Thuốc diệt ve là một loại thuốc trừ sâu được sử dụng rộng rãi trong nông nghiệp, công nghiệp và các ngành công nghiệp khác. Nó chủ yếu được sử dụng để kiểm soát ve nông nghiệp, hoặc ve trên gia súc hoặc vật nuôi. Hàng năm, thế giới phải chịu những tổn thất to lớn do các loài gây hại ve gây ra. Theo Tổ chức Lương thực và Nông nghiệp Liên hợp quốc, 80 phần trăm đàn gia súc trên thế giới bị ve xâm nhập, gây thiệt hại kinh tế ước tính khoảng 7,3 tỷ đô la mỗi năm cho thế giới. Ở Nam Mỹ, cây đậu nành bị nhện đỏ Mononychellus planki McGregor (Acari: Tetranychidae) phá hoại đã mất khoảng 18,28% năng suất ngũ cốc. Ở Trung Quốc, gần 40 triệu mẫu Anh cây họ cam quýt cũng bị nhiễm Panonychus citri (McGregor). Do đó, nhu cầu thị trường toàn cầu về thuốc diệt ve đang tăng lên hàng năm. Tám sản phẩm hàng đầu trên thị trường thuốc diệt ve năm 2018 là: spirodiclofen, spiromethicone, diafenthiuron, bifenazate, pyridaben và propargite, hexythiazox và fenpyroximate, tổng doanh số của chúng là 572 triệu đô la Mỹ, chiếm 69,1% thị trường thuốc diệt ve và quy mô thị trường dự kiến sẽ đạt 2 tỷ đô la Mỹ vào năm 2025. Quy mô thị trường thuốc diệt ve có khả năng sẽ lớn hơn khi diện tích đất canh tác toàn cầu giảm, dân số tăng, nhu cầu về các sản phẩm tự nhiên tăng và nhu cầu về các biện pháp nông nghiệp bền vững cũng tăng.
Phân tích thị trường thuốc diệt ve toàn cầu cho thấy nhện đỏ, nhện Panclaw citrus và nhện Panonychus urmi là những loài ve gây hại quan trọng nhất về mặt kinh tế, chiếm hơn 80% thị trường. Các loài ve liên quan khác bao gồm nhện giả (chủ yếu là nhện lùn), nhện gỉ sắt, nhện mật và nhện ruồi trâu. Rau củ và trái cây, bao gồm cam quýt, nho, đậu nành, bông và ngô, là những cây trồng chính được sử dụng thuốc diệt ve.
Tuy nhiên, do vòng đời ngắn, quá trình sinh sản đơn tính, các công cụ trao đổi chất độc đáo và khả năng thích nghi môi trường mạnh mẽ của các loài ve ăn cỏ như nhện đỏ và ve móng vuốt, khả năng kháng thuốc diệt ve của chúng đã tăng nhanh chóng. Ve chiếm 3 trong số 12 loài chân khớp kháng thuốc được báo cáo. Trong ứng dụng thuốc diệt ve trên toàn cầu, các loại thuốc diệt ve hóa học thông thường như organophosphates, carbamate, organochlorines và pyrethroid vẫn chiếm vị trí thống lĩnh. Trong những năm gần đây, mặc dù các loại thuốc diệt ve hiệu quả cao như bifenazate và acetafenac đã ra đời, vấn đề đồng nhất hóa các loại thuốc diệt ve vẫn còn nghiêm trọng. Với việc sử dụng lâu dài và thiếu khoa học các loại thuốc diệt ve này, hầu hết các loài ve ăn cỏ đã phát triển các mức độ kháng thuốc khác nhau đối với các loại thuốc diệt ve hóa học trên thị trường và hiệu quả của chúng đã giảm đáng kể. Mặt khác, với sự quan tâm ngày càng tăng đối với các vấn đề môi trường và sự phát triển dần dần của nông nghiệp hữu cơ, nhu cầu về các sản phẩm tự nhiên để bảo vệ cây trồng trên thị trường toàn cầu đã tăng lên đáng kể. Do đó, việc phát triển các loại thuốc diệt ve sinh học an toàn, hiệu quả, thân thiện với môi trường, ít gây hại cho thiên địch và an toàn, ít bị kháng thuốc đang trở nên cấp thiết.
