Biopesticidi su jedan od važnih alata za implementaciju „Strategije zelenog sistema hrane“ u Japanu. Ovaj rad opisuje definiciju i kategoriju biopesticida u Japanu i klasificira registraciju biopesticida u Japanu, kako bi se pružila referenca za razvoj i primjenu biopesticida u drugim zemljama.
Zbog relativno ograničene površine raspoloživog poljoprivrednog zemljišta u Japanu, potrebno je primijeniti više pesticida i gnojiva kako bi se povećali prinosi usjeva po površini. Međutim, primjena velikog broja hemijskih pesticida povećala je opterećenje okoliša, te je posebno važno zaštititi tlo, vodu, biodiverzitet, ruralne pejzaže i sigurnost hrane kako bi se postigao održivi poljoprivredni i okolišni razvoj. S visokim ostacima pesticida u usjevima koji dovode do sve većeg broja slučajeva javnih bolesti, poljoprivrednici i javnost imaju tendenciju da koriste sigurnije i ekološki prihvatljivije biopesticide.
Slično evropskoj inicijativi „od farme do stola“, japanska vlada je u maju 2021. godine razvila „Strategiju zelenog prehrambenog sistema“ koja ima za cilj smanjenje upotrebe hemijskih pesticida ponderisane rizikom za 50% do 2050. godine i povećanje površine organskog uzgoja na 1 milion hm2 (što je ekvivalentno 25% površine poljoprivrednog zemljišta u Japanu). Strategija nastoji povećati produktivnost i održivost hrane, poljoprivrede, šumarstva i ribarstva kroz inovativne mjere otpornosti (MeaDRI), uključujući integrisano suzbijanje štetočina, poboljšane metode primjene i razvoj novih alternativa. Među njima, najvažniji je razvoj, primjena i promocija integrisanog suzbijanja štetočina (IPM), a biopesticidi su jedan od važnih alata.
1. Definicija i kategorija biopesticida u Japanu
Biopesticidi su srodni hemijskim ili sintetičkim pesticidima i generalno se odnose na pesticide koji su relativno sigurni ili prihvatljivi za ljude, okoliš i ekologiju, koristeći ili na bazi bioloških resursa. Prema izvoru aktivnih sastojaka, biopesticidi se mogu podijeliti u sljedeće kategorije: prvo, pesticidi mikrobnog porijekla, uključujući bakterije, gljivice, viruse i originalne biološke životinje (genetski modificirane), žive mikrobne organizme i njihove izlučene metabolite; drugo, pesticidi biljnog porijekla, uključujući žive biljke i njihove ekstrakte, zaštitna sredstva ugrađena u biljke (genetski modificirane kulture); treće, pesticidi životinjskog porijekla, uključujući žive entomopatske nematode, parazitske i predatorske životinje i životinjske ekstrakte (kao što su feromoni). Sjedinjene Američke Države i druge zemlje također klasificiraju prirodne pesticide mineralnog porijekla, kao što je mineralno ulje, kao biopesticide.
Japanski SEIJ klasificira biopesticide u pesticide živih organizama i pesticide biogenih supstanci, a feromone, mikrobne metabolite (poljoprivredne antibiotike), biljne ekstrakte, pesticide mineralnog porijekla, životinjske ekstrakte (kao što je otrov člankonožaca), nanoantitijela i zaštitna sredstva ugrađena u biljke klasificira kao pesticide biogenih supstanci. Japanska federacija poljoprivrednih zadruga klasificira japanske biopesticide u prirodne neprijatelje člankonožaca, prirodne neprijatelje nematode, mikroorganizme i biogene supstance, a inaktivirani Bacillus thuringiensis klasificira kao mikroorganizme i isključuje poljoprivredne antibiotike iz kategorije biopesticida. Međutim, u stvarnom upravljanju pesticidima, japanski biopesticidi su usko definirani kao biološki živi pesticidi, odnosno „biološki agensi za kontrolu kao što su antagonistički mikroorganizmi, biljni patogeni mikroorganizmi, insektopatogeni mikroorganizmi, insektoparazitske nematode, parazitski i predatorski člankonošci koji se koriste za suzbijanje štetočina“. Drugim riječima, japanski biopesticidi su pesticidi koji komercijaliziraju žive organizme poput mikroorganizama, entomopatogenih nematoda i prirodnih neprijateljskih organizama kao aktivne sastojke, dok sorte i vrste bioloških izvornih supstanci registrirane u Japanu ne pripadaju kategoriji biopesticida. Osim toga, prema japanskim „Mjerama za obradu rezultata testova procjene sigurnosti u vezi sa zahtjevom za registraciju mikrobnih pesticida“, genetski modificirani mikroorganizmi i biljke nisu pod upravom bioloških pesticida u Japanu. Posljednjih godina, Ministarstvo poljoprivrede, šumarstva i ribarstva također je pokrenulo proces ponovne evaluacije biopesticida i razvilo nove standarde za neregistraciju biopesticida kako bi se smanjila mogućnost da primjena i širenje biopesticida uzrokuje značajnu štetu staništu ili rastu životinja i biljaka u životnom okruženju.
