תרכובות ביולוגיות טבעיות מקוריות! פורצות את צוואר הבקבוק הטכני של עמידות לקוטלי כימיקלים!

קוטלי אקריטים הם סוג של חומרי הדברה הנמצאים בשימוש נרחב בחקלאות, בתעשייה ובתעשיות אחרות. הם משמשים בעיקר לשליטה בקרדית חקלאית, או קרציות, על בעלי חיים או חיות מחמד. מדי שנה העולם סובל הפסדים עצומים עקב מזיקי קרציות. על פי ארגון המזון והחקלאות של האומות המאוחדות, 80 אחוז מעדרי הבקר בעולם נגועים בקרציות, מה שעולה לעולם כ-7.3 מיליארד דולר בשנה בהפסדים כלכליים. בדרום אמריקה, צמחי סויה שניזוקו על ידי קרדית העכביש Mononychellus planki McGregor (Acari: Tetranychidae) איבדו כ-18.28% ביבול הדגנים. בסין, כמעט 40 מיליון דונם של הדרים נגועים גם הם ב-Panonychus citri (McGregor). לכן, הביקוש העולמי לקוטלי אקריטים עולה משנה לשנה. שמונת המוצרים המובילים בשוק קוטלי האקריצים בשנת 2018 הם: ספירודיקלופן, ספירומתיקון, דיאפנתיורון, ביפנאזאט, פירידבן, פרופרגיט, הקסיתיאזוקס ופנפירוקסימאט. סך מכירותיהם עומד על 572 מיליון דולר, המהוות 69.1% משוק קוטלי האקריצים, וגודל השוק צפוי להגיע ל-2 מיליארד דולר עד 2025. גודל שוק הקוטלי האקריצים צפוי לגדול ככל ששטחי החקלאות העולמיים יקטן, האוכלוסייה תגדל, הביקוש למוצרים טבעיים יגדל והביקוש לשיטות חקלאיות בנות-קיימא יגדל.
ניתוח שוק קוטלי המזיקים העולמי מראה כי קרדית העכביש האדומה, קרדית הדרים פנקלו ופנוניכוס אורמי הן ללא ספק מיני קרדית המזיקים החשובים ביותר מבחינה כלכלית, המהוות יותר מ-80% מהשוק. קרדיות קשורות אחרות הן קרדית עכביש מדומה (בעיקר קרדית העכביש הקצרה), קרדית החלודה וקרדית עכביש המרה וזבוב הסוס. ירקות ופירות, כולל הדרים, גפנים, פולי סויה, כותנה ותירס, הם הגידולים העיקריים עבורם מיושמים קוטלי מזיקים.
עם זאת, בשל מחזור החיים הקצר, הפרתנוגנזה, כלים מטבוליים ייחודיים ויכולת ההסתגלות הסביבתית החזקה של קרציות צמחוניות כמו קרדית עכביש וקרדית פנקלו, עמידותן לחומרי הדברה גדלה במהירות. קרציות מהוות 3 מתוך 12 פרוקי הרגליים העמידים שדווחו. ביישום העולמי של קוטלי הדברה, קוטלי הדברה כימיים קונבנציונליים כמו אורגנופוספטים, קרבמטים, אורגנוכלורינים ופירתרואידים עדיין תופסים מעמד דומיננטי. בשנים האחרונות, למרות שצצו קוטלי הדברה יעילים כמו ביפנזאט ואצטפנאק, בעיית ההומוגניזציה של קוטלי הדברה עדיין חמורה. עם השימוש ארוך הטווח והלא מדעי בחומרי הדברה אלה, רוב הקריות הצמחוניות פיתחו דרגות שונות של עמידות לחומרי הדברה הכימיים בשוק, והשפעותיהן פחתו משמעותית. מצד שני, עם תשומת הלב הגוברת לנושאים סביבתיים והעלייה ההדרגתית בתחום החקלאות האורגנית, הביקוש למוצרים טבעיים להגנה על גידולים בשוק העולמי גדל משמעותית. לכן, פיתוח של חומרים קוטלי צמחים ביולוגיים בטוחים, יעילים, ידידותיים לסביבה, פחות מזיקים לאויבים טבעיים, וחומרים קוטלי צמחים ביולוגיים חדשים ובטוחים, שלא בקלות מפתחים עמידות, קרוב.