Dựa trên cơ sở này, nhu cầu cấp thiết của ngành công nghiệp và phát triển công nghiệp là tận dụng tối đa lợi thế về tài nguyên sinh học của Trung Quốc để thúc đẩy nghiên cứu, phát triển và ứng dụng thuốc diệt ve sinh học.
1. Bối cảnh nghiên cứu của alkaloid veratrotrol
Cây địa hoàng, còn được gọi là hành núi, cây địa hoàng đen, là một loại dược liệu lâu năm. Là một loại cây diệt côn trùng bản địa ở Trung Quốc, người ta thường đào thân rễ của nó trong thời kỳ sinh trưởng và xào thành thuốc sắc nhẹ để tắm lạnh cho cừu, dê, gia súc và các loại gia súc khác, và để đối phó với giòi ruồi nhà và các loại ký sinh trùng khác. Sau đó, các nhà nghiên cứu phát hiện ra rằng cây địa hoàng cũng có tác dụng kiểm soát tốt đối với các loài gây hại khác. Ví dụ, chiết xuất etyl axetat của thân rễ Veratrum có hoạt tính diệt côn trùng tốt đối với ấu trùng tuổi thứ hai và thứ ba của loài Plutella xylostella, trong khi chiết xuất alkaloid Veratrol có tác dụng gây chết nhất định đối với ấu trùng tuổi thứ tư và trưởng thành của loài gián Đức. Đồng thời, các nhà nghiên cứu cũng phát hiện ra rằng các chiết xuất khác nhau của thân rễ Veratrum có hoạt tính diệt ve tốt, trong đó chiết xuất ethanol>chiết xuất cloroform>chiết xuất n-butanol.
Tuy nhiên, làm thế nào để chiết xuất các hoạt chất là một vấn đề khó khăn. Các nhà nghiên cứu Trung Quốc thường sử dụng phương pháp chiết xuất siêu âm cloroform kiềm hóa amoniac, chiết xuất bằng nước, chiết xuất thấm etanol và chiết xuất CO2 siêu tới hạn để thu được các hoạt chất từ thân rễ cây nha đam. Trong số đó, phương pháp chiết xuất siêu âm cloroform kiềm hóa amoniac sử dụng một lượng lớn dung môi cloroform độc hại mặc dù tốc độ chiết xuất tương đối cao; phương pháp chiết xuất bằng nước có nhiều lần chiết xuất, lượng nước tiêu thụ lớn và tốc độ chiết xuất thấp; tỷ lệ thấp. Phương pháp chiết xuất CO2 siêu tới hạn để chiết xuất veratroline alkaloid không chỉ có tốc độ chiết xuất cao, các hoạt chất không bị phá hủy mà còn cải thiện đáng kể hoạt tính dược liệu và độ tinh khiết của các hoạt chất trong sản phẩm thu được. Ngoài ra, cặn CO2 không độc hại và không chứa dung môi vô hại đối với cơ thể con người và môi trường, có thể làm chậm quá trình ô nhiễm môi trường do các phương pháp chiết xuất truyền thống gây ra và được liệt kê là một trong những công nghệ chiết xuất và tách tốt nhất cho các tác dụng dược liệu từ thực vật. Tuy nhiên, quy trình sản xuất rủi ro và chi phí cao cản trở việc ứng dụng công nghiệp quy mô lớn.
2. Tiến độ nghiên cứu và phát triển các alkaloid veratrotrol
Nghiên cứu công nghệ chiết xuất Veratrum. Công nghệ đồng chiết xuất chủ yếu dựa trên dược liệu cổ truyền Trung Quốc Veratrorum, bổ sung các dược liệu tự nhiên. Veratrotoin và nhiều hoạt chất khác được điều chế đồng thời, đồng thời sử dụng các dung môi khác nhau để liên tục chiết xuất dược liệu thực vật, nhằm tối đa hóa quá trình tinh chế và kết tủa các hoạt chất hiệu quả trong dược liệu thực vật theo từng giai đoạn. Thu được các thành phần nhóm hợp chất có chức năng khác nhau hoặc chức năng tương tự từ cùng một lô nguyên liệu thô. Cải thiện đáng kể tỷ lệ sử dụng nguyên liệu thực vật, giảm chi phí sản xuất và tăng đáng kể khả năng cạnh tranh trên thị trường.
