Τα ακαρεοκτόνα είναι μια κατηγορία φυτοφαρμάκων που χρησιμοποιούνται ευρέως στη γεωργία, τη βιομηχανία και άλλες βιομηχανίες. Χρησιμοποιούνται κυρίως για τον έλεγχο των γεωργικών ακάρεων ή κροτώνων σε ζώα ή κατοικίδια ζώα. Κάθε χρόνο ο κόσμος υφίσταται τεράστιες απώλειες λόγω των ακάρεων. Σύμφωνα με τον Οργανισμό Τροφίμων και Γεωργίας των Ηνωμένων Εθνών, το 80% των κοπαδιών βοοειδών στον κόσμο μολύνονται από κρότωνες, οι οποίοι κοστίζουν στον κόσμο περίπου 7,3 δισεκατομμύρια δολάρια ετησίως σε οικονομικές απώλειες. Στη Νότια Αμερική, τα φυτά σόγιας που έχουν πληγεί από το άκαρι της αράχνης Mononychellus planki McGregor (Acari: Tetranychidae) έχασαν περίπου 18,28% στην απόδοση των δημητριακών. Στην Κίνα, σχεδόν 40 εκατομμύρια στρέμματα εσπεριδοειδών μολύνονται επίσης από Panonychus citri (McGregor). Ως εκ τούτου, η παγκόσμια ζήτηση της αγοράς για ακαρεοκτόνα αυξάνεται χρόνο με το χρόνο. Τα οκτώ κορυφαία προϊόντα στην αγορά ακαρεοκτόνων το 2018 είναι: σπιροδικλοφαίνη, σπιρομεθικόνη, διαφενθειουρόνη, μπιφεναζάτη, πυριδαβένη και προπαργίτης, εξυθειαζόξη και φενπυροξιμάτη. Οι συνολικές πωλήσεις τους ανέρχονται σε 572 εκατομμύρια δολάρια ΗΠΑ, αντιπροσωπεύοντας το 69,1% της αγοράς ακαρεοκτόνων, και το μέγεθος της αγοράς αναμένεται να φτάσει τα 2 δισεκατομμύρια δολάρια ΗΠΑ έως το 2025. Το μέγεθος της αγοράς των ακαρεοκτόνων είναι πιθανό να αυξηθεί καθώς η παγκόσμια καλλιεργήσιμη γη μειώνεται, ο πληθυσμός αυξάνεται, η ζήτηση για φυσικά προϊόντα αυξάνεται και η ζήτηση για βιώσιμες γεωργικές πρακτικές αυξάνεται.
Η ανάλυση της παγκόσμιας αγοράς ακαρεοκτόνων δείχνει ότι το κόκκινο άκαρι της αράχνης, τα εσπεριδοειδή Panclaw και το Panonychus urmi είναι μακράν τα πιο οικονομικά σημαντικά είδη ακάρεων παρασίτων, αντιπροσωπεύοντας περισσότερο από το 80% της αγοράς. Άλλα σχετικά ακάρεα είναι τα ψευδοαράχνες (κυρίως τα κοντά ακάρεα της αράχνης), τα ακάρεα της σκωρίας και τα ακάρεα της χολής και της αλογόμυγας. Τα λαχανικά και τα φρούτα, συμπεριλαμβανομένων των εσπεριδοειδών, των αμπελιών, της σόγιας, του βαμβακιού και του καλαμποκιού, είναι οι κύριες καλλιέργειες για τις οποίες εφαρμόζονται ακαρεοκτόνα.
