Acaricides zijn een klasse pesticiden die veelvuldig worden gebruikt in de landbouw, industrie en andere sectoren. Ze worden voornamelijk ingezet tegen landbouwmijten, oftewel teken op vee of huisdieren. De wereld lijdt jaarlijks enorme verliezen door mijtenplagen. Volgens de Voedsel- en Landbouworganisatie van de Verenigde Naties (FAO) is 80 procent van de wereldwijde veestapel besmet met teken, wat de wereld naar schatting 7,3 miljard dollar per jaar aan economische verliezen kost. In Zuid-Amerika leiden sojabonenplanten die beschadigd zijn door de spintmijt Mononychellus planki McGregor (Acari: Tetranychidae) tot een oogstverlies van ongeveer 18,28%. In China is bijna 40 miljoen hectare citrusvruchten aangetast door Panonychus citri (McGregor). De wereldwijde vraag naar acaricides neemt dan ook jaar na jaar toe. De acht meest verkochte producten op de markt voor acaricides in 2018 waren: spirodiclofen, spiromethicone, diafenthiuron, bifenazate, pyridaben, propargiet, hexythiazox en fenpyroximate. De totale omzet van deze producten bedroeg US$ 572 miljoen, goed voor 69,1% van de acaricidemarkt. De markt zal naar verwachting US$ 2 miljard bereiken in 2025. De markt voor acaricides zal naar verwachting verder groeien door de afname van het wereldwijde landbouwoppervlak, de bevolkingsgroei, de toenemende vraag naar natuurlijke producten en de groeiende vraag naar duurzame landbouwmethoden.
Uit een analyse van de wereldwijde markt voor acaricides blijkt dat de rode spintmijt, de citrusmijt Panclaw en Panonychus urmi verreweg de economisch belangrijkste soorten plaagmijten zijn, goed voor meer dan 80% van de markt. Andere verwante mijten zijn de pseudospintmijten (vooral de kleine spintmijt), de roestmijten en de gal- en paardenvliegmijten. Groenten en fruit, waaronder citrusvruchten, druiven, sojabonen, katoen en maïs, zijn de belangrijkste gewassen waarop acaricides worden toegepast.
Door de korte levenscyclus, parthenogenese, unieke metabolische mechanismen en sterke aanpassingsvermogen aan de omgeving van plantenetende mijten zoals spintmijten en klauwmijten, is hun resistentie tegen acaricides echter snel toegenomen. Mijten zijn verantwoordelijk voor 3 van de 12 gerapporteerde resistente geleedpotigen. Wereldwijd nemen conventionele chemische acaricides zoals organofosfaten, carbamaten, organochloorverbindingen en pyrethroiden nog steeds een dominante positie in. Hoewel er de laatste jaren zeer effectieve acaricides zoals bifenazaat en paracetamol op de markt zijn gekomen, blijft het probleem van de homogenisering van acaricides ernstig. Door het langdurige en onwetenschappelijke gebruik van deze acaricides hebben de meeste plantenetende mijten in verschillende mate resistentie ontwikkeld tegen de chemische acaricides die op de markt zijn, waardoor hun effectiviteit aanzienlijk is afgenomen. Aan de andere kant is, met de toenemende aandacht voor milieuproblemen en de geleidelijke groei van de biologische landbouw, de vraag naar natuurlijke producten voor gewasbescherming op de wereldmarkt aanzienlijk toegenomen. Daarom is de ontwikkeling van veilige, effectieve, milieuvriendelijke, minder schadelijke voor natuurlijke vijanden en nieuwe biologische acaricides waartegen niet snel resistentie ontstaat, aanstaande.
Op basis hiervan is het van groot belang dat de industrie en de industriële ontwikkeling de voordelen van China's biologische hulpbronnen ten volle benutten om onderzoek, ontwikkeling en toepassing van biologische acaricides te bevorderen.
1. Onderzoeksachtergrond van veratrotrol-alkaloïden
Helleborus, ook wel bergui of zwarte helleborus genoemd, is een meerjarige medicinale plant. In China is het een inheemse insectendodende plant, waarvan de wortelstokken vaak tijdens de groeiperiode worden uitgegraven en tot een mild aftreksel worden gekookt. Dit aftreksel wordt gebruikt om schapen, geiten, runderen en ander vee koud te wassen en om huisvliegenlarven en andere parasieten te bestrijden. Onderzoekers ontdekten vervolgens dat helleborus ook een goede bestrijdingswerking heeft op andere plagen. Zo heeft het ethylacetaatextract van de Veratrum-wortelstok een goede insectendodende werking op de larven van het tweede en derde stadium van Plutella xylostella, terwijl het alkaloïde-extract van Veratrol een zekere dodelijke werking heeft op de volwassen kakkerlakken en de larven van het vierde stadium van de Duitse kakkerlak. Tegelijkertijd ontdekten onderzoekers ook dat verschillende extracten van de Veratrum-wortelstok een goede acaricide werking hebben, waarbij ethanol-extract > chloroform-extract > n-butanol-extract.
