Els acaricides són una classe de pesticides àmpliament utilitzats en l'agricultura, la indústria i altres indústries. S'utilitzen principalment per controlar els àcars agrícoles, o paparres, en el bestiar o les mascotes. Cada any, el món pateix grans pèrdues a causa de les plagues d'àcars. Segons l'Organització de les Nacions Unides per a l'Agricultura i l'Alimentació, el 80% dels ramats de bestiar del món estan infestats per paparres, que costen al món uns 7.300 milions de dòlars anuals en pèrdues econòmiques. A Sud-amèrica, les plantes de soja danyades per l'aranya vermella Mononychellus planki McGregor (Acari: Tetranychidae) van perdre aproximadament un 18,28% en el rendiment dels cereals. A la Xina, gairebé 40 milions d'acres de cítrics també estan infestades per Panonychus citri (McGregor). Per tant, la demanda del mercat mundial d'acaricides augmenta any rere any. Els vuit productes principals del mercat d'acaricides el 2018 són: espirodiclofen, espirometicona, diafentiuron, bifenazat, piridaben i propargita, hexitiazox i fenpiroximat, les seves vendes totals són de 572 milions de dòlars, que representen el 69,1% del mercat d'acaricides, i s'espera que la mida del mercat arribi als 2.000 milions de dòlars el 2025. És probable que la mida del mercat d'acaricides sigui més gran a mesura que disminueixi la terra cultivable mundial, augmenti la població, augmenti la demanda de productes naturals i augmenti la demanda de pràctiques agrícoles sostenibles.
L'anàlisi del mercat mundial d'acaricides mostra que l'aranya vermella, el Panclaw dels cítrics i el Panonychus urmi són, amb diferència, les espècies d'àcars plaga més importants econòmicament, representant més del 80% del mercat. Altres àcars relacionats són els pseudoàcars (principalment els àcars aranyes curts), els àcars del rovell i els àcars de la fel·lila i els tàvecs. Les verdures i les fruites, com ara els cítrics, la vinya, la soja, el cotó i el blat de moro, són els principals cultius als quals s'apliquen acaricides.
Tanmateix, a causa del cicle de vida curt, la partenogènesi, les eines metabòliques úniques i la forta adaptabilitat ambiental dels àcars herbívors com els àcars aranya i els àcars de la gola, la seva resistència als acaricides ha crescut ràpidament. Els àcars representen 3 dels 12 artròpodes resistents reportats. En l'aplicació global d'acaricides, els acaricides químics convencionals com els organofosfats, els carbamats, els organoclorats i els piretroides encara ocupen una posició dominant. En els darrers anys, tot i que han aparegut acaricides d'alta eficiència com el bifenazat i l'acetafenac, el problema de l'homogeneïtzació dels acaricides continua sent greu. Amb l'ús a llarg termini i no científic d'aquests acaricides, la majoria dels àcars herbívors han desenvolupat diferents graus de resistència als acaricides químics del mercat i els seus efectes han disminuït significativament. D'altra banda, amb la creixent atenció a les qüestions mediambientals i l'augment gradual de l'àrea de l'agricultura orgànica, la demanda de productes naturals per protegir els cultius al mercat global ha augmentat significativament. Per tant, el desenvolupament de nous acaricides biològics segurs, eficients, respectuosos amb el medi ambient, menys nocius per als enemics naturals i segurs, és imminent.
A partir d'això, és una necessitat urgent que la indústria i el desenvolupament industrial aprofitin al màxim els avantatges dels recursos biològics de la Xina per promoure la investigació, el desenvolupament i l'aplicació d'acaricides biològics.
1. Antecedents de recerca dels alcaloides del veratrotrol
L'el·lèbor, també conegut com a ceba de muntanya o el·lèbor negre, és una planta medicinal perenne. Com a planta insecticida nativa de la Xina, la gent sovint desenterra els seus rizomes durant el període de vegetació i els fregeix en una decocció suau per rentar en fred ovelles, cabres, bestiar i altres animals de companyia, i per combatre els cucs de les mosques domèstiques i altres paràsits. Aleshores, els investigadors van descobrir que l'el·lèbor també té un bon efecte de control sobre altres plagues. Per exemple, l'extracte d'acetat d'etil del rizoma de Veratrum té una bona activitat insecticida sobre les larves de segon i tercer estadi de Plutella xylostella, mentre que l'extracte d'alcaloide de Veratrol té un cert efecte letal sobre les larves adultes i quart estadi de la panerola alemanya. Al mateix temps, els investigadors també van descobrir que diferents extractes del rizoma de Veratrum tenen una bona activitat acaricida, entre els quals l'extracte d'etanol> extracte de cloroform> extracte de n-butanol.