Ωστόσο, λόγω του σύντομου κύκλου ζωής, της παρθενογένεσης, των μοναδικών μεταβολικών εργαλείων και της ισχυρής περιβαλλοντικής προσαρμοστικότητας των φυτοφάγων ακάρεων, όπως τα ακάρεα της αράχνης και τα ακάρεα panclaw, η αντοχή τους στα ακαρεοκτόνα έχει αυξηθεί ραγδαία. Τα ακάρεα αντιπροσωπεύουν 3 από τα 12 ανθεκτικά αρθρόποδα που έχουν αναφερθεί. Στην παγκόσμια εφαρμογή των ακαρεοκτόνων, τα συμβατικά χημικά ακαρεοκτόνα, όπως τα οργανοφωσφορικά, τα καρβαμιδικά, τα οργανοχλωριωμένα και τα πυρεθροειδή, εξακολουθούν να κατέχουν κυρίαρχη θέση. Τα τελευταία χρόνια, αν και έχουν κυκλοφορήσει ακαρεοκτόνα υψηλής απόδοσης, όπως η bifenazate και η acetafenac, το πρόβλημα της ομογενοποίησης των ακαρεοκτόνων εξακολουθεί να είναι σοβαρό. Με τη μακροχρόνια και μη επιστημονική χρήση αυτών των ακαρεοκτόνων, τα περισσότερα φυτοφάγα ακάρεα έχουν αναπτύξει διαφορετικούς βαθμούς αντοχής στα χημικά ακαρεοκτόνα στην αγορά και οι επιπτώσεις τους έχουν μειωθεί σημαντικά. Από την άλλη πλευρά, με την αυξανόμενη προσοχή στα περιβαλλοντικά ζητήματα και τη σταδιακή αύξηση στον τομέα της βιολογικής γεωργίας, η ζήτηση για φυσικά προϊόντα για την προστασία των καλλιεργειών στην παγκόσμια αγορά έχει αυξηθεί σημαντικά. Συνεπώς, η ανάπτυξη ασφαλών, αποτελεσματικών, φιλικών προς το περιβάλλον, λιγότερο επιβλαβών για τους φυσικούς εχθρούς και ασφαλών και νέων βιολογικών ακαρεοκτόνων που δεν αναπτύσσουν εύκολα αντοχή είναι επικείμενη.
Με βάση αυτό, είναι επείγουσα ανάγκη για τη βιομηχανία και τη βιομηχανική ανάπτυξη να αξιοποιήσουν πλήρως τα πλεονεκτήματα των βιολογικών πόρων της Κίνας για την προώθηση της έρευνας, ανάπτυξης και εφαρμογής βιολογικών ακαρεοκτόνων.
1. Ερευνητικό υπόβαθρο των αλκαλοειδών βερατροτρόλης
Ο ελλέβορος, επίσης γνωστός ως ορεινό κρεμμύδι, μαύρος ελλέβορος, είναι ένα πολυετές φαρμακευτικό υλικό. Ως αυτοφυές εντομοκτόνο φυτό στην Κίνα, οι άνθρωποι συχνά σκάβουν τα ριζώματά του κατά τη διάρκεια της περιόδου βλάστησης και το τηγανίζουν σε ένα ήπιο αφέψημα για να πλύνουν με κρύο νερό τα πρόβατα, τις κατσίκες, τα βοοειδή και άλλα ζώα, και για να αντιμετωπίσουν τις σκουλήκια των οικιακών μυγών και άλλα παράσιτα. Στη συνέχεια, οι ερευνητές διαπίστωσαν ότι ο ελλέβορος έχει επίσης καλή επίδραση ελέγχου σε άλλα παράσιτα. Για παράδειγμα, το εκχύλισμα οξικού αιθυλεστέρα του ριζώματος Veratrum έχει καλή εντομοκτόνο δράση στις προνύμφες δεύτερου και τρίτου σταδίου της Plutella xylostella, ενώ το εκχύλισμα αλκαλοειδούς Veratrol έχει μια ορισμένη θανατηφόρα επίδραση στις ενήλικες και τέταρτες προνύμφες της γερμανικής κατσαρίδας. Ταυτόχρονα, οι ερευνητές διαπίστωσαν επίσης ότι διαφορετικά εκχυλίσματα ριζώματος Veratrum έχουν καλή ακαρεοκτόνο δράση, μεταξύ των οποίων το εκχύλισμα αιθανόλης>εκχύλισμα χλωροφορμίου>εκχύλισμα n-βουτανόλης.
