ორიგინალური ბუნებრივი ბიოლოგიური ნაერთები! ქიმიური აკარიციდების მიმართ რეზისტენტობის ტექნიკური სირთულეების გარღვევა!

აკარიციდები პესტიციდების კლასია, რომელიც ფართოდ გამოიყენება სოფლის მეურნეობაში, მრეწველობასა და სხვა დარგებში. ისინი ძირითადად გამოიყენება სასოფლო-სამეურნეო ტკიპების, ანუ პირუტყვის ან შინაური ცხოველების ტკიპების კონტროლისთვის. ყოველწლიურად მსოფლიო უზარმაზარ ზარალს განიცდის ტკიპების მავნებლების გამო. გაეროს სურსათისა და სოფლის მეურნეობის ორგანიზაციის მონაცემებით, მსოფლიოში მსხვილფეხა რქოსანი პირუტყვის ჯოგების 80 პროცენტი დაინფიცირებულია ტკიპებით, რაც მსოფლიოს წელიწადში დაახლოებით 7.3 მილიარდი დოლარის ეკონომიკურ ზარალს უჯდება. სამხრეთ ამერიკაში, ობობას ტკიპას Mononychellus planki McGregor (Acari: Tetranychidae) მიერ დაზიანებულმა სოიოს მცენარეებმა მარცვლეულის მოსავლიანობის დაახლოებით 18.28% დაკარგეს. ჩინეთში, თითქმის 40 მილიონი ჰექტარი ციტრუსის ნარგავებიც დაინფიცირდა Panonychus citri (McGregor)-ით. ამიტომ, აკარიციდებზე გლობალური ბაზრის მოთხოვნა წლიდან წლამდე იზრდება. 2018 წელს აკარიციდების ბაზარზე რვა უმსხვილესი პროდუქტია: სპიროდიკლოფენი, სპირომიეთიკონი, დიაფენტიურონი, ბიფენაზატი, პირიდაბენი და პროპარგიტი, ჰექსითიაზოქსი და ფენპიროქსიმატი. მათი საერთო გაყიდვები 572 მილიონ აშშ დოლარს შეადგენს, რაც აკარიციდების ბაზრის 69.1%-ს შეადგენს და, სავარაუდოდ, ბაზრის ზომა 2 მილიარდ აშშ დოლარს მიაღწევს 2025 წლისთვის. აკარიციდების ბაზრის ზომა, სავარაუდოდ, გაიზრდება, რადგან მსოფლიოში სახნავ-სათესი მიწები მცირდება, მოსახლეობა იზრდება, იზრდება ბუნებრივი პროდუქტების მოთხოვნა და იზრდება მდგრადი სასოფლო-სამეურნეო პრაქტიკის მოთხოვნა.
გლობალური აკარიციდების ბაზრის ანალიზი აჩვენებს, რომ წითელი ობობას ტკიპა, პანკლოს ციტრუსი და Panonychus urmi მავნებელი ტკიპების ეკონომიკურად ყველაზე მნიშვნელოვანი სახეობებია, რომლებიც ბაზრის 80%-ზე მეტს შეადგენენ. სხვა მონათესავე ტკიპებია ფსევდოობობას ტკიპები (ძირითადად მოკლე ობობას ტკიპები), ჟანგის ტკიპები და ნაღვლისა და ცხენის ბუზის ტკიპები. ბოსტნეული და ხილი, მათ შორის ციტრუსი, ვაზი, სოიო, ბამბა და სიმინდი, ძირითადი კულტურებია, რომელთათვისაც აკარიციდები გამოიყენება.
