Akarisida adalah golongan pestisida yang banyak digunakan di bidang pertanian, industri, dan sektor lainnya. Penggunaannya terutama untuk mengendalikan tungau pertanian, atau kutu pada ternak atau hewan peliharaan. Setiap tahun, dunia mengalami kerugian besar akibat hama tungau. Menurut Organisasi Pangan dan Pertanian Perserikatan Bangsa-Bangsa, 80 persen ternak di dunia terserang kutu, yang menyebabkan kerugian ekonomi sekitar $7,3 miliar per tahun. Di Amerika Selatan, tanaman kedelai yang rusak akibat tungau laba-laba Mononychellus planki McGregor (Acari: Tetranychidae) mengalami penurunan hasil panen sekitar 18,28%. Di Tiongkok, hampir 40 juta hektar lahan jeruk juga terserang Panonychus citri (McGregor). Oleh karena itu, permintaan pasar global untuk akarisida meningkat dari tahun ke tahun. Delapan produk teratas di pasar akarisida pada tahun 2018 adalah: spirodiklofen, spirometikon, diafentiuron, bifenazat, piridaben, propargit, heksitiazoks, dan fenpiroksimat, dengan total penjualan US$572 juta, yang mencakup 69,1% pasar akarisida, dan ukuran pasar diperkirakan akan mencapai US$2 miliar pada tahun 2025. Ukuran pasar akarisida kemungkinan akan lebih besar karena lahan pertanian global berkurang, populasi meningkat, permintaan akan produk alami meningkat, dan permintaan akan praktik pertanian berkelanjutan meningkat.
Analisis pasar akarisida global menunjukkan bahwa tungau laba-laba merah, Panclaw citrus, dan Panonychus urmi adalah spesies tungau hama yang paling penting secara ekonomi, mencakup lebih dari 80% pasar. Tungau terkait lainnya adalah tungau laba-laba semu (terutama tungau laba-laba pendek), tungau karat, dan tungau empedu serta lalat kuda. Sayuran dan buah-buahan, termasuk jeruk, tanaman anggur, kedelai, kapas, dan jagung, adalah tanaman utama yang menggunakan akarisida.
Namun, karena siklus hidup yang pendek, partenogenesis, alat metabolisme yang unik, dan kemampuan adaptasi lingkungan yang kuat dari tungau herbivora seperti tungau laba-laba dan tungau cakar, resistensi mereka terhadap akarisida telah meningkat pesat. Tungau menyumbang 3 dari 12 arthropoda resisten yang dilaporkan. Dalam aplikasi akarisida global, akarisida kimia konvensional seperti organofosfat, karbamat, organoklorin, dan piretroid masih mendominasi. Dalam beberapa tahun terakhir, meskipun akarisida berefisiensi tinggi seperti bifenazat dan asetafenaka telah muncul, masalah homogenisasi akarisida masih serius. Dengan penggunaan akarisida ini dalam jangka panjang dan tidak ilmiah, sebagian besar tungau herbivora telah mengembangkan berbagai tingkat resistensi terhadap akarisida kimia yang ada di pasaran, dan efektivitasnya telah menurun secara signifikan. Di sisi lain, dengan meningkatnya perhatian terhadap isu-isu lingkungan dan peningkatan bertahap di bidang pertanian organik, permintaan akan produk alami untuk melindungi tanaman di pasar global telah meningkat secara signifikan. Oleh karena itu, pengembangan akarisida biologis baru yang aman, efisien, ramah lingkungan, kurang berbahaya bagi musuh alami, dan tidak mudah mengembangkan resistensi sangatlah penting.
Berdasarkan hal tersebut, sangat dibutuhkan bagi industri dan pembangunan industri untuk memanfaatkan sepenuhnya keunggulan sumber daya hayati Tiongkok guna mendorong penelitian dan pengembangan serta penerapan akarisida biologis.
1. Latar belakang penelitian alkaloid veratrotrol
Hellebore, juga dikenal sebagai bawang gunung atau hellebore hitam, adalah tanaman obat abadi. Sebagai tanaman insektisida asli di Tiongkok, orang sering menggali rimpangnya selama periode pertumbuhan dan merebusnya menjadi rebusan ringan untuk memandikan domba, kambing, sapi, dan ternak lainnya, serta untuk mengatasi larva lalat rumah dan parasit lainnya. Kemudian para peneliti menemukan bahwa hellebore juga memiliki efek pengendalian yang baik terhadap hama lainnya. Misalnya, ekstrak etil asetat dari rimpang Veratrum memiliki aktivitas insektisida yang baik pada larva instar kedua dan ketiga Plutella xylostella, sedangkan ekstrak alkaloid Veratrol memiliki efek mematikan tertentu pada kecoa dewasa dan larva instar keempat. Pada saat yang sama, para peneliti juga menemukan bahwa ekstrak rimpang Veratrum yang berbeda memiliki aktivitas akarisida yang baik, di antaranya ekstrak etanol > ekstrak kloroform > ekstrak n-butanol.
