Akarlar, tarım, sanayi ve diğer sektörlerde yaygın olarak kullanılan bir pestisit sınıfıdır. Esas olarak tarımsal akarları veya çiftlik hayvanlarında veya evcil hayvanlarda bulunan keneleri kontrol etmek için kullanılır. Her yıl dünya, akar zararlıları nedeniyle büyük kayıplar yaşamaktadır. Birleşmiş Milletler Gıda ve Tarım Örgütü'ne göre, dünyadaki sığır sürülerinin %80'i kene istilasına uğramış olup, bu durum dünyaya yılda tahmini 7,3 milyar dolarlık ekonomik kayba mal olmaktadır. Güney Amerika'da, Mononychellus planki McGregor (Acari: Tetranychidae) örümcek akarı tarafından zarar gören soya fasulyesi bitkileri, tahıl veriminde yaklaşık %18,28'lik bir kayıp yaşamıştır. Çin'de ise yaklaşık 40 milyon dönüm narenciye alanı Panonychus citri (McGregor) tarafından istila edilmiştir. Bu nedenle, akarlara yönelik küresel pazar talebi her geçen yıl artmaktadır. 2018 yılında akarisit pazarındaki en iyi sekiz ürün şunlardır: spirodiklofen, spirometikon, diafentiuron, bifenazat, piridaben ve propargit, heksitiyazoks ve fenpiroksimat. Bu ürünlerin toplam satışları 572 milyon ABD doları olup, akarisit pazarının %69,1'ini oluşturmaktadır ve pazar büyüklüğünün 2025 yılına kadar 2 milyar ABD dolarına ulaşması beklenmektedir. Küresel ekilebilir arazilerin azalması, nüfusun artması, doğal ürünlere olan talebin artması ve sürdürülebilir tarım uygulamalarına olan talebin artmasıyla akarisit pazarının büyüklüğünün daha da artması muhtemeldir.
Küresel akarisit pazarının analizi, kırmızı örümcek akarı, Panclaw turunçgil akarı ve Panonychus urmi'nin, pazarın %80'inden fazlasını oluşturarak, ekonomik açıdan en önemli zararlı akar türleri olduğunu göstermektedir. Diğer ilgili akarlar arasında yalancı örümcek akarları (çoğunlukla kısa örümcek akarları), pas akarları ve safra ve at sineği akarları yer almaktadır. Turunçgiller, üzüm bağları, soya fasulyesi, pamuk ve mısır dahil olmak üzere sebze ve meyveler, akarisitlerin uygulandığı başlıca ürünlerdir.
Ancak, örümcek akarları ve pençeli akarlar gibi otçul akarların kısa yaşam döngüsü, partenogenez, benzersiz metabolik araçları ve güçlü çevresel uyum yetenekleri nedeniyle, akarisitlere karşı dirençleri hızla artmıştır. Bildirilen 12 dirençli eklembacaklıdan 3'ü akarlardır. Akarisitlerin küresel uygulamasında, organofosfatlar, karbamatlar, organoklorinler ve piretroidler gibi geleneksel kimyasal akarisitler hala baskın bir konumdadır. Son yıllarda, bifenazat ve asetafenak gibi yüksek etkili akarisitler ortaya çıkmış olsa da, akarisitlerin homojenleşmesi sorunu hala ciddidir. Bu akarisitlerin uzun süreli ve bilimsel olmayan kullanımıyla, otçul akarların çoğu piyasadaki kimyasal akarisitlere karşı farklı derecelerde direnç geliştirmiş ve etkileri önemli ölçüde azalmıştır. Öte yandan, çevre sorunlarına verilen önemin artması ve organik tarım alanının giderek genişlemesiyle birlikte, küresel pazarda mahsulleri korumak için doğal ürünlere olan talep önemli ölçüde artmıştır. Bu nedenle, güvenli, etkili, çevre dostu, doğal düşmanlara daha az zararlı ve direnç geliştirmesi kolay olmayan yeni biyolojik akarisitlerin geliştirilmesi acil bir ihtiyaçtır.
