สารประกอบชีวภาพธรรมชาติดั้งเดิม! ทำลายข้อจำกัดทางเทคนิคของการต้านทานสารกำจัดไรสารเคมี!

สารกำจัดไรเป็นยาฆ่าแมลงประเภทหนึ่งที่ใช้กันอย่างแพร่หลายในภาคเกษตรกรรม อุตสาหกรรม และอุตสาหกรรมอื่นๆ โดยส่วนใหญ่ใช้เพื่อกำจัดไรในปศุสัตว์หรือสัตว์เลี้ยง ทุกปี โลกต้องประสบกับความสูญเสียมหาศาลจากศัตรูพืชไร ตามข้อมูลขององค์การอาหารและเกษตรแห่งสหประชาชาติ ระบุว่าฝูงวัว 80 เปอร์เซ็นต์ของโลกถูกเห็บกัด ซึ่งทำให้โลกสูญเสียรายได้ทางเศรษฐกิจประมาณ 7.3 พันล้านดอลลