Akaricidy jsou třídou pesticidů široce používanou v zemědělství, průmyslu a dalších odvětvích. Používají se hlavně k hubení zemědělských roztočů neboli klíšťat na hospodářských zvířatech nebo domácích mazlíčcích. Každý rok svět utrpí obrovské ztráty v důsledku škůdců z řad roztočů. Podle Organizace spojených národů pro výživu a zemědělství je 80 procent světových stád skotu napadeno klíšťaty, což svět stojí odhadem 7,3 miliardy dolarů ročně na ekonomických ztrátách. V Jižní Americe ztratily rostliny sóji poškozené roztočem Mononychellus planki McGregor (Acari: Tetranychidae) přibližně 18,28 % výnosu obilovin. V Číně je téměř 40 milionů akrů citrusových plodin napadeno také roztočem Panonychus citri (McGregor). Globální poptávka po akaricidech proto rok od roku roste. Osm nejvýznamnějších produktů na trhu s akaricidy v roce 2018 bylo: spirodiklofen, spirometikon, diafenthiuron, bifenazát, pyridaben a propargit, hexythiazox a fenpyroximát. Jejich celkový prodej činil 572 milionů USD, což představuje 69,1 % trhu s akaricidy, a očekává se, že velikost trhu dosáhne do roku 2025 2 miliard USD. Velikost trhu s akaricidy se pravděpodobně zvětší s tím, jak se bude snižovat rozloha orné půdy na celém světě, roste populace, roste poptávka po přírodních produktech a zvyšuje se poptávka po udržitelných zemědělských postupech.
Analýza globálního trhu s akaricidy ukazuje, že sviluška červenorožá, sviluška citrusová a sviluška urmi jsou zdaleka ekonomicky nejvýznamnějšími druhy roztočů a tvoří více než 80 % trhu. Dalšími příbuznými roztoči jsou svilušky pseudopavoučí (zejména svilušky krátké), svilušky rzi a svilušky hlístové a ovádi. Hlavními plodinami, na které se akaricidy používají, jsou zelenina a ovoce, včetně citrusů, vinná réva, sójové boby, bavlna a kukuřice.
Vzhledem ke krátkému životnímu cyklu, partenogenezi, jedinečným metabolickým nástrojům a silné adaptabilitě býložravých roztočů, jako jsou svilušky a roztoči, na prostředí, však jejich rezistence vůči akaricidům prudce vzrostla. Roztoči tvoří 3 z 12 hlášených rezistentních členovců. V globálním používání akaricidů stále zaujímají dominantní postavení konvenční chemické akaricidy, jako jsou organofosfáty, karbamáty, organochloriny a pyrethroidy. V posledních letech, ačkoli se objevily vysoce účinné akaricidy, jako je bifenazát a acetafenak, je problém homogenizace akaricidů stále závažný. Vzhledem k dlouhodobému a nevědeckému používání těchto akaricidů si většina býložravých roztočů vyvinula různý stupeň rezistence vůči chemickým akaricidům na trhu a jejich účinky se výrazně snížily. Na druhou stranu s rostoucí pozorností věnovanou environmentálním otázkám a postupným nárůstem plochy ekologického zemědělství se výrazně zvýšila poptávka po přírodních produktech na ochranu plodin na globálním trhu. Proto je vývoj bezpečných, účinných, ekologických, méně škodlivých pro přirozené nepřátele a nových biologických akaricidů, u kterých si není snadné vyvinout rezistenci, na spadnutí.
Na základě toho je naléhavě nutné, aby průmysl a průmyslový rozvoj plně využily výhod čínských biologických zdrojů k podpoře výzkumu, vývoje a aplikace biologických akaricidů.
1. Výzkumné pozadí veratrotrolových alkaloidů
Čemeřice, známá také jako horská cibule nebo černá čemeřice, je vytrvalá léčivá rostlina. V Číně je to původní insekticidní rostlina, jejíž oddenky se během vegetačního období často vykopávají a smaží se do mírného odvaru, který se používá ke studenému mytí ovcí, koz, skotu a dalších hospodářských zvířat a k hubení larv mouchy domácí a dalších parazitů. Vědci pak zjistili, že čemeřice má také dobrý účinek proti dalším škůdcům. Například ethylacetátový extrakt z oddenku Veratrum má dobrou insekticidní aktivitu na larvy druhorodého a třetího instaru Plutella xylostella, zatímco extrakt s alkaloidem Veratrol má určitý letální účinek na dospělé larvy německého švába a larvy čtvrtého instaru. Zároveň vědci zjistili, že různé extrakty z oddenku Veratrum mají dobrou akaricidní aktivitu, mezi nimiž je ethanolový extrakt > chloroformový extrakt > n-butanolový extrakt.