בהתבסס על כך, קיים צורך דחוף בתעשייה ובפיתוח התעשייתי לנצל באופן מלא את יתרונות המשאבים הביולוגיים של סין כדי לקדם את המחקר, הפיתוח והיישום של קוטלי צמחים ביולוגיים.

1. רקע מחקרי של אלקלואידים של וראטרוטרול

הלובור, הידוע גם בשם בצל הררי, הלובור השחור, הוא חומר מרפא רב שנתי. כצמח קוטל חרקים מקומי בסין, אנשים נוטים לחפור את קני השורש שלו במהלך תקופת הצמחייה ולטגן אותם למרתח עדין כדי לשטוף כבשים, עיזים, בקר ובעלי חיים אחרים בקור, וכדי להתמודד עם רימות זבובי בית וטפילים אחרים. לאחר מכן, חוקרים גילו כי להלובור יש גם השפעה טובה על הדברה במזיקים אחרים. לדוגמה, לתמצית אתיל אצטט של קנה שורש Veratrum יש פעילות קוטל חרקים טובה על הזחלים בשלב השני והשלישי של Plutella xylostella, בעוד שתמצית האלקלואיד Veratrol יש השפעה קטלנית מסוימת על הזחלים הבוגרים והרביעי של ג'וק גרמני. במקביל, חוקרים מצאו גם כי לתמציות שונות של קנה שורש Veratrum יש פעילות אקריצידית טובה, ביניהן תמצית אתנול> תמצית כלורופורם> תמצית n-בוטנול.
עם זאת, כיצד לחלץ את החומרים הפעילים היא בעיה קשה. חוקרים סינים משתמשים בדרך כלל בשיטת מיצוי קולי של כלורופורם שעבר בסיס אמוניה, מיצוי מים, מיצוי חלחול אתנול ומיצוי CO2 סופר-קריטי כדי להשיג חומרים פעילים מקני שורש של ורטרום. ביניהן, שיטת המיצוי הקולי של כלורופורם שעבר בסיס אמוניה משתמשת בכמות גדולה של כלורופורם ממס רעיל, למרות שקצב המיצוי גבוה יחסית; לשיטת מיצוי המים יש זמני מיצוי רבים, צריכת מים גדולה וקצב מיצוי נמוך; קצב המיצוי נמוך. שיטת מיצוי CO2 סופר-קריטית למיצוי אלקלואידים של ורטרולין לא רק בעלת קצב מיצוי גבוה, החומרים הפעילים אינם נהרסים, אלא גם הפעילות הרפואית וטוהר החומרים הפעילים של המוצרים המתקבלים משתפרים מאוד. בנוסף, שאריות ה-CO2 שאינן רעילות וללא ממס אינן מזיקות לגוף האדם ולסביבה, מה שיכול להאט את זיהום הסביבה הנגרם על ידי שיטות מיצוי מסורתיות, והיא רשומה כאחת מטכנולוגיות המיצוי וההפרדה הטובות ביותר להשפעות רפואיות צמחיות. עם זאת, תהליך הייצור המסוכן והעלות הגבוהה מעכבים את היישום התעשייתי בקנה מידה גדול שלה.
2. התקדמות המחקר והפיתוח של אלקלואידים של וראטרוטרול
מחקר על טכנולוגיית המיצוי של Veratrum. טכנולוגיית החילוץ המשותף מבוססת בעיקר על חומר הרפואה הסיני המסורתי veratrorum, בתוספת חומרי רפואה טבעיים. Veratrotoin ומרכיבים פעילים מרובים אחרים מוכנים יחד, ובמקביל, משתמשים בממסים שונים כדי לחלץ באופן רציף את חומרי הרפואה הבוטניים, על מנת למקסם את הטיהור והמשקע של המרכיבים הפעילים היעילים בחומרי הרפואה הבוטניים בשלבים. קבלת רכיבים קבוצתיים של תרכובות בעלות פונקציונליות שונה או פונקציונליות דומה מאותה אצווה של חומרי גלם. שיפור משמעותי של שיעור הניצול של חומרי הגלם הבוטניים, הפחתת עלויות הייצור והגדלת התחרותיות בשוק באופן משמעותי.
