Акарициды — это класс пестицидов, широко используемых в сельском хозяйстве, промышленности и других отраслях. В основном они используются для борьбы с сельскохозяйственными клещами, или клещами, поражающими скот или домашних животных. Каждый год мир несет огромные убытки из-за клещей-вредителей. По данным Продовольственной и сельскохозяйственной организации Объединенных Наций, 80 процентов поголовья крупного рогатого скота в мире заражены клещами, что обходится миру примерно в 7,3 миллиарда долларов в год экономического ущерба. В Южной Америке растения сои, поврежденные паутинным клещом Mononychellus planki McGregor (Acari: Tetranychidae), потеряли примерно 18,28% урожайности зерновых. В Китае почти 40 миллионов акров цитрусовых также заражены Panonychus citri (McGregor). Поэтому мировой спрос на акарициды растет с каждым годом. Восемь крупнейших продуктов на рынке акарицидов в 2018 году: спиродиклофен, спирометикон, диафентиурон, бифеназат, пиридабен и пропаргит, гекситиазокс и фенпироксимат. Их общий объем продаж составляет 572 млн долларов США, что составляет 69,1% рынка акарицидов. Ожидается, что к 2025 году размер рынка достигнет 2 млрд долларов США. Размер рынка акарицидов, вероятно, будет увеличиваться по мере сокращения площади пахотных земель в мире, роста населения, повышения спроса на натуральные продукты и повышения спроса на устойчивые методы ведения сельского хозяйства.
Анализ мирового рынка акарицидов показывает, что красный паутинный клещ, цикорий (Panclaw Citrus) и паутинный клещ (Panonychus urmi) являются наиболее экономически значимыми видами клещей-вредителей, занимая более 80% рынка. К другим родственным клещам относятся ложные паутинные клещи (в основном, короткие паутинные клещи), ржавчинные клещи, галловые клещи и слепни. Овощи и фрукты, включая цитрусовые, виноград, сою, хлопок и кукурузу, являются основными культурами, для которых применяются акарициды.
Однако из-за короткого жизненного цикла, партеногенеза, уникальных метаболических механизмов и высокой экологической приспособляемости растительноядных клещей, таких как паутинные клещи и клещи-панцирники, их устойчивость к акарицидам быстро возросла. Клещи составляют 3 из 12 зарегистрированных резистентных членистоногих. В мировом применении акарицидов традиционные химические акарициды, такие как органофосфаты, карбаматы, органохлорины и пиретроиды, по-прежнему занимают доминирующее положение. В последние годы, несмотря на появление высокоэффективных акарицидов, таких как бифеназат и ацетафенак, проблема гомогенизации акарицидов все еще стоит остро. Из-за длительного и ненаучного использования этих акарицидов большинство растительноядных клещей развили разную степень устойчивости к химическим акарицидам, представленным на рынке, и их эффективность значительно снизилась. С другой стороны, с растущим вниманием к проблемам окружающей среды и постепенным расширением сферы органического сельского хозяйства спрос на натуральные средства защиты сельскохозяйственных культур на мировом рынке значительно возрос. Поэтому разработка безопасных, эффективных, экологически чистых, менее вредных для естественных врагов и новых биологических акарицидов, к которым сложно выработать резистентность, становится неизбежной.
Исходя из этого, для промышленности и промышленного развития крайне важно в полной мере использовать преимущества биологических ресурсов Китая для содействия исследованиям, разработкам и применению биологических акарицидов.
1. Предпосылки исследования алкалоидов вератротрола
Морозник, также известный как горный лук, черный морозник, является многолетним лекарственным материалом. Будучи местным инсектицидным растением в Китае, люди часто выкапывают его корневища в период вегетации и обжаривают его в слабом отваре для холодного мытья овец, коз, крупного рогатого скота и другого домашнего скота, а также для борьбы с личинками комнатной мухи и другими паразитами. Затем исследователи обнаружили, что морозник также обладает хорошим эффектом контроля над другими вредителями. Например, этилацетатный экстракт корневища чемерицы обладает хорошей инсектицидной активностью на личинках второй и третьей стадии Plutella xylostella, в то время как экстракт алкалоида вератрола оказывает определенное летальное действие на взрослых особей и личинок четвертой стадии рыжего таракана. В то же время исследователи также обнаружили, что различные экстракты корневища чемерицы обладают хорошей акарицидной активностью, среди которых этанольный экстракт > хлороформный экстракт > н-бутанольный экстракт.