Het extraheren van de actieve bestanddelen is echter een lastig probleem. Chinese onderzoekers gebruiken doorgaans ultrasone extractie met ammoniak-gealkaliseerde chloroform, waterextractie, ethanolpercolatie-extractie en superkritische CO2-extractie om actieve stoffen uit de wortelstokken van Veratrum te verkrijgen. De ultrasone extractiemethode met ammoniak-gealkaliseerde chloroform gebruikt een grote hoeveelheid giftig oplosmiddel (chloroform), hoewel de extractiesnelheid relatief hoog is. De waterextractiemethode vereist meerdere extractiestappen, een hoog waterverbruik en een lage extractiesnelheid. De superkritische CO2-extractiemethode voor het extraheren van veratroline-alkaloïden heeft niet alleen een hoge extractiesnelheid, waardoor de actieve bestanddelen intact blijven, maar ook de medicinale werking en de zuiverheid van de actieve bestanddelen in de verkregen producten aanzienlijk verbeteren. Bovendien is het CO2-residu niet-giftig en oplosmiddelvrij, waardoor het onschadelijk is voor mens en milieu. Dit kan de milieuvervuiling door traditionele extractiemethoden verminderen en wordt daarom beschouwd als een van de beste extractie- en scheidingstechnologieën voor de medicinale werking van planten. Het risicovolle productieproces en de hoge kosten belemmeren echter de grootschalige industriële toepassing ervan.
2. Voortgang van onderzoek en ontwikkeling van veratrotrol-alkaloïden
Studie naar de extractietechnologie van Veratrum. De co-extractietechnologie is voornamelijk gebaseerd op het traditionele Chinese geneesmiddel Veratrum, aangevuld met natuurlijke geneesmiddelen. Veratrotoïne en diverse andere actieve ingrediënten worden samen bereid, waarbij tegelijkertijd verschillende oplosmiddelen worden gebruikt om de plantaardige geneesmiddelen continu te extraheren. Dit maximaliseert de zuivering en precipitatie van de effectieve actieve componenten in de plantaardige geneesmiddelen in verschillende fasen. Hierdoor worden groepen verbindingen met verschillende of vergelijkbare functionaliteiten verkregen uit dezelfde partij grondstoffen. Dit verbetert de benutting van plantaardige grondstoffen aanzienlijk, verlaagt de productiekosten en verhoogt de concurrentiepositie op de markt aanzienlijk.
Onderzoek naar het werkingsmechanisme van de actieve stoffen in Veratrum. Veratrolwortelextract is een mengsel dat meer dan tien actieve bestanddelen bevat, zoals veratrol, resveratrol, veratrotoïne, cyclopamine en resveratroloxide. Het beïnvloedt het zenuwstelsel van insecten.
Volgens onderzoeksrapporten is de toxiciteit gebaseerd op het openen van spanningsafhankelijke Na+-kanalen, die op hun beurt spanningsgeactiveerde Ca2+-kanalen openen, wat leidt tot de afgifte van neurotransmitters. Spanningsafhankelijke natriumionkanalen spelen een essentiële rol in de neuronale en spiersignalering. De actieve bestanddelen in Veratrum-extract kunnen stroomverstoringen in natriumionkanalen veroorzaken, wat resulteert in veranderingen in de membraanpermeabiliteit, met als gevolg tremorschokken en uiteindelijk de dood.
Tegelijkertijd meldden enkele Franse wetenschappers dat veratroline-alkaloïden ook de acetylcholinesterase (AChE) van insecten niet-competitief kunnen remmen. Door het nieuwe werkingsmechanisme van veratroline-alkaloïden kan er een aanval op meerdere plaatsen plaatsvinden, en het is voor mijten moeilijk om zich via structurele veranderingen aan te passen aan geneesmiddelen met meerdere werkingsplaatsen, waardoor de ontwikkeling van resistentie tegen deze geneesmiddelen niet snel verloopt.
Bereidingstechnologie voor 0,1% CE helleboruswortelextract. Dankzij geavanceerde extractietechnologie en een uitstekende bereidingsmethode heeft het extract een lage oppervlaktespanning, waardoor het zich snel om het insectenlichaam kan hechten, de penetratie en absorptie van de oplossing wordt bevorderd en de werking van de actieve ingrediënten wordt versterkt. Het extract is goed dispergeerbaar in water en de oplossing is na dispergeren transparant en homogeen. Bij een verdunning van 1000 keer is het doek binnen 44 seconden volledig bevochtigd, wat aantoont dat het extract snel bevochtigt en doordringt. Stabiliteitsgegevens verkregen met behulp van meervoudige lichtverstrooiing tonen aan dat het 0,1% CE helleboruswortelextractpreparaat een goede stabiliteit heeft en volledig voldoet aan de eisen van diverse veldtoepassingen.
