Gli acaricidi sono una classe di pesticidi ampiamente utilizzati in agricoltura, industria e altri settori. Vengono utilizzati principalmente per controllare gli acari agricoli, o zecche, presenti sul bestiame o sugli animali domestici. Ogni anno il mondo subisce ingenti perdite a causa degli acari. Secondo l'Organizzazione delle Nazioni Unite per l'alimentazione e l'agricoltura (FAO), l'80% delle mandrie di bovini mondiali è infestato da zecche, con un costo economico stimato di 7,3 miliardi di dollari all'anno. In Sud America, le piante di soia danneggiate dal ragnetto rosso Mononychellus planki McGregor (Acari: Tetranychidae) hanno perso circa il 18,28% della resa cerealicola. In Cina, quasi 40 milioni di acri di agrumi sono infestati anche da Panonychus citri (McGregor). Pertanto, la domanda globale di acaricidi è in aumento di anno in anno. Gli otto principali prodotti nel mercato degli acaricidi nel 2018 sono: spirodiclofene, spiromethicone, diafentiurone, bifenazato, piridabene e propargite, esitiazox e fenpirossimato, le loro vendite totali ammontano a 572 milioni di dollari USA, pari al 69,1% del mercato degli acaricidi, e si prevede che le dimensioni del mercato raggiungeranno i 2 miliardi di dollari USA entro il 2025. È probabile che le dimensioni del mercato degli acaricidi aumentino con la diminuzione dei terreni arabili a livello globale, l'aumento della popolazione, l'aumento della domanda di prodotti naturali e l'aumento della domanda di pratiche agricole sostenibili.
L'analisi del mercato globale degli acaricidi mostra che il ragnetto rosso, l'artiglio degli agrumi e il Panonychus urmi sono di gran lunga le specie di acari infestanti più importanti dal punto di vista economico, rappresentando oltre l'80% del mercato. Altri acari correlati sono gli pseudo-ragni (principalmente il ragnetto corto), gli acari della ruggine e gli acari della galla e del tafano. Ortaggi e frutta, tra cui agrumi, vite, soia, cotone e mais, sono le principali colture su cui vengono applicati gli acaricidi.
Tuttavia, a causa del breve ciclo vitale, della partenogenesi, degli strumenti metabolici unici e della forte adattabilità ambientale di acari erbivori come il ragnetto rosso e l'acaro artiglio, la loro resistenza agli acaricidi è cresciuta rapidamente. Gli acari rappresentano 3 dei 12 artropodi resistenti segnalati. Nell'applicazione globale degli acaricidi, gli acaricidi chimici convenzionali come organofosfati, carbammati, organoclorurati e piretroidi occupano ancora una posizione dominante. Negli ultimi anni, sebbene siano stati introdotti acaricidi ad alta efficacia come bifenazato e acetafenac, il problema dell'omogeneizzazione degli acaricidi rimane grave. Con l'uso prolungato e non scientifico di questi acaricidi, la maggior parte degli acaricidi erbivori ha sviluppato diversi gradi di resistenza agli acaricidi chimici disponibili sul mercato, e i loro effetti sono diminuiti significativamente. D'altra parte, con la crescente attenzione alle problematiche ambientali e il progressivo sviluppo dell'agricoltura biologica, la domanda di prodotti naturali per la protezione delle colture sul mercato globale è aumentata significativamente. Pertanto, lo sviluppo di acaricidi biologici sicuri, efficaci, rispettosi dell'ambiente, meno dannosi per i nemici naturali e sicuri, nuovi e difficili da sviluppare resistenza, è imminente.
Per questo motivo, è urgente che l'industria e lo sviluppo industriale sfruttino appieno i vantaggi delle risorse biologiche della Cina per promuovere la ricerca, lo sviluppo e l'applicazione di acaricidi biologici.
1. Contesto della ricerca sugli alcaloidi veratrolo
L'elleboro, noto anche come cipolla di montagna o elleboro nero, è una pianta medicinale perenne. Essendo una pianta insetticida autoctona in Cina, spesso se ne estraggono i rizomi durante il periodo vegetativo e li si frigge per ottenere un decotto delicato, utile per lavare a freddo pecore, capre, bovini e altri animali da allevamento, e per combattere le larve delle mosche domestiche e altri parassiti. I ricercatori hanno poi scoperto che l'elleboro ha anche un buon effetto di controllo su altri parassiti. Ad esempio, l'estratto di acetato di etile del rizoma di Veratrum ha una buona attività insetticida sulle larve di secondo e terzo stadio di Plutella xylostella, mentre l'estratto di alcaloide Veratrolo ha un effetto letale sulle larve adulte e di quarto stadio di blatta germanica. Allo stesso tempo, i ricercatori hanno anche scoperto che diversi estratti di rizoma di Veratrum hanno una buona attività acaricida, tra cui l'estratto di etanolo > estratto di cloroformio > estratto di n-butanolo.
