Акарициди – це клас пестицидів, що широко використовуються в сільському господарстві, промисловості та інших галузях. Вони використовуються в основному для боротьби з сільськогосподарськими кліщами, або кліщами на худобі чи домашніх тваринах. Щороку світ зазнає величезних втрат через шкідників-кліщів. За даними Продовольчої та сільськогосподарської організації ООН, 80 відсотків світового поголів'я великої рогатої худоби заражені кліщами, що коштує світові приблизно 7,3 мільярда доларів на рік економічних збитків. У Південній Америці рослини сої, пошкоджені павутинним кліщем Mononychellus planki McGregor (Acari: Tetranychidae), втратили приблизно 18,28% врожаю зернових. У Китаї майже 40 мільйонів акрів цитрусових також заражені Panonychus citri (McGregor). Тому світовий ринковий попит на акарициди зростає з року в рік. Вісім провідних продуктів на ринку акарицидів у 2018 році: спіродиклофен, спірометикон, діафентіурон, біфеназат, піридабен, а також пропаргіт, гекситіазокс і фенпіроксимат, їхній загальний обсяг продажів становить 572 мільйони доларів США, що становить 69,1% ринку акарицидів, а очікується, що розмір ринку досягне 2 мільярдів доларів США до 2025 року. Розмір ринку акарицидів, ймовірно, збільшиться зі зменшенням площі орних земель у світі, збільшенням населення, зростанням попиту на натуральні продукти та зростанням попиту на стійкі сільськогосподарські практики.
Аналіз світового ринку акарицидів показує, що червоний павутинний кліщ, цитрусовий кліщ Panclaw та Panonychus urmi є, безумовно, найважливішими з економічної точки зору видами кліщів-шкідників, на які припадає понад 80% ринку. Іншими спорідненими кліщами є псевдопавутинні кліщі (головним чином короткі павутинні кліщі), іржаві кліщі, а також галові та ґедзьові кліщі. Овочі та фрукти, включаючи цитрусові, виноград, сою, бавовну та кукурудзу, є основними культурами, для яких застосовуються акарициди.
Однак, через короткий життєвий цикл, партеногенез, унікальні метаболічні механізми та сильну адаптивність до навколишнього середовища травоїдних кліщів, таких як павутинний кліщ та павутинний кліщ, їхня стійкість до акарицидів швидко зросла. Кліщі становлять 3 з 12 зареєстрованих стійких членистоногих. У глобальному застосуванні акарицидів традиційні хімічні акарициди, такі як органофосфати, карбамати, органохлорини та піретроїди, все ще займають домінуюче становище. В останні роки, хоча з'явилися високоефективні акарициди, такі як біфеназат та ацетафенак, проблема гомогенізації акарицидів залишається серйозною. Через тривале та ненаукове використання цих акарицидів більшість травоїдних кліщів розвинули різний ступінь стійкості до хімічних акарицидів на ринку, і їхня дія значно знизилася. З іншого боку, зі зростанням уваги до екологічних проблем та поступовим збільшенням площ органічного сільського господарства, попит на натуральні продукти для захисту сільськогосподарських культур на світовому ринку значно зріс. Тому розробка безпечних, ефективних, екологічно чистих, менш шкідливих для природних ворогів та нових біологічних акарицидів, до яких нелегко розвинути стійкість, є неминучою.
Виходячи з цього, для промисловості та промислового розвитку нагально необхідно повною мірою використовувати переваги біологічних ресурсів Китаю для сприяння дослідженням, розробкам та застосуванню біологічних акарицидів.
1. Дослідження алкалоїдів вератротролу
Мочемірник, також відомий як гірська цибуля, чорний мочемірник, є багаторічною лікарською рослиною. Як місцева інсектицидна рослина в Китаї, люди часто викопують його кореневища під час вегетації та обсмажують їх у м'якому відварі для холодного миття овець, кіз, великої рогатої худоби та іншої худоби, а також для боротьби з личинками кімнатних мух та іншими паразитами. Пізніше дослідники виявили, що мочемірник також має хороший контрольний ефект проти інших шкідників. Наприклад, етилацетатний екстракт кореневища Veratrum має хорошу інсектицидну активність проти личинок Plutella xylostella другого та третього віку, тоді як екстракт алкалоїду вератролу має певний летальний ефект проти дорослих личинок та личинок четвертого віку німецького таргана. Водночас дослідники також виявили, що різні екстракти кореневища Veratrum мають хорошу акарицидну активність, серед яких етанольний екстракт > хлороформний екстракт > н-бутанольний екстракт.
