Akaricider er en klasse plantevernmidler som er mye brukt i landbruk, industri og andre næringer. De brukes hovedsakelig til å kontrollere landbruksmidd, eller flått på husdyr eller kjæledyr. Hvert år lider verden store tap på grunn av middskadedyr. Ifølge FNs organisasjon for ernæring og landbruk er 80 prosent av verdens storfebesetninger angrepet av flått, noe som koster verden anslagsvis 7,3 milliarder dollar i året i økonomiske tap. I Sør-Amerika mistet soyabønneplanter skadet av edderkoppmidden Mononychellus planki McGregor (Acari: Tetranychidae) omtrent 18,28 % i kornavling. I Kina er nesten 40 millioner mål sitrusplanter også angrepet av Panonychus citri (McGregor). Derfor øker den globale markedsetterspørselen etter akaricider år for år. De åtte største produktene i akaricidmarkedet i 2018 er: spirodiclofen, spirometikon, diafentiuron, bifenazat, pyridaben, propargitt, heksytiazoks og fenpyroksimat. Deres totale salg er 572 millioner dollar, noe som utgjør 69,1 % av akaricidmarkedet, og markedsstørrelsen forventes å nå 2 milliarder dollar innen 2025. Markedsstørrelsen for akaricider vil sannsynligvis bli større etter hvert som det globale dyrkbare arealet reduseres, befolkningen øker, etterspørselen etter naturprodukter øker og etterspørselen etter bærekraftig landbrukspraksis øker.
Analyse av det globale markedet for akaricider viser at rød edderkoppmidd, Panclaw citrus og Panonychus urmi er de klart viktigste økonomisk viktige artene av skadedyrmidd, og står for mer enn 80 % av markedet. Andre beslektede midd er pseudo-edderkoppmidd (hovedsakelig de korte edderkoppmiddene), rustmidd og galle- og kleggmidd. Grønnsaker og frukt, inkludert sitrusfrukter, vinranker, soyabønner, bomull og mais, er de viktigste avlingene som akaricider brukes på.
På grunn av den korte livssyklusen, partenogenesen, de unike metabolske verktøyene og den sterke miljøtilpasningsevnen til planteetende midd som edderkoppmidd og panklomidd, har imidlertid resistensen mot akaricider økt raskt. Midd står for 3 av de 12 rapporterte resistente leddyrene. I den globale bruken av akaricider har konvensjonelle kjemiske akaricider som organofosfater, karbamater, organokloriner og pyretroider fortsatt en dominerende posisjon. I de senere år, selv om høyeffektive akaricider som bifenazat og acetafenak har kommet ut, er problemet med homogenisering av akaricider fortsatt alvorlig. Med den langvarige og uvitenskapelige bruken av disse akaricidene har de fleste planteetende midd utviklet ulik grad av resistens mot de kjemiske akaricidene på markedet, og effektene deres har avtatt betydelig. På den annen side, med den økende oppmerksomheten på miljøspørsmål og den gradvise økningen innen økologisk landbruk, har etterspørselen etter naturlige produkter for å beskytte avlinger på det globale markedet økt betydelig. Derfor er utviklingen av trygge, effektive, miljøvennlige, mindre skadelige for naturlige fiender og trygge og nye biologiske akaricider som ikke lett utvikler resistens mot, nært forestående.
Basert på dette er det et presserende behov for industri og industriell utvikling å utnytte Kinas fordeler med biologiske ressurser fullt ut for å fremme forskning, utvikling og anvendelse av biologiske akaricider.
1. Forskningsbakgrunn for veratrotrolalkaloider
Helleborus, også kjent som fjellløk, svart helleborus, er et flerårig medisinsk materiale. Som en naturlig insektdrepende plante i Kina, graver folk ofte ut rhizomene i løpet av vegetasjonsperioden og steker den til et mildt avkok for å kaldt vaske sauer, geiter, storfe og annet husdyr, og for å håndtere husflue-larver og andre parasitter. Deretter fant forskere at helleborus også har en god kontrolleffekt på andre skadedyr. For eksempel har etylacetatekstraktet av Veratrum rhizom god insektdrepende aktivitet på andre og tredje stadiums larver av Plutella xylostella, mens Veratrol alkaloidekstrakt har en viss dødelig effekt på voksne og fjerde stadiums larver av tysk kakerlakk. Samtidig fant forskere også at forskjellige ekstrakter av Veratrum rhizom har god akaricid aktivitet, blant annet etanolekstrakt>kloroformekstrakt>n-butanolekstrakt.