Novoobjavljena „Lista organskih usjeva za sadnju“ koju je 2022. godine objavilo japansko Ministarstvo poljoprivrede, šumarstva i ribarstva obuhvata sve biopesticide i neke pesticide biološkog porijekla. Japanski biopesticidi su izuzeti od utvrđivanja dozvoljenog dnevnog unosa (ADI) i maksimalnih granica ostataka (MRL), a oba se mogu koristiti u proizvodnji poljoprivrednih proizvoda prema japanskom standardu organske poljoprivrede (JAS).
2. Pregled registracije bioloških pesticida u Japanu
Kao vodeća zemlja u razvoju i primjeni biopesticida, Japan ima relativno kompletan sistem upravljanja registracijom pesticida i relativno bogatu raznolikost registracije biopesticida. Prema autorovoj statistici, od 2023. godine u Japanu je registrovano i efikasno 99 bioloških pesticidnih preparata, koji uključuju 47 aktivnih sastojaka, što čini oko 8,5% ukupnih aktivnih sastojaka registrovanih pesticida. Među njima, 35 sastojaka se koristi za insekticide (uključujući 2 nematocida), 12 sastojaka se koristi za sterilizaciju, a nema herbicida ili drugih upotreba (Slika 1). Iako feromoni ne pripadaju kategoriji biopesticida u Japanu, obično se promovišu i primjenjuju zajedno s biopesticidima kao organski inputi za sadnju.
2.1 Biološki pesticidi prirodnih neprijatelja
U Japanu je registrovano 22 aktivna sastojka prirodnih neprijateljskih biopesticida, koji se prema biološkoj vrsti i načinu djelovanja mogu podijeliti na parazitske insekte, grabežljive insekte i grabežljive grinje. Među njima, grabežljivi insekti i grabežljive grinje love štetne insekte radi hrane, a parazitski insekti polažu jaja u parazitskim štetočinama, a njihove izlegle larve hrane se na domaćinu i razvijaju se kako bi ubile domaćina. Parazitski insekti himenoptera, kao što su lisne uši, pčela lisna uši, lisna uši, polukrilci i Mylostomus japonicus, registrovani u Japanu, uglavnom se koriste za suzbijanje lisnih uši, muha i bijelih mušica na povrću koje se uzgaja u plastenicima, a grabežljivi hrysoptera, stjenica, bubamara i tripsi se uglavnom koriste za suzbijanje lisnih uši, tripsa i bijelih mušica na povrću koje se uzgaja u plastenicima. Predatorske grinje se uglavnom koriste za suzbijanje crvenog pauka, lisnog grinja, tirofaga, pleurotarsusa, tripsa i bijele mušice na povrću, cvijeću, voćkama, grahu i krompiru uzgajanom u plastenicima, kao i na povrću, voćkama i čaju zasađenom na poljima. Anicetus beneficus, Pseudaphycus malinus, E. eremicus, Dacnusa Sibirica sibirica, Diglyphus isaea, Bathyplectes anurus, degenerans (A. (=Iphiseius) degenerans, A. cucumeris). Registracija prirodnih neprijatelja kao što je O. sauteri nije obnovljena.
2.2 Mikrobni pesticidi
U Japanu je registrovano 23 vrste aktivnih sastojaka mikrobnih pesticida, koji se mogu podijeliti na virusne insekticide/fungicide, bakterijske insekticide/fungicide i gljivične insekticide/fungicide prema vrstama i upotrebi mikroorganizama. Među njima, mikrobni insekticidi ubijaju ili kontrolišu štetočine inficiranjem, razmnožavanjem i izlučivanjem toksina. Mikrobni fungicidi kontrolišu patogene bakterije putem kolonizacijske konkurencije, izlučivanja antimikrobnih sredstava ili sekundarnih metabolita i indukcije otpornosti biljaka [1-2, 7-8, 11]. Gljivični (predatorski) nematocidi Monacrosporium phymatopagum, mikrobni fungicidi Agrobacterium radiobacter, Pseudomonas sp.CAB-02, nepatogeni Fusarium oxysporum i atenuirani soj virusa blage pjegavosti paprike, a registracija mikrobnih pesticida kao što su Xanthomonas campestris pv.retroflexus i Drechslera monoceras nije obnovljena.
