Акарицидите са клас пестициди, широко използвани в селското стопанство, промишлеността и други индустрии. Използват се главно за борба със селскостопански акари или кърлежи по добитък или домашни любимци. Всяка година светът понася огромни загуби поради вредители от акари. Според Организацията по прехрана и земеделие на ООН, 80 процента от стадата говеда в света са заразени с кърлежи, което струва на света приблизително 7,3 милиарда долара годишно икономически загуби. В Южна Америка соевите растения, повредени от паякообразния акар Mononychellus planki McGregor (Acari: Tetranychidae), губят приблизително 18,28% от добива на зърнени култури. В Китай близо 40 милиона акра цитрусови плодове също са заразени от Panonychus citri (McGregor). Следователно, търсенето на акарициди на световния пазар се увеличава всяка година. Осемте най-големи продукта на пазара на акарициди през 2018 г. са: спиродиклофен, спирометикон, диафентиурон, бифеназат, пиридабен и пропаргит, хекситиазокс и фенпироксимат, като общите им продажби са 572 милиона щатски долара, което представлява 69,1% от пазара на акарициди, а размерът на пазара се очаква да достигне 2 милиарда щатски долара до 2025 г. Размерът на пазара на акарициди вероятно ще се увеличи с намаляването на обработваемата земя в световен мащаб, увеличаването на населението, увеличаването на търсенето на природни продукти и увеличаването на търсенето на устойчиви земеделски практики.
Анализът на световния пазар на акарициди показва, че червеният паяк, Panclaw citrus и Panonychus urmi са най-икономически значимите видове акари, представляващи повече от 80% от пазара. Други свързани акари са псевдопаяжинообразните акари (главно късите паяжинообразни акари), ръждивите акари и галовите и конските акари. Зеленчуците и плодовете, включително цитрусовите плодове, лозята, соята, памукът и царевицата, са основните култури, за които се прилагат акарициди.
Въпреки това, поради краткия жизнен цикъл, партеногенезата, уникалните метаболитни инструменти и силната адаптивност към околната среда на тревопасните акари, като паяжинообразните акари и щипкавите акари, тяхната устойчивост към акарициди нараства бързо. Акарите представляват 3 от 12-те регистрирани устойчиви членестоноги. При глобалното приложение на акарициди, конвенционалните химични акарициди като органофосфати, карбамати, органохлорини и пиретроиди все още заемат доминиращо положение. През последните години, въпреки появата на високоефективни акарициди като бифеназат и ацетафенак, проблемът с хомогенизирането на акарицидите все още е сериозен. С дългосрочната и ненаучна употреба на тези акарициди, повечето тревопасни акари са развили различна степен на резистентност към химическите акарициди на пазара и техните ефекти са намалели значително. От друга страна, с нарастващото внимание към екологичните проблеми и постепенното увеличаване на площта на биологичното земеделие, търсенето на натурални продукти за защита на културите на световния пазар се е увеличило значително. Следователно, разработването на безопасни, ефикасни, екологични, по-малко вредни за естествените врагове и нови биологични акарициди, към които не е лесно да се развие резистентност, е неизбежно.
Въз основа на това е спешна необходимост промишлеността и индустриалното развитие да използват пълноценно предимствата на биологичните ресурси на Китай, за да насърчат научноизследователската и развойна дейност и приложението на биологични акарициди.
1. Изследователска информация за вератротролните алкалоиди
Кукурякът, известен още като планински лук, черен кукуряк, е многогодишен лечебен материал. Като местно инсектицидно растение в Китай, хората често изкопават коренищата му по време на вегетационния период и го запържват в мека отвара, за да измиват със студена вода овце, кози, говеда и други животни, както и за борба с личинки на домашни мухи и други паразити. След това изследователите открили, че кукурякът има добър контролен ефект и върху други вредители. Например, етилацетатният екстракт от коренище на Veratrum има добра инсектицидна активност върху ларвите на Plutella xylostella във втори и трети стадий, докато екстрактът от алкалоид Veratrol има известен летален ефект върху възрастните и четвърти стадий на немската хлебарка. В същото време изследователите открили също, че различни екстракти от коренище на Veratrum имат добра акарицидна активност, сред които етанолов екстракт > хлороформен екстракт > n-бутанолов екстракт.