Bu bağlamda, Çin'in biyolojik kaynak avantajlarından tam olarak yararlanarak biyolojik akarisitlerin araştırma, geliştirme ve uygulamasını teşvik etmek, sanayi ve endüstriyel kalkınma için acil bir ihtiyaçtır.
1. Veratrotrol alkaloidlerinin araştırma geçmişi
Hellebore, dağ soğanı veya kara hellebore olarak da bilinen, çok yıllık tıbbi bir bitkidir. Çin'de doğal bir böcek öldürücü bitki olarak, insanlar genellikle vejetasyon döneminde rizomlarını çıkarıp, koyun, keçi, sığır ve diğer çiftlik hayvanlarını soğuk suyla yıkamak ve ev sineği larvaları ve diğer parazitlerle mücadele etmek için hafif bir kaynatma haline getirirler. Daha sonra araştırmacılar, hellebore'un diğer zararlılar üzerinde de iyi bir kontrol etkisi olduğunu keşfettiler. Örneğin, Veratrum rizomunun etil asetat özütü, Plutella xylostella'nın ikinci ve üçüncü evre larvaları üzerinde iyi bir böcek öldürücü etkiye sahipken, Veratrol alkaloid özütü Alman hamamböceğinin yetişkin ve dördüncü evre larvaları üzerinde belirli bir öldürücü etkiye sahiptir. Aynı zamanda, araştırmacılar Veratrum rizomunun farklı özütlerinin iyi akarisit aktivitesine sahip olduğunu da buldular; bunlar arasında etanol özütü > kloroform özütü > n-butanol özütü sıralaması yer almaktadır.
Ancak, aktif bileşenlerin nasıl elde edileceği zor bir problemdir. Çinli araştırmacılar genellikle veratrum rizomlarından aktif maddeler elde etmek için amonyaklı alkali kloroform ultrasonik ekstraksiyonu, su ekstraksiyonu, etanol perkolasyon ekstraksiyonu ve süperkritik CO2 ekstraksiyonu yöntemlerini kullanmaktadır. Bunlar arasında, amonyaklı alkali kloroform ultrasonik ekstraksiyon yöntemi, ekstraksiyon oranı nispeten yüksek olmasına rağmen, büyük miktarda toksik çözücü kloroform kullanır; su ekstraksiyon yöntemi ise çok sayıda ekstraksiyon işlemi, yüksek su tüketimi ve düşük ekstraksiyon oranı gerektirir. Veratrolin alkaloidlerini elde etmek için kullanılan süperkritik CO2 ekstraksiyon yöntemi, yüksek ekstraksiyon oranına sahip olmasının yanı sıra, aktif bileşenlerin yok olmamasını sağlar ve elde edilen ürünlerin tıbbi aktivitesini ve aktif bileşenlerinin saflığını büyük ölçüde artırır. Ayrıca, CO2'nin toksik olmayan ve çözücü içermeyen kalıntısı insan vücuduna ve çevreye zararsızdır, bu da geleneksel ekstraksiyon yöntemlerinin neden olduğu çevre kirliliğini yavaşlatabilir ve bitkisel tıbbi etkiler için en iyi ekstraksiyon ve ayırma teknolojilerinden biri olarak listelenmiştir. Ancak, riskli üretim süreci ve yüksek maliyet, büyük ölçekli endüstriyel uygulamasını engellemektedir.
2. Veratrotrol alkaloidlerinin araştırma ve geliştirme ilerlemesi
Veratrum'un ekstraksiyon teknolojisi üzerine çalışma. Eş zamanlı ekstraksiyon teknolojisi, esas olarak geleneksel Çin tıbbi malzemesi olan veratrorum'a dayanmaktadır ve doğal tıbbi malzemelerle desteklenmektedir. Veratrotoin ve diğer çoklu aktif bileşenler birlikte hazırlanır ve aynı zamanda, bitkisel tıbbi malzemelerin saflaştırılması ve çökeltilmesi aşamalar halinde en üst düzeye çıkarılacak şekilde, farklı çözücüler kullanılarak bitkisel tıbbi malzemeler sürekli olarak ekstrakte edilir. Aynı hammadde partisinden farklı işlevselliğe sahip veya benzer işlevselliğe sahip bileşiklerin grup bileşenleri elde edilir. Bitkisel hammaddelerin kullanım oranı önemli ölçüde artırılır, üretim maliyetleri düşürülür ve pazar rekabet gücü önemli ölçüde yükseltilir.