2.2.1 Mikrobni insekticidi
Insekticidi na bazi granularnih i nuklearnih poliedroidnih virusa registrovani u Japanu uglavnom se koriste za suzbijanje specifičnih štetočina kao što su jabučni lišaj, čajni lišaj i čajni lišaj dugolisni, kao i Streptococcus aureus na usjevima kao što su voće, povrće i grah. Kao najčešće korišteni bakterijski insekticid, Bacillus thuringiensis se uglavnom koristi za suzbijanje štetočina iz roda Lepidoptera i Hemiptera na usjevima kao što su povrće, voće, riža, krompir i travnjak. Među registrovanim gljivičnim insekticidima, Beauveria bassiana se uglavnom koristi za suzbijanje štetočina koje žvaću i bodu usne dijelove kao što su tripsi, štitasti insekti, bijele mušice, grinje, bube, dijamantske lisice i lisnje u povrću, voću, borovima i čaju. Beauveria brucei se koristi za suzbijanje štetočina iz roda Coleoptera kao što su longicepsi i bube na voćkama, drveću, angeliki, cvjetovima trešnje i šitake gljivama. Metarhizium anisopliae se koristi za suzbijanje tripsa u uzgoju povrća i manga u staklenicima; Paecilomyces furosus i Paecilopus pectus korišteni su za suzbijanje štitastih mušica, lisnih uši i crvenog pauka u povrću i jagodama uzgajanim u plastenicima. Gljiva se koristi za suzbijanje štitastih mušica i tripsa u uzgoju povrća, manga, krizantema i lisifloruma u plastenicima.
Kao jedini mikrobni nematocid registrovan i efikasan u Japanu, Bacillus Pasteurensis punctum se koristi za suzbijanje nematoda korijena povrća, krompira i smokava.
2.2.2 Mikrobiocidi
Virusni fungicid, atenuirani soj virusa žućenja tikvica, registrovan u Japanu, korišten je za suzbijanje mozaične bolesti i fuzarijalnog uvenuća uzrokovanog virusom srodnim krastavcu. Među bakteriološkim fungicidima registrovanim u Japanu, Bacillus amylolitica se koristi za suzbijanje gljivičnih bolesti kao što su smeđa trulež, siva plijesan, crna plijesan, bolest bijele zvijezde, pepelnica, crna plijesan, plijesan lišća, pjegavost, bijela hrđa i palež lišća na povrću, voću, cvijeću, hmelju i duhanu. Bacillus simplex je korišten za prevenciju i liječenje bakterijskog uvenuća i bakterijske paleži riže. Bacillus subtilis se koristi za suzbijanje bakterijskih i gljivičnih bolesti kao što su siva plijesan, pepelnica, bolest crne zvijezde, rižin snijeg, pepelnica lišća, crna plijesan, palež lišća, bijela pjegavost, pjegavost, rak, palež, bolest crne plijesni, bolest smeđe pjegavosti, crna palež lišća i bakterijska pjegavost povrća, voća, riže, cvijeća i ukrasnog bilja, graha, krompira, hmelja, duhana i gljiva. Nepatogeni sojevi Erwenella soft truleži podvrste mrkve koriste se za suzbijanje meke truleži i raka na povrću, agrumima, ciklama i krompiru. Pseudomonas fluorescens se koristi za suzbijanje truleži, crne truleži, bakterijske crne truleži i truleži cvjetnih pupoljaka na lisnatom povrću. Pseudomonas roseni se koristi za suzbijanje meke truleži, crne truleži, truleži cvjetnih pupoljaka, bakterijske pjegavosti, bakterijske crne pjegavosti, bakterijske perforacije, bakterijske meke truleži, bakterijske paleži stabljike, bakterijske paleži grana i bakterijskog raka na povrću i voću. Phagocytophage mirabile se koristi za suzbijanje bolesti bubrenja korijena krstašica, a bakterije žute korpe se koriste za suzbijanje pepelnice, crne plijesni, antraksa, plijesni lišća, sive plijesni, rižine eksplozije, bakterijske paleži, bakterijskog uvenuća, smeđih pruga, bolesti lošeg sadnog materijala i paleži sadnog materijala na povrću, jagodama i riži, te potiču rast korijena usjeva. Lactobacillus plantarum se koristi za suzbijanje meke truleži na povrću i krompiru. Među fungicidima registrovanim u Japanu, Scutellaria microscutella je korištena za prevenciju i kontrolu sklerocijalne truleži kod povrća, crne truleži kod mladog luka i bijelog luka. Trichoderma viridis se koristi za kontrolu bakterijskih i gljivičnih bolesti kao što su plamenjača riže, bakterijska bolest smeđih pruga, plamenjača lišća i plamenjača riže, kao i bolest ljubičastih pruga šparoge i bolest bijele svile duhana.