Ωστόσο, ο τρόπος εξαγωγής των δραστικών συστατικών είναι ένα δύσκολο πρόβλημα. Οι Κινέζοι ερευνητές συνήθως χρησιμοποιούν υπερηχητική εκχύλιση με αλκαλικό αμμωνιακό χλωροφόρμιο, εκχύλιση με νερό, εκχύλιση με διήθηση αιθανόλης και εκχύλιση με υπερκρίσιμο CO2 για να λάβουν δραστικές ουσίες από ριζώματα veratrum. Μεταξύ αυτών, η μέθοδος υπερηχητικής εκχύλισης με αλκαλικό αμμωνιακό χλωροφόρμιο χρησιμοποιεί μεγάλη ποσότητα τοξικού διαλύτη χλωροφορμίου, αν και ο ρυθμός εκχύλισης είναι σχετικά υψηλός. Η μέθοδος εκχύλισης με νερό έχει πολλούς χρόνους εκχύλισης, μεγάλη κατανάλωση νερού και χαμηλό ρυθμό εκχύλισης. Ο ρυθμός είναι χαμηλός. Η μέθοδος εκχύλισης με υπερκρίσιμο CO2 για την εκχύλιση αλκαλοειδών veratroline όχι μόνο έχει υψηλό ρυθμό εκχύλισης, τα δραστικά συστατικά δεν καταστρέφονται, αλλά και η φαρμακευτική δράση και η καθαρότητα των δραστικών συστατικών των ληφθέντων προϊόντων βελτιώνονται σημαντικά. Επιπλέον, το μη τοξικό και χωρίς διαλύτες υπόλειμμα CO2 είναι ακίνδυνο για το ανθρώπινο σώμα και το περιβάλλον, γεγονός που μπορεί να επιβραδύνει την περιβαλλοντική ρύπανση που προκαλείται από τις παραδοσιακές μεθόδους εκχύλισης και έχει χαρακτηριστεί ως μία από τις καλύτερες τεχνολογίες εκχύλισης και διαχωρισμού για φυτικές φαρμακευτικές επιδράσεις. Ωστόσο, η επικίνδυνη διαδικασία παραγωγής και το υψηλό κόστος εμποδίζουν την μεγάλης κλίμακας βιομηχανική εφαρμογή της.
2. Πρόοδος έρευνας και ανάπτυξης αλκαλοειδών βερατροτρόλης
Μελέτη της τεχνολογίας εκχύλισης του Veratrum. Η τεχνολογία συνεκχύλισης βασίζεται κυρίως στο παραδοσιακό κινεζικό φαρμακευτικό υλικό veratrorum, συμπληρωμένο από φυσικά φαρμακευτικά υλικά. Η βερατροτοΐνη και άλλα πολλαπλά δραστικά συστατικά παρασκευάζονται μαζί και ταυτόχρονα χρησιμοποιούνται διαφορετικοί διαλύτες για τη συνεχή εκχύλιση των βοτανικών φαρμακευτικών υλικών, έτσι ώστε να μεγιστοποιηθεί ο καθαρισμός και η καθίζηση των αποτελεσματικών δραστικών συστατικών στα βοτανικά φαρμακευτικά υλικά σε στάδια. Λήψη συστατικών ομάδας ενώσεων με διαφορετική λειτουργικότητα ή παρόμοια λειτουργικότητα από την ίδια παρτίδα πρώτων υλών. Σημαντική βελτίωση του ρυθμού αξιοποίησης των βοτανικών πρώτων υλών, μείωση του κόστους παραγωγής και σημαντική αύξηση της ανταγωνιστικότητας της αγοράς.
Μελέτη του μηχανισμού δράσης των δραστικών ουσιών του Veratrum. Το εκχύλισμα ριζώματος Veratrol είναι ένα είδος μείγματος, το οποίο περιέχει περισσότερα από δέκα δραστικά συστατικά όπως veratrol, resveratrol, veratrotoin, cyclopamine, veratrol και οξείδιο της ρεσβερατρόλης. Το νευρικό σύστημα των παρασίτων.
Σύμφωνα με ερευνητικές αναφορές, η τοξικότητά του βασίζεται στο άνοιγμα των εξαρτώμενων από την τάση διαύλων Na+, οι οποίοι με τη σειρά τους ανοίγουν τα ενεργοποιούμενα από την τάση κανάλια Ca2+, οδηγώντας στην απελευθέρωση νευροδιαβιβαστών. Τα ελεγχόμενα από την τάση κανάλια ιόντων νατρίου αποτελούν αναπόσπαστο μέρος της νευρωνικής και μυϊκής σηματοδότησης. Τα ενεργά συστατικά του εκχυλίσματος Veratrum μπορούν να προκαλέσουν διαταραχές ρεύματος στα κανάλια ιόντων νατρίου, με αποτέλεσμα αλλαγές στη διαπερατότητα της μεμβράνης, προκαλώντας τρόμο, σοκ και τελικά θάνατο.