Nghiên cứu cơ chế tác dụng của hoạt chất Veratrum. Chiết xuất thân rễ Veratrum là một hỗn hợp chứa hơn mười hoạt chất như veratrol, resveratrol, veratrotoin, cyclopamine, veratrol và resveratrol oxide. Tác động lên hệ thần kinh của côn trùng.
Theo các báo cáo nghiên cứu, độc tính của nó dựa trên việc mở các kênh Na+ phụ thuộc điện áp, từ đó mở các kênh Ca2+ được kích hoạt bởi điện áp, dẫn đến giải phóng chất dẫn truyền thần kinh. Các kênh ion natri phụ thuộc điện áp là một phần không thể thiếu của tín hiệu thần kinh và cơ. Các thành phần hoạt tính trong chiết xuất Veratrum có thể gây nhiễu dòng điện trong các kênh ion natri, dẫn đến thay đổi tính thấm của màng, gây ra sốc run và cuối cùng là tử vong.
Đồng thời, một số học giả người Pháp đã báo cáo rằng veratroline alkaloid cũng có thể ức chế không cạnh tranh với acetylcholinesterase (AChE) của côn trùng. Do cơ chế tác động mới lạ của veratrotrol alkaloid, có thể xảy ra hiện tượng tấn công đa điểm, và ve khó thích nghi với thuốc tác động đa điểm thông qua những thay đổi về cấu trúc của chính chúng, do đó không dễ phát triển tình trạng kháng thuốc.
Công nghệ bào chế chiết xuất thân rễ cây bạch chỉ 0,1% CE. Được hỗ trợ bởi công nghệ chiết xuất tiên tiến và công nghệ bào chế vượt trội, sức căng bề mặt của thuốc nhỏ, có thể nhanh chóng bao bọc cơ thể côn trùng, thúc đẩy sự thẩm thấu và hấp thụ dung dịch thuốc, đồng thời tăng cường hiệu quả của các hoạt chất. Sản phẩm có khả năng phân tán tốt trong nước, dung dịch trong suốt và đồng nhất sau khi phân tán. Pha loãng 1000 lần, thời gian làm ướt hoàn toàn tấm vải là 44 giây, có thể làm ướt và thẩm thấu nhanh chóng. Dữ liệu về độ ổn định tán xạ ánh sáng đa chiều cho thấy chế phẩm chiết xuất thân rễ bạch chỉ 0,1% CE có độ ổn định tốt và đáp ứng đầy đủ các môi trường ứng dụng thực tế khác nhau.
Tiến độ nghiên cứu công nghệ ứng dụng chiết xuất rễ cây bạch chỉ 0,1% CE
Công nghệ mới đã cải thiện đáng kể hiệu quả tác dụng nhanh của thuốc. So với công nghệ trước đây, sản phẩm đã giảm thiểu việc sử dụng một thành phần đơn lẻ. Nhờ quy trình độc đáo, các thành phần trong sản phẩm phong phú hơn, hiệu quả hiệp đồng rõ rệt hơn.
Đồng thời, khi sử dụng kết hợp với các loại thuốc trừ sâu hóa học hiện có, trước hết, nó có thể làm giảm đáng kể quần thể nhện đỏ, giảm lượng thuốc trừ sâu hóa học và nâng cao hiệu quả kiểm soát. Tóm lại, trong thời kỳ nhện cam Panonychus xuất hiện nhiều ở Hạ Châu, Quảng Tây, Trung Quốc, phun 0,1% chiết xuất thân rễ CE Veratrum + 30% etoxazole đã có hiệu quả trong 20 phút, không nhìn thấy côn trùng sống nào sau 3 ngày phun và hiệu quả kiểm soát là 11 ngày sau khi phun. có thể duy trì trên 95%. Trong giai đoạn đầu của nhện vàng cam Ruijin Giang Tây, chiết xuất thân rễ CE Veratrum + 30% tetramizine bifenazate đều chết sau 1 ngày phun và không nhìn thấy côn trùng sống nào sau 3 ngày phun. , hiệu quả kiểm soát gần 99% sau 16 ngày.
