidním virem registrované v Japonsku se používají hlavně k hubení specifických škůdců, jako je lišaj jabloňový, lišaj čajový a lišaj dlouholistý, a také Streptococcus aureus na plodinách, jako je ovoce, zelenina a fazole. Bacillus thuringiensis, jako nejrozšířenější bakteriální insekticid, se používá hlavně k hubení škůdců čeledi Lepidoptera a Hemiptera na plodinách, jako je zelenina, ovoce, rýže, brambory a trávník. Mezi registrovanými houbovými insekticidy se Beauveria bassiana používá hlavně k hubení škůdců způsobujících žvýkání a bodání ústních ústrojí, jako jsou třásněnky, červci, molice, roztoči, brouci, diamantové háďatka a mšice na zelenině, ovoci, borovicích a čaji. Beauveria brucei se používá k hubení škůdců čeledi Coleoptera, jako jsou dlouháčky a brouci na ovocných stromech, andělice lékařské, květech třešní a houbách shiitake. Metarhizium anisopliae se používá k hubení třásněnek při pěstování zeleniny a manga ve sklenících. Paecilomyces furosus a Paecilopus pectus byly použity k hubení molic, mšic a chřestýšů u skleníkově pěstované zeleniny a jahod. Houba se používá k hubení molic a třásněnek při skleníkovém pěstování zeleniny, manga, chryzantém a lisiflorum.
Jako jediný mikrobiální nematocid registrovaný a účinný v Japonsku se Bacillus Pasteurensis punctum používá k hubení hlístice kořenové v zelenině, bramborách a fících.
2.2.2 Mikrobiocidy
Virový fungicid, atenuovaný kmen viru mozaiky žloutnutí cukety registrovaný v Japonsku, byl použit k hubení mozaikové choroby a fusariového vadnutí způsobeného virem příbuzným okurce. Mezi bakteriologickými fungicidy registrovanými v Japonsku se Bacillus amylolitica používá k hubení houbových chorob, jako je hnědá hniloba, plíseň šedá, plíseň černá, nemoc hvězdička bílá, padlí černé, plíseň listů, skvrnitost, bílá rez a plíseň listů na zelenině, ovoci, květinách, chmelu a tabáku. Bacillus simplex byl použit k prevenci a léčbě bakteriálního vadnutí a bakteriální plísně listů rýže. Bacillus subtilis se používá k hubení bakteriálních a houbových chorob, jako je plíseň šedá, plíseň černá, nemoc hvězdička černá, spálenina rýžová, plíseň listová, plíseň listů, bílá skvrnitost, tečkování, rakovina, plíseň černé, hnědá skvrnitost, plíseň listů a bakteriální skvrnitost zeleniny, ovoce, rýže, květin a okrasných rostlin, fazolí, brambor, chmele, tabáku a hub. Nepatogenní kmeny Erwenella soft rot poddruhu mrkve se používají k hubení měkké hniloby a rakoviny zeleniny, citrusů, kroužků a brambor. Pseudomonas fluorescens se používá k hubení hniloby, černé hniloby, bakteriální černé hniloby a hniloby květních poupat listové zeleniny. Pseudomonas roseni se používá k hubení měkké hniloby, černé hniloby, hniloby květních poupat, bakteriální skvrnitosti, bakteriální černé skvrnitosti, bakteriální perforace, bakteriální měkké hniloby, bakteriální plísně stonku, bakteriální plísně větví a bakteriální rakoviny zeleniny a ovoce. Phagocytofág mirabile se používá k hubení onemocnění kořenů brukvovité zeleniny a bakterie žlutého košíku se používají k hubení padlí, černé plísně, antraxu, plísně listů, plísně šedé, spáleniny rýže, bakteriální plísně, bakteriálního vadnutí, hnědých pruhů, choroby špatných sazenic a plísně sazenic na zelenině, jahodách a rýži a k podpoře růstu kořenů plodin. Lactobacillus plantarum se používá k hubení měkké hniloby zeleniny a brambor. Mezi fungicidy registrovanými v Japonsku byl Scutellaria microscutella použit k prevenci a kontrole sklerociové hniloby u zeleniny, černé hniloby u jarní cibulky a česneku. Trichoderma viridis se používá k hubení bakteriálních a houbových chorob, jako je plíseň rýže, bakteriální hnědá pruhovavost, plíseň listů a spála rýže, stejně jako fialová pruhovavost chřestu a choroba bílého hedvábí tabáku.