Tanmateix, com extreure els ingredients actius és un problema difícil. Els investigadors xinesos solen utilitzar l'extracció ultrasònica amb cloroform alcalinitzat amb amoníac, l'extracció amb aigua, l'extracció per percolació amb etanol i l'extracció supercrítica de CO2 per obtenir substàncies actives dels rizomes de veratrum. Entre ells, el mètode d'extracció ultrasònica amb cloroform alcalinitzat amb amoníac utilitza una gran quantitat de cloroform, un dissolvent tòxic, tot i que la velocitat d'extracció és relativament alta; el mètode d'extracció amb aigua té molts temps d'extracció, un gran consum d'aigua i una baixa velocitat d'extracció; la velocitat és baixa. El mètode d'extracció supercrítica de CO2 per extreure alcaloides de veratrolina no només té una alta velocitat d'extracció, els ingredients actius no es destrueixen, sinó que també milloren considerablement l'activitat medicinal i la puresa dels ingredients actius dels productes obtinguts. A més, el residu de CO2 no tòxic i sense dissolvents és innocu per al cos humà i el medi ambient, cosa que pot frenar la contaminació ambiental causada pels mètodes d'extracció tradicionals i ha estat catalogat com una de les millors tecnologies d'extracció i separació per a efectes medicinals de les plantes. Tanmateix, el procés de producció arriscat i l'alt cost dificulten la seva aplicació industrial a gran escala.
2. Progrés en la investigació i el desenvolupament d'alcaloides de veratrotrol
Estudi sobre la tecnologia d'extracció de Veratrum. La tecnologia de coextracció es basa principalment en el material medicinal xinès tradicional veratrorum, complementat amb materials medicinals naturals. La veratrotoïna i altres ingredients actius múltiples es preparen conjuntament i, alhora, s'utilitzen diferents dissolvents per extreure contínuament els materials medicinals botànics, per tal de maximitzar la purificació i la precipitació dels components actius eficaços en els materials medicinals botànics per etapes. Obtenció de components agrupats de compostos amb funcionalitat diferent o similar a partir del mateix lot de matèries primeres. Millora significativament la taxa d'utilització de les matèries primeres botàniques, redueix els costos de producció i augmenta significativament la competitivitat del mercat.
Estudi del mecanisme d'acció de les substàncies actives del Veratrum. L'extracte de rizoma de veratrol és un tipus de barreja que conté més de deu ingredients actius com ara veratrol, resveratrol, veratrotoïna, ciclopamina, veratrol i òxid de resveratrol. El sistema nerviós de les plagues.
Segons informes de recerca, la seva toxicitat es basa en l'obertura de canals de Na+ dependents del voltatge, que al seu torn obre canals de Ca2+ activats per voltatge, cosa que porta a l'alliberament de neurotransmissors. Els canals d'ions de sodi dependents de voltatge són una part integral de la senyalització neuronal i muscular. Els components actius de l'extracte de Veratrum poden causar alteracions del corrent en els canals d'ions de sodi, provocant canvis en la permeabilitat de la membrana, causant xoc per tremolor i finalment la mort.
Al mateix temps, alguns estudiosos francesos van informar que els alcaloides de veratrolina també poden inhibir de manera no competitiva l'acetilcolinesterasa (AChE) dels insectes. A causa del nou mecanisme d'acció dels alcaloides de veratrotrol, es pot produir un atac multilocal, i és difícil que els àcars s'adaptin als fàrmacs de lloc d'acció múltiple a través dels seus propis canvis estructurals, per la qual cosa no és fàcil desenvolupar resistència als fàrmacs.
Tecnologia de preparació d'extracte de rizoma d'el·lèbor al 0,1% CE. Amb el suport d'una tecnologia d'extracció avançada i complementada per una excel·lent tecnologia de preparació, la tensió superficial del fàrmac és petita, cosa que pot embolicar ràpidament el cos de l'insecte, promoure la penetració i l'absorció de la solució del fàrmac i millorar l'efecte dels ingredients actius. Té una bona dispersibilitat en aigua i la solució és transparent i homogènia després de la dispersió. Després d'una dilució de 1000 vegades, el temps per mullar completament el full de lona és de 44 segons i pot mullar i penetrar ràpidament. Les dades d'estabilitat de dispersió de la llum múltiple van mostrar que la preparació d'extracte de rizoma de veratrum al 0,1% CE tenia una bona estabilitat i complia plenament amb diversos entorns d'aplicació de camp.