თუმცა, ბალახისმჭამელი ტკიპების, როგორიცაა ობობას ტკიპები და პანკლოუს ტკიპები, ხანმოკლე სასიცოცხლო ციკლის, პართენოგენეზის, უნიკალური მეტაბოლური ინსტრუმენტებისა და გარემოსთან ძლიერი ადაპტაციის გამო, მათი მდგრადობა აკარიციდების მიმართ სწრაფად გაიზარდა. ტკიპები შეადგენენ 12 რეზისტენტული ფეხსახსრიანიდან 3-ს. აკარიციდების გლობალურ გამოყენებაში, ტრადიციული ქიმიური აკარიციდები, როგორიცაა ორგანოფოსფატები, კარბამატები, ორგანოქლორინები და პირეტროიდები, კვლავ დომინანტურ პოზიციას იკავებენ. ბოლო წლებში, მიუხედავად იმისა, რომ გამოვიდა მაღალეფექტური აკარიციდები, როგორიცაა ბიფენაზატი და აცეტაფენაკი, აკარიციდების ჰომოგენიზაციის პრობლემა კვლავ სერიოზულია. ამ აკარიციდების ხანგრძლივი და არამეცნიერული გამოყენების გამო, ბალახისმჭამელი ტკიპების უმეტესობამ ბაზარზე არსებული ქიმიური აკარიციდების მიმართ სხვადასხვა ხარისხის მდგრადობა განივითარა და მათი ეფექტები მნიშვნელოვნად შემცირდა. მეორეს მხრივ, გარემოსდაცვითი საკითხებისადმი ყურადღების მიქცევის ზრდასთან და ორგანული სოფლის მეურნეობის არეალის თანდათანობით ზრდასთან ერთად, გლობალურ ბაზარზე მნიშვნელოვნად გაიზარდა კულტურების დასაცავად ბუნებრივი პროდუქტების მოთხოვნა. ამრიგად, გარდაუვალია უსაფრთხო, ეფექტური, ეკოლოგიურად სუფთა, ბუნებრივი მტრებისთვის ნაკლებად საზიანო და უსაფრთხო ახალი ბიოლოგიური აკარიციდების შემუშავება, რომლებშიც რეზისტენტობა ადვილად არ ვითარდება.
აქედან გამომდინარე, ინდუსტრიისა და სამრეწველო განვითარებისთვის გადაუდებელი აუცილებლობაა სრულად გამოიყენოს ჩინეთის ბიოლოგიური რესურსების უპირატესობები ბიოლოგიური აკარიციდების კვლევის, განვითარებისა და გამოყენების ხელშესაწყობად.

1. ვერატროტროლის ალკალოიდების კვლევის ფონი

ჭაჭა, ასევე ცნობილი როგორც მთის ხახვი, შავი ჭაჭა, მრავალწლიანი სამკურნალო მასალაა. როგორც ადგილობრივი ინსექტიციდური მცენარე ჩინეთში, ადამიანები ხშირად თხრიან მის რიზომებს ვეგეტაციის პერიოდში და წვავენ რბილ ნახარშს ცხვრის, თხის, მსხვილფეხა რქოსანი პირუტყვის და სხვა პირუტყვის ცივ გასარეცხად, ასევე ბუზების მატლებისა და სხვა პარაზიტების წინააღმდეგ საბრძოლველად. შემდეგ მკვლევარებმა აღმოაჩინეს, რომ ჭაჭას ასევე კარგი კონტროლი აქვს სხვა მავნებლებზე. მაგალითად, ვერატრუმის რიზომის ეთილის აცეტატის ექსტრაქტს აქვს კარგი ინსექტიციდური აქტივობა Plutella xylostella-ს მეორე და მესამე სტადიის ლარვებზე, ხოლო ვერატროლის ალკალოიდის ექსტრაქტს აქვს გარკვეული ლეტალური ეფექტი გერმანული ტარაკანის ზრდასრული და მეოთხე სტადიის ლარვებზე. ამავდროულად, მკვლევარებმა ასევე აღმოაჩინეს, რომ ვერატრუმის რიზომის სხვადასხვა ექსტრაქტს აქვს კარგი აკარიციდული აქტივობა, მათ შორის ეთანოლის ექსტრაქტი > ქლოროფორმის ექსტრაქტი > n-ბუტანოლის ექსტრაქტი.
