ACTINOVATEFeatures of a new biofungicide undergoing

EU Registration

Carolina Fernández1, Ángela Sarro1, José Manuel Lara1 & Matthew Kowalski2

6th Annual Biocontrol Industry Meeting (ABIM) Lucerne, Switzerland October 24‐26, 2011

1 2

CONTENTS

PART 1: BIOFUNGICIDE ACTINOVATE

Active ingredientBiological properties and risk assessmentCharacteristics of SP formulation

PART 2: SUITABILITY FOR IPM

Side effects on non‐target organismsEfficacy against fungal and bacterial diseasesCompatibility with PPPs

HISTORY: Streptomyces lydicusWYEC 108 (ACTINOVATE®)

Discovery: 1991Isolation from rhizosphere from linseed plant roots (Crawford et al., 1993)Screening of new actinomycetes to control damping‐off (Phytium ultimum)Selection of WYEC 108: Stable prolific sporulator (15‐35 ºC / pH 4.0‐8.0)

Patenting & Licensing1992: IRF (University of Idaho): plant growth / yield enhancer1995: US patent of WYEC 108 to control plant pathogens1998: worldwide licensing to Natural Industries (US)

Registration2004: USA (EPA 73314‐1) 2007: Canada (PMRA PRD2007‐10)2005‐2011: Turkey, Vietnam, Ecuador, Trinidad (in progress: Australia, Taiwan, Thailand, Costa Rica)2010: EU (RMS: The Netherlands)2011: Completeness Check Decision 2011/253/EU of 26 April 2011

PART I – BIOFUNGICIDE ACTINOVATE

ACTIVE INGREDIENT

Taxonomy Streptomyces lydicus strain WYEC 108Family: Noctuoidea; Orden: Actinomycetales; Class: Actinobacteria; Phylla: Actinobacteria Kingdom: Bacteria

Origin Rhizosphere linseed plant (South Downs, UK)

Distribution Widely distributed in most agricultural soils worldwide 

Deposited ATCC 55445

Target Root damping‐off and foliar fungal pathogens

Growing Te Typical mesophylic specie (15‐35ºC; optimum 30ºC)

Growing pH 4.0 – 8.0

PART I – BIOFUNGICIDE ACTINOVATE

MODE OF ACTION

Competition For the space and nutrients. 

Mycoparasitism The bacteria breaks down the cell walls of pathogenic fungus mycelium by excreting lytic enzymes (chitinases, glucanases, peroxidases)

Antibiosis Production and release of antimicrobial secondary metabolites

PART I – BIOFUNGICIDE ACTINOVATE

WYEC 108

Fusarium

Fusarium

High siderophore production: Improve mineral & nutrient uptake:a) Promotes plant growth even in the absence of pathogenb) Plant more vigorous /able to survive stressful conditions

Bactericide:Firelight (Erwinia amylovora),                                                                                              Citrus Canker (Xanthamonas axonopodis),                                                                                             Walnut Blight (Xanthomonas arboricola),                                                                                Rice Leaf Blight (Xanthomonas oryzae),                                                                    Bacterial spot (Xanthamonas perforans)

ADDITIONAL BENEFITS

PART I – BIOFUNGICIDE ACTINOVATE

ErwiniaXanthomonas

TOXICOLOGY: Acute Mammalian Toxicity 

Guideline Study Toxicity Category

Results

152‐30OPPTS 870.1100

Acute Oral Toxicity

IV 5  male + 5 female rats (Sprague‐Dawley)No rats died. LD50 > 5.000 mg/kg

152‐32OPPTS 885.3150

Acute PulmonaryToxicity /Pathogen.