Veratrum aktif maddelerinin etki mekanizması üzerine çalışma. Veratrol rizom ekstresi, veratrol, resveratrol, veratrotoin, siklopamin, veratrol ve resveratrol oksit gibi ondan fazla aktif bileşen içeren bir karışımdır. Zararlı böceklerin sinir sistemini etkiler.
Araştırma raporlarına göre, toksisitesi voltaja bağımlı Na+ kanallarının açılmasına dayanmaktadır; bu da voltajla aktive olan Ca2+ kanallarını açarak nörotransmitter salınımına yol açar. Voltaj kapılı sodyum iyon kanalları, nöronal ve kas sinyallemesinin ayrılmaz bir parçasıdır. Veratrum özütündeki aktif bileşenler, sodyum iyon kanallarında akım bozukluklarına neden olarak membran geçirgenliğinde değişikliklere, titreme şokuna ve nihayetinde ölüme yol açabilir.
Aynı zamanda, bazı Fransız bilim insanları veratrolin alkaloidlerinin böceklerin asetilkolinesterazını (AChE) rekabetçi olmayan bir şekilde inhibe edebildiğini bildirmiştir. Veratrolin alkaloidlerinin yeni etki mekanizması nedeniyle, çoklu etki bölgesi saldırısı gerçekleşebilir ve akarların kendi yapısal değişiklikleriyle çoklu etki bölgesi ilaçlarına uyum sağlaması zordur, bu nedenle ilaç direnci geliştirmeleri kolay değildir.
%0,1 CE hellebore rizom özü hazırlama teknolojisi. Gelişmiş ekstraksiyon teknolojisi ve mükemmel hazırlama teknolojisi ile desteklenen ilacın yüzey gerilimi düşüktür, bu da böcek vücudunu hızla sararak ilaç çözeltisinin nüfuzunu ve emilimini artırır ve aktif bileşenlerin etkisini güçlendirir. Suda iyi dağılır ve çözelti dağıldıktan sonra şeffaf ve homojendir. 1000 kat seyreltme ile, tuval tabakasını tamamen ıslatma süresi 44 saniyedir ve hızla ıslatıp nüfuz edebilir. Çoklu ışık saçılımı stabilite verileri, %0,1 CE veratrum rizom özü preparatının iyi bir stabiliteye sahip olduğunu ve çeşitli saha uygulama ortamlarını tam olarak karşıladığını göstermiştir.
%0,1 CE veratrum rizom ekstresinin uygulama teknolojisi üzerine araştırma gelişmeleri
Yeni teknoloji, ilacın hızlı etki özelliklerini büyük ölçüde geliştirmiştir. Önceki teknolojiyle karşılaştırıldığında, ürün tek bir bileşen kullanımını azaltmıştır. Benzersiz işlem sayesinde, üründeki bileşenler daha bol miktarda bulunur ve sinerjik etki daha belirgindir.
Aynı zamanda, mevcut kimyasal böcek ilaçlarıyla birlikte kullanıldığında, öncelikle kırmızı örümcek akarlarının popülasyon tabanını önemli ölçüde azaltabilir, kimyasal böcek ilacı miktarını düşürebilir ve kontrol etkisini iyileştirebilir. Özetle, Çin'in Guangxi eyaletinin Hezhou şehrinde turunçgil Panonychus akarlarının yüksek oranda görüldüğü dönemde, %0,1 CE Veratrum rizom özütü + %30 etoksazol püskürtülmesi 20 dakika içinde etkili olmuş, uygulamadan 3 gün sonra canlı böcek görülmemiş ve kontrol etkisi uygulamadan 11 gün sonra %95'in üzerinde korunmuştur. Jiangxi Ruijin göbekli portakal turunçgil panclaw akarlarının erken evresinde, %0,1 CE Veratrum rizom özütü + %30 tetramizine bifenazat uygulaması sonrasında tüm böcekler 1 gün sonra ölmüş ve uygulamadan 3 gün sonra canlı böcek görülmemiştir; kontrol etkisi 16 gün sonra %99'a yakındır.
