本土蘇力菌商品化與產業化成果耀眼 殺蟲戰力更勝市售國外商品

大湖草莓產銷班班長林延炫善用庫斯蘇力菌與多種微生物製劑管理田區,達到零農藥使用的草莓種植。

文/謝奉家 行政院農委會農業藥物毒物試驗所生物藥劑組研究員兼組長 採訪/何宜嬨 攝影/黃毛

過去市售蘇力菌產品幾乎都是進口的,行政院農業委員會農業藥物毒物試驗所(以下簡稱藥毒所)積極研發本土蘇力菌,落實科技研發成果到產業化,近20多年來,已篩獲許多殺蟲活性良好的本土蘇力菌菌株,有些殺蟲範圍甚至超越市售國外商品。篩選本土微生物的策略,既合乎生態學利用本地天敵防治本地害蟲的原則,同時深具學術研究意義,其富藏的經濟價值更是不言而喻!

生物殺蟲劑中的蘇力菌(Bacillus thuringiensis)產品,在國內與國外皆占整體生物農藥市場規模約70%以上。蘇力菌的內毒素(delta-endotoxin)或殺蟲結晶蛋白(insecticidal crystal protein)對特定的昆蟲具毒效,但對目標昆蟲外的哺乳動物、鳥類、害蟲的天敵與蜜蜂等無害,是一種安全又環保的植物保護劑。

蘇力菌功能大盤點 選對菌株確保殺蟲範圍

第一個蘇力菌產品於1938年在法國製成,美國則是1958年始有蘇力菌註冊商品。蘇力菌的殺蟲功效最早只知對鱗翅目昆蟲有效,例如小菜蛾;1978年發現有菌株對雙翅目有效,例如蚊和蚋;1983年再發現有菌株對鞘翅目有效,例如甲蟲;1985年進一步發現有菌株對反芻類寄生線蟲的卵及幼蟲和原生動物、扁蟲類具毒效,1991年又發現有菌株對螞蟻有毒效。

但別誤以為某單一菌株的蘇力菌具有上述這麼多的殺蟲種類,正確說法是不同蘇力菌菌株具有不同殺蟲範圍與效果,須依據商品包裝標示的防治對象來選用。蘇力菌的亞種不少,較常見的如下:庫斯亞種Btk(Bacillus thuringiensis subsp. kurstaki)、鮎澤亞種Bta (Bacillus thuringiensis subsp. aizawai)與以色列亞種Bti(Bacillus thuringiensis subsp.israelensis)等。其中,庫斯亞種與鮎澤亞種適用農業蔬菜作物,占蘇力菌總市場85%,以色列亞種則用於環境病媒蚊防治。

蘇力菌除了會產生內毒素,也就是殺蟲結晶蛋白質而具殺蟲效果,還具多重附加功能,包括具抑菌效果且能提升殺蟲結晶蛋白之殺蟲效果的雙效菌素(zwittermicin A)及幾丁質酵素(chitinase)。此外,細菌素(bacteriocin)及庫斯塔基胜肽(kurstakins)亦具有殺細菌效果,有機會進一步開發成兼具殺蟲、抑菌功能的產品。另外,蘇力菌有些具有溶磷與產生吲哚乙酸(indole-3-acetic acid, IAA)等功能,可促進作物生長。但須強調,目前蘇力菌仍以生物殺蟲劑為主要功能。

蘇力菌產品可有效防治鱗翅目小菜蛾、夜蛾科幼蟲,對成蟲則無效果。上圖為高接梨園中的斜紋夜盜蛾幼蟲,下圖為梨園中的毒蛾科幼蟲。

長期倚賴國外進口成品 曾經洲博士開發本土第1株

目前臺灣已有多種防治蝶蛾類害蟲的蘇力菌產品上市,但幾乎倚賴國外進口成品,或國外授權原體在國內生產成品,藥毒所曾經洲博士開發的國內第1株本土蘇力菌為庫斯蘇力菌E-911,已於2005年技轉給福壽實業股份有限公(以下簡稱福壽公司),並於2011年登記上市,且目前也只有福壽公司生產本土蘇力菌產品。第2株本土蘇力菌為鮎澤蘇力菌Ab12,亦是由曾經洲博士於2014年技轉給福壽公司,但仍在申請農藥登記,尚未取得許可證。截至2021年7月,蘇力菌在臺灣生產或進口業者有10家,共計18件成品產品登記證。