N/A S. lydicus was not toxic, infective, or pathogenic (rats). Clearance: liver‐lymph nodes 7d, kidneys 14d, lungs 28d

152‐33OPPTS 885.3200

Acute InjectionToxicity / Pathogenicity

N/A S. lydicus was not toxic, infective, or pathogenic (rats). Clearance: blood‐kidney‐lymph nodes 14d, lungs 21d, 

liver‐spleen 28d

152‐34OPPTS 870.2500

Acute Dermal Irritation Study

IV 3 rabbits dosed (500 mg)Very slight erythema in 1 rabbitt with clearance by 24h

152‐35OPPTS 870.2400

Acute Eye Irritation Study

IV 3 rabbits dosed (0.1mL)Conjunctival irritation was reduced by 24 h

OECD 471, 1997 Reverse Mutation Assay(Ames test)

No mutagen

Salmonella typhimurium No genotoxic in vitro; Irrelevant to mammals

PART I – BIOFUNGICIDE ACTINOVATE

Active Ingredient Streptomyces lydicus strain WYEC 108Concentration 1x107 cfu/g (0.0371% TGAI)Physical State Solid powder (SP)Colour White palepH (CIPAC MT 75) 6.65 (1% p/v)Stability (Tª) 1 year (35ºC)

FORMULATION CHARACTERISTICS

PART I – BIOFUNGICIDE ACTINOVATE

1,00E+001,00E+011,00E+021,00E+031,00E+041,00E+051,00E+061,00E+071,00E+081,00E+09

0 50 100 150 200 250 300 350DAYS

VIAB

ILITY (CFU

/mL)

4ºC RT

SOIL DISEASE FOLIAR DISEASE

Fusarium LaveillulaPythium SpahaerotecaRhizoctonia ErisiphePhytophthora OidiumSclerotinia VenturiaArmillaria Botrytis

Alternaria

TARGET PATHOGENS

Fusarium          Fusarium +ACTINOVATE

Rhizoctonia Rhizoctonia +ACTINOVATE

Phytoph.        Phytoph. +ACTINOVATE

PART I – BIOFUNGICIDE ACTINOVATE

Pythium          Pythium +ACTINOVATE

Guideline Group Target Test Remarks

OPPTS 885.4380

Terrestrian Organisms

Invertebrate:Honey  bees Apis mellifera

Dietary effect No riskNOEC > 17980 µg/mL (≈ x20 commercial dose)

OPPTS 885.4050

Vertebrate:Nothern BobwhiteColinus virginatus

Avian Oral  Pathog./Toxicity Test 

No risk(1.25x108 cfu/kg body for 5d)

OPPTS 885.4300

Non‐Target Plants ‐ Efficacy trials ‐ Databases ‐ Background levels

Absence of adversed effects

OPPTS 850.1300 y 885.4240

AcuaticOrganisms

Invertebrate: Daphnia magna

Chronic Toxicity(21‐d static renewal test)

NOEC (survival) = 3.1x103cfu/mLNOEC (reprod.) = 1.6x103cfu/mL

OPPTS 850.1075

Vertebrate:Rainbow TroutOncorhynchus myskiss

Acute Toxicity Test(96‐h static test)

No riskLC50 > 1x106 cfu/mLNOEC > 1x106 cfu/mL

PART II – SUITABILITY FOR IPM

EFFECT ON NON‐TARGET ORGANISMS

‐ Potential Ecological Risk               Minimal 

PART II – SUITABILITY FOR IPM

DIRECTION FOR USE

Crop Soil Foliar

Vegetables 300 ‐ 500 g/Ha 250 ‐ 700 g / Ha 

Seed coating 200 – 500 g / 300 ‐ 1200 mL(per 50 g seeds)

Turf 3 kg/Ha (initially)1 kg/Ha (every 6‐8 wks)

Cut flowers, bulbs and pot 

plants

100‐200 g/500 L500 g/250 L (woody plants)

200‐300 g/50 kg bulbs250 ‐ 700 g / Ha 

Petunia and Geranium (Reddy, 2007, Alabama, US)

PART II – SUITABILITY FOR IPM

EFFICACY TRIAL: Phytium and Rhizoctonia

Geranium ‐ Rhizoctonia

‐Root‐rot severity was reduced by ACTINOVATE ≈  same level than Chemical Standard‐Vigor was increased by ACTINOVATE (PGPR)

Petunia ‐ Pythium

0

0,51

1,5

22,5

3

3,5

44,5

5

Vigor Root‐rot Severity

Scale 0‐5 Untreated Control

Pathogen ControlACTINOVATEChemical Standard

0

0,51

1,5

22,5

3

3,5

44,5

5

Vigor Root‐rot Severity

Scale 0‐5 Untreated Cont

Pathogen ContACTINOVATEChemical Stand

‐ Preventive teatment 7 days before transplant and inoculation with pathogen‐ Damping‐off was evaluated 45 days after transplanting.