თუმცა, აქტიური ინგრედიენტების ექსტრაქციის გზა რთული პრობლემაა. ჩინელი მკვლევარები ვერატრუსის რიზომებიდან აქტიური ნივთიერებების მისაღებად ჩვეულებრივ იყენებენ ამიაკით ტუტე ქლოროფორმის ულტრაბგერით ექსტრაქციას, წყლით ექსტრაქციას, ეთანოლის პერკოლაციით ექსტრაქციას და ზეკრიტიკულ CO2 ექსტრაქციას. მათ შორის, ამიაკით ტუტე ქლოროფორმის ულტრაბგერითი ექსტრაქციის მეთოდი იყენებს დიდი რაოდენობით ტოქსიკური გამხსნელის ქლოროფორმს, თუმცა ექსტრაქციის სიჩქარე შედარებით მაღალია; წყლით ექსტრაქციის მეთოდს აქვს ექსტრაქციის მრავალი დრო, დიდი წყლის მოხმარება და დაბალი ექსტრაქციის სიჩქარე; სიჩქარე დაბალია. ვერატროლინის ალკალოიდების ექსტრაქციის ზეკრიტიკული CO2 ექსტრაქციის მეთოდს არა მხოლოდ აქვს მაღალი ექსტრაქციის სიჩქარე, აქტიური ინგრედიენტები არ ნადგურდება, არამედ მნიშვნელოვნად გაუმჯობესებულია მიღებული პროდუქტების სამკურნალო აქტივობა და აქტიური ინგრედიენტების სისუფთავე. გარდა ამისა, CO2-ის არატოქსიკური და გამხსნელებისგან თავისუფალი ნარჩენები უვნებელია ადამიანის ორგანიზმისა და გარემოსთვის, რამაც შეიძლება შეანელოს ტრადიციული ექსტრაქციის მეთოდებით გამოწვეული გარემოს დაბინძურება და მცენარეთა სამკურნალო ეფექტებისთვის ერთ-ერთ საუკეთესო ექსტრაქციისა და გამოყოფის ტექნოლოგიად ითვლება. თუმცა, სარისკო წარმოების პროცესი და მაღალი ღირებულება ხელს უშლის მის ფართომასშტაბიან სამრეწველო გამოყენებას.
2. ვერატროტროლის ალკალოიდების კვლევისა და განვითარების პროგრესი
ვერატრუმის ექსტრაქციის ტექნოლოგიის შესწავლა. თანაექსტრაქციის ტექნოლოგია ძირითადად დაფუძნებულია ტრადიციულ ჩინურ სამკურნალო მასალა ვერატრორუმზე, რომელსაც ემატება ბუნებრივი სამკურნალო მასალები. ვერატროტოინი და სხვა მრავალი აქტიური ინგრედიენტი ერთად მზადდება და ამავდროულად, სხვადასხვა გამხსნელი გამოიყენება ბოტანიკური სამკურნალო მასალების უწყვეტი ექსტრაქციისთვის, რათა მაქსიმალურად გაიზარდოს ბოტანიკურ სამკურნალო მასალებში ეფექტური აქტიური კომპონენტების გაწმენდა და დალექვა ეტაპობრივად. ნედლეულის ერთი და იგივე პარტიიდან სხვადასხვა ფუნქციონალურობის ან მსგავსი ფუნქციონალურობის მქონე ნაერთების ჯგუფური კომპონენტების მიღება. მნიშვნელოვნად აუმჯობესებს ბოტანიკური ნედლეულის გამოყენების მაჩვენებელს, ამცირებს წარმოების ხარჯებს და მნიშვნელოვნად ზრდის ბაზრის კონკურენტუნარიანობას.
ვერატრუმის აქტიური ნივთიერებების მოქმედების მექანიზმის შესწავლა. ვერატროლის რიზომის ექსტრაქტი წარმოადგენს ნარევს, რომელიც შეიცავს ათზე მეტ აქტიურ ინგრედიენტს, როგორიცაა ვერატროლი, რესვერატროლი, ვერატროტოინი, ციკლოპამინი, ვერატროლი და რესვერატროლის ოქსიდი. მავნებლების ნერვული სისტემა.
კვლევის თანახმად, მისი ტოქსიკურობა ძაბვაზე დამოკიდებული Na+ არხების გახსნაზეა დაფუძნებული, რაც თავის მხრივ ძაბვაზე გააქტიურებულ Ca2+ არხებს ხსნის, რაც ნეიროტრანსმიტერების გამოთავისუფლებას იწვევს. ძაბვაზე დამოკიდებული ნატრიუმის იონური არხები ნეირონული და კუნთოვანი სიგნალიზაციის განუყოფელი ნაწილია. ვერატრუმის ექსტრაქტში შემავალმა აქტიურმა კომპონენტებმა შეიძლება გამოიწვიონ დენის დარღვევები ნატრიუმის იონურ არხებში, რაც მემბრანის გამტარიანობის ცვლილებებს იწვევს, რაც ტრემორს, შოკს და საბოლოოდ სიკვდილს იწვევს.
ამავდროულად, ზოგიერთმა ფრანგმა მეცნიერმა აღნიშნა, რომ ვერატროლინის ალკალოიდებს ასევე შეუძლიათ არაკონკურენტულად დათრგუნონ მწერების აცეტილქოლინესტერაზა (AChE). ვერატროტროლის ალკალოიდების მოქმედების ახალი მექანიზმის გამო, შეიძლება მოხდეს მრავალადგილიანი შეტევა და ტკიპებისთვის რთულია მრავალადგილიანი მოქმედების პრეპარატებისადმი ადაპტაცია საკუთარი სტრუქტურული ცვლილებების გზით, ამიტომ მათში წამლის მიმართ რეზისტენტობის განვითარება ადვილი არ არის.