Způsob extrakce aktivních složek je však složitý problém. Čínští vědci obvykle používají k získání aktivních látek z oddenků veratrum ultrazvukovou extrakci s amoniakem alkalizovaným chloroformem, extrakci vodou, perkolační extrakci ethanolem a superkritickou extrakci CO2. Mezi nimi metoda ultrazvukové extrakce s amoniakem alkalizovaným chloroformem používá velké množství toxického rozpouštědla chloroform, ačkoli rychlost extrakce je relativně vysoká; metoda extrakce vodou má mnoho extrakčních časů, velkou spotřebu vody a nízkou rychlost extrakce; rychlost extrakce je nízká. Metoda superkritické extrakce CO2 pro extrakci veratrolinových alkaloidů má nejen vysokou rychlost extrakce, aktivní složky nejsou zničeny, ale také se výrazně zlepšuje léčivá aktivita a čistota aktivních složek získaných produktů. Kromě toho je netoxický a bezrozpouštědlový zbytek CO2 neškodný pro lidské tělo a životní prostředí, což může zpomalit znečištění životního prostředí způsobené tradičními extrakčními metodami a je uveden jako jedna z nejlepších technologií extrakce a separace pro léčivé účinky rostlin. Rizikový výrobní proces a vysoké náklady však brání jejímu rozsáhlému průmyslovému využití.
2. Pokrok ve výzkumu a vývoji veratrotrolových alkaloidů
Studie technologie extrakce Veratrum. Technologie koextrakce je založena především na tradiční čínské léčivé látce veratrorum, doplněné přírodními léčivými materiály. Veratrotoin a další účinné látky se připravují společně a současně se k kontinuální extrakci botanických léčivých materiálů používají různá rozpouštědla, aby se maximalizovalo čištění a srážení účinných účinných složek v botanických léčivých materiálech ve fázích. Získání skupinových složek sloučenin s různou nebo podobnou funkčností ze stejné šarže surovin. Výrazně se zlepšuje míra využití botanických surovin, snižují se výrobní náklady a výrazně se zvyšuje konkurenceschopnost na trhu.
Studie mechanismu účinku účinných látek rostliny Veratrum. Extrakt z oddenku Veratrolu je směs, která obsahuje více než deset účinných látek, jako je veratrol, resveratrol, veratrotoin, cyklopamin, veratrol a resveratroloxid. Nervový systém škůdců.
Podle výzkumných zpráv je jeho toxicita založena na otevírání napěťově závislých Na+ kanálů, které následně otevírají napěťově aktivované Ca2+ kanály, což vede k uvolňování neurotransmiterů. Napěťově řízené sodíkové iontové kanály jsou nedílnou součástí neuronální a svalové signalizace. Aktivní složky extraktu z Veratrum mohou způsobit poruchy proudu v sodíkových iontových kanálech, což vede ke změnám v propustnosti membrány, třesu, šoku a nakonec k úmrtí.
Zároveň někteří francouzští vědci uvedli, že veratrolinové alkaloidy mohou také nekompetitivní inhibovat acetylcholinesterázu (AChE) u hmyzu. Vzhledem k novému mechanismu účinku veratrotrolových alkaloidů může docházet k útoku na více místech a pro roztoče je obtížné adaptovat se na léky s více místy účinku prostřednictvím vlastních strukturálních změn, takže není snadné si vyvinout rezistenci na léky.
Technologie přípravy 0,1% CE extraktu z oddenku čemeřice obecné. Díky pokročilé extrakční technologii a vynikající technologii přípravy je povrchové napětí léčiva nízké, což umožňuje rychlé obalení těla hmyzu, podporuje pronikání a vstřebávání roztoku léčiva a zvyšuje účinek účinných látek. Má dobrou disperzi ve vodě a roztok je po disperzi průhledný a homogenní. Po 1000násobném zředění je doba úplného navlhčení plátna 44 sekund a přípravek rychle proniká a smáčí. Data o stabilitě při vícenásobném rozptylu světla ukázala, že 0,1% CE extrakt z oddenku čemeřice obecné má dobrou stabilitu a plně splňuje požadavky různých terénních podmínek.