Namun, bagaimana cara mengekstrak bahan aktif merupakan masalah yang sulit. Para peneliti Tiongkok biasanya menggunakan ekstraksi ultrasonik kloroform alkali amonia, ekstraksi air, ekstraksi perkolasi etanol, dan ekstraksi CO2 superkritis untuk mendapatkan zat aktif dari rimpang veratrum. Di antara metode tersebut, metode ekstraksi ultrasonik kloroform alkali amonia menggunakan sejumlah besar pelarut kloroform beracun meskipun tingkat ekstraksinya relatif tinggi; metode ekstraksi air memiliki banyak kali ekstraksi, konsumsi air yang besar, dan tingkat ekstraksi yang rendah. Metode ekstraksi CO2 superkritis untuk mengekstrak alkaloid veratrolin tidak hanya memiliki tingkat ekstraksi yang tinggi, bahan aktif tidak rusak, tetapi juga aktivitas obat dan kemurnian bahan aktif dari produk yang diperoleh sangat meningkat. Selain itu, residu CO2 yang tidak beracun dan bebas pelarut tidak berbahaya bagi tubuh manusia dan lingkungan, yang dapat memperlambat pencemaran lingkungan yang disebabkan oleh metode ekstraksi tradisional, dan telah terdaftar sebagai salah satu teknologi ekstraksi dan pemisahan terbaik untuk khasiat obat tanaman. Namun, proses produksi yang berisiko dan biaya yang tinggi menghambat penerapannya dalam skala industri besar.
2. Kemajuan penelitian dan pengembangan alkaloid veratrotrol
Studi tentang teknologi ekstraksi Veratrum. Teknologi ko-ekstraksi terutama didasarkan pada bahan obat tradisional Tiongkok, veratrorum, yang dilengkapi dengan bahan obat alami. Veratrotoin dan beberapa bahan aktif lainnya disiapkan bersama-sama, dan pada saat yang sama, pelarut yang berbeda digunakan untuk mengekstrak bahan obat botani secara terus menerus, sehingga memaksimalkan pemurnian dan pengendapan komponen aktif yang efektif dalam bahan obat botani secara bertahap. Memperoleh komponen kelompok senyawa dengan fungsi yang berbeda atau fungsi yang serupa dari bahan baku yang sama. Secara signifikan meningkatkan tingkat pemanfaatan bahan baku botani, mengurangi biaya produksi, dan secara signifikan meningkatkan daya saing pasar.
Studi tentang mekanisme kerja zat aktif Veratrum. Ekstrak rimpang Veratrum merupakan sejenis campuran yang mengandung lebih dari sepuluh bahan aktif seperti veratrol, resveratrol, veratrotoin, cyclopamine, veratrol, dan resveratrol oksida. Ekstrak ini bekerja pada sistem saraf hama.
Menurut laporan penelitian, toksisitasnya didasarkan pada pembukaan saluran Na+ yang bergantung pada tegangan, yang pada gilirannya membuka saluran Ca2+ yang diaktifkan oleh tegangan, sehingga menyebabkan pelepasan neurotransmiter. Saluran ion natrium yang diatur oleh tegangan merupakan bagian integral dari pensinyalan saraf dan otot. Komponen aktif dalam ekstrak Veratrum dapat menyebabkan gangguan arus pada saluran ion natrium, yang mengakibatkan perubahan permeabilitas membran, menyebabkan syok tremor dan akhirnya kematian.
Pada saat yang sama, beberapa peneliti Prancis melaporkan bahwa alkaloid veratrolin juga dapat menghambat asetilkolinesterase (AChE) serangga secara non-kompetitif. Karena mekanisme kerja alkaloid veratrolin yang baru, serangan multi-situs dapat terjadi, dan sulit bagi tungau untuk beradaptasi dengan obat multi-situs aksi melalui perubahan struktural mereka sendiri, sehingga tidak mudah untuk mengembangkan resistensi obat.
Teknologi preparasi ekstrak rimpang hellebore 0,1% CE. Didukung oleh teknologi ekstraksi canggih dan dilengkapi dengan teknologi preparasi yang sangat baik, tegangan permukaan obat rendah, yang dapat dengan cepat membungkus tubuh serangga, meningkatkan penetrasi dan penyerapan larutan obat, dan meningkatkan efek bahan aktif. Memiliki dispersibilitas yang baik dalam air, dan larutan transparan dan homogen setelah dispersi. Pengenceran 1000 kali, waktu untuk membasahi lembaran kanvas sepenuhnya adalah 44 detik, dan dapat dengan cepat membasahi dan menembus. Data stabilitas hamburan cahaya berganda menunjukkan bahwa preparasi ekstrak rimpang veratrum 0,1% CE memiliki stabilitas yang baik dan sepenuhnya memenuhi berbagai lingkungan aplikasi lapangan.