Однако извлечение активных ингредиентов является сложной проблемой. Китайские исследователи обычно используют ультразвуковую экстракцию хлороформом, подщелоченным аммиаком, водную экстракцию, экстракцию перколяцией этанолом и сверхкритическую CO2-экстракцию для получения активных веществ из корневищ чемерицы. Среди них метод ультразвуковой экстракции хлороформом, подщелоченным аммиаком, использует большое количество токсичного растворителя хлороформа, хотя скорость экстракции относительно высока; метод водной экстракции требует много времени экстракции, большого расхода воды и низкой скорости экстракции; скорость низкая. Метод сверхкритической CO2-экстракции для извлечения алкалоидов вератролина не только отличается высокой скоростью экстракции, активные ингредиенты не разрушаются, но и значительно улучшается лекарственная активность и чистота активных ингредиентов полученных продуктов. Кроме того, нетоксичный и не содержащий растворителей остаток CO2 безвреден для организма человека и окружающей среды, что может замедлить загрязнение окружающей среды, вызванное традиционными методами экстракции, и был включен в список лучших технологий экстракции и разделения для лекарственных эффектов растений. Однако рискованный процесс производства и высокая стоимость препятствуют его широкомасштабному промышленному применению.
2. Прогресс в исследованиях и разработках алкалоидов вератротрола
Исследование технологии экстракции чемерицы (Veratrum). Технология совместной экстракции основана на традиционном китайском лекарственном материале вератрорум (Veratrorum) с добавлением натуральных лекарственных компонентов. Вератротон, вератроин и другие активные ингредиенты готовятся совместно, при этом различные растворители используются для непрерывной экстракции растительного лекарственного сырья, что позволяет максимально эффективно очищать и поэтапно осаждать эффективные активные компоненты растительного лекарственного сырья. Получение групп компонентов соединений с различной или схожей функциональностью из одной партии сырья позволяет значительно повысить коэффициент использования растительного сырья, снизить производственные затраты и значительно повысить конкурентоспособность на рынке.
Исследование механизма действия активных веществ чемерицы. Экстракт корневища вератрола представляет собой смесь, содержащую более десяти активных ингредиентов, таких как вератрол, ресвератрол, вератротоин, циклопамин, вератрол и оксид ресвератрола. Нервная система вредителей.
Согласно отчётам об исследованиях, его токсичность основана на открытии потенциалзависимых Na+-каналов, которые, в свою очередь, открывают потенциалактивируемые Ca2+-каналы, что приводит к высвобождению нейромедиатора. Потенциалзависимые натриевые ионные каналы являются неотъемлемой частью нейронной и мышечной сигнализации. Активные компоненты экстракта чемерицы могут вызывать нарушения тока в натриевых ионных каналах, что приводит к изменению проницаемости мембран, вызывая тремор, шок и в конечном итоге смерть.
В то же время некоторые французские учёные сообщили, что алкалоиды вератролина также могут неконкурентно ингибировать ацетилхолинэстеразу (АХЭ) насекомых. Новый механизм действия алкалоидов вератрола может привести к многоточечному поражению, и клещам сложно адаптироваться к препаратам многоточечного действия посредством собственных структурных изменений, поэтому развитие лекарственной устойчивости затруднено.
Технология приготовления 0,1% экстракта корневища чемерицы (CE). Благодаря передовой технологии экстракции и превосходной технологии приготовления, поверхностное натяжение препарата низкое, что позволяет ему быстро обволакивать тело насекомого, способствуя проникновению и усвоению лекарственного раствора, а также усиливая действие активных ингредиентов. Препарат обладает хорошей диспергируемостью в воде, после диспергирования раствор прозрачен и однороден. При 1000-кратном разведении время полного смачивания полотна составляет 44 секунды, препарат быстро смачивается и проникает. Данные о стабильности при многократном рассеянии света показали, что 0,1% экстракт корневища чемерицы (CE) обладает хорошей стабильностью и полностью соответствует различным условиям применения.