מחקר על מנגנון הפעולה של חומרים פעילים של ורטרום. תמצית קנה שורש ורטרול היא סוג של תערובת, המכילה יותר מעשרה מרכיבים פעילים כגון ורטרול, רסברטרול, ורטרוטואין, ציקלופמין, ורטרול ותחמוצת רסברטרול. מערכת העצבים של מזיקים.
על פי דוחות מחקר, רעילותו מבוססת על פתיחת תעלות Na+ תלויות מתח, אשר בתורן פותחות תעלות Ca2+ מופעלות מתח, מה שמוביל לשחרור נוירוטרנסמיטרים. תעלות יוני נתרן תלויות מתח הן חלק בלתי נפרד מאיתות עצבי ושרירי. הרכיבים הפעילים בתמצית Veratrum יכולים לגרום להפרעות זרם בתעלות יוני נתרן, וכתוצאה מכך שינויים בחדירות הממברנה, גרימת הלם רעד ובסופו של דבר מוות.
במקביל, כמה חוקרים צרפתים דיווחו כי אלקלואידים של וראטרולין יכולים גם לעכב באופן לא תחרותי את האצטילכולין אסטראז (AChE) של חרקים. בשל מנגנון הפעולה החדש של אלקלואידים של וראטרוטרול, יכולה להתרחש התקפה רב-אתרית, וקשה לקרדית להסתגל לתרופות רב-פעוליות באמצעות שינויים מבניים משלהן, ולכן לא קל לפתח עמידות לתרופות.

טכנולוגיית הכנת תמצית קנה שורש של יער הליבורי 0.1% CE. הנתמך על ידי טכנולוגיית מיצוי מתקדמת וטכנולוגיית הכנה מעולה, מתח הפנים של התרופה קטן, מה שיכול לעטוף במהירות את גוף החרק, לקדם את החדירה והספיגה של תמיסת התרופה, ולשפר את השפעת החומרים הפעילים. יש לה פיזור טוב במים, והתמיסה שקופה והומוגנית לאחר פיזור. דילול פי 1000, הזמן להרטבה מלאה של יריעת הבד הוא 44 שניות, והיא יכולה להירטב ולחדור במהירות. נתוני יציבות פיזור האור המרובים הראו כי לתמצית קנה שורש של יערלו 0.1% CE הייתה יציבות טובה ועמדה במלואה בסביבות יישום שטח שונות.
התקדמות המחקר בטכנולוגיית היישום של תמצית קנה שורש וראטרום 0.1% CE
הטכנולוגיה החדשה שיפרה מאוד את תכונות הפעולה המהירה של התרופה. בהשוואה לטכנולוגיה הקודמת, המוצר הפחית את השימוש במרכיב בודד. באמצעות התהליך הייחודי, המרכיבים במוצר שופעים יותר, וההשפעה הסינרגטית ניכרת יותר.
יחד עם זאת, כאשר משתמשים בו יחד עם חומרי הדברה כימיים קיימים, ראשית, הוא יכול להפחית משמעותית את בסיס אוכלוסיית קרדית העכביש האדומה, להפחית את כמות חומרי ההדברה הכימיים ולשפר את אפקט הבקרה. לסיכום, בתקופת השכיחות הגבוהה של קרדית Panonychus בהג'ואו, גואנגשי, סין, ריסוס 0.1% תמצית קנה שורש Veratrum CE + 30% אתוקסאזול היה יעיל תוך 20 דקות, לא נצפו חרקים חיים 3 ימים לאחר היישום, ואפקט הבקרה היה 11 ימים לאחר היישום. ניתן לשמור על רמת הזיהום מעל 95%. בשלב המוקדם של קרדית פנקלו ההדרים הכתומה של ג'יאנגשי רויג'ין, 0.1% תמצית קנה שורש Veratrum CE + 30% טטרמיזין ביפנאזאט מתו כולם יום לאחר היישום, ולא נצפו חרקים חיים 3 ימים לאחר היישום. אפקט הבקרה קרוב ל-99% לאחר 16 ימים.
