Akarycydy to klasa pestycydów szeroko stosowana w rolnictwie, przemyśle i innych gałęziach przemysłu. Są one głównie stosowane do zwalczania roztoczy rolniczych lub kleszczy u zwierząt gospodarskich i zwierząt domowych. Każdego roku świat ponosi ogromne straty z powodu szkodników roztoczowych. Według Organizacji Narodów Zjednoczonych ds. Wyżywienia i Rolnictwa (FAO), 80 procent światowych stad bydła jest zarażonych kleszczami, co kosztuje świat około 7,3 miliarda dolarów rocznie w postaci strat ekonomicznych. W Ameryce Południowej uprawy soi uszkodzone przez przędziorka Mononychellus planki McGregor (Acari: Tetranychidae) straciły około 18,28% plonów zbóż. W Chinach prawie 40 milionów akrów cytrusów jest również zaatakowanych przez Panonychus citri (McGregor). W związku z tym globalny popyt na akarycydy rośnie z roku na rok. Osiem najlepszych produktów na rynku akarycydów w 2018 r. to: spirodiklofen, spirometikon, diafentiuron, bifenazat, pirydaben oraz propargit, heksytiazoks i fenpiroksymat. Ich łączna sprzedaż wynosi 572 mln USD, co stanowi 69,1% rynku akarycydów. Oczekuje się, że do 2025 r. wielkość rynku osiągnie 2 mld USD. Wielkość rynku akarycydów prawdopodobnie będzie większa, ponieważ globalne grunty orne maleją, populacja rośnie, popyt na produkty naturalne wzrasta, a zapotrzebowanie na zrównoważone praktyki rolnicze rośnie.
Analiza globalnego rynku akarycydów pokazuje, że przędziorek pospolity, roztocz cytrusowy Panclaw i Panonychus urmi są zdecydowanie najważniejszymi gatunkami roztoczy szkodników pod względem ekonomicznym, stanowiąc ponad 80% rynku. Inne spokrewnione roztocze to pseudoprzędziorki (głównie przędziorki krótkie), rdzewiaki oraz roztocze galasówki i muchówki. Warzywa i owoce, w tym cytrusy, winorośl, soja, bawełna i kukurydza, to główne uprawy, w których stosuje się akarycydy.
Jednakże, ze względu na krótki cykl życiowy, partenogenezę, unikalne narzędzia metaboliczne i silną zdolność adaptacji środowiskowej roztoczy roślinożernych, takich jak przędziorki i roztocze pazurzaste, ich odporność na akarycydy gwałtownie wzrosła. Roztocze stanowią 3 z 12 zgłoszonych odpornych stawonogów. W globalnym zastosowaniu akarycydów, konwencjonalne chemiczne akarycydy, takie jak organofosforany, karbaminiany, organochlorowane i pyretroidy, nadal zajmują dominującą pozycję. W ostatnich latach, pomimo pojawienia się wysokoskutecznych akarycydów, takich jak bifenazat i acetafenak, problem homogenizacji akarycydów jest nadal poważny. W związku z długotrwałym i nienaukowym stosowaniem tych akarycydów, większość roślinożernych roztoczy rozwinęła różny stopień odporności na chemiczne akarycydy dostępne na rynku, a ich skuteczność znacznie spadła. Z drugiej strony, wraz ze wzrostem zainteresowania kwestiami środowiskowymi i stopniowym rozwojem rolnictwa ekologicznego, popyt na naturalne produkty do ochrony upraw na rynku globalnym znacząco wzrósł. W związku z tym opracowanie bezpiecznych, skutecznych, przyjaznych dla środowiska, mniej szkodliwych dla naturalnych wrogów szkodników oraz bezpiecznych i nowych biologicznych akarycydów, na które trudno wykształcić oporność, jest nieuniknione.
