天然植物化合物——CE苦参碱,有效防治高抗性蓟马
- 全球农业高抗性蓟马现状及防治策略
蓟马是一种体型小、隐蔽能力强的昆虫。成虫体长约0.5~5mm,少数可达10~14mm[1-3]。蓟马的食性复杂,有植食性、捕食性和真菌性,其中植食性蓟马主要危害作物。迄今为止,全世界已记录蓟马2000余种,隶属于4亚科约276属,其中我国有79属315种[4]。蓟马利用推力吸嘴从作物组织器官中吸取养分以满足自身生长发育的需要[4,7],并通过直接取食、产卵或传播病毒等方式产生危害,造成损失病毒的传播远远超过直接危害[8-9]。
近年来,全球贸易和气候变暖加速了蓟马的蔓延,已成为全球重要的农林害虫。据调查结果显示,西花小蠹(Pergande)的寄主已达60余科、500余种,已成为最严重的农林害虫之一[10-11]。 Frankliniella occidentalis(Pergande)主要为害作物的嫩梢、幼果和花器。为害初期,叶片和幼果表面出现刻痕或斑点,严重时叶片和果实出现锈斑和褐斑,最终导致叶片和果实脱落,植株枯死。死。此外,frankliniella occidentalis(Pergande)也可传播病毒,导致作物大面积减产[12]。棕榈蓟马又称西葫芦蓟马,主要危害茄类蔬菜。它们通过取食和产卵在果实上造成斑点和畸形。根据危害程度,经济损失可达15%~90% [13]
蓟马危害农作物并同时传播其他疾病。据保守估计,1996-2006年期间,格鲁吉亚因番茄斑萎病毒(tomato spot wilt virus,TSWV)传播造成的花生、烟草、西红柿和甜椒的经济损失总计达$3.5亿美元[14]。 TSWV在美国传播造成的总损失超过14亿美元[14, 15]。
随着农药的广泛使用,蓟马的抗药性也在不断发生变化。目前,全球对蓟马的防治仍主要依靠化学农药的使用。其广谱、高效、见效快、操作方便等特点是被人们普遍接受的重要原因。常见的农药包括有机磷、氨基甲酸酯、拟除虫菊酯和新烟碱类农药。然而,长期施用化学农药造成的严重抗药性已成为制约农业生产的重要因素。
据调查,2003年采自西班牙阿尔梅里亚的西花西花(Pergande)对多杀菌素的抗性水平提高了一万倍[16],2004年采自穆尔西亚[17]温室的西花西花(Pergande)也有一个对多杀菌素具有高水平的抗性 (RF>3682)。 Immaraju 等人。 [18]研究了美国加利福尼亚州的frankliniella occidentalis(Pergande)的耐药水平,指出人群对阿维菌素的耐药水平提高了798倍。拉夫纳等人。 [19] 报道,多杀菌素的频繁使用导致美国西花西花(Pergande)田间种群对多杀菌素的耐药性迅速发展。赫伦等人。 [20] 报道,澳大利亚的一些 frankliniella occidentalis(Pergande) 田间种群也对多杀菌素产生了不同程度的抗药性。 frankliniella occidentalis(Pergande)对多杀菌素具有抗性,同时对烟碱类杀虫剂噻虫嗪也有显着抗性,高达84倍[21]。同时对吡虫啉、甲维菌素苯甲酸盐、辛硫磷、啶虫脒、毒死蜱、高效氯氰菊酯和灭多威具有中等水平的交叉耐药性[22]。
因此,针对对化学农药具有高抗性的蓟马,开发新的防治方法迫在眉睫。随着科学技术的飞速发展,通过对天然植物源的提取技术和制备技术的深入研究,植物源的代谢产物越来越多地应用于农业病虫害的防治,因为施用效果好,自然降解快,不易产生抗药性。苦参作为一种传统药用植物,属于豆科、苦参属草本植物或亚灌木,富含天然生物碱和黄酮类化合物,以及少量酚类、三萜类、苯丙烷类、脂肪酸和氨基酸,可用于药用。作为临床医药、化妆品添加剂、农药等领域。