0.1%-იანი CE ვერატრუს რიზომის ექსტრაქტის მომზადების ტექნოლოგია. მოწინავე ექსტრაქციის ტექნოლოგიითა და შესანიშნავი მომზადების ტექნოლოგიით მხარდაჭერილი პრეპარატის ზედაპირული დაჭიმულობა დაბალია, რაც სწრაფად ახვევს მწერის სხეულს, ხელს უწყობს პრეპარატის ხსნარის შეღწევას და შეწოვას და აძლიერებს აქტიური ინგრედიენტების ეფექტს. მას აქვს კარგი დისპერსიულობა წყალში, ხოლო ხსნარი გამჭვირვალე და ერთგვაროვანია დისპერსიის შემდეგ. 1000-ჯერ განზავების შემდეგ, ტილოს ფურცლის სრულად დასველების დრო 44 წამია და მას შეუძლია სწრაფად დასველება და შეღწევა. სინათლის მრავალჯერადი გაფანტვის სტაბილურობის მონაცემებმა აჩვენა, რომ 0.1%-იანი CE ვერატრუს რიზომის ექსტრაქტის პრეპარატს ჰქონდა კარგი სტაბილურობა და სრულად შეესაბამებოდა სხვადასხვა საველე გამოყენების გარემოს.
0.1%-იანი CE ვერატრუს რიზომის ექსტრაქტის გამოყენების ტექნოლოგიის კვლევის პროგრესი
ახალმა ტექნოლოგიამ მნიშვნელოვნად გააუმჯობესა პრეპარატის სწრაფი მოქმედების თვისებები. წინა ტექნოლოგიასთან შედარებით, პროდუქტმა შეამცირა ერთი ინგრედიენტის გამოყენება. უნიკალური პროცესის წყალობით, პროდუქტში ინგრედიენტები უფრო უხვადაა და სინერგიული ეფექტი უფრო აშკარაა.
ამავდროულად, არსებულ ქიმიურ პესტიციდებთან ერთად გამოყენებისას, პირველ რიგში, მას შეუძლია მნიშვნელოვნად შეამციროს წითელი ობობას ტკიპების პოპულაცია, შეამციროს ქიმიური პესტიციდების რაოდენობა და გააუმჯობესოს კონტროლის ეფექტი. შეჯამებისთვის, ჩინეთის ქალაქ ჰეჯოუში, გუანსის შტატში, ციტრუსის პანონიჩუს ტკიპის მაღალი გავრცელების პერიოდში, 0.1% CE ვერატრუს რიზომის ექსტრაქტის + 30% ეტოქსაზოლის შესხურება ეფექტური იყო 20 წუთში, გამოყენებიდან 3 დღის შემდეგ ცოცხალი მწერები არ დაფიქსირებულა, ხოლო კონტროლის ეფექტი გამოყენებიდან 11 დღის განმავლობაში შენარჩუნდა. მისი დონე შეიძლება შენარჩუნდეს 95%-ზე მაღალ დონეზე. ძიანსის რუიჯინის ჭიპის ნარინჯისფერი ციტრუსის პანკლაუს ტკიპების ადრეულ სტადიაზე, 0.1% CE ვერატრუს რიზომის ექსტრაქტის + 30% ტეტრამიზინ ბიფენაზატის გამოყენებით ყველა დაიღუპა გამოყენებიდან 1 დღის შემდეგ, ხოლო გამოყენებიდან 3 დღის შემდეგ ცოცხალი მწერები არ დაფიქსირებულა, კონტროლის ეფექტი 16 დღის შემდეგ თითქმის 99%-ია.