Pokrok ve výzkumu v technologii aplikace 0,1% CE extraktu z oddenků veratrum
Nová technologie výrazně zlepšila rychle působící vlastnosti léku. Ve srovnání s předchozí technologií produkt snížil použití jediné složky. Díky unikátnímu procesu jsou složky v produktu hojnější a synergický efekt je zřetelnější.
Zároveň při použití společně se stávajícími chemickými pesticidy může dojít k významnému snížení populace svilušek červených, snížení množství chemických pesticidů a zlepšení účinku ochrany. Stručně řečeno, v období s vysokým výskytem roztoče Panonychus v Che-čou, provincii Kuang-si v Číně byl postřik 0,1% CE extraktem z oddenku Veratrum + 30% etoxazolem účinný do 20 minut, 3 dny po aplikaci nebyl pozorován žádný živý hmyz a účinek ochrany byl udržen 11 dní po aplikaci nad 95 %. V rané fázi napadení roztoči štípance obecného v provincii Jiangxi Ruijin uhynuli všichni roztoči štípance obecného 1 den po aplikaci a 3 dny po aplikaci nebyl pozorován žádný živý hmyz. Účinek ochrany se po 16 dnech blíží 99 %.
Výše uvedené výsledky polních biologických testů ukazují, že při nízkém nebo vysokém počtu roztočů červených, při použití samostatně nebo v kombinaci s chemickými látkami, může extrakt z oddenku Veratella vulgaris snížit počet roztočů červených a zlepšit účinek chemických pesticidů. Vykazuje vynikající účinek. Zároveň extrakt z oddenku čemeřice pochází z rostlin. V doporučené koncentraci je bezpečný pro použití ve fázi rašení, kvetení a mladých plodů většiny rostlin a nemá žádný vliv na růst výhonků, květů a plodů. Je bezpečný a ekologický pro necílové organismy, jako jsou přirození nepřátelé roztočů, a nemá zkříženou rezistenci se stávajícími insekticidy a akaricidy. Je velmi vhodný pro integrovanou ochranu proti roztočům (IPM). A se snížením používání chemických pesticidů mohou rezidua chemických pesticidů, jako je etoxazol, spirodiklofen a bifenazát, v citrusech plně splňovat „Čínskou národní normu bezpečnosti potravin pro maximální limity reziduí pesticidů v potravinách“ a „Potraviny Evropské unie“. Norma pro limity reziduí pesticidů a americká norma pro limity reziduí pesticidů v potravinách poskytují solidní záruku bezpečnosti potravin a kvality a bezpečnosti zemědělských produktů.
Technologie genové editace podporuje industrializaci čemeřice
Čemeřice je běžná léčivá látka a je to vytrvalá bylina z čeledi liliovitých (Liliaceae). Roste v horách, lesích nebo křovinách. Je rozšířena v provinciích Šan-si, Che-pej, Henan, Šan-tung, Liao-ning, S'-čchuan, Ťiang-su a dalších místech v Číně. Je bohatá na divoce rostoucí zdroje. Podle výzkumu se roční produkce léčivé čemeřice blíží 300–500 tunám a odrůdy zahrnují mnoho odrůd, jako je čemeřice, čemeřice Xing'an, čemeřice Maosu a čemeřice Guling, a aktivní složky jednotlivých druhů nejsou stejné.
S rychlým rozvojem biotechnologií a hloubkovým výzkumem léčivých materiálů z čemeřice postupovalo používání technologie genové editace ke zlepšení léčivých druhů čemeřice a umělé domestikaci divokých druhů čemeřice postupně. Umělé pěstování odrůd čemeřice výrazně sníží škody způsobené těžbou čemeřice na zdrojích divoké zárodečné plazmy a dále podpoří industrializaci čemeřice v zemědělství a lékařství.
V budoucnu se očekává, že přírodní extrakty z oddenků čemeřice získané z léčivých rostlin postupně sníží používání tradičních chemických akaricidů a dále zlepší kvalitu zemědělských produktů, zlepší kvalitu a bezpečnost zemědělských produktů, zlepší zemědělské ekologické prostředí a zachová biodiverzitu.
Čas zveřejnění: 8. srpna 2022