W związku z tym istnieje pilna potrzeba, aby przemysł i rozwój przemysłowy w pełni wykorzystały atuty Chin w zakresie zasobów biologicznych w celu wspierania badań, rozwoju i stosowania biologicznych akarycydów.
1. Podłoże badawcze alkaloidów weratrotrolu
Ciemiernik, znany również jako cebula górska, ciemiernik czarny, jest wieloletnim materiałem leczniczym. Jako rodzima roślina owadobójcza w Chinach, ludzie często wykopują jej kłącza w okresie wegetacji i smażą je, aby uzyskać łagodny wywar do zimnego mycia owiec, kóz, bydła i innych zwierząt gospodarskich, a także do zwalczania larw much domowych i innych pasożytów. Następnie naukowcy odkryli, że ciemiernik ma również dobry wpływ na inne szkodniki. Na przykład ekstrakt octanu etylu z kłącza ciemiężycy ma dobre działanie owadobójcze na larwy Plutella xylostella w drugim i trzecim stadium larwalnym, podczas gdy ekstrakt alkaloidów weratrolu ma pewne działanie śmiertelne na dorosłe i czwarte stadium larwalne karaczana prusaka. Jednocześnie naukowcy odkryli również, że różne ekstrakty z kłącza ciemiężycy mają dobre działanie roztoczobójcze, w tym ekstrakt etanolowy > ekstrakt chloroformowy > ekstrakt n-butanolowy.
Jednakże, sposób ekstrakcji substancji czynnych stanowi trudny problem. Chińscy badacze zazwyczaj stosują ekstrakcję ultradźwiękową z amoniakiem i chloroformem alkalizowanym, ekstrakcję wodną, ekstrakcję perkolacyjną etanolem oraz ekstrakcję nadkrytycznym CO2, aby uzyskać substancje czynne z kłączy ciemiężycy. Wśród nich, metoda ekstrakcji ultradźwiękowej z amoniakiem i chloroformem alkalizowanym wykorzystuje dużą ilość toksycznego rozpuszczalnika chloroformu, pomimo stosunkowo wysokiej szybkości ekstrakcji; metoda ekstrakcji wodnej charakteryzuje się wieloma czasami ekstrakcji, dużym zużyciem wody i niską szybkością ekstrakcji; szybkość jest niska. Metoda ekstrakcji nadkrytycznym CO2 do ekstrakcji alkaloidów weratroliny nie tylko charakteryzuje się wysoką szybkością ekstrakcji, składniki czynne nie ulegają zniszczeniu, ale również znacznie poprawia aktywność leczniczą i czystość składników czynnych otrzymanych produktów. Ponadto, nietoksyczny i wolny od rozpuszczalników CO2 jest nieszkodliwy dla organizmu ludzkiego i środowiska, co może spowolnić zanieczyszczenie środowiska spowodowane tradycyjnymi metodami ekstrakcji i została uznana za jedną z najlepszych technologii ekstrakcji i separacji pod kątem działania leczniczego na rośliny. Jednakże ryzykowny proces produkcji i wysokie koszty utrudniają jego wykorzystanie na szeroką skalę w przemyśle.
2. Postęp badań i rozwoju alkaloidów weratrotrolu
Badania nad technologią ekstrakcji ciemiężycy (Veratrum). Technologia koekstrakcji opiera się głównie na tradycyjnym chińskim surowcu leczniczym, ciemiężycy (Veratrorum), uzupełnionym naturalnymi surowcami leczniczymi. Weratrotoina i inne wieloskładnikowe substancje czynne są przygotowywane razem, a jednocześnie do ciągłej ekstrakcji botanicznych materiałów leczniczych stosuje się różne rozpuszczalniki, aby zmaksymalizować oczyszczanie i wytrącanie skutecznych składników aktywnych w botanicznych materiałach leczniczych etapami. Uzyskanie grup składników związków o różnej lub podobnej funkcjonalności z tej samej partii surowców. Znacznie poprawia to stopień wykorzystania surowców botanicznych, obniża koszty produkcji i znacząco zwiększa konkurencyjność rynkową.