Kết quả xét nghiệm sinh học thực địa nêu trên cho thấy khi số lượng nhện đỏ thấp hoặc cao, sử dụng đơn chất và kết hợp với các tác nhân hóa học, chiết xuất thân rễ của Veratella vulgaris có thể làm giảm số lượng nhện đỏ và cải thiện hiệu quả kiểm soát của thuốc trừ sâu hóa học. Nó cho thấy hiệu quả kiểm soát tuyệt vời. Đồng thời, chiết xuất thân rễ của cây bạch chỉ có nguồn gốc từ thực vật. Ở nồng độ khuyến cáo, nó an toàn để sử dụng trong giai đoạn nảy chồi, ra hoa và đậu quả non của hầu hết các loại cây và không ảnh hưởng đến sự phát triển của chồi, hoa và quả. Nó an toàn và thân thiện với môi trường đối với các sinh vật không phải mục tiêu như thiên địch của nhện, và không có khả năng kháng chéo với các loại thuốc trừ sâu và thuốc diệt ve hiện có. Nó rất phù hợp cho quản lý nhện tổng hợp (IPM). Với việc giảm thiểu sử dụng thuốc trừ sâu hóa học, dư lượng thuốc trừ sâu hóa học như etoxazole, spirodiclofen và bifenazate trong cây họ cam quýt có thể đáp ứng đầy đủ “Tiêu chuẩn An toàn Thực phẩm Quốc gia Trung Quốc về Giới hạn Dư lượng Thuốc trừ sâu Tối đa trong Thực phẩm”, “Thực phẩm Liên minh Châu Âu”. Tiêu chuẩn Giới hạn Dư lượng Thuốc trừ sâu và Tiêu chuẩn Giới hạn Dư lượng Thuốc trừ sâu trong Thực phẩm của Hoa Kỳ đảm bảo an toàn thực phẩm và chất lượng, an toàn của các sản phẩm nông nghiệp.
Công nghệ chỉnh sửa gen thúc đẩy công nghiệp hóa cây bạch chỉ
Cây địa hoàng là một loại dược liệu phổ biến, thuộc họ Liliaceae, mọc ở vùng núi, rừng rậm hoặc bụi rậm. Phân bố ở Sơn Tây, Hà Bắc, Hà Nam, Sơn Đông, Liêu Ninh, Tứ Xuyên, Giang Tô và các vùng khác của Trung Quốc. Nguồn tài nguyên hoang dã phong phú. Theo điều tra, sản lượng địa hoàng hàng năm đạt gần 300-500 tấn, với nhiều giống khác nhau, chẳng hạn như địa hoàng, địa hoàng Hưng An, địa hoàng Mao Tô, địa hoàng Cổ Lăng, thành phần hoạt chất của mỗi loài không giống nhau.
Với sự phát triển nhanh chóng của công nghệ sinh học và nghiên cứu chuyên sâu về dược liệu cây bạch chỉ, việc ứng dụng công nghệ chỉnh sửa gen để cải thiện các loài cây thuốc và thuần hóa nhân tạo các loài cây bạch chỉ hoang dã đã có những bước tiến triển theo từng giai đoạn. Việc trồng trọt nhân tạo các giống cây bạch chỉ sẽ giảm đáng kể thiệt hại do khai thác bạch chỉ đối với nguồn gen hoang dã, đồng thời thúc đẩy hơn nữa việc công nghiệp hóa cây bạch chỉ trong lĩnh vực nông nghiệp và y tế.
Trong tương lai, chiết xuất thân rễ cây bạch chỉ tự nhiên có nguồn gốc từ cây thuốc dự kiến sẽ dần giảm việc sử dụng thuốc diệt ve truyền thống và có những cải tiến hơn nữa trong việc nâng cao chất lượng sản phẩm nông nghiệp, nâng cao chất lượng và độ an toàn của sản phẩm nông nghiệp, cải thiện môi trường sinh thái nông nghiệp và duy trì đa dạng sinh học. đóng góp to lớn.
Thời gian đăng: 08-08-2022