Tuttavia, come estrarre i principi attivi è un problema complesso. I ricercatori cinesi utilizzano solitamente l'estrazione a ultrasuoni con cloroformio alcalinizzato con ammoniaca, l'estrazione in acqua, l'estrazione per percolazione con etanolo e l'estrazione con CO₂ supercritica per ottenere i principi attivi dai rizomi di Veratrum. Tra questi, il metodo di estrazione a ultrasuoni con cloroformio alcalinizzato con ammoniaca utilizza una grande quantità di cloroformio, solvente tossico, sebbene la velocità di estrazione sia relativamente elevata; il metodo di estrazione in acqua presenta tempi di estrazione prolungati, un elevato consumo d'acqua e una bassa velocità di estrazione; la velocità è bassa. Il metodo di estrazione con CO₂ supercritica per estrarre gli alcaloidi della veratrolina non solo ha un'elevata velocità di estrazione, i principi attivi non vengono distrutti, ma anche l'attività medicinale e la purezza dei principi attivi dei prodotti ottenuti sono notevolmente migliorate. Inoltre, il residuo di CO₂, atossico e privo di solventi, è innocuo per l'organismo umano e per l'ambiente, il che può rallentare l'inquinamento ambientale causato dai metodi di estrazione tradizionali ed è stato elencato come una delle migliori tecnologie di estrazione e separazione per gli effetti medicinali delle piante. Tuttavia, il rischioso processo di produzione e gli elevati costi ne ostacolano l'applicazione industriale su larga scala.
2. Progressi nella ricerca e nello sviluppo degli alcaloidi veratrolo
Studio sulla tecnologia di estrazione del Veratrum. La tecnologia di coestrazione si basa principalmente sul Veratrorum, un materiale medicinale tradizionale cinese, integrato con materiali medicinali naturali. La Veratrotina e altri molteplici principi attivi vengono preparati insieme e, allo stesso tempo, vengono utilizzati diversi solventi per estrarre in modo continuo i materiali medicinali botanici, in modo da massimizzare la purificazione e la precipitazione dei componenti attivi efficaci nei materiali medicinali botanici in più fasi. Ottenere componenti di gruppo di composti con funzionalità diversa o simile dallo stesso lotto di materie prime. Migliora significativamente il tasso di utilizzo delle materie prime botaniche, riduce i costi di produzione e aumenta significativamente la competitività sul mercato.
Studio sul meccanismo d'azione dei principi attivi di Veratrum. L'estratto di rizoma di Veratrol è una miscela contenente più di dieci principi attivi, tra cui veratrolo, resveratrolo, veratrotina, ciclopamina, veratrolo e ossido di resveratrolo. Il sistema nervoso dei parassiti.
Secondo alcuni studi, la sua tossicità si basa sull'apertura dei canali del Na+ voltaggio-dipendenti, che a loro volta aprono i canali del Ca2+ voltaggio-dipendenti, con conseguente rilascio di neurotrasmettitori. I canali ionici del sodio voltaggio-dipendenti sono parte integrante della segnalazione neuronale e muscolare. I componenti attivi dell'estratto di Veratrum possono causare disturbi della corrente nei canali ionici del sodio, con conseguenti alterazioni della permeabilità di membrana, con conseguente shock tremore e morte.
Allo stesso tempo, alcuni studiosi francesi hanno riportato che gli alcaloidi veratrolinici possono anche inibire in modo non competitivo l'acetilcolinesterasi (AChE) degli insetti. A causa del nuovo meccanismo d'azione degli alcaloidi veratrolinici, possono verificarsi attacchi multi-sito, ed è difficile per gli acari adattarsi ai farmaci multi-sito attraverso i propri cambiamenti strutturali, quindi non è facile sviluppare resistenza ai farmaci.
Tecnologia di preparazione dell'estratto di rizoma di elleboro CE allo 0,1%. Grazie all'avanzata tecnologia di estrazione e all'eccellente tecnologia di preparazione, la tensione superficiale del farmaco è bassa, il che consente un rapido assorbimento del corpo dell'insetto, favorendo la penetrazione e l'assorbimento della soluzione farmacologica e potenziando l'effetto dei principi attivi. Presenta una buona disperdibilità in acqua e la soluzione risulta trasparente e omogenea dopo la dispersione. Con una diluizione di 1000 volte, il tempo necessario per bagnare completamente il foglio di tela è di 44 secondi, consentendo una rapida bagnatura e penetrazione. I dati di stabilità della diffusione della luce multipla hanno dimostrato che la preparazione dell'estratto di rizoma di veratrum CE allo 0,1% presenta una buona stabilità e soddisfa pienamente diversi ambienti di applicazione sul campo.