Avenços en la investigació sobre la tecnologia d'aplicació de l'extracte de rizoma de veratrum al 0,1% CE
La nova tecnologia ha millorat considerablement les propietats d'acció ràpida del fàrmac. En comparació amb la tecnologia anterior, el producte ha reduït l'ús d'un sol ingredient. Gràcies al procés únic, els ingredients del producte són més abundants i l'efecte sinèrgic és més evident.
Al mateix temps, quan s'utilitza juntament amb els pesticides químics existents, en primer lloc, pot reduir significativament la base poblacional d'àcars de l'aranya vermella, reduir la quantitat de pesticides químics i millorar l'efecte de control. En resum, durant el període d'alta incidència de l'àcar Panonychus dels cítrics a Hezhou, Guangxi, Xina, la polvorització amb un 0,1% d'extracte de rizoma de Veratrum CE + 30% d'etoxazol va ser efectiva en 20 minuts, no es van veure insectes vius 3 dies després de l'aplicació i l'efecte de control va ser 11 dies després de l'aplicació. es pot mantenir per sobre del 95%. En la fase inicial dels àcars de la taronja del melic de Jiangxi Ruijin, l'extracte de rizoma de Veratrum CE al 0,1% + 30% de bifenazat de tetramizina van morir tots 1 dia després de l'aplicació i no es van veure insectes vius 3 dies després de l'aplicació, l'efecte de control és proper al 99% després de 16 dies.
Els resultats del bioassaig de camp anteriors mostren que quan el nombre de bases dels àcars de l'aranya vermella és baix o alt, l'ús d'un sol agent i l'ús de compostos amb agents químics, l'extracte de rizoma de Veratella vulgaris pot reduir el nombre de bases dels cucs de l'aranya vermella i millorar l'efecte de control dels pesticides químics. Va mostrar un excel·lent efecte de control. Al mateix temps, l'extracte de rizoma d'el·lèbor prové de plantes. A la concentració recomanada, és segur utilitzar-lo en les etapes de brotada, floració i fruits joves de la majoria de les plantes, i no té cap efecte sobre l'expansió de brots, flors i fruits. És segur i respectuós amb el medi ambient per a organismes no objectiu, com ara els enemics naturals dels àcars, i no té resistència creuada amb els insecticides i acaricides existents. És molt adequat per a la gestió integrada dels àcars (GIP). I amb la reducció de l'ús de pesticides químics, els residus de pesticides químics com l'etoxazol, l'espirodiclofen i el bifenazat en els cítrics poden complir plenament amb la "Norma Nacional de Seguretat Alimentària de la Xina per als Límits Màxims de Residus de Pesticides en els Aliments", "Aliments de la Unió Europea". La Norma de Límits de Residus de Pesticides i la Norma de Límits de Residus de Pesticides dels EUA en els Aliments proporcionen una garantia sòlida per a la seguretat alimentària i la qualitat i la seguretat dels productes agrícoles.
La tecnologia d'edició genètica promou la industrialització de l'el·lèbor
L'el·lèbor és una planta medicinal comuna i una herba perenne de la família de les liliàcies. Creix a les muntanyes, boscos o arbustos. Es distribueix a Shanxi, Hebei, Henan, Shandong, Liaoning, Sichuan, Jiangsu i altres llocs de la Xina. És ric en recursos silvestres. Segons la investigació, la producció anual d'el·lèbor medicinal és de prop de 300-500 tones, i les varietats inclouen moltes varietats, com ara l'el·lèbor, l'el·lèbor Xing'an, l'el·lèbor maosu i l'el·lèbor Guling, i els components actius de cada espècie no són els mateixos.
Amb el ràpid desenvolupament de la biotecnologia i la investigació en profunditat sobre materials medicinals d'el·lèbor, l'ús de la tecnologia d'edició genètica per millorar les espècies medicinals d'el·lèbor i la domesticació artificial d'espècies d'el·lèbor silvestres ha progressat per etapes. El cultiu artificial de varietats d'el·lèbor reduirà considerablement els danys de l'excavació d'el·lèbor als recursos de germoplasma silvestre i promourà encara més la industrialització de l'el·lèbor en el camp agrícola i el camp mèdic.
En el futur, s'espera que els extractes naturals de rizoma d'el·lèbor derivats de plantes medicinals redueixin gradualment l'ús d'acaricides químics tradicionals i que millorin encara més la qualitat dels productes agrícoles, millorant la qualitat i la seguretat dels productes agrícoles, millorant l'entorn ecològic agrícola i mantenint la biodiversitat, cosa que suposa una gran contribució.
Data de publicació: 08-08-2022