Ταυτόχρονα, ορισμένοι Γάλλοι μελετητές ανέφεραν ότι τα αλκαλοειδή της βερατρολίνης μπορούν επίσης να αναστείλουν μη ανταγωνιστικά την ακετυλοχολινεστεράση (AChE) των εντόμων. Λόγω του νέου μηχανισμού δράσης των αλκαλοειδών της βερατροτρόλης, μπορεί να εμφανιστεί επίθεση σε πολλαπλές θέσεις και είναι δύσκολο για τα ακάρεα να προσαρμοστούν στα φάρμακα πολλαπλών θέσεων δράσης μέσω των δικών τους δομικών αλλαγών, επομένως δεν είναι εύκολο να αναπτύξουν αντοχή στα φάρμακα.
Τεχνολογία παρασκευής εκχυλίσματος ριζώματος ελλέβορου 0,1% CE. Υποστηριζόμενη από προηγμένη τεχνολογία εκχύλισης και συμπληρωμένη από εξαιρετική τεχνολογία παρασκευής, η επιφανειακή τάση του φαρμάκου είναι μικρή, η οποία μπορεί να τυλίξει γρήγορα το σώμα του εντόμου, να προωθήσει τη διείσδυση και την απορρόφηση του διαλύματος του φαρμάκου και να ενισχύσει την επίδραση των δραστικών συστατικών. Έχει καλή διασπορά στο νερό και το διάλυμα είναι διαφανές και ομοιογενές μετά τη διασπορά. Με αραίωση 1000 φορές, ο χρόνος για την πλήρη διαβροχή του φύλλου καμβά είναι 44 δευτερόλεπτα και μπορεί να διαβρέξει και να διεισδύσει γρήγορα. Τα δεδομένα πολλαπλής σταθερότητας σκέδασης φωτός έδειξαν ότι το παρασκεύασμα εκχυλίσματος ριζώματος veratrum 0,1% CE είχε καλή σταθερότητα και ανταποκρίθηκε πλήρως σε διάφορα περιβάλλοντα εφαρμογής πεδίου.
Πρόοδος της έρευνας στην τεχνολογία εφαρμογής εκχυλίσματος ριζώματος veratrum 0,1% CE
Η νέα τεχνολογία έχει βελτιώσει σημαντικά τις ιδιότητες ταχείας δράσης του φαρμάκου. Σε σύγκριση με την προηγούμενη τεχνολογία, το προϊόν έχει μειώσει τη χρήση ενός μόνο συστατικού. Μέσω της μοναδικής διαδικασίας, τα συστατικά του προϊόντος είναι πιο άφθονα και το συνεργιστικό αποτέλεσμα είναι πιο εμφανές.
Ταυτόχρονα, όταν χρησιμοποιείται σε συνδυασμό με υπάρχοντα χημικά φυτοφάρμακα, πρώτον, μπορεί να μειώσει σημαντικά τον πληθυσμό των ακάρεων της κόκκινης αράχνης, να μειώσει την ποσότητα των χημικών φυτοφαρμάκων και να βελτιώσει το αποτέλεσμα ελέγχου. Συνοψίζοντας, κατά την περίοδο υψηλής συχνότητας εμφάνισης του ακάρεος Panonychus των εσπεριδοειδών στο Hezhou, Guangxi, Κίνα, ο ψεκασμός με 0,1% εκχύλισμα ριζώματος Veratrum CE + 30% ετοξαζόλη ήταν αποτελεσματικός σε 20 λεπτά, δεν παρατηρήθηκαν ζωντανά έντομα 3 ημέρες μετά την εφαρμογή και το αποτέλεσμα ελέγχου ήταν 11 ημέρες μετά την εφαρμογή. Μπορεί να διατηρηθεί πάνω από 95%. Στο πρώιμο στάδιο των ακάρεων panclaw του Jiangxi Ruijin, με 0,1% εκχύλισμα ριζώματος Veratrum CE + 30% τετραμιζίνη bifenazate πέθαναν όλα 1 ημέρα μετά την εφαρμογή και δεν παρατηρήθηκαν ζωντανά έντομα 3 ημέρες μετά την εφαρμογή, το αποτέλεσμα ελέγχου είναι κοντά στο 99% μετά από 16 ημέρες.