Въпреки това, как да се извлекат активните съставки е труден проблем. Китайските изследователи обикновено използват ултразвукова екстракция с амонячно-алкализиран хлороформ, водна екстракция, екстракция с етанол и свръхкритична CO2 екстракция, за да получат активни вещества от коренища на вератрум. Сред тях методът на ултразвукова екстракция с амонячно-алкализиран хлороформ използва голямо количество токсичен разтворител хлороформ, въпреки че скоростта на екстракция е сравнително висока; методът на водна екстракция има много време за екстракция, голяма консумация на вода и ниска скорост на екстракция; скоростта е ниска. Методът на свръхкритична CO2 екстракция за извличане на вератролинови алкалоиди не само има висока скорост на екстракция, активните съставки не се унищожават, но и лечебната активност и чистотата на активните съставки на получените продукти са значително подобрени. Освен това, CO2 остатъкът е нетоксично и без разтворители и е безвреден за човешкото тяло и околната среда, което може да забави замърсяването на околната среда, причинено от традиционните методи на екстракция, и е посочен като една от най-добрите технологии за екстракция и разделяне за растителни лечебни ефекти. Рисковият производствен процес и високата цена обаче възпрепятстват мащабното му промишлено приложение.
2. Напредък в научноизследователската и развойна дейност на вератротролови алкалоиди
Проучване на технологията за екстракция на Veratrum. Технологията за ко-екстракция се основава главно на традиционния китайски лекарствен материал veratrorum, допълнен от естествени лечебни материали. Вератротоин и други множество активни съставки се приготвят заедно, като едновременно с това се използват различни разтворители за непрекъснато екстрахиране на растителните лечебни материали, за да се максимизира пречистването и утаяването на ефективните активни компоненти в растителните лечебни материали на етапи. Получаване на групови компоненти на съединения с различна или подобна функционалност от една и съща партида суровини. Значително подобряване на степента на използване на растителните суровини, намаляване на производствените разходи и значително повишаване на конкурентоспособността на пазара.
Проучване на механизма на действие на активните вещества на Veratrum. Екстрактът от коренище на Veratrol е вид смес, която съдържа повече от десет активни съставки, като вератрол, ресвератрол, вератротоин, циклопамин, вератрол и ресвератрол оксид. Нервната система на вредителите.
Според изследователски доклади, неговата токсичност се основава на отварянето на волтажно-зависими Na+ канали, което от своя страна отваря волтажно-активирани Ca2+ канали, което води до освобождаване на невротрансмитери. Волтажно-зависимите натриеви йонни канали са неразделна част от невронната и мускулната сигнализация. Активните компоненти в екстракта от Veratrum могат да причинят нарушения на тока в натриевите йонни канали, което води до промени в пропускливостта на мембраната, причинявайки тремор, шок и евентуална смърт.
В същото време, някои френски учени съобщават, че вератролиновите алкалоиди могат също така неконкурентно да инхибират ацетилхолинестеразата (AChE) при насекомите. Поради новия механизъм на действие на вератротроловите алкалоиди, може да възникне многоместна атака и за акарите е трудно да се адаптират към многоместните лекарства чрез собствените си структурни промени, така че не е лесно да развият лекарствена резистентност.
Технология за приготвяне на 0,1% CE екстракт от коренище на кукуряк. Благодарение на усъвършенствана технология за екстракция и отлична технология за приготвяне, повърхностното напрежение на лекарството е ниско, което може бързо да обгърне тялото на насекомото, да насърчи проникването и абсорбцията на лекарствения разтвор и да засили ефекта на активните съставки. Има добра диспергируемост във вода, а разтворът е прозрачен и хомогенен след диспергиране. При 1000-кратно разреждане, времето за пълно намокряне на платното е 44 секунди и то може бързо да се намокри и проникне. Данните за стабилност при многократно разсейване на светлината показват, че препаратът с 0,1% CE екстракт от коренище на кукуряк има добра стабилност и напълно отговаря на различни условия за полево приложение.