目前藥毒所累計保存完成基因鑑定的總菌株數為800株以上,其中顯示本土蘇力菌的殺蟲結晶蛋白基因組成複雜,且與國外進口的蘇力菌相異,可供進一步定序確認,供選殖或轉殖之用,也可直接研發利用為商品。

蘇力菌若使用正確,殺蟲效果甚至可與化學藥劑相比,做為生物殺蟲劑,可部分替代進口產品增加國內產業競爭力,對於臺灣安全農業的推行有極大助益。尤其蘇力菌也可和化學藥劑搭配使用,用於有害生物整合管理 (Integrated Pest Management, IPM),皆能降低化藥使用量,不僅減少整體自然環境汙染,更提高農產品品質。

由於2005年前,國內市場販售的蘇力菌產品,皆為國外進口成品農藥或國外進口原體授權國內加工生產的產品,其菌株並非本土自行篩選菌種,面對臺灣特有氣候環境,其殺蟲活性往往不如國內菌種,環境適應能力較差,加上售價偏高且尚未通過有機資材驗證,導致農民接受度不佳。

福壽公司看好市場缺口,鎖定發展蘇力菌產品,藥毒所於2005年與福壽公司合作投入「本土蘇力菌商品發酵產程與製劑開發」產學合作計畫,於2005年11月完成庫斯蘇力菌E-911專屬技術授權予福壽公司,該公司於2007年取得生物農藥生產許可登記及工廠登記證,2008年提出登記申請,2009~2010年進行田間試驗。另一方面,農委會藥毒所於2007與2008年獲得國科會(目前已改制為科技部)經費支持,進行本土蘇力菌產業化計畫,接著於2009、2010年持續執行本土蘇力菌產品擴大產業化研究計畫,協助福壽公司於2011年順利取得農藥原體及成品登記證,成功將國內第一支本土庫斯蘇力菌商品「速力寶」推展上市。

(資料來源/農業藥物毒物試驗所)
藥毒所研發技轉的本土蘇力菌商品「速力寶」,由福壽公司於2011年登記上市。(資料來源/農業藥物毒物試驗所)

欲擴大市場和縮短登記時間 幾項障礙有待克服

簡言之,學研單位技術移轉給業者後,雙方仍需保持密切合作,藉以協助業者完成產品登記上市。福壽公司因為開發蘇力菌產品所精進的技術,亦可應用在其他農業用微生物產品和畜產用微生物製劑、保健食品開發,促進產業技術升級,對藥毒所、福壽公司與消費者可說三贏!

由於庫斯蘇力菌E-911成功商品化,農委會藥毒所於2012與2013年接著執行另一株本土鮎澤蘇力菌產業化研究計畫,2014年11月完成鮎澤蘇力菌Ab12專屬技術授權予福壽公司,預計2021年底前有機會取得農藥許可證。

蘇力菌產品必須排除下列幾項障礙後,未來才可能擴大市場規模。首先,蘇力菌的使用受限於活性範圍狹窄、產品效價變化大,且在田間施用成本昂貴等缺點。尤其蘇力菌殺蟲結晶蛋白施灑於葉面會在2天內分解,因此需進行抗紫外線配方和劑型的改善,使產品更穩定有效。

但對國內業者而言,針對生物產品的特性逐次調整參數,尤其田間試驗需長期且多次的驗證,皆會延長業者製備登記文件的時程。根據藥毒所初步分析,廠商申請登記生物農藥不順的主因如下:田間試驗結果不如預期、劑型不適用現行規格檢驗的部分項目、廠商無專人辦理申請產品登記業務(離職中斷)、技轉廠商未要求研發單位提供較完善的技轉文件、廠商無法於短時間內針對審查意見提供補件等。

產業化的瓶頸與挑戰 兩項措施助攻農企業

為解決國內蘇力菌進口或本土製造業者的產業發展瓶頸,政府的下述兩項措施應有不少幫助。其一,蘇力菌量產技術的批次穩定性很重要,力價(potency)的生物檢定方法是品質管制的方法之一,但國內業者普遍缺乏上述措施,主要是沒有養蟲室,無法取得試驗所需的健康小菜蛾或擬尺蠖幼蟲。藥毒所擁有全臺少見的獨棟隔離式養蟲室設備與專門飼育人員,大量飼育齡期一致且健康的供試昆蟲幼蟲,已於2017年報准財政部訂定收費標準,可對外供應健康試驗蟲隻。其二,農委會防檢局於2019年公告蘇力菌農藥有效成分檢驗方法,已讓業者可自主建立生物檢定的品質管制。