- 苦参提取物的应用研究
苦参生物碱是用乙醇等有机溶剂从苦参的干燥根、植物和果实中提取的,其中苦参碱和氧化苦参碱的含量最高。苦参碱的农业研究比较丰富。研究报告表明,苦参生物碱可用于防治水稻卷叶螟,对茶尺蠖有较好的防治效果[24],对水稻效果显着且安全[23]。同时,苦参生物碱与其他生物农药复配具有显着的增效作用,可减少杀虫剂使用次数,防止抗药性的产生,受到众多植保工作者的青睐。苦参生物碱与除虫菊酯复配对苹果蚜虫具有良好的防治效果,对果树安全[25]。苦参生物碱与尼古丁复配对草原蝗虫有很好的防治效果[26],对苜蓿蚜虫也有一定的防治效果[27]。它被认为是21世纪最新的植物源生物农药之一。 世纪对人畜低毒,使用安全。
依托中国丰富的药用植物资源和应用技术, 成都新阳光作物科学有限公司,一家专注于绿色农业生物技术创新研发的企业,经过多年研发,成功开发出天然新型植物化合物CE苦参碱创新生物技术,并应用于农业蓟马等害虫防治领域,做出了突出贡献致力于全球有机和绿色农业。
- 苦参生物碱的最新研究进展
- 苦参碱注册信息。 据中国农药信息网报道, 成都新阳光作物科学有限公司 (以下简称“新盛”)0.3%苦参素SL于2018年获得中国农业农村部ICAMA登记(登记证号:PD20181302)。主要登记目标是蓟马和蚜虫。
- 0.3% CE苦参碱SL的杀虫机理
苦参生物碱作为一种高活性生物碱,能抑制靶细胞内的Na+、K+-ATP酶,引起细胞内外离子浓度紊乱,从而干扰正常的生理过程。抑制钙2+和镁2+– α- TPase 会扰乱 Ca 的稳态2+,信号转导的第二信使,导致代谢功能障碍。同时谷氨酸和γ-氨基丁酸含量增加,谷丙转氨酶活性受到抑制,谷氨酸脱羧酶活性被激活。综上所述,推测苦参生物碱首先抑制谷丙转氨酶,导致谷丙转氨酶相对升高,进一步激活谷氨酸脱羧酶,促进γ-氨基丁酸的积累,加强氯离子的流入,引起超极化突触后膜并触发抑制性突触后电位,因此动作电位的传导被中断。中毒的最终症状是典型的触手和腿部抽搐,随后是瘫痪和死亡。
- 0.3% CE苦参碱提取工艺研究
Newsun经过多年的科研开发,采用独创的植物源共提技术,丰富了产品中的活性成分,显着提高了苦参提取物的抗虫活性。进一步降低了使用成本,有效促进了苦参生物碱在农业上的推广应用。
Newsun 0.3% CE苦参碱SL具有多种主要生物碱及其他植物成分,可最大限度地提取各种有效成分,降低各种生产能耗,同时成分间的协同作用更为显着,与植物亲和性好,使用安全性高,共同提高产品的防治效果。
- 0.3% CE苦参SL制剂工艺研究.采用新阳生物创新研发的共提取技术和新配方加工技术,充分发挥产品的功效和优势,保证产品在使用中的稳定性和最佳生物活性。配方中采用分子生物成膜技术和高分子粘附技术,可快速增加溶液对靶标的包裹效果,快速降低溶液的表面张力和接触角,帮助溶液快速铺展和耐雨淋侵蚀,促进吸收,提高有效利用率,增强防治效果。
同时,纳米技术的加入使得配方的性能更加优异。本品遇水自动分散,与水互溶。纳米级粒径更易被吸收利用,迅速降低表面张力和接触角,减少药液使用中的弹跳、漂移等浪费,有效提高药液有效利用率。
0.3% CE苦参碱SL可以显着降低匹配溶液的表面张力。提高其他化学农药的润湿和渗透吸收,显着提高化学农药的有效利用率。 0.3% CE苦参碱SL和70%吡虫啉的混合物可以迅速将吡虫啉的表面张力从67mN/m降低到23mN/m。与多杀菌素或多杀菌素等混悬液混用,可提高自动分散性能,增加润湿性和渗透性,增加对靶标的铺展性和抗雨水侵蚀性。
