مُركّبات بيولوجية طبيعية أصلية! نتجاوز العقبات التقنية لمقاومة مبيدات القراد الكيميائية!

مبيدات القراد هي فئة من المبيدات الحشرية تُستخدم على نطاق واسع في الزراعة والصناعة وغيرها من الصناعات. تُستخدم بشكل رئيسي لمكافحة العث الزراعي، أو القراد الذي يصيب الماشية أو الحيوانات الأليفة. يتكبد العالم سنويًا خسائر فادحة بسبب آفات العث. ووفقًا لمنظمة الأغذية والزراعة للأمم المتحدة، فإن 80% من قطعان الماشية في العالم مصابة بالقراد، مما يُكلف العالم خسائر اقتصادية تُقدر بنحو 7.3 مليار دولار سنويًا. في أمريكا الجنوبية، فقدت نباتات فول الصويا المتضررة من سوس العنكبوت Mononychellus planki McGregor (Acari: Tetranychidae) ما يقرب من 18.28% من محصول الحبوب. في الصين، يُصاب ما يقرب من 40 مليون فدان من الحمضيات أيضًا بسوس العنكبوت Panonychus citri (McGregor). لذلك، يتزايد الطلب العالمي على مبيدات القراد عامًا بعد عام. المنتجات الثمانية الأولى في سوق مبيدات القراد في عام 2018 هي: سبيروديكلوفين، سبيروميثيكون، ديافينثيورون، بيفينازات، بيريدابين، وبروبارجيت، هيكسيثيازوكس، وفينبيروكسيمات، ويبلغ إجمالي مبيعاتها 572 مليون دولار أمريكي، وهو ما يمثل 69.1٪ من سوق مبيدات القراد، ومن المتوقع أن يصل حجم السوق إلى 2 مليار دولار أمريكي بحلول عام 2025. ومن المرجح أن يكون حجم سوق مبيدات القراد أكبر مع انخفاض الأراضي الصالحة للزراعة في العالم، وزيادة عدد السكان، وزيادة الطلب على المنتجات الطبيعية، وزيادة الطلب على الممارسات الزراعية المستدامة.
يُظهر تحليل السوق العالمية لمبيدات القراد أن سوس العنكبوت الأحمر، وحمضيات بانكلو، وبانونيكس أورمي، هي بلا شك أهم أنواع سوس الآفات اقتصاديًا، حيث تُشكل أكثر من 80% من السوق. ومن أنواع العث الأخرى ذات الصلة سوس العنكبوت الكاذب (وخاصةً سوس العنكبوت القصير)، وسوس الصدأ، وسوس العفص وذباب الخيل. وتُعتبر الخضراوات والفواكه، بما في ذلك الحمضيات، وكروم العنب، وفول الصويا، والقطن، والذرة، المحاصيل الرئيسية التي تُستخدم فيها مبيدات القراد.
ومع ذلك، نظرًا لدورة الحياة القصيرة والتوالد العذري والأدوات الأيضية الفريدة والقدرة القوية على التكيف البيئي للسوس العاشب مثل سوس العنكبوت وسوس المخلب، فقد نمت مقاومته لمبيدات القراد بسرعة. ويمثل السوس 3 من أصل 12 مفصليات مقاومة تم الإبلاغ عنها. وفي الاستخدام العالمي لمبيدات القراد، لا تزال مبيدات القراد الكيميائية التقليدية مثل الفوسفات العضوية والكاربامات والكلور العضوي والبيرثرويدات تحتل مكانة مهيمنة. وفي السنوات الأخيرة، وعلى الرغم من ظهور مبيدات قراد عالية الكفاءة مثل البيفينازات والأسيتافيناك، لا تزال مشكلة تجانس مبيدات القراد خطيرة. ومع الاستخدام طويل الأمد وغير العلمي لهذه المبيدات، طورت معظم السوس العاشب درجات مختلفة من المقاومة لمبيدات القراد الكيميائية الموجودة في السوق، وانخفضت آثارها بشكل كبير. من ناحية أخرى، مع تزايد الاهتمام بالقضايا البيئية والنمو التدريجي لمجال الزراعة العضوية، ازداد الطلب على المنتجات الطبيعية لحماية المحاصيل في السوق العالمية بشكل ملحوظ. لذلك، بات تطوير مبيدات قراد بيولوجية آمنة وفعّالة وصديقة للبيئة وأقل ضررًا بالأعداء الطبيعيين، ومبيدات قراد بيولوجية جديدة آمنة يصعب تطوير مقاومتها، أمرًا وشيكًا.