2.3 Entomopatogene nematode
U Japanu su efikasno registrovane dvije vrste entomopatogenih nematoda, a njihovi insekticidni mehanizmi [1-2, 11] uglavnom uključuju oštećenje mehanizama invazije, konzumiranje hranjivih tvari i oštećenje raspada ćelija tkiva, te simbiotske bakterije koje luče toksine. Steinernema carpocapsae i S. glaseri, registrovane u Japanu, uglavnom se koriste na slatkom krompiru, maslinama, smokvama, cvijeću i lisnatom biljkama, cvjetovima trešnje, šljivama, breskvama, crvenom bobičastom voću, jabukama, gljivama, povrću, travnjaku i ginku. Suzbijanje insekata štetočina kao što su Megalophora, maslinova weestro, crna grožđana weestro, crvena palmina weestro, žuta zvjezdasta longicornis, breskvasta weestro, udon nematophora, dvostruko čupava lepidophora, Zoysia Oryzae, Scirpus oryzae, Dipteryx japonica, japanski svrdlaš trešnjinog drveta, mala breskva prehrambena glista, aculema Japonica i crvena gljiva. Registracija entomopatogene nematode S. kushidai nije obnovljena.
3. Sažetak i perspektive
U Japanu su biopesticidi važni za osiguranje sigurnosti hrane, zaštitu okoliša i biodiverziteta te održavanje održivog poljoprivrednog razvoja. Za razliku od zemalja i regija poput Sjedinjenih Američkih Država, Evropske unije, Kine i Vijetnama [1, 7-8], japanski biopesticidi su usko definirani kao negenetski modificirani živi biokontrolni agensi koji se mogu koristiti kao organski inputi za sadnju. Trenutno je u Japanu registrirano i učinkovito 47 bioloških pesticida, koji spadaju u prirodne neprijatelje, mikroorganizme i insektopatogene nematode, a koriste se za prevenciju i kontrolu štetnih člankonožaca, biljnih parazitskih nematoda i patogena na uzgoju u staklenicima i poljskim usjevima kao što su povrće, voće, riža, čajevci, drveće, cvijeće i ukrasno bilje i travnjaci. Iako ovi biopesticidi imaju prednosti visoke sigurnosti, niskog rizika od otpornosti na lijekove, samostalnog traženja ili ponovljenog parazitskog uklanjanja štetočina pod povoljnim uvjetima, dugog perioda učinkovitosti i uštede rada, oni također imaju nedostatke poput slabe stabilnosti, spore učinkovitosti, slabe kompatibilnosti, spektra kontrole i uskog perioda upotrebe. S druge strane, raspon usjeva i kontrolnih objekata za registraciju i primjenu biopesticida u Japanu je također relativno ograničen i ne može zamijeniti hemijske pesticide radi postizanja pune efikasnosti. Prema statistikama [3], u 2020. godini, vrijednost biopesticida korištenih u Japanu iznosila je samo 0,8%, što je daleko niže od udjela registrovanog broja aktivnih sastojaka.
Kao glavni smjer razvoja industrije pesticida u budućnosti, biopesticidi se sve više istražuju, razvijaju i registruju za poljoprivrednu proizvodnju. Uz napredak biološke nauke i tehnologije i istaknutost prednosti troškova istraživanja i razvoja biopesticida, poboljšanje sigurnosti i kvaliteta hrane, opterećenja okoliša i zahtjeva održivog razvoja poljoprivrede, japansko tržište biopesticida nastavlja brzo rasti. Inkwood Research procjenjuje da će japansko tržište biopesticida rasti složenom godišnjom stopom rasta od 22,8% od 2017. do 2025. godine, te se očekuje da će dostići 729 miliona dolara u 2025. godini. Uz implementaciju „Strategije zelenog prehrambenog sistema“, biopesticidi se koriste kod japanskih poljoprivrednika.
Vrijeme objave: 14. maj 2024.