תוצאות הניסויים הביולוגיים של השדה לעיל מראות שכאשר מספר הבסיס של קרדית עכביש אדומה נמוך או גבוה, שימוש בחומר יחיד ושימוש בשילוב עם חומרים כימיים, תמצית קנה השורש של Veratella vulgaris יכולה להפחית את מספר הבסיס של תולעי עכביש אדומה ולשפר את אפקט הבקרה של חומרי הדברה כימיים. היא הראתה אפקט בקרה מצוין. במקביל, תמצית קנה השורש של צמחי לימון מופקת מצמחים. בריכוז המומלץ, היא בטוחה לשימוש בשלבי הנצה, הפריחה והפרי הצעיר של רוב הצמחים, ואין לה השפעה על התפשטות הנצרים, הפרחים והפירות. היא בטוחה וידידותית לסביבה לאורגניזמים שאינם מטרה כמו אויבים טבעיים של קרדית, ואין לה עמידות צולבת עם קוטלי חרקים וקוטלי אקריקים קיימים. היא מתאימה מאוד לניהול משולב של קרדית (IPM). ועם הפחתת השימוש בחומרי הדברה כימיים, שאריות של חומרי הדברה כימיים כמו אתוקסאזול, ספירודיקלופן וביפנזאט בהדרים יכולות לעמוד במלואן ב"תקן בטיחות המזון הלאומי של סין למגבלות שאריות מקסימליות של חומרי הדברה במזונות", "מזונות האיחוד האירופי". תקן הגבלת שאריות חומרי הדברה ותקן ארה"ב להגבלת שאריות חומרי הדברה במזון מספקים ערובה מוצקה לבטיחות המזון ולאיכות ובטיחות של מוצרים חקלאיים.
טכנולוגיית עריכת גנים מקדמת את התיעוש של הקורנפלור
צמח ההילבור הוא חומר מרפא נפוץ והוא צמח רב שנתי ממשפחת השושניים. הוא גדל בהרים, יערות או שיחים. הוא נפוץ בשאנשי, חביי, הנאן, שאנדונג, ליאונינג, סצ'ואן, ג'יאנגסו ומקומות אחרים בסין. הוא עשיר במשאבי בר. על פי המחקר, התפוקה השנתית של צמח ההילבור הרפואי קרובה ל-300-500 טון, והזנים כוללים זנים רבים, כגון צמח ההילבור, צמח ההילבור שינג'אן, צמח ההילבור מאוסו וצמח ההילבור גולינג, והרכיבים הפעילים של כל מין אינם זהים.
עם ההתפתחות המהירה של הביוטכנולוגיה והמחקר המעמיק על חומרים רפואיים של צמח ההלבור, השימוש בטכנולוגיית עריכת גנים לשיפור מיני צמחים רפואיים וביות מלאכותי של מיני צמחים פראיים התקדם בשלבים. גידול מלאכותי של זני צמח ההלבור יפחית במידה ניכרת את הנזק של חפירת צמח ההלבור למשאבי נבט פראי, ויקדם עוד יותר את התיעוש של צמח ההלבור בתחום החקלאי ובתחום הרפואי.
בעתיד, תמציות טבעיות של קנה שורש של צמחי מרפא צפויות להפחית בהדרגה את השימוש בחומרי הדברה כימיים מסורתיים, ולשפר את איכות התוצרת החקלאית, לשפר את איכות ובטיחות התוצרת החקלאית, לשפר את הסביבה האקולוגית החקלאית ולשמור על המגוון הביולוגי. תרומה משמעותית.