وبناءً على ذلك، هناك حاجة ملحة للصناعة والتنمية الصناعية للاستفادة الكاملة من مزايا الموارد البيولوجية في الصين لتعزيز البحث والتطوير وتطبيق المبيدات البيولوجية.

1. الخلفية البحثية لقلويدات فيراتروترول

الهيلبور، المعروف أيضًا باسم البصل الجبلي أو الهيلبور الأسود، مادة طبية معمرة. وباعتباره نباتًا محليًا مبيدًا للحشرات في الصين، غالبًا ما يحفر الناس جذوره خلال موسم النمو ويقلونها في مغلي خفيف لغسل الأغنام والماعز والأبقار وغيرها من الماشية بالماء البارد، وللتخلص من يرقات الذباب المنزلي والطفيليات الأخرى. ثم وجد الباحثون أن الهيلبور له أيضًا تأثير جيد في مكافحة الآفات الأخرى. على سبيل المثال، يتميز مستخلص أسيتات الإيثيل من جذمور فيراتروم بنشاط حشري جيد على يرقات الطورين الثاني والثالث من صرصور بلوتيلا زيلوستيلا، بينما يتميز مستخلص قلويد فيراترول بتأثير قاتل على يرقات الصرصور الألماني البالغة والطور الرابع. في الوقت نفسه، وجد الباحثون أيضًا أن مستخلصات مختلفة من جذمور فيراتروم لها نشاط حشري جيد، من بينها مستخلص الإيثانول> مستخلص الكلوروفورم> مستخلص الن-بيوتانول.
ومع ذلك، تُعدّ كيفية استخلاص المكونات الفعالة مشكلةً صعبة. يستخدم الباحثون الصينيون عادةً الاستخلاص بالموجات فوق الصوتية باستخدام الكلوروفورم القلوي بالأمونيا، والاستخلاص بالماء، والاستخلاص بترشيح الإيثانول، والاستخلاص بثاني أكسيد الكربون فوق الحرج للحصول على المواد الفعالة من جذور نبات الفيراتروم. من بين هذه الطرق، تستخدم طريقة الاستخلاص بالموجات فوق الصوتية باستخدام الكلوروفورم القلوي بالأمونيا كميةً كبيرةً من المذيب السام الكلوروفورم، على الرغم من ارتفاع معدل الاستخلاص نسبيًا؛ وتتميز طريقة الاستخلاص بالماء بأوقات استخلاص طويلة، واستهلاك كبير للمياه، ومعدل استخلاص منخفض. تتميز طريقة الاستخلاص بثاني أكسيد الكربون فوق الحرج لاستخراج قلويدات الفيراترولين بمعدل استخلاص عالٍ، ولا تُتلف المكونات الفعالة فحسب، بل تُحسّن أيضًا النشاط الطبي ونقاء المكونات الفعالة للمنتجات المُستحصلة بشكل كبير. بالإضافة إلى ذلك، فإن بقايا ثاني أكسيد الكربون غير السامة والخالية من المذيبات غير ضارة بجسم الإنسان والبيئة، مما يُبطئ التلوث البيئي الناجم عن طرق الاستخلاص التقليدية، وقد صُنفت كواحدة من أفضل تقنيات الاستخلاص والفصل للتأثيرات الطبية النباتية. ومع ذلك، فإن عملية الإنتاج المحفوفة بالمخاطر والتكلفة العالية تعوق تطبيقها الصناعي على نطاق واسع.