Badanie mechanizmu działania substancji czynnych ciemiężycy (Veratrum). Ekstrakt z kłącza weratrolu to rodzaj mieszanki zawierającej ponad dziesięć substancji czynnych, takich jak weratrol, resweratrol, weratrotoina, cyklopamina, weratrol i tlenek resweratrolu. Układ nerwowy szkodników.
Według doniesień naukowych, toksyczność ekstraktu z ciemiężycy (Veratrum) opiera się na otwieraniu napięciowo zależnych kanałów sodowych (Na+), co z kolei otwiera napięciowo aktywowane kanały wapniowe (Ca2+), prowadząc do uwolnienia neuroprzekaźników. Napięciowo zależne kanały jonowe sodu stanowią integralną część sygnalizacji neuronalnej i mięśniowej. Składniki aktywne ekstraktu z ciemiężycy (Veratrum) mogą powodować zaburzenia prądu w kanałach jonowych sodu, co prowadzi do zmian przepuszczalności błony komórkowej, wstrząsu drgawkowego i ostatecznie do śmierci.
Jednocześnie niektórzy francuscy naukowcy donieśli, że alkaloidy weratroliny mogą również niekompetycyjnie hamować acetylocholinoesterazę (AChE) u owadów. Ze względu na nowy mechanizm działania alkaloidów weratrolu, może dojść do ataku na wiele miejsc, a roztoczom trudno jest przystosować się do leków o działaniu wielomiejscowym poprzez własne zmiany strukturalne, co utrudnia rozwój lekooporności.
Technologia przygotowania ekstraktu z kłącza ciemiernika ciemiernika 0,1% CE. Dzięki zaawansowanej technologii ekstrakcji i doskonałej technologii przygotowania, lek charakteryzuje się niskim napięciem powierzchniowym, co pozwala na szybkie owinięcie ciała owada, wspomaganie penetracji i absorpcji roztworu leku oraz wzmocnienie działania substancji czynnych. Preparat charakteryzuje się dobrą dyspersją w wodzie, a po rozproszeniu jest przezroczysty i jednorodny. Po 1000-krotnym rozcieńczeniu, czas całkowitego zwilżenia płótna wynosi 44 sekundy, co pozwala na szybkie zwilżenie i penetrację. Dane dotyczące stabilności uzyskane metodą wielokrotnego rozpraszania światła wykazały, że preparat z ekstraktem z kłącza ciemiężycy ciemiężycy 0,1% CE charakteryzuje się dobrą stabilnością i w pełni spełnia wymagania różnych środowisk zastosowań.
Postęp badań nad technologią zastosowania 0,1% ekstraktu z kłącza ciemiężycy CE
Nowa technologia znacznie poprawiła szybkość działania leku. W porównaniu z poprzednią technologią, produkt ograniczył użycie pojedynczego składnika. Dzięki unikalnemu procesowi, składniki w produkcie są bardziej obfite, a efekt synergii jest bardziej widoczny.
Jednocześnie, gdy jest stosowany razem z istniejącymi pestycydami chemicznymi, po pierwsze, może znacząco zmniejszyć populację przędziorków, zmniejszyć ilość pestycydów chemicznych i poprawić efekt kontroli. Podsumowując, w okresie wzmożonego występowania roztocza Panonychus cytrusowego w Hezhou, Guangxi, Chiny, oprysk 0,1% ekstraktu z kłącza ciemiężycy CE + 30% etoksazolu był skuteczny po 20 minutach, nie zaobserwowano żadnych żywych owadów 3 dni po zastosowaniu, a efekt kontroli wystąpił 11 dni po zastosowaniu. może być utrzymany powyżej 95%. We wczesnym stadium roztocza panclaw cytrusowego Jiangxi Ruijin navel orange, 0,1% ekstraktu z kłącza ciemiężycy CE + 30% bifenazatu tetramizyny wszystkie padły 1 dzień po zastosowaniu, a nie zaobserwowano żadnych żywych owadów 3 dni po zastosowaniu. efekt kontroli jest bliski 99% po 16 dniach.