2014年起,農委會科技處與防檢局辦理「雄才大略計畫-推動生物農藥產業化」,2015年~2017年委由藥毒所擔任計畫統籌機關,協助國內研發機構製備完整的技轉文件,縮短成果商品化時程。回顧2014年至今,已有多件生物殺菌劑、殺蟲劑,經由上述平臺計畫完成技轉,雖提高技術移轉授權金,仍受到業者支持。

至於專利保護與擴展國際市場,也是產品未來推廣必須重視的項目。目前已有業者新申請引進國外蘇力菌商品進行許可證登記,國內大型農藥業者也有2家以上投入經費開發本土蘇力菌,相信未來會有更多蘇力菌菌株商品,讓農友有更多選擇!

「中西合併」削減慣行農法 用蘇力菌優化寶島甘露梨

「蘇力菌有很多品牌,必須不停嘗試找出最適合的那款。我今年開始用「見達利」(鮎澤蘇力菌),跟他牌相比,防治斜紋夜盜蛾的效果很明顯!」自2014年接手父親的高接梨果園後,柯遜月便摸索各類友善農作方法,減低慣行農法的施作。「我的做法是『中西合併』,中醫(微生物製劑)多用一點、西醫(化學肥料)少用一點。在採收前2個月完全停藥,單純靠捕蛾燈來降低蟲害。我希望讓消費者對我的梨子100%放心,我連續3年自費送藥毒所檢測,測出來的量遠低於政府規定數字,幾乎沒有農藥殘留!」

約每週一次,柯遜月將微顆粒狀的蘇力菌倒入塑膠桶內溶解,再把桶子倒進大水缸裡稀釋,最後連接至自動噴灑器噴灑整座果園。「常噴是一種浪費,跟我們人體吃三餐一樣啦,常常1、2個小時吃一餐,腸胃會受不了,無法吸收太多。如果早上噴,頂多2小時就蒸發掉了,我基本上都在傍晚噴。」柯遜月認為,再好的藥劑、再多的補肥,均不及土壤健康的根本,故進一步尋求樹醫的專業診治。「我想要讓果樹更茁壯,只要打好根基,再配合蘇力菌或其他生物防治,就能有效減少作物管理成本。」

柯遜月的高接梨連續3年自費農藥檢測都通過,讓消費者百分之百放心。
柯遜月約每週一次將粒狀的「見達利」(鮎澤蘇力菌)稀釋後,以自動噴灑器施用於整座果園。

解鎖零農藥成就 孕育天然馥郁草莓

從農十餘載的產銷班班長林延炫,現已達成完全零農藥使用的草莓種植。「草莓常見蟲害有斜紋夜盜蛾、紅蜘蛛跟薊馬,近幾年開始有果蠅,通常出現在後期採收時。這些都有生物防治方法可解決,不必用農藥趕盡殺絕。」林延炫於育苗期以人工噴灑「速利殺」(庫斯蘇力菌),並搭配警戒費洛蒙來驅散薊馬;採果期用誘餌與黏紙捕捉果蠅;對付偶爾造訪的蚜蟲,則以菸骨粉驅除。「我通常半個月或一個月噴一次蘇力菌,一般稀釋倍數是1,000倍,但我習慣用500倍,確保除蟲效果。加上露天苗園有許多不確定因素,像是下雨就會沖淡蘇力菌,所以我會加入油劑,例如窄域油或苦楝油,讓蘇力菌在葉面形成一層包覆。窄域油的效用很好,可以覆蓋住較小的害蟲,讓牠窒息身亡。」

林延炫說明,良好的田間治理並非著重於農藥用量,而是注重肥料與土壤管理,同時配用生物資材、微生物製劑,產出來的草莓反而具有濃郁天然香氣。「重點在於肥培管理,添加有機質提升土壤健康度。我的方法是微生物製劑加肥料,比如液化澱粉芽孢桿菌、木黴菌、酵母菌加溶磷菌肥料。微生物菌將肥料分解成更小的分子幫助植物吸收,土壤少了負擔變得鬆軟,根系就長得越廣越穩,植株的開花結果就會越來越好。」善用微生物製劑,既能改善土質以保持適當的酸鹼平衡,亦能促進作物枝葉茂盛、結實纍纍,創造雙管齊下的豐盛碩果。

在草莓育苗期,林延炫會以「速利殺」(庫斯蘇力菌)搭配警戒費洛蒙來驅散薊馬。

更多內容請見《豐年雜誌》2021年8月號