- 0.3% CE苦参碱应用技术研究
天然植物源生物农药0.3% CE苦参SL的研制成功,有助于有效缓解蓟马高抗药性难以防治的问题,对天敌有良好的保护作用,减少了蓟马的发生次数。使用,并最大限度地节省成本。目前,长期依赖单一、同一机理的化学农药,施用次数增加,施用成本增加,导致农药抗药性非常严重,农药残留超标。与传统防治技术相比,天然植物源农药具有天然产物易降解、低毒、多组分协同作用、对农药抗性小、对环境安全等优点。
同时,为充分发挥植物源农药速效强、不易产生抗药性等优势,Newsun建立了生物农药“预防-预防治疗-治疗”的主动防治体系,即病虫害发生前及初期,主要使用生物农药;疫情期间,生物农药与化学农药并用,尽量减少害虫的种群基数和快速繁殖,减少化学农药的使用量。
大量田间试验数据表明,在芒果蓟马发生初期(海南省三亚市),0.3% CE苦参SL单独稀释500倍的防治效果达到84.29%,可显着减少种群数量。基地,达到预防的目的。
在病虫害中后期,即暴发期,选择“植物源生物农药+化学农药”的核心应用技术手段为主线,实现化学农药减量增效。在提高防治效果的前提下,减少化学农药的使用,降低农药抗药性,降低化学残留,改善农产品质量,改善农业生态环境,维护生物多样性,保护环境压力会降低。
实验室蚜虫毒性试验表明,0.3% CE苦参碱SL对河北唐山桃蚜具有良好的生物活性,半数致死浓度(LC50)为3.8059 mg/L,显着高于半数致死浓度(LC50)。吡虫啉 (41.8203 mg/L) 的致死浓度 (LC50)。 0.3% CE苦参碱与吡虫啉混用后,半数致死浓度(LC50)进一步降低至2.1254mg/L,两者合用表现出显着的协同作用。
标签。 1:0.3% CE苦参碱的协同效应毒性数据
产品 | 毒力回归
Y=a+bx |
液晶显示器50
(毫克/升) |
95% 置信限 | 相关系数(R) |
CE-苦参碱 | Y=4.5002+0.8610X | 3.8059 | 2.5898~5.5932 | 0.9698 |
吡虫啉 | Y=1.6575+2.0615X | 41.8203 | 28.0604~62.3276 | 0.9529 |
CE-苦参碱+吡虫啉(1:15) | Y=4.8728+0.3884X | 2.1254 | 1.2808~3.5271 | 0.9860 |
2022年7月,中国四川省蒲江县爆发豆蓟马疫情。使用0.3% CE苦参碱SL用化学农药60g/L多杀菌素SC稀释500倍,经30%还原。处理后2小时显示出极好的速效性,防效达到96.73%。处理后7天仍保持80%的防治效果。综合防治效果优于常规剂量的60g/L多虫菌素SC化学溶液单用,可起到化学农药减量增效的作用。
表2:0.3% CE苦参碱+60g/L多杀菌素SC防治豆类蓟马的效果
产品 | 稀释倍数 | 治疗前编号 | 2小时后 | 1天后 | 4天后 | 7天后 | ||||
存活数 | 防治功效/% | 存活数 | 防治功效/% | 存活数 | 防治功效/% | 存活数 | 防治功效/% | |||
0.3% CE 苦参碱 SL + 60g/L 多杀菌素 SC | 500+1000 | 325 | 11 | 96.62 | 45 | 86.15 | 31 | 90.46 | 67 | 79.38 |
60g/L 多杀菌素 SC | 750 | 238 | 26 | 89.45 | 106 | 55.46 | 74 | 68.91 | 64 | 73.11 |