Voortgang van het onderzoek naar de toepassingstechnologie van 0,1% CE veratrum-wortelstokextract
De nieuwe technologie heeft de snelwerkende eigenschappen van het geneesmiddel aanzienlijk verbeterd. In vergelijking met de vorige technologie is het gebruik van één enkel ingrediënt verminderd. Dankzij het unieke proces zijn de ingrediënten in het product in grotere hoeveelheden aanwezig en is het synergetische effect duidelijker.
Tegelijkertijd kan het, in combinatie met bestaande chemische bestrijdingsmiddelen, ten eerste de populatie van rode spintmijten aanzienlijk verminderen, de hoeveelheid chemische bestrijdingsmiddelen verlagen en het bestrijdingseffect verbeteren. Samenvattend: tijdens de periode met een hoge incidentie van de Panonychus-citrusmijt in Hezhou, Guangxi, China, was het spuiten met 0,1% CE Veratrum-wortelstokextract + 30% etoxazol effectief binnen 20 minuten. Drie dagen na de toepassing werden geen levende insecten meer waargenomen en het bestrijdingseffect bleef na 11 dagen boven de 95%. In het beginstadium van de Panonychus-citrusmijt in de Ruijin-navel sinaasappel in Jiangxi, was met 0,1% CE Veratrum-wortelstokextract + 30% tetramizinebifenazaat alle mijten één dag na de toepassing dood en waren er na 3 dagen geen levende insecten meer waargenomen. Het bestrijdingseffect bleef na 16 dagen bijna 99%.
De bovenstaande veldproeven tonen aan dat, ongeacht of de basispopulatie van spintmijten laag of hoog is, het wortelstokextract van Veratella vulgaris, zowel bij gebruik als monotherapie als in combinatie met chemische middelen, de basispopulatie kan verminderen en de bestrijdingswerking van chemische bestrijdingsmiddelen kan verbeteren. Het extract vertoonde een uitstekend bestrijdingseffect. Tegelijkertijd is het wortelstokextract van helleborus afkomstig van planten. Bij de aanbevolen concentratie is het veilig te gebruiken in het knop-, bloei- en jonge vruchtstadium van de meeste planten en heeft het geen effect op de groei van scheuten, bloemen en vruchten. Het is veilig en milieuvriendelijk voor niet-doelorganismen zoals natuurlijke vijanden van mijten en vertoont geen kruisresistentie met bestaande insecticiden en acaricides. Het is zeer geschikt voor geïntegreerde plaagbestrijding (IPM). Door het verminderde gebruik van chemische bestrijdingsmiddelen voldoen de residuen van chemische bestrijdingsmiddelen zoals etoxazol, spirodiclofen en bifenazaat in citrusvruchten volledig aan de "Chinese nationale norm voor voedselveiligheid inzake de maximale residulimieten van bestrijdingsmiddelen in levensmiddelen" en de "Europese Unie-norm voor bestrijdingsmiddelenresidulimieten in levensmiddelen" en de Amerikaanse norm voor bestrijdingsmiddelenresidulimieten in levensmiddelen. Dit biedt een solide garantie voor de voedselveiligheid en de kwaliteit en veiligheid van landbouwproducten.
Genetische modificatietechnologie bevordert de industrialisatie van helleborus.
Helleborus is een veelgebruikte medicinale plant en een meerjarige kruidachtige plant uit de lelieachtigenfamilie (Liliaceae). Hij groeit in berggebieden, bossen en struikgewassen. De plant komt voor in de Chinese deelstaten Shanxi, Hebei, Henan, Shandong, Liaoning, Sichuan, Jiangsu en andere regio's. Er zijn veel wilde varianten van helleborus. Uit onderzoek blijkt dat de jaarlijkse opbrengst van medicinale helleborus tussen de 300 en 500 ton ligt. Er bestaan veel verschillende soorten, zoals helleborus, Xing'an helleborus, Maosu helleborus en Guling helleborus, waarbij de werkzame stoffen per soort verschillen.
Met de snelle ontwikkeling van de biotechnologie en diepgaand onderzoek naar medicinale eigenschappen van helleborus, is het gebruik van genbewerkingstechnologie om medicinale helleborussoorten te verbeteren en wilde helleborussoorten kunstmatig te domesticeren, stapsgewijs gevorderd. De kunstmatige teelt van helleborusvariëteiten zal de schade die de winning van helleborus aanricht aan de natuurlijke genetische bronnen aanzienlijk verminderen en de industrialisatie van helleborus in de landbouw en de geneeskunde verder bevorderen.
Naar verwachting zullen natuurlijke extracten van de wortelstok van de helleborus in de toekomst het gebruik van traditionele chemische mijtenbestrijdingsmiddelen geleidelijk verminderen en een belangrijke bijdrage leveren aan de verbetering van de kwaliteit en veiligheid van landbouwproducten, de verbetering van het agrarisch milieu en het behoud van biodiversiteit.
Geplaatst op: 8 augustus 2022