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编者按:″Battelle的工作是为您整个种子处理开发过程提供‘一站式’解决方案。从初始产品概念,到最终配方;我们还在监管文件编制、提交方面提供支持。我们的专业配方团队与微生物学家、分析科学家和监管专家密切合作,开发传统及生物种子处理解决方案。Battelle有能力开展全套测试工作,包括Heubach包衣脱落测试、流动性测试和发芽测试,以及种子间分布均匀分析、测定,包括种子加载分析。我们所有实验室均符合GLP标准,保证向监管提交最高质量的数据″。这是Battelle高级研究科学家,种子处理配方专家Marissa Alves,在最近接受AgroPages采访时所做的阐述。
在此次采访中,她还分享了制备有效种子处理剂的关键因素、配方开发面临的挑战及 Battelle 的应对方案、公司的可持续创新能力、种子处理配方方面的具体技术和专业知识等,以及公司旨在帮助企业寻求种子处理方案所提供的″一站式″服务。
Marissa Alves
Battelle高级研究科学家,种子处理配方专家
AgroPages: 种子处理对农业生产的意义是什么?
作物保护行业提供广泛的种子品种,这些品种对作物生产至关重要。种子在幼苗生长过程中面临许多挑战,从病虫侵袭,到环境胁迫导致的疾病。种子处理具有很高的成本效益,它促进种子健康发芽,最终增加作物产量,满足全球需要。
AgroPages:目前的种子处理剂有哪些类型?
种子处理可以考虑三个方向。首先,种传生物体,杀菌处理剂需要在短时间内进行杀菌处理,防止种传病原体侵害;第二,土传生物体,它会攻击发芽的种子,此时杀虫种子处理剂可长时间防止线虫、害虫侵害,以保护幼苗;第三,微生物接种剂、植物生长调节剂和肥料,可促进幼苗生长,抵御环境胁迫。此后,在植物生长阶段后期,需要使用作物保护产品,以防止生物体对植物的攻击。
AgroPages:鉴于种子和目标害虫的多样性,在配制有效的种子处理剂时,必须考虑哪些关键因素?
开发有效的传统、生物种子处理剂,关键在于液体、固体作物保护产品的配方知识,以及种子施用工艺。配方的理化学特性会影响处理剂在种子中的易用性,配方应考虑施药设备易于清洁,活性成分在种子表面的附着,化学成分的长效。很关键的一点是,活性成分应当可以均匀地分布于种子表面,在种子表面达到所需活性浓度,或维持 CFU(菌落形成单位)计数,以获得生物功效。在制备新的种子处理剂时,环境风险和操作人员风险也需要进行评估。
AgroPages:传统种子处理和生物种子处理有何不同,各自面临哪些主要挑战?
生物种子处理剂采用活体微生物,无论是单一物种、选定的混合物种,还是更复杂的组合物种,目的都是在于保护种子,防止病原体侵害;传统种子处理制剂使用的是合成化学品。今天,种子处理依然以化学处理为主,主要是杀虫剂、杀线虫剂、杀菌剂和肥料。不过,市场观察显示,生物农药种子处理需求正在增加,而生物刺激素和生物肥料的使用,加大了这种需求。在种子处理方式上,全球各国或地区不尽相同,因为国情不同。总体而言,环境问题、消费者需求、传统作物保护产品所受的监管压力,正在推动生物种子处理制剂的市场需求,有机农业的兴起也是一个推动因素。
AgroPages:目前种子处理配方开发面临的最重大挑战是什么?
影响种子处理行业的一个主要挑战是,微塑料产品问题。欧盟正在禁止作物保护产品(包括药品和化妆品)使用微塑料,欧盟规定,5到8年内,在欧盟销售的所有产品不得含有微塑料。
种子处理剂通常含有符合微塑料定义的聚合物粘合剂,粘结剂材料不能充分降解时,产品不得含有该材料,而新型非微塑料粘合剂用于各类种子时,须满足或优于现有产品的要求,这是个挑战。微生物用于种子处理时,微生物可能会面临各种挑战;妥善选择助剂非常关键,这有助于生产市场可以接受的产品,即存储中至少存活2年的微生物。
客户越来越多地要求,种子处理剂中的助剂须列入或获得OMRI有机认证,这可能会限制具有成本效益的优质产品;另一个挑战是选择相容的添加剂,以增强种子的韧性,如抵御干燥、紫外线和冲刷等不利环境条件;产品的另一个重要品质是,浓缩型种子处理产品应具有良好的稀释性,在播种机中保持良好的流动性,较低的包衣脱落率。
AgroPages:配方工艺的设计如何平衡功效、安全和环境影响之间的关系?