Hvordan man utvinner de aktive ingrediensene er imidlertid et vanskelig problem. Kinesiske forskere bruker vanligvis ultralydekstraksjon med ammoniakk-alkalisert kloroform, vannekstraksjon, etanolperkoleringsekstraksjon og superkritisk CO2-ekstraksjon for å utvinne aktive stoffer fra veratrum-rhizomer. Blant disse bruker ultralydekstraksjonsmetoden med ammoniakk-alkalisert kloroform en stor mengde giftig løsemiddelkloroform, selv om ekstraksjonshastigheten er relativt høy. Vannekstraksjonsmetoden har mange ekstraksjonstider, stort vannforbruk og lav ekstraksjonshastighet. Hastigheten er lav. Den superkritiske CO2-ekstraksjonsmetoden for å utvinne veratrolinalkaloider har ikke bare en høy ekstraksjonshastighet, de aktive ingrediensene blir ikke ødelagt, men også den medisinske aktiviteten og renheten til de aktive ingrediensene i de oppnådde produktene forbedres betraktelig. I tillegg er de CO2-giftfrie og løsemiddelfrie restene ufarlige for menneskekroppen og miljøet, noe som kan redusere miljøforurensningen forårsaket av tradisjonelle ekstraksjonsmetoder, og har blitt oppført som en av de beste ekstraksjons- og separasjonsteknologiene for plantemedisinske effekter. Imidlertid hindrer den risikable produksjonsprosessen og de høye kostnadene storskala industriell anvendelse.
2. Forsknings- og utviklingsfremgang for veratrotrolalkaloider
Studie av ekstraksjonsteknologien til Veratrum. Koekstraksjonsteknologien er hovedsakelig basert på det tradisjonelle kinesiske medisinske materialet veratrorum, supplert med naturlige medisinske materialer. Veratrotoin og andre aktive ingredienser fremstilles sammen, og samtidig brukes forskjellige løsemidler for kontinuerlig å ekstrahere de botaniske medisinske materialene, for å maksimere rensingen og utfellingen av de effektive aktive komponentene i de botaniske medisinske materialene i trinn. Gruppekomponenter av forbindelser med ulik funksjonalitet eller lignende funksjonalitet oppnås fra samme parti råvarer. Utnyttelsesgraden av botaniske råvarer forbedres betydelig, produksjonskostnadene reduseres og markedskonkurranseevnen økes betydelig.
Studie av virkningsmekanismen til de aktive stoffene i Veratrum. Veratrol rhizomekstrakt er en type blanding som inneholder mer enn ti aktive ingredienser som veratrol, resveratrol, veratrotoin, cyklopamin, veratrol og resveratroloksid. Skadedyrs nervesystem.
Ifølge forskningsrapporter er toksisiteten basert på åpningen av spenningsavhengige Na+-kanaler, som igjen åpner spenningsaktiverte Ca2+-kanaler, noe som fører til frigjøring av nevrotransmittere. Spenningsstyrte natriumionkanaler er en integrert del av neuronal og muskelsignalering. De aktive komponentene i Veratrum-ekstrakt kan forårsake strømforstyrrelser i natriumionkanaler, noe som resulterer i endringer i membranpermeabilitet, noe som forårsaker tremor, sjokk og til slutt død.
Samtidig rapporterte noen franske forskere at veratrolinalkaloider også ikke-kompetitivt kan hemme acetylkolinesterase (AChE) hos insekter. På grunn av den nye virkningsmekanismen til veratrotrolalkaloider kan det forekomme flerstedsangrep, og det er vanskelig for midd å tilpasse seg legemidlene med flerstedsangrep gjennom sine egne strukturelle endringer, så det er ikke lett å utvikle medikamentresistens.
Teknologi for fremstilling av 0,1 % CE hellebore-rhizomeekstrakt. Støttet av avansert ekstraksjonsteknologi og supplert av utmerket forberedelsesteknologi, er overflatespenningen til legemidlet lav, noe som raskt kan pakke seg inn i insektkroppen, fremme penetrering og absorpsjon av legemiddelløsningen og forbedre effekten av aktive ingredienser. Den har god dispergerbarhet i vann, og løsningen er gjennomsiktig og homogen etter dispersjon. 1000 ganger fortynning, tiden for å fukte lerretet fullstendig er 44 sekunder, og det kan raskt fuktes og trenge inn. Stabilitetsdataene for multiple lysspredning viste at 0,1 % CE veratrum-rhizomeekstraktpreparatet hadde god stabilitet og fullt ut oppfylte ulike feltmiljøer.