Однак, спосіб екстракції активних інгредієнтів є складною проблемою. Китайські дослідники зазвичай використовують ультразвукову екстракцію аміачно-лужним хлороформом, водну екстракцію, екстракцію етанолом та надкритичну CO2-екстракцію для отримання активних речовин з кореневищ вератруму. Серед них метод ультразвукової екстракції аміачно-лужним хлороформом використовує велику кількість токсичного розчинника хлороформу, хоча швидкість екстракції відносно висока; метод водної екстракції має багато часу екстракції, велике споживання води та низьку швидкість екстракції; швидкість екстракції також низька. Метод надкритичної CO2-екстракції для екстракції алкалоїдів вератроліну не тільки має високу швидкість екстракції, активні інгредієнти не руйнуються, але також значно покращується лікарська активність та чистота активних інгредієнтів отриманих продуктів. Крім того, нетоксичний та без розчинників залишок CO2 є нешкідливим для організму людини та навколишнього середовища, що може уповільнити забруднення навколишнього середовища, спричинене традиційними методами екстракції, і був названий однією з найкращих технологій екстракції та розділення для отримання лікувальних ефектів на рослини. Однак ризикований процес виробництва та висока вартість перешкоджають його широкомасштабному промисловому застосуванню.
2. Прогрес досліджень та розробок алкалоїдів вератротролу
Дослідження технології екстракції Veratrum. Технологія коекстракції в основному базується на традиційній китайській лікарській речовині veratrorum, доповненій натуральними лікарськими матеріалами. Вератротоїн та інші численні активні інгредієнти готуються разом, і одночасно використовуються різні розчинники для безперервної екстракції ботанічних лікарських матеріалів, щоб максимізувати очищення та осадження ефективних активних компонентів у ботанічних лікарських матеріалах поетапно. Отримання групових компонентів сполук з різною або подібною функціональністю з однієї партії сировини. Значно покращує коефіцієнт використання ботанічної сировини, знижує виробничі витрати та значно підвищує конкурентоспроможність на ринку.
Дослідження механізму дії активних речовин Veratrum. Екстракт кореневища Veratrol - це своєрідна суміш, яка містить понад десять активних інгредієнтів, таких як вератрол, ресвератрол, вератротоїн, циклопамін, вератрол та оксид ресвератролу. Нервова система шкідників.
Згідно з дослідженнями, його токсичність ґрунтується на відкритті потенціалзалежних Na+ каналів, які, у свою чергу, відкривають потенціал-активовані Ca2+ канали, що призводить до вивільнення нейромедіаторів. Потенціозалежні натрієві іонні канали є невід'ємною частиною нейрональної та м'язової сигналізації. Активні компоненти екстракту Veratrum можуть викликати порушення струму в натрієвих іонних каналах, що призводить до змін проникності мембран, спричиняючи тремор, шок та, зрештою, смерть.
Водночас деякі французькі вчені повідомили, що алкалоїди вератроліну також можуть неконкурентно пригнічувати ацетилхолінестеразу (AChE) комах. Через новий механізм дії алкалоїдів вератрололу може відбуватися багатоцільова атака, і кліщам важко адаптуватися до препаратів багатоцільової дії через власні структурні зміни, тому нелегко розвинути стійкість до препаратів.
Технологія приготування 0,1% екстракту кореневища чемериці лікарської з високим вмістом СЕ. Завдяки передовій технології екстракції та чудовій технології приготування, поверхневий натяг препарату є низьким, що дозволяє швидко огортати тіло комахи, сприяти проникненню та всмоктуванню розчину препарату, а також посилювати дію активних інгредієнтів. Препарат добре диспергується у воді, а розчин після диспергування залишається прозорим та однорідним. При 1000-кратному розведенні час повного зволоження полотна становить 44 секунди, і препарат швидко змочується та проникає. Дані багаторазового розсіювання світла показали, що препарат екстракту кореневища чемериці лікарської з високим вмістом СЕ з високим вмістом СЕ має добру стабільність та повністю відповідає вимогам різних польових умов застосування.