通过合作,Battelle向客户提供定制种子处理配方,包括推荐适宜的种子粘合剂和颜料分散剂。在制剂开发初始阶段,要充分考虑助剂浓度,以符合目标区域的允许浓度。在配方开发早期,Battelle配方专家与Battelle欧洲、中东和非洲、拉丁美洲和美国的监管服务团队建立工作关系,合力解决各类问题,例如欧盟良好农业规范(GAP)活性成分登记浓度,或使用不同模型(如Seedtropex模型)进行风险评估,并制定缓解措施,克服施药问题。配方开发过程还包括对最可行的制剂开展储存稳定性研究,新种子处理配方经时稳健性评估。Battelle配方专家还与分析化学家密切合作,测量种子表面、处理过的包衣脱落的活性含量。所有种子制剂均须进行室内发芽测试,测试在各种温度、湿度和紫外线条件下进行。初步温室研究完成后,配方开发团队会对配方进行调整,以提高生物功效或环境胁迫抵御能力。这种多学科配方开发过程,有助于实现可持续生产和制备安全的种子处理剂。
AgroPages:随着害虫抗性的不断演变,Battelle如何保持行业领先地位,并开发创新的种子处理解决方案?
一般来说,作物保护行业是一个转型行业,市场需要寻找传统植物保护产品的替代解决方案,替代方案包括快速发展的生物制品。Battelle认识到,了解最新趋势并应用新技术和新方法,是应对严峻挑战的关键。为满足这种要求,Battelle在内部研发上做出投入,添置设备,为客户提供解决方案,解决客户面临的问题。此外,Battelle的服务非常深入,公司数十年钻研生物、生物科学和作物保护配方,使我们可以应对种子处理剂开发中出现的各种挑战,并提供创新解决方案。我们的创新、可持续科学解决方案,基于综合研发及合规要求。我们的多学科专业团队由分析化学家、配方化学家和微生物学家组成,其中一些专家具有25-40 年农药制剂和生物配方研发经验。
AgroPages:您能详细介绍下Battelle种子处理配方开发中使用的具体技术和专业知识吗?
从根本上说,配方技术取决于活性成分的特性,以及活性成分在制剂中与多种活性成分的相容性;其他重要因素包括施用设备的类型、待处理种子的类型。在开发过程中,还要考虑设备须易于清洗,以及操作人员和环境风险。
Battelle配方部门具有数种种子处理技术经验,包括种子处理微囊悬浮液(CF)、种子处理乳剂(ES)、种子处理微乳剂(ME)、种子处理液剂(LS)。水基型制剂 - 悬浮种衣剂(FS),是一种常见的传统种子处理剂,悬浮种衣剂操作更安全,因为水基的缘故,它不产生粉尘。通过设计上的考虑,悬浮种衣剂的种子附着力很强,包衣脱落低,发芽问题少。
生物种子处理剂通常配制成水分散粉剂 (WS),须精心选择助剂,为各种环境条件下的微生物提供良好活力。
Battelle开展内部研发工作,攻关克难,获取知识,更好地支持客户,并形成自身的商业化专有技术。
AgroPages:案例分析 —— Battelle新型种子处理剂非微塑料种子粘合剂的筛选。
Battelle开发了具有广泛杀菌活性成分的悬浮种衣剂(FS)。本案研究了Battelle精选非微塑料种子粘合剂在新配方的筛选、应用过程。与对照产品相比,适宜的粘结剂确保包衣脱落更低,流动性更好。
我们将相同浓度的Battelle非微塑料种子粘合剂添加到研磨的浆料中,制成六种不同的种子处理产品,制成的种子处理产品在去离子水中进行稀释,稀释至已知剂量率;然后使用Wintersteiger Hege 11旋转式种子处理机对500克批次小麦种子进行处理,处理过的种子在环境条件下过夜风干。