CK | – | 196 | 203 | -3.75 | 324 | -65.31 | 334 | -70.41 | 196 | 0.00 |
大量试验数据表明,0.3% CE苦参碱SL对作物具有较高的安全性。 2022年,中国三亚市崖州区爆发芒果蓟马。用0.3% CE苦参碱溶液500倍防治后,对芒果叶片和幼果均无不良影响,在保证溶液效果的前提下,最大限度保护了作物安全。
同时,0.3% CE苦参碱SL对蚜虫也有较好的防治效果。 2022年6月,中国新疆库尔勒阿瓦提农场爆发棉蚜。用0.3% CE苦参碱SL稀释750倍防治,处理后10天内防效达到97.86%,与化学农药10%氟虫酰胺20g/亩(1ha=15亩)无显着差异,效果极佳, 棉叶是安全的。
标签。图3:0.3% CE苦参碱SL防治棉花蚜虫数据
产品 | 稀释倍数 | 2天后 | 7天后 | 10天后 | |||
昆虫减少率% | 防治功效% | 昆虫减少率% | 防治功效% | 昆虫减少率% | 防治功效% | ||
0.3% CE 苦参碱 SL | 500 | 94.16 | 94.27 | 95.96 | 96.75 | 97.98 | 98.21 |
0.3% CE 苦参碱 SL | 750 | 95.98 | 96.06 | 96.78 | 97.42 | 97.59 | 97.86 |
10%氟虫酰胺SC | 1000 | 100 | 100 | 100 | 100 | 99.37 | 99.72 |
CK | – | -2.03 | / | -24.59 | / | -12.80 | / |
- 药用植物苦参的产业化潜力
苦参作为一种广泛应用于医药和农业领域的药用植物,在我国作为常用药材广泛栽培,主要分布于我国南北各省和地区,在印度、日本也有分布、朝鲜、俄罗斯和西伯利亚。近年来,随着合成生物学的快速发展,利用酵母、植物干细胞等真核工厂技术合成植物生物碱已成为现阶段的研究热点。基因工程、蛋白质组学、蛋白酶工程等先进技术在农业生产中的应用,使得通过大规模生物工程技术生产药物活性物质成为可能。生物合成技术的应用将进一步推动苦参生物碱的深入工业化应用。
- 未来
如今,人们越来越关注环境质量和健康,使用环保农药的愿望也越来越迫切。植物源生物农药的开发和应用已成为一种趋势。当前,农业绿色发展已成为主旋律。植物源生物农药低毒、安全、环境相容性好等特点得到认可,成为全球农药发展的热点。据悉,2017年全球生物农药销售额突破$33亿美元,并以13.9%的高复合增长率持续增长。随着世界各国环境安全、食品安全和重大国家政策的大力推动,未来十年生物农药的市场份额将持续增加。开发绿色高效、微囊缓释、纳米农药等满足航空喷洒需求的功能性产品和技术,将是未来的重点。
新型天然植物源生物农药CE苦参碱的推出,以其药效突出、使用成本低、安全性高、无残留、更环保等特点,解决了传统化学农药抗药性增快、防治难度大的痛点效果差,农药残留高,对环境不安全。 Newsun CE Matrine SL为食品和农产品质量安全提供了坚实的技术保障,维护生物多样性,减轻环境压力,提高生物安全,为农业产业价值提升和农业可持续发展做出贡献,从而促进生物农业健康发展。
新阳作物科学网站: http://www.cdxzy.com
电子邮件: [email protected]
参考:
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