2. تقدم البحث والتطوير لقلويدات فيراتروترول
دراسة حول تقنية استخلاص فيراتروم. تعتمد تقنية الاستخلاص المشترك بشكل أساسي على المادة الطبية الصينية التقليدية فيراتروم، مع إضافة مواد طبية طبيعية. يُحضّر فيراتروتوين ومكونات فعالة أخرى معًا، وتُستخدم مذيبات مختلفة لاستخلاص المواد الطبية النباتية باستمرار، وذلك لزيادة تنقية وترسيب المكونات الفعالة في المواد الطبية النباتية على مراحل. الحصول على مكونات مجموعة من المركبات ذات وظائف مختلفة أو متشابهة من نفس دفعة المواد الخام. يُحسّن هذا بشكل كبير معدل استخدام المواد الخام النباتية، ويُخفّض تكاليف الإنتاج، ويُعزز القدرة التنافسية في السوق بشكل كبير.
دراسة آلية عمل المواد الفعالة في نبات فيراتروم. مستخلص جذمور فيراترول هو خليط يحتوي على أكثر من عشرة مكونات فعالة، مثل فيراترول، ريسفيراترول، فيراتروتوين، سيكلوبامين، فيراترول، وأكسيد ريسفيراترول. الجهاز العصبي للآفات.
وفقًا لتقارير بحثية، تنبع سميته من فتح قنوات الصوديوم (Na+) المعتمدة على الجهد، والتي بدورها تفتح قنوات الكالسيوم (Ca2+) المنشَّطة بالجهد، مما يؤدي إلى إطلاق النواقل العصبية. تُعد قنوات أيونات الصوديوم المعتمدة على الجهد جزءًا لا يتجزأ من الإشارات العصبية والعضلية. يمكن للمكونات النشطة في مستخلص فيراترم أن تُسبب اضطرابات في قنوات أيونات الصوديوم، مما يؤدي إلى تغيرات في نفاذية الغشاء، وصدمة ارتعاشية، وفي النهاية الوفاة.
في الوقت نفسه، أفاد بعض الباحثين الفرنسيين أن قلويدات فيراترولين يمكنها أيضًا تثبيط إنزيم الأسيتيل كولينستراز (AChE) لدى الحشرات بشكل غير تنافسي. ونظرًا لآلية عمل قلويدات فيراترول الجديدة، فقد يحدث هجوم متعدد المواقع، ويصعب على العث التكيف مع الأدوية متعددة المواقع من خلال تغيراتها الهيكلية، لذلك ليس من السهل تطوير مقاومة للأدوية.

تقنية تحضير مستخلص جذمور الهيلبور 0.1% CE. بفضل تقنية الاستخلاص المتقدمة وتقنية التحضير الممتازة، يتميز الدواء بتوتر سطحي منخفض، مما يُمكّنه من الالتفاف بسرعة على جسم الحشرة، وتعزيز نفاذية وامتصاص محلول الدواء، وتعزيز فعالية المكونات الفعالة. يتميز الدواء بتشتت جيد في الماء، ويكون المحلول شفافًا ومتجانسًا بعد التشتت. بعد تخفيفه 1000 مرة، يستغرق تبليل لوح القماش بالكامل 44 ثانية، مما يجعله سريع التبلل والنفاذ. أظهرت بيانات ثبات تشتت الضوء المتعدد أن مستخلص جذمور الهيلبور 0.1% CE يتمتع بثبات جيد، ويلبي تمامًا مختلف بيئات الاستخدام الميدانية.
تقدم البحث في تكنولوجيا تطبيق مستخلص جذور نبات فيراتروم بتركيز 0.1% CE
لقد حسّنت التقنية الجديدة خصائص الدواء سريعة المفعول بشكل كبير. مقارنةً بالتقنية السابقة، قلّل المنتج من استخدام مكون واحد. بفضل هذه العملية الفريدة، أصبحت مكونات المنتج أكثر وفرة، وأصبح التأثير التآزري أوضح.
في الوقت نفسه، عند استخدامه مع المبيدات الكيميائية الموجودة، فإنه يمكن أولاً أن يقلل بشكل كبير من قاعدة تعداد سوس العنكبوت الأحمر، ويقلل من كمية المبيدات الكيميائية ويحسن تأثير المكافحة. باختصار، في فترة الإصابة العالية لسوس الحمضيات بانونيكوس في هيتشو، قوانغشي، الصين، كان رش مستخلص جذمور فيراتروم 0.1٪ CE + 30٪ إيتوكسازول فعالاً في 20 دقيقة، ولم تُشاهد أي حشرات حية بعد 3 أيام من التطبيق، وكان تأثير المكافحة بعد 11 يومًا من التطبيق. يمكن الحفاظ على أعلى من 95٪. في المرحلة المبكرة من سوس بانكلو الحمضيات برتقال السرة جيانغشي رويجين، مات مستخلص جذمور فيراتروم 0.1٪ CE + 30٪ تيتراميزين بيفينازات جميعًا بعد يوم واحد من التطبيق، ولم تُشاهد أي حشرات حية بعد 3 أيام من التطبيق. ، يكون تأثير المكافحة قريبًا من 99٪ بعد 16 يومًا.