Τα παραπάνω αποτελέσματα βιοδοκιμασίας πεδίου δείχνουν ότι όταν ο βασικός αριθμός των κόκκινων ακάρεων αράχνης είναι χαμηλός ή υψηλός, με χρήση μονοθεραπείας και συνδυασμένη χρήση με χημικούς παράγοντες, το εκχύλισμα ριζώματος του Veratella vulgaris μπορεί να μειώσει τον βασικό αριθμό των κόκκινων αράχνων και να βελτιώσει την επίδραση ελέγχου των χημικών φυτοφαρμάκων. Έδειξε εξαιρετική επίδραση ελέγχου. Ταυτόχρονα, το εκχύλισμα ριζώματος του ελλέβορου προέρχεται από φυτά. Στη συνιστώμενη συγκέντρωση, είναι ασφαλές για χρήση στα στάδια εκβλάστησης, ανθοφορίας και νεαρών καρπών των περισσότερων φυτών και δεν έχει καμία επίδραση στην επέκταση των βλαστών, των λουλουδιών και των καρπών. Είναι ασφαλές και φιλικό προς το περιβάλλον σε μη στοχευόμενους οργανισμούς, όπως οι φυσικοί εχθροί των ακάρεων, και δεν έχει διασταυρούμενη αντοχή με τα υπάρχοντα εντομοκτόνα και ακαρεοκτόνα. Είναι πολύ κατάλληλο για ολοκληρωμένη διαχείριση των ακάρεων (IPM). Και με τη μείωση της χρήσης χημικών φυτοφαρμάκων, τα υπολείμματα χημικών φυτοφαρμάκων όπως η ετοξαζόλη, η σπιροδικλοφαίνη και η μπιφεναζάτη στα εσπεριδοειδή μπορούν να πληρούν πλήρως το "Εθνικό Πρότυπο Ασφάλειας Τροφίμων της Κίνας για τα Μέγιστα Όρια Υπολειμμάτων Φυτοφαρμάκων στα Τρόφιμα", "Τρόφιμα της Ευρωπαϊκής Ένωσης". Το Πρότυπο Ορίου Υπολειμμάτων Φυτοφαρμάκων και το Πρότυπο Ορίου Υπολειμμάτων Φυτοφαρμάκων των ΗΠΑ στα Τρόφιμα παρέχουν μια σταθερή εγγύηση για την ασφάλεια των τροφίμων και την ποιότητα και ασφάλεια των γεωργικών προϊόντων.
Η τεχνολογία επεξεργασίας γονιδίων προωθεί την εκβιομηχάνιση του ελλέβορου
Ο ελλέβορος είναι ένα κοινό φαρμακευτικό υλικό και είναι ένα πολυετές βότανο της οικογένειας Liliaceae. Φύεται σε βουνά, δάση ή θάμνους. Διανέμεται στις επαρχίες Shanxi, Hebei, Henan, Shandong, Liaoning, Sichuan, Jiangsu και άλλα μέρη της Κίνας. Είναι πλούσιος σε άγριους πόρους. Σύμφωνα με την έρευνα, η ετήσια παραγωγή φαρμακευτικού ελλέβορου πλησιάζει τους 300-500 τόνους και οι ποικιλίες περιλαμβάνουν πολλές ποικιλίες, όπως ελλέβορος, ελλέβορος Xing'an, ελλέβορος maosu και ελλέβορος Guling, και τα ενεργά συστατικά κάθε είδους δεν είναι τα ίδια.
Με την ταχεία ανάπτυξη της βιοτεχνολογίας και την εις βάθος έρευνα σχετικά με τα φαρμακευτικά υλικά του ελλέβορου, η χρήση της τεχνολογίας επεξεργασίας γονιδίων για τη βελτίωση των φαρμακευτικών ειδών του ελλέβορου και η τεχνητή εξημέρωση άγριων ειδών ελλέβορου έχει προχωρήσει σταδιακά. Η τεχνητή καλλιέργεια ποικιλιών ελλέβορου θα μειώσει σημαντικά τη ζημιά από την εκσκαφή του ελλέβορου στους πόρους άγριου γενετικού υλικού και θα προωθήσει περαιτέρω τη βιομηχανοποίηση του ελλέβορου στον γεωργικό και ιατρικό τομέα.
Στο μέλλον, τα φυσικά εκχυλίσματα ριζώματος ελλέβορου που προέρχονται από φαρμακευτικά φυτά αναμένεται να μειώσουν σταδιακά τη χρήση των παραδοσιακών χημικών ακαρεοκτόνων και να επιφέρουν περαιτέρω βελτιώσεις στη βελτίωση της ποιότητας των γεωργικών προϊόντων, στη βελτίωση της ποιότητας και της ασφάλειας των γεωργικών προϊόντων, στη βελτίωση του γεωργικού οικολογικού περιβάλλοντος και στη διατήρηση της βιοποικιλότητας.
Ώρα δημοσίευσης: 08 Αυγούστου 2022