Напредък в изследванията върху технологията на приложение на 0,1% CE екстракт от коренище на Veratrum
Новата технология значително подобри бързодействащите свойства на лекарството. В сравнение с предишната технология, продуктът е намалил използването на една-единствена съставка. Чрез уникалния процес, съставките в продукта са по-изобилни и синергичният ефект е по-очевиден.
В същото време, когато се използва заедно със съществуващи химически пестициди, първо, може значително да намали популацията на червените паякообразни акари, да намали количеството химически пестициди и да подобри контролния ефект. В обобщение, в периода на висока честота на цитрусовия акар Panonychus в Хеджоу, Гуанси, Китай, пръскането с 0,1% CE екстракт от коренище на Veratrum + 30% етоксазол е било ефективно в рамките на 20 минути, не са наблюдавани живи насекоми 3 дни след прилагането, а контролният ефект е бил 11 дни след прилагането. Може да се поддържа над 95%. В ранния стадий на цитрусовите акари от пъпно-оранжев цвят в Дзянси Руиджин, 0,1% CE екстракт от коренище на Veratrum + 30% тетрамизин бифеназат са умрели 1 ден след прилагането и не са наблюдавани живи насекоми 3 дни след прилагането. Контролният ефект е близо до 99% след 16 дни.
Горните резултати от полеви биологични изследвания показват, че когато основният брой на червените паякообразуващи акари е нисък или висок, при самостоятелно приложение или комбинирано приложение с химически препарати, екстрактът от коренище на Veratella vulgaris може да намали основния брой на червените паякообразуващи червеи и да подобри контролния ефект на химичните пестициди. Той показва отличен контролен ефект. В същото време, екстрактът от коренище на кукуряк се извлича от растения. В препоръчителната концентрация е безопасен за употреба в етапите на пъпкуване, цъфтеж и млади плодове на повечето растения и не оказва влияние върху растежа на леторастите, цветовете и плодовете. Безопасен е и екологичен за нецелеви организми, като естествени врагове на акарите, и няма кръстосана резистентност със съществуващите инсектициди и акарициди. Много е подходящ за интегрирано управление на акарите (IPM). А с намаляването на употребата на химически пестициди, остатъците от химически пестициди като етоксазол, спиродиклофен и бифеназат в цитрусовите плодове могат напълно да отговарят на „Китайския национален стандарт за безопасност на храните за максимално допустимите граници на остатъци от пестициди в храните“ и „Европейски съюз за храни“. Стандартът за ограничение на остатъци от пестициди и стандартът за ограничение на остатъци от пестициди в храните на САЩ предоставят солидна гаранция за безопасността на храните и качеството и безопасността на селскостопанските продукти.
Технологията за генно редактиране насърчава индустриализацията на кукуряка
Кукурякът е често срещан лечебен материал и е многогодишна билка от семейство Liliaceae. Расте в планини, гори или храсталаци. Разпространен е в Шанси, Хъбей, Хенан, Шандонг, Ляонин, Съчуан, Дзянсу и други места в Китай. Богат е на диворастящи ресурси. Според проучването, годишното производство на лечебен кукуряк е близо 300-500 тона, а сортовете включват много разновидности, като кукуряк, кукуряк от Син'ан, кукуряк от Маосу и кукуряк от Гулинг, като активните компоненти на всеки вид не са еднакви.
С бързото развитие на биотехнологиите и задълбочените изследвания на лечебните материали от кукуряк, използването на технологии за генно редактиране за подобряване на лечебните видове кукуряк и изкуственото опитомяване на диви видове кукуряк се развива поетапно. Изкуственото култивиране на сортове кукуряк значително ще намали щетите от добива на кукуряк върху дивите зародишни плазмени ресурси и допълнително ще насърчи индустриализацията на кукуряка в селското стопанство и медицината.
В бъдеще се очаква естествените екстракти от коренища на кукуряк, получени от лечебни растения, постепенно да намалят употребата на традиционни химически акарициди и да доведат до допълнителни подобрения в подобряването на качеството на селскостопанските продукти, подобряването на качеството и безопасността на селскостопанските продукти, подобряването на селскостопанската екологична среда и поддържането на биоразнообразието.
Време на публикуване: 08.08.2022 г.