تُظهر نتائج الاختبار الحيوي الميداني أعلاه أنه عندما يكون العدد الأساسي لسوس العنكبوت الأحمر منخفضًا أو مرتفعًا، فإن استخدام عامل واحد واستخدام مركب مع العوامل الكيميائية، يمكن أن يقلل مستخلص جذمور Veratella vulgaris من العدد الأساسي لديدان العنكبوت الأحمر ويحسن تأثير مكافحة المبيدات الكيميائية. وقد أظهر تأثيرًا ممتازًا في المكافحة. في الوقت نفسه، يُشتق مستخلص جذمور hellebore من النباتات. عند التركيز الموصى به، يكون آمنًا للاستخدام في مراحل التبرعم والإزهار والثمار الصغيرة لمعظم النباتات، وليس له تأثير على توسع البراعم والأزهار والثمار. إنه آمن وصديق للبيئة للكائنات غير المستهدفة مثل الأعداء الطبيعيين للسوس، وليس له مقاومة متبادلة مع المبيدات الحشرية ومبيدات القراد الموجودة. إنه مناسب جدًا للإدارة المتكاملة للسوس (IPM). ومع انخفاض استخدام المبيدات الكيميائية، يُمكن أن تُلبي بقايا المبيدات الكيميائية، مثل إيتوكزازول، وسبيروديكلوفين، وبيفينازات، في الحمضيات، تمامًا معايير "المعيار الوطني الصيني لسلامة الأغذية للحد الأقصى لمخلفات المبيدات في الأغذية" و"الاتحاد الأوروبي للأغذية". يُوفر معيار الحد الأقصى لمخلفات المبيدات ومعيار الحد الأقصى لمخلفات المبيدات في الأغذية الأمريكي ضمانًا قويًا لسلامة الأغذية وجودة المنتجات الزراعية وسلامتها.
تعمل تقنية تحرير الجينات على تعزيز تصنيع نبات الهيلبور
الهيلبور مادة طبية شائعة، وهو عشب معمر من الفصيلة الزنبقية. ينمو في الجبال والغابات والأحراش. ينتشر في شانشي، وخبي، وخنان، وشاندونغ، ولياونينغ، وسيتشوان، وجيانغسو، وغيرها من المناطق في الصين. وهو غني بالموارد البرية. ووفقًا للدراسات، يتراوح الإنتاج السنوي من الهيلبور الطبي بين 300 و500 طن، وتشمل أصنافه أنواعًا عديدة، مثل الهيلبور، وهيلبور شينغآن، وهيلبور ماوسو، وهيلبور غولينغ، وتختلف المكونات الفعالة لكل نوع.
مع التطور السريع للتكنولوجيا الحيوية والبحوث المتعمقة في المواد الطبية لنبات الخربق، تقدم استخدام تقنية تحرير الجينات لتحسين الأنواع الطبية من الخربق، وكذلك الاستئناس الاصطناعي لأنواع الخربق البرية، بشكل تدريجي. ستُقلل الزراعة الاصطناعية لأنواع الخربق بشكل كبير من أضرار حفريات الخربق على موارد البلازما الجرثومية البرية، وستعزز بشكل أكبر تصنيع الخربق في المجالين الزراعي والطبي.
في المستقبل، من المتوقع أن تساعد مستخلصات جذور الهيلبور الطبيعية المشتقة من النباتات الطبية في الحد تدريجياً من استخدام المبيدات الكيميائية التقليدية، وإدخال المزيد من التحسينات في تحسين جودة المنتجات الزراعية، وتحسين جودة وسلامة المنتجات الزراعية، وتحسين البيئة الإيكولوجية الزراعية والحفاظ على التنوع البيولوجي. مساهمة كبيرة.