Forskningsfremgang på applikasjonsteknologi for 0,1 % CE veratrum rhizomekstrakt
Den nye teknologien har forbedret legemidlets hurtigvirkende egenskaper betraktelig. Sammenlignet med den tidligere teknologien har produktet redusert bruken av én enkelt ingrediens. Gjennom den unike prosessen er ingrediensene i produktet mer rikelige, og den synergistiske effekten er tydeligere.
Samtidig, når det brukes sammen med eksisterende kjemiske plantevernmidler, kan det for det første redusere populasjonsgrunnlaget for røde edderkoppmidd betydelig, redusere mengden kjemiske plantevernmidler og forbedre kontrolleffekten. Oppsummert, i perioden med høy forekomst av sitrus Panonychus-midd i Hezhou, Guangxi, Kina, var spraying med 0,1 % CE Veratrum rhizomekstrakt + 30 % etoxazol effektiv innen 20 minutter. Ingen levende insekter ble observert 3 dager etter påføring, og kontrolleffekten var 11 dager etter påføring. Kan opprettholdes over 95 %. I det tidlige stadiet av Jiangxi Ruijin naveloransje sitrus panklo-midd døde 0,1 % CE Veratrum rhizomekstrakt + 30 % tetramizinbifenazat alle 1 dag etter påføring, og ingen levende insekter ble observert 3 dager etter påføring. Kontrolleffekten er nær 99 % etter 16 dager.
Resultatene fra feltbioanalysen ovenfor viser at når basetallet for røde edderkoppmidd er lavt eller høyt, kan rhizomekstraktet av Veratella vulgaris redusere basetallet for røde edderkoppmidd og forbedre kontrolleffekten av kjemiske plantevernmidler ved bruk av enkeltmidler og sammensatte midler med kjemiske midler. Det viste utmerket kontrolleffekt. Samtidig er rhizomekstraktet av hellebore utvunnet fra planter. Ved anbefalt konsentrasjon er det trygt å bruke i knoppskytings-, blomstrings- og ungfruktstadiet til de fleste planter, og har ingen effekt på ekspansjonen av skudd, blomster og frukt. Det er trygt og miljøvennlig for ikke-målorganismer som naturlige fiender av midd, og har ingen kryssresistens med eksisterende insektmidler og akaricider. Det er svært egnet for integrert behandling av midd (IPM). Og med reduksjonen i bruken av kjemiske plantevernmidler, kan restene av kjemiske plantevernmidler som etoksazol, spirodiklofen og bifenazat i sitrusfrukter fullt ut oppfylle «Kinas nasjonale mattrygghetsstandard for maksimale restgrenser for plantevernmidler i matvarer», «European Union Foods». Grenseverdien for plantevernmidlerrester og den amerikanske standarden for plantevernmidlerrester i matvarer gir en solid garanti for mattrygghet og kvaliteten og sikkerheten til landbruksprodukter.
Genredigeringsteknologi fremmer industrialiseringen av hellebore
Helleborus er et vanlig medisinsk materiale og er en flerårig urt av liljefamilien. Den vokser i fjell, skoger eller busker. Den er distribuert i Shanxi, Hebei, Henan, Shandong, Liaoning, Sichuan, Jiangsu og andre steder i Kina. Den er rik på ville ressurser. I følge undersøkelser er den årlige produksjonen av medisinsk helleborus nærmere 300–500 tonn, og variantene inkluderer mange varianter, som helleborus, Xing'an helleborus, maosu helleborus og Guling helleborus, og de aktive komponentene i hver art er ikke de samme.
Med den raske utviklingen av bioteknologi og grundig forskning på medisinske materialer for hellebor, har bruken av genredigeringsteknologi for å forbedre medisinske arter av hellebor og kunstig domestisering av ville hellebor-arter kommet frem i etapper. Kunstig dyrking av hellebor-varianter vil i stor grad redusere skadene fra hellebor-utgraving på ville kimplasmeressurser, og ytterligere fremme industrialiseringen av hellebor innen landbruksfeltet og det medisinske feltet.
I fremtiden forventes det at naturlige ekstrakter av hellebore-rhizomer utvunnet fra medisinplanter gradvis vil redusere bruken av tradisjonelle kjemiske akaricider, og gi ytterligere forbedringer i å forbedre kvaliteten på landbruksprodukter, forbedre kvaliteten og sikkerheten til landbruksprodukter, forbedre det økologiske landbruksmiljøet og opprettholde biologisk mangfold.
Publisert: 08.08.2022