Kemajuan penelitian tentang teknologi aplikasi ekstrak rimpang veratrum 0,1% CE
Teknologi baru ini telah sangat meningkatkan sifat kerja cepat obat tersebut. Dibandingkan dengan teknologi sebelumnya, produk ini telah mengurangi penggunaan satu bahan tunggal. Melalui proses yang unik, kandungan bahan dalam produk lebih melimpah, dan efek sinergisnya lebih jelas.
Pada saat yang sama, bila digunakan bersama dengan pestisida kimia yang ada, pertama-tama, dapat secara signifikan mengurangi populasi tungau laba-laba merah, mengurangi jumlah pestisida kimia, dan meningkatkan efek pengendalian. Singkatnya, pada periode serangan tungau jeruk Panonychus yang tinggi di Hezhou, Guangxi, Cina, penyemprotan 0,1% ekstrak rimpang Veratrum CE + 30% etoxazole efektif dalam 20 menit, tidak ada serangga hidup yang terlihat 3 hari setelah aplikasi, dan efek pengendalian dapat dipertahankan di atas 95% hingga 11 hari setelah aplikasi. Pada tahap awal serangan tungau cakar jeruk navel Ruijin Jiangxi, 0,1% ekstrak rimpang Veratrum CE + 30% tetramizine bifenazate semuanya mati 1 hari setelah aplikasi, dan tidak ada serangga hidup yang terlihat 3 hari setelah aplikasi, efek pengendalian mendekati 99% setelah 16 hari.
Hasil uji hayati lapangan di atas menunjukkan bahwa ketika jumlah dasar tungau laba-laba merah rendah atau tinggi, penggunaan tunggal dan penggunaan gabungan dengan bahan kimia, ekstrak rimpang Veratella vulgaris dapat mengurangi jumlah dasar tungau laba-laba merah dan meningkatkan efek pengendalian pestisida kimia. Ekstrak ini menunjukkan efek pengendalian yang sangat baik. Pada saat yang sama, ekstrak rimpang hellebore berasal dari tanaman. Pada konsentrasi yang direkomendasikan, ekstrak ini aman digunakan pada tahap tunas, pembungaan, dan pembentukan buah muda pada sebagian besar tanaman, dan tidak berpengaruh pada pertumbuhan tunas, bunga, dan buah. Ekstrak ini aman dan ramah lingkungan bagi organisme non-target seperti musuh alami tungau, dan tidak memiliki resistensi silang dengan insektisida dan akarisida yang ada. Oleh karena itu, ekstrak ini sangat cocok untuk pengelolaan terpadu tungau (IPM). Dengan berkurangnya penggunaan pestisida kimia, residu pestisida kimia seperti etoxazole, spirodiclofen, dan bifenazate dalam buah jeruk dapat sepenuhnya memenuhi “Standar Keamanan Pangan Nasional Tiongkok untuk Batas Residu Maksimum Pestisida dalam Makanan”, “Standar Batas Residu Pestisida Uni Eropa” dan Standar Batas Residu Pestisida AS dalam Makanan, yang memberikan jaminan kuat untuk keamanan pangan serta kualitas dan keselamatan produk pertanian.
Teknologi pengeditan gen mendorong industrialisasi hellebore.
Hellebore adalah bahan obat yang umum dan merupakan tumbuhan herba abadi dari famili Liliaceae. Tumbuhan ini tumbuh di pegunungan, hutan, atau semak-semak. Distribusinya meliputi Shanxi, Hebei, Henan, Shandong, Liaoning, Sichuan, Jiangsu, dan tempat-tempat lain di Tiongkok. Sumber daya liarnya sangat melimpah. Menurut penelitian, produksi tahunan hellebore obat mendekati 300-500 ton, dan varietasnya meliputi banyak jenis, seperti hellebore, hellebore Xing'an, hellebore Maosu, dan hellebore Guling, dan komponen aktif dari setiap spesies tidak sama.
Dengan perkembangan pesat bioteknologi dan penelitian mendalam tentang bahan obat hellebore, penggunaan teknologi pengeditan gen untuk meningkatkan spesies hellebore yang berkhasiat obat dan domestikasi buatan spesies hellebore liar telah berkembang secara bertahap. Budidaya buatan varietas hellebore akan sangat mengurangi kerusakan akibat penggalian hellebore terhadap sumber daya plasma nutfah liar, dan selanjutnya mendorong industrialisasi hellebore di bidang pertanian dan bidang medis.
Di masa depan, ekstrak rimpang hellebore alami yang berasal dari tanaman obat diharapkan secara bertahap dapat mengurangi penggunaan akarisida kimia tradisional, dan memberikan kontribusi besar dalam meningkatkan kualitas produk pertanian, meningkatkan mutu dan keamanan produk pertanian, memperbaiki lingkungan ekologi pertanian, dan menjaga keanekaragaman hayati.
Waktu posting: 08-Agustus-2022