出于筛选目的,我们使用经调整的 ESA 方法,在 Heubach 粉尘计上进行包衣脱落测试,测试使用 200 克处理过的种子进行,测试持续 600 秒。
图1:含Battelle非微塑料粘合剂的产品 - 小麦种子包衣脱落值
种子包衣脱落测试表明,与竞品对照,含Battelle非微塑料种子粘合剂的几个产品,小麦种子包衣脱落均有减少。
接下来,使用Battelle专门定制的钻机,含马达、常用种子播种机,对处理过的种子流动性进行测量,筛分时,用200g种子,215Kg/Ha前进速度下,穿过钻机。
图2:含Battelle非微塑料粘合剂的新型种子处理剂 - 小麦种子流动性
流动性测试表明,与竞品相比,所有使用Battelle非微塑料种子粘合剂的产品,用于小麦种子时,均具有更好的流动性。该数据表明,Battelle非微塑料粘合剂用于新型种子处理剂时,种子包衣脱落值符合ESA参考值,即,4克粉尘/100公斤种子。与竞品相比,用于小麦种子的新型种子处理产品,粉尘减少,更易穿过播种设备。在配方优化过程中,进一步调整可进一步降低种子包衣脱落值,并在需要时进一步提高种子的流动性。
AgroPages:种子处理制剂的未来预期如何?如何将生物农药和纳米技术等整合进来来推动该行业的发展?
市场观察表明,种子处理是一个尚未被开发、利用的高价值市场。此外,跨国公司正投资于生物种子处理行业,以增加其产品组合,提供更高效、更环保和更可持续的种子处理解决方案。市场的发展方向,受非微塑料助剂、天然产品或有机认证产品的影响很大。可以预期的是,不含微塑料的助剂材料,将会被纳入生物种子处理,以促进植物生长、减少环境胁迫,提质增产。
AgroPages: Battelle如何帮助客户应对种子处理行业的监管挑战?
Battelle实验室符合GLP标准,为整个种子处理开发过程提供全面解决方案。从初始概念到最终卷宗编制,我们参与配方开发、监管测试、风险评估,以及中间的一切衔接工作。我们的新型种子处理剂配方,符合全球监管机构严格的理化数据要求。我们经验丰富的研究主管与Battelle欧盟和美国的监管团队密切合作,努力解决任何潜在的问题,如在欧盟开展良好农业规范(GAP)活性成分浓度登记支持,或协助开展美国环境保护署材料公差及豁免评估。Battelle的分析科学家在新方法开发、验证方面非常熟练,可以确保在整个过程中准确收集数据。我们的新配方GLP研究,经Battelle质量保证人员严格审核,可以保证结果的完整性和可靠性。
AgroPages: Battelle 作物保护方案可以通过哪些方式帮助公司寻求种子处理解决方案?
很多实验室只提供特定服务,例如监管或安全测试。与多家实验室签订开发不同内容的合同,管理上比较复杂,可能还会放慢开发速度,推迟上市时间。Battelle的工作是为您整个种子处理开发过程提供‘一站式’解决方案。从初始产品概念,到最终配方;我们还在监管文件编制、提交方面提供支持。我们的专业配方团队与微生物学家、分析科学家和监管专家密切合作,开发传统及生物种子处理解决方案。Battelle有能力开展全套测试工作,包括Heubach种子包衣脱落率测试、流动性测试和发芽测试,以及种子间分布均匀分析、测定,包括种子加载分析。我们所有实验室均符合GLP标准,保证向监管部门提交最高质量的数据。
与 Battelle 合作,您的开发过程会加快,上市时间会缩短。我们的业务模式灵活,包括按服务收费,基于知识产权配方技术收费,可以根据您的需求确定。
最重要的是,Battelle种子处理开发效率更高,效果更好,助力客户获得竞争优势,巩固市场地位。
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