ზემოთ მოყვანილი საველე ბიოანალიზის შედეგები აჩვენებს, რომ როდესაც წითელი ობობას ტკიპების ძირითადი რაოდენობა დაბალი ან მაღალია, ერთჯერადი ან ქიმიურ აგენტებთან ერთად გამოყენებისას, Veratella vulgaris-ის რიზომის ექსტრაქტს შეუძლია შეამციროს წითელი ობობას ჭიების ძირითადი რაოდენობა და გააუმჯობესოს ქიმიური პესტიციდების კონტროლის ეფექტი. მან აჩვენა შესანიშნავი კონტროლის ეფექტი. ამავდროულად, ვერტმფრენის რიზომის ექსტრაქტი მცენარეული წარმოშობისაა. რეკომენდებული კონცენტრაციით, ის უსაფრთხოა მცენარეების უმეტესობის კვირტების, ყვავილობის და ახალგაზრდა ნაყოფის სტადიებზე გამოსაყენებლად და არ მოქმედებს ყლორტების, ყვავილების და ნაყოფის გაფართოებაზე. ის უსაფრთხო და ეკოლოგიურად სუფთაა არასამიზნე ორგანიზმებისთვის, როგორიცაა ტკიპების ბუნებრივი მტრები და არ აქვს ჯვარედინი რეზისტენტობა არსებულ ინსექტიციდებთან და აკარიციდებთან. ის ძალიან შესაფერისია ტკიპების ინტეგრირებული მართვისთვის (IPM). ქიმიური პესტიციდების გამოყენების შემცირებით, ციტრუსებში არსებული ქიმიური პესტიციდების, როგორიცაა ეტოქსაზოლი, სპიროდიკლოფენი და ბიფენაზატი, ნარჩენები სრულად აკმაყოფილებს „ჩინეთის ეროვნული სურსათის უვნებლობის სტანდარტი საკვებში პესტიციდების მაქსიმალური ნარჩენების ზღვრებისთვის“, „ევროკავშირის საკვები“. პესტიციდების ნარჩენების ლიმიტის სტანდარტი და აშშ-ის პესტიციდების ნარჩენების ლიმიტის სტანდარტი საკვებ პროდუქტებში უზრუნველყოფს სურსათის უვნებლობისა და სასოფლო-სამეურნეო პროდუქტების ხარისხისა და უვნებლობის მყარ გარანტიას.
გენის რედაქტირების ტექნოლოგია ხელს უწყობს ჰელბორის ინდუსტრიალიზაციას
ჭაჭა ფართოდ გავრცელებული სამკურნალო მასალაა და წარმოადგენს შრიალასებრთა ოჯახის მრავალწლიან ბალახს. ის იზრდება მთებში, ტყეებში ან ბუჩქნარში. გავრცელებულია შანქსიში, ჰებეიში, ჰენანში, შანდუნგში, ლიაონინგში, სიჩუანში, ძიანგსუსა და ჩინეთის სხვა ადგილებში. ის მდიდარია ველური რესურსებით. კვლევის თანახმად, სამკურნალო ჭაჭას წლიური მოსავალი 300-500 ტონას უახლოვდება და ჯიშები მოიცავს მრავალ სახეობას, როგორიცაა ჭაჭა, სინგანის ჭაჭა, მაოსუს ჭაჭა და გულინგის ჭაჭა, და თითოეული სახეობის აქტიური კომპონენტები ერთნაირი არ არის.
ბიოტექნოლოგიის სწრაფი განვითარებისა და ჰელიბორის სამკურნალო მასალების სიღრმისეული კვლევის შედეგად, ეტაპობრივად მიმდინარეობს გენის რედაქტირების ტექნოლოგიის გამოყენება ჰელიბორის სამკურნალო სახეობების გასაუმჯობესებლად და ველური ჰელიბორის სახეობების ხელოვნური მოშინაურებისთვის. ჰელიბორის ჯიშების ხელოვნური კულტივაცია მნიშვნელოვნად შეამცირებს ჰელიბორის გათხრების შედეგად მიყენებულ ზიანს ველური გერმპლაზმის რესურსებისთვის და კიდევ უფრო შეუწყობს ხელს ჰელიბორის ინდუსტრიალიზაციას სოფლის მეურნეობისა და სამედიცინო სფეროში.
მომავალში, სამკურნალო მცენარეებიდან მიღებული ჰელიბორას რიზომის ბუნებრივი ექსტრაქტები, სავარაუდოდ, თანდათანობით შეამცირებს ტრადიციული ქიმიური აკარიციდების გამოყენებას და შემდგომ გაუმჯობესებას შეუწყობს ხელს სასოფლო-სამეურნეო პროდუქციის ხარისხის გაუმჯობესების, სასოფლო-სამეურნეო პროდუქტების ხარისხისა და უსაფრთხოების გაუმჯობესების, სასოფლო-სამეურნეო ეკოლოგიური გარემოს გაუმჯობესებისა და ბიომრავალფეროვნების შენარჩუნების კუთხით. ეს დიდ წვლილს შეიტანს.