Progressi della ricerca sulla tecnologia applicativa dell'estratto di rizoma di veratrum CE allo 0,1%
La nuova tecnologia ha notevolmente migliorato le proprietà di azione rapida del farmaco. Rispetto alla tecnologia precedente, il prodotto ha ridotto l'uso di un singolo ingrediente. Grazie a un processo unico, gli ingredienti nel prodotto sono più abbondanti e l'effetto sinergico è più evidente.
Allo stesso tempo, se utilizzato insieme ai pesticidi chimici esistenti, può ridurre significativamente la base di popolazione del ragnetto rosso, ridurre la quantità di pesticidi chimici e migliorare l'efficacia del controllo. In sintesi, nel periodo di alta incidenza dell'acaro Panonychus degli agrumi a Hezhou, Guangxi, Cina, l'irrorazione con lo 0,1% di estratto di rizoma di Veratrum CE + il 30% di etoxazolo è risultata efficace in 20 minuti, non sono stati osservati insetti vivi 3 giorni dopo l'applicazione e l'effetto di controllo è stato mantenuto a 11 giorni dall'applicazione. L'efficacia può essere mantenuta al di sopra del 95%. Nella fase iniziale dell'acaro Panonychus degli agrumi di Jiangxi Ruijin, l'irrorazione con lo 0,1% di estratto di rizoma di Veratrum CE + il 30% di tetramizina bifenazato ha causato la morte di tutti gli insetti 1 giorno dopo l'applicazione e non sono stati osservati insetti vivi 3 giorni dopo l'applicazione. L'efficacia del controllo è vicina al 99% dopo 16 giorni.
I risultati del biotest sul campo sopra riportati mostrano che, quando il numero di base di ragnetti rossi è basso o alto, l'estratto di rizoma di Veratella vulgaris, sia come agente singolo che in combinazione con agenti chimici, può ridurre il numero di base di ragnetti rossi e migliorare l'efficacia del controllo dei pesticidi chimici. Ha mostrato un'eccellente efficacia nel controllo. Allo stesso tempo, l'estratto di rizoma di elleboro è derivato da piante. Alla concentrazione raccomandata, è sicuro da usare nelle fasi di gemmazione, fioritura e giovani frutti della maggior parte delle piante e non ha alcun effetto sull'espansione di germogli, fiori e frutti. È sicuro ed ecocompatibile per gli organismi non bersaglio, come i nemici naturali degli acari, e non presenta resistenza crociata con insetticidi e acaricidi esistenti. È molto adatto per la gestione integrata degli acari (IPM). E con la riduzione dell'uso di pesticidi chimici, i residui di pesticidi chimici come etoxazolo, spirodiclofene e bifenazato negli agrumi possono soddisfare pienamente lo "Standard nazionale cinese per la sicurezza alimentare per i limiti massimi di residui di pesticidi negli alimenti", "European Union Foods". Lo Standard sui limiti di residui di pesticidi e lo Standard statunitense sui limiti di residui di pesticidi negli alimenti forniscono una solida garanzia per la sicurezza alimentare e la qualità e salubrità dei prodotti agricoli.
La tecnologia di editing genetico promuove l'industrializzazione dell'elleboro
L'elleboro è una comune pianta medicinale ed è una pianta erbacea perenne appartenente alla famiglia delle Liliaceae. Cresce in montagna, nelle foreste o nei cespugli. È diffuso in Shanxi, Hebei, Henan, Shandong, Liaoning, Sichuan, Jiangsu e altre zone della Cina. È ricco di risorse selvatiche. Secondo l'indagine, la produzione annua di elleboro medicinale si aggira intorno alle 300-500 tonnellate e le varietà disponibili sono numerose, come l'elleboro comune, l'elleboro Xing'an, l'elleboro Maosu e l'elleboro Guling, e i principi attivi di ciascuna specie non sono gli stessi.
Con il rapido sviluppo della biotecnologia e la ricerca approfondita sui materiali medicinali dell'elleboro, l'uso della tecnologia di editing genetico per migliorare le specie medicinali di elleboro e la domesticazione artificiale delle specie selvatiche di elleboro hanno compiuto progressi graduali. La coltivazione artificiale di varietà di elleboro ridurrà notevolmente il danno causato dall'estrazione di elleboro alle risorse di germoplasma selvatico e promuoverà ulteriormente l'industrializzazione dell'elleboro in campo agricolo e medico.
In futuro, si prevede che gli estratti naturali di rizoma di elleboro derivati da piante medicinali ridurranno gradualmente l'uso di acaricidi chimici tradizionali e apporteranno ulteriori miglioramenti nel miglioramento della qualità dei prodotti agricoli, migliorando la qualità e la sicurezza dei prodotti agricoli, migliorando l'ambiente ecologico agricolo e mantenendo la biodiversità. Un grande contributo.
Data di pubblicazione: 08-08-2022