Powyższe wyniki biopróby polowej pokazują, że przy niskiej lub wysokiej liczebności przędziorków pospolitych, zarówno w przypadku stosowania pojedynczego środka, jak i w połączeniu z chemikaliami, ekstrakt z kłącza Veratella vulgaris może zmniejszyć liczebność przędziorków pospolitych i poprawić skuteczność zwalczania pestycydów chemicznych. Wykazał on doskonałe działanie. Jednocześnie ekstrakt z kłącza ciemiernika pospolitego jest pozyskiwany z roślin. W zalecanym stężeniu jest bezpieczny w stosowaniu w fazie pączkowania, kwitnienia i zawiązywania młodych owoców większości roślin i nie wpływa na rozwój pędów, kwiatów i owoców. Jest bezpieczny i przyjazny dla środowiska dla organizmów niebędących przedmiotem zwalczania, takich jak naturalni wrogowie roztoczy, i nie wykazuje odporności krzyżowej z istniejącymi insektycydami i akarycydami. Doskonale nadaje się do zintegrowanego zwalczania roztoczy (IPM). Dzięki ograniczeniu stosowania pestycydów chemicznych, pozostałości pestycydów chemicznych, takich jak etoksazol, spirodiklofen i bifenazat, w cytrusach mogą w pełni spełniać wymogi „Chińskiego Narodowego Standardu Bezpieczeństwa Żywności dla Maksymalnych Dopuszczalnych Pozostałości Pestycydów w Żywności” oraz „Europejskiej Normy Żywności”. Standard Dopuszczalnych Dopuszczalnych Pozostałości Pestycydów i Amerykański Standard Dopuszczalnych Dopuszczalnych Dopuszczalnych Pozostałości Pestycydów w Żywności stanowią solidną gwarancję bezpieczeństwa żywności oraz jakości i ochrony produktów rolnych.
Technologia edycji genów promuje industrializację ciemiernika
Ciemiernik jest popularnym surowcem leczniczym i jest wieloletnią rośliną zielną z rodziny liliowatych. Rośnie w górach, lasach lub zaroślach. Występuje w regionach Shanxi, Hebei, Henan, Shandong, Liaoning, Syczuan, Jiangsu i innych regionach Chin. Jest bogaty w zasoby naturalne. Według badań, roczna produkcja ciemiernika leczniczego wynosi około 300-500 ton, a jego odmiany obejmują wiele gatunków, takich jak ciemiernik, ciemiernik Xing'an, ciemiernik maosu i ciemiernik Guling, a składniki aktywne każdego gatunku nie są takie same.
Dzięki szybkiemu rozwojowi biotechnologii i dogłębnym badaniom nad materiałami leczniczymi z ciemiernika, wykorzystanie technologii edycji genów do ulepszania leczniczych gatunków ciemiernika oraz sztuczna udomowienie dzikich gatunków ciemiernika poczyniło stopniowe postępy. Sztuczna uprawa odmian ciemiernika znacznie zmniejszy szkody wyrządzane przez wykopaliska w zasobach dzikiej plazmy zarodkowej i przyczyni się do industrializacji ciemiernika w rolnictwie i medycynie.
Oczekuje się, że w przyszłości naturalne wyciągi z kłączy ciemiernika, pozyskiwane z roślin leczniczych, pozwolą stopniowo ograniczyć stosowanie tradycyjnych chemicznych środków roztoczobójczych i przyczynią się do dalszej poprawy jakości produktów rolnych, poprawy jakości i bezpieczeństwa produktów rolnych, poprawy środowiska ekologicznego rolnictwa oraz zachowania bioróżnorodności.
Czas publikacji: 08-08-2022