Potato crop (Chapingo, México)

EFFICACY TRIAL: Rhizoctonia solani

PART II – SUITABILITY FOR IPM

‐Dose‐response effect               high dose = best results

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

36 DAT  71 DAT  110 DAT

Pathogen ControlACTINOVATE  (1 kg/Ha)ACTINOVATE (1.5 kg/Ha)ACTINOVATE  (2 kg/Ha)

67%77%

82%

65%

76%80%

61%

75%79%

Disease Incidence (%)

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

36 DAT  71 DAT  110 DAT

Contr

ACTIN

ACTIN

ACTIN

76%81%

85%

72%80%82% 79%

70%

81%

Disease Severity (%)

‐ ACTINOVATE preventively  applied to potato seeds

Turf vr. Raleigh (Schlesselman & Bruno, 2006, Wharton, Texas, US)

PART II – SUITABILITY FOR IPM

EFFICACY TRIAL: Rhizoctonia solani

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

CONTROL Chemical 1 ACTINOVATE Chemical 2 Chemical 3

‐ ACTINOVATE efficacy was similar than efficacy showed by chemical standards

Disease Incidence (%)

‐ Two spray applications

PART II – SUITABILITY FOR IPM

EFFICACY TRIAL: Fusarium oxysporium fsp cyclaminis (FOC)

*Published: Crop Protection 

0

20

40

60

80

100

120

AUDPC Dry Weight %VD

FOCT (1DAT) + ACT (7DAT) + FOC (14 DAT)F (1DAT) + ACT (7DAT) + FOC (14 DAT)

‐ Applying ACTINOVATE after a preventive fungicide showed promise supression of FOC

Trial I

AUDPC: Area Under the Disease Progressive Curve ;  %VD: % Vascular DiscolorationT: Thiophanate methyl; F: Fludioxonil; 

Cyclamen (*Elmer & McGovern, 2004, Gainesville, Florida US)

PART II – SUITABILITY FOR IPM

EFFICACY TRIAL: Fusarium oxysporium fsp cyclaminis (FOC)

*Published: Crop Protection 

Trial II

‐ACTINOVATE rotated with a chemical fungicide showed a better suppresion of FOC than the chemical alone

AUDPC: Area Under the Disease Progressive Curve ;  %VD: % Vascular DiscolorationF: Fludioxonil; Az: Azoxystrobin

Cyclamen (*Elmer & McGovern, 2004, Gainesville, Florida US)

0

20

40

60

80

100

120

AUDPC Dry Weight %VD

FOCFOC (1 DAT) + AZ‐ACT (7DAT) + ACT (14 DAT)FOC (1 DAT) + AZ  (7DAT) + AZ (14 DAT)FOC (1 DAT) + F ‐ ACT (7DAT) + ACT (14 DAT)FOC (1 DAT) + F (7DAT) + F (14 DAT)

Trial II

COMPATIBILITY WITH PPPs

PART II – SUITABILITY FOR IPM

0102030405060708090

100

Triadimen

ol25

%

Copp

eroxychloride 

Miclobu

tanil

24%

Ciprocon

azol

Methyl

Tiofan

ate

Procim

idon

e50

%

Citrus

extract 4

0%

potassium

phosph

ite

Copp

eroxychloride

Cymoxan

ile60

%

COMPA

TIBILITY

 (%)

0102030405060708090

100

Bupirim

ate

2,5%

Kasu

gamyc

in

Dimetho

mor

ph15

% 

Wettable

Sulphu

r

Thira

m 80%

COMPA

TIBILITY

 (%)

Fungicide FungicideFungicide‐Bactericide Fungicide‐Bactericide

COMPATIBLE with ACTINOVATE NON‐COMPATIBLE with ACTINOVATE

‐Ten of them affected less than 80% the viability of ACTINOVATE spores.

CLOSING REMARKS

ACTINOVATE (Streptomyces lydicus strain WYEC 108)

• Efficient broad range biofungicide (bactericide)

• Plant Growth Promoter even in the absence of pathogen

• IPM tool (low risk substance compatible with other PPPs)

Thank youwww.futurecobioscience.com