Yukarıdaki saha biyolojik deney sonuçları, kırmızı örümcek akarlarının temel sayısının düşük veya yüksek olduğu durumlarda, tek başına veya kimyasal ajanlarla birlikte kullanıldığında, Veratella vulgaris rizom özütünün kırmızı örümcek akarlarının temel sayısını azaltabildiğini ve kimyasal pestisitlerin kontrol etkisini iyileştirebildiğini göstermektedir. Mükemmel bir kontrol etkisi göstermiştir. Aynı zamanda, hellebore rizom özütü bitkilerden elde edilir. Önerilen konsantrasyonda, çoğu bitkinin tomurcuklanma, çiçeklenme ve genç meyve aşamalarında güvenle kullanılabilir ve sürgün, çiçek ve meyve gelişimini etkilemez. Akarların doğal düşmanları gibi hedef olmayan organizmalar için güvenli ve çevre dostudur ve mevcut insektisitler ve akarisitlerle çapraz direnç göstermez. Akarların entegre yönetimi (IPM) için çok uygundur. Kimyasal pestisit kullanımının azalmasıyla birlikte, turunçgillerde etoksazol, spirodiklofen ve bifenazat gibi kimyasal pestisit kalıntıları, "Çin Ulusal Gıda Güvenliği Standardı: Gıdalardaki Pestisit Kalıntı Limitleri", "Avrupa Birliği Gıdaları" Pestisit Kalıntı Limiti Standardı ve ABD Gıda Pestisit Kalıntı Limiti Standardı'nı tam olarak karşılayarak gıda güvenliği ve tarım ürünlerinin kalitesi ve güvenliği için sağlam bir güvence sağlamaktadır.
Gen düzenleme teknolojisi, hellebore bitkisinin sanayileşmesini teşvik ediyor.
Hellebore, yaygın olarak kullanılan bir tıbbi malzeme olup, Liliaceae familyasına ait çok yıllık bir bitkidir. Dağlarda, ormanlarda veya çalılık alanlarda yetişir. Çin'in Shanxi, Hebei, Henan, Shandong, Liaoning, Sichuan, Jiangsu ve diğer bölgelerinde yaygın olarak bulunur. Doğal kaynakları zengindir. Araştırmalara göre, tıbbi hellebore'un yıllık üretimi 300-500 tona yakındır ve hellebore, Xing'an hellebore, Maosu hellebore ve Guling hellebore gibi birçok çeşidi vardır ve her türün aktif bileşenleri aynı değildir.
Biyoteknolojinin hızlı gelişimi ve hellebore tıbbi materyalleri üzerine yapılan derinlemesine araştırmalarla birlikte, hellebore tıbbi türlerinin iyileştirilmesi için gen düzenleme teknolojisinin kullanımı ve yabani hellebore türlerinin yapay evcilleştirilmesi aşamalar halinde ilerlemiştir. Hellebore çeşitlerinin yapay olarak yetiştirilmesi, hellebore kazılarının yabani genetik kaynaklara verdiği zararı büyük ölçüde azaltacak ve hellebore'nin tarım ve tıp alanındaki sanayileşmesini daha da teşvik edecektir.
Gelecekte, tıbbi bitkilerden elde edilen doğal hellebore rizom özlerinin, geleneksel kimyasal akarisitlerin kullanımını kademeli olarak azaltması ve tarım ürünlerinin kalitesinin iyileştirilmesi, tarım ürünlerinin kalite ve güvenliğinin artırılması, tarımsal ekolojik ortamın iyileştirilmesi ve biyolojik çeşitliliğin korunmasına büyük katkı sağlaması beklenmektedir.
Yayın tarihi: 08 Ağustos 2022