2.3 Entomopatogenní hlístice
V Japonsku jsou účinně registrovány dva druhy entomopatogenních hlístic a jejich insekticidní mechanismy [1-2, 11] zahrnují především poškození invazních mechanismů, spotřebu živin a poškození buněk tkání a rozpad a symbiotické bakterie vylučující toxiny. Steinernema carpocapsae a S. glaseri, registrované v Japonsku, se používají hlavně na batáty, olivy, fíky, květiny a listnaté rostliny, květy třešní, švestky, broskve, červené bobule, jablka, houby, zeleninu, trávníky a ginkgo. Hubení hmyzích škůdců, jako je Megalophora, olivový weestro, hroznový černý weestro, červený palmový weestro, žlutá hvězda Longicornis, broskvový weestro s krkem, udon Nematophora, lepidophora dvojitě trsovitý, Zoysia Oryzae, Scirpus oryzae, Dipteryx japonica, zavíječ japonský třešňový, malý potravinový červ broskvový, aculema Japonica a červená houba. Registrace entomopatogenního hlístice S. kushidai nebyla obnovena.
3. Shrnutí a výhled
V Japonsku jsou biopesticidy důležité pro zajištění potravinové bezpečnosti, ochranu životního prostředí a biodiverzity a udržení udržitelného rozvoje zemědělství. Na rozdíl od zemí a regionů, jako jsou Spojené státy, Evropská unie, Čína a Vietnam [1, 7-8], jsou japonské biopesticidy úzce definovány jako geneticky nemodifikované živé biokontrolní látky, které lze použít jako organické vstupy do pěstování. V současné době je v Japonsku registrováno a účinných 47 biologických pesticidů, které patří mezi přirozené nepřátele, mikroorganismy a hmyzí patogenní hlístice a používají se k prevenci a kontrole škodlivých členovců, rostlinných parazitických hlístic a patogenů na skleníkových a polních plodinách, jako je zelenina, ovoce, rýže, čajovníky, stromy, květiny a okrasné rostliny a trávníky. Ačkoli tyto biopesticidy mají výhody vysoké bezpečnosti, nízkého rizika rezistence na léčiva, samovyhledávání nebo opakované parazitické likvidace škůdců za příznivých podmínek, dlouhé doby účinnosti a úspory práce, mají také nevýhody, jako je nízká stabilita, pomalá účinnost, špatná kompatibilita, kontrolní spektrum a úzké období použití. Na druhou stranu je rozsah plodin a kontrolních objektů pro registraci a aplikaci biopesticidů v Japonsku také relativně omezený a nemohou nahradit chemické pesticidy k dosažení plné účinnosti. Podle statistik [3] činila v roce 2020 hodnota biopesticidů použitých v Japonsku pouze 0,8 %, což bylo mnohem méně než podíl registrovaného počtu účinných látek.
Jako hlavní směr rozvoje pesticidního průmyslu v budoucnu se biopesticidy stále více zkoumají, vyvíjejí a registrují pro zemědělskou produkci. Spolu s pokrokem biologické vědy a techniky a významnou cenovou výhodou výzkumu a vývoje biopesticidů, zlepšením bezpečnosti a kvality potravin, snížením zátěže životního prostředí a požadavky na udržitelný rozvoj zemědělství japonský trh s biopesticidy nadále rychle roste. Společnost Inkwood Research odhaduje, že japonský trh s biopesticidy poroste v letech 2017 až 2025 složeným ročním tempem růstu 22,8 % a v roce 2025 by měl dosáhnout 729 milionů dolarů. Díky implementaci „Strategie zeleného potravinového systému“ se biopesticidy používají i u japonských zemědělců.
Čas zveřejnění: 14. května 2024