Ход исследований по технологии применения 0,1% экстракта корневища чемерицы церебральной
Новая технология значительно улучшила быстродействие препарата. По сравнению с предыдущей технологией, в продукте сокращено использование одного ингредиента. Благодаря уникальному процессу, ингредиенты в препарате содержатся в большем количестве, а синергетический эффект становится более очевидным.
В то же время, при совместном использовании с существующими химическими пестицидами, во-первых, он может значительно сократить популяционную базу красного паутинного клеща, уменьшить количество химических пестицидов и улучшить эффект контроля. Подводя итог, в период высокой заболеваемости цитрусовым клещом Panonychus в Хэчжоу, Гуанси, Китай, опрыскивание 0,1% CE экстракта корневища Чемерицы + 30% этоксазола было эффективным в течение 20 минут, через 3 дня после применения не было обнаружено живых насекомых, а эффект контроля составил 11 дней после применения. может поддерживаться выше 95%. На ранней стадии цитрусового панклоу-клеща апельсина Цзянси Жуйцзинь 0,1% CE экстракта корневища Чемерицы + 30% бифеназата тетрамизина все погибли через 1 день после применения, и через 3 дня после применения не было обнаружено живых насекомых., эффект контроля близок к 99% через 16 дней.
Вышеуказанные результаты полевых биоанализов показывают, что при низкой или высокой базовой численности красного паутинного клеща, использование одного агента и комбинированного использования с химическими агентами, экстракт корневища Veratella vulgaris может снизить базовую численность красного паутинного клеща и улучшить контрольный эффект химических пестицидов. Он показал превосходный контрольный эффект. В то же время, экстракт корневища чемерицы получают из растений. В рекомендуемой концентрации он безопасен для использования на стадиях бутонизации, цветения и молодых плодов большинства растений и не оказывает влияния на расширение побегов, цветов и плодов. Он безопасен и экологически безвреден для нецелевых организмов, таких как естественные враги клещей, и не имеет перекрестной резистентности с существующими инсектицидами и акарицидами. Он очень подходит для интегрированной борьбы с клещами (IPM). Благодаря сокращению использования химических пестицидов, остаточные количества таких химических пестицидов, как этоксазол, спиродиклофен и бифеназат, в цитрусовых могут полностью соответствовать «Национальному стандарту безопасности пищевых продуктов Китая по максимально допустимому содержанию пестицидов в пищевых продуктах» и «Пищевым продуктам Европейского Союза». Стандарт предельно допустимого содержания пестицидов и Стандарт предельно допустимого содержания пестицидов США в пищевых продуктах обеспечивают надежную гарантию безопасности пищевых продуктов, а также качества и безопасности сельскохозяйственной продукции.
Технология редактирования генов способствует индустриализации морозника
Морозник лекарственный – распространённое лекарственное растение, многолетнее травянистое растение семейства лилейных. Он произрастает в горах, лесах и кустарниках. Он распространён в провинциях Шаньси, Хэбэй, Хэнань, Шаньдун, Ляонин, Сычуань, Цзянсу и других регионах Китая. Он богат дикорастущими ресурсами. Согласно исследованиям, годовой объём производства лекарственного морозника составляет около 300-500 тонн. Существует множество разновидностей, таких как морозник Синъань, морозник Маосу и морозник Гулин. Активные компоненты каждого вида различаются.
Благодаря стремительному развитию биотехнологий и углублённым исследованиям лекарственного сырья, полученного из морозника, применение генной инженерии для улучшения лекарственных видов морозника и искусственного одомашнивания диких видов морозника достигло поэтапного прогресса. Искусственное культивирование сортов морозника позволит значительно снизить ущерб, наносимый дикорастущим ресурсам зародышевой плазмы при выкапывании морозника, и будет способствовать дальнейшему развитию индустриализации морозника в сельском хозяйстве и медицине.
Ожидается, что в будущем натуральные экстракты корневищ чемерицы, полученные из лекарственных растений, позволят постепенно сократить использование традиционных химических акарицидов и внесут дальнейший вклад в повышение качества сельскохозяйственной продукции, улучшение качества и безопасности сельскохозяйственной продукции, улучшение агроэкологической среды и сохранение биоразнообразия.
Время публикации: 08 августа 2022 г.