Прогрес досліджень технології застосування 0,1% екстракту кореневища вересникового
Нова технологія значно покращила швидкодіючі властивості препарату. Порівняно з попередньою технологією, у продукті зменшено використання одного інгредієнта. Завдяки унікальному процесу інгредієнтів у продукті більше, а синергетичний ефект більш очевидний.
Водночас, при використанні разом з існуючими хімічними пестицидами, по-перше, це може значно зменшити популяцію червоних павутинних кліщів, зменшити кількість хімічних пестицидів та покращити ефект контролю. Підсумовуючи, у період високої захворюваності на цитрусового кліща Panonychus у Хечжоу, Гуансі, Китай, обприскування 0,1% CE екстрактом кореневища Veratrum + 30% етоксазолом було ефективним через 20 хвилин, через 3 дні після застосування живих комах не було виявлено, а ефект контролю тривав 11 днів після застосування. На ранній стадії поширення цитрусових кліщів пупкового апельсина в провінції Цзянсі Жуйцзінь, обприскування 0,1% CE екстрактом кореневища Veratrum + 30% тетрамізин біфеназату призвело до загибелі всіх кліщів через 1 день після застосування, а через 3 дні після застосування живих комах не було виявлено. Ефект контролю наближається до 99% через 16 днів.
Наведені вище результати польового біологічного аналізу показують, що за низької або високої кількості червоних павутинних кліщів, використання окремого засобу або в комплексі з хімічними засобами, екстракт кореневища Veratella vulgaris може зменшити кількість червоних павутинних червів та покращити контрольний ефект хімічних пестицидів. Він продемонстрував чудовий контрольний ефект. Водночас екстракт кореневища морозника отримують з рослин. У рекомендованій концентрації його безпечно використовувати на стадіях бутонізації, цвітіння та молодих плодів більшості рослин і він не впливає на розростання пагонів, квітів та плодів. Він безпечний та екологічно чистий для нецільових організмів, таких як природні вороги кліщів, і не має перехресної стійкості з існуючими інсектицидами та акарицидами. Він дуже підходить для комплексного контролю кліщів (IPM). А завдяки скороченню використання хімічних пестицидів, залишки хімічних пестицидів, таких як етоксазол, спіродиклофен та біфеназат, у цитрусових можуть повністю відповідати «Китайському національному стандарту безпеки харчових продуктів щодо максимально допустимих залишків пестицидів у харчових продуктах» та «Європейським стандартам харчових продуктів». Стандарт гранично допустимого вмісту залишків пестицидів та Стандарт гранично допустимого вмісту залишків пестицидів у харчових продуктах США забезпечують надійну гарантію безпеки харчових продуктів, а також якості та безпеки сільськогосподарської продукції.
Технологія редагування генів сприяє індустріалізації морозника
Мочемірник – поширена лікарська рослина, багаторічна трав'яниста рослина родини лілійних. Росте в горах, лісах або чагарниках. Поширений у Шаньсі, Хебеї, Хенані, Шаньдуні, Ляоніні, Сичуані, Цзянсу та інших місцях Китаю. Він багатий на дикорослі ресурси. Згідно з дослідженням, річний обсяг виробництва лікарського мочемірника становить близько 300-500 тонн, а його різновиди включають багато різновидів, таких як мочемірник, мочемірник Сінань, мочемірник Маосу та мочемірник Гулін, причому активні компоненти кожного виду неоднакові.
Зі швидким розвитком біотехнологій та поглибленими дослідженнями лікарських матеріалів мочемірника, використання технології редагування генів для покращення лікарських видів мочемірника та штучного одомашнення диких видів мочемірника просувалося поетапно. Штучне культивування різновидів мочемірника значно зменшить шкоду, завдану видобутку мочемірника диким зародковим ресурсам, та сприятиме подальшій індустріалізації мочемірника в сільськогосподарській та медичній сферах.
Очікується, що в майбутньому натуральні екстракти кореневищ морозника, отримані з лікарських рослин, поступово зменшать використання традиційних хімічних акарицидів та зроблять великий внесок у покращення якості сільськогосподарської продукції, покращення якості та безпеки сільськогосподарської продукції, покращення сільськогосподарського екологічного середовища та підтримку біорізноманіття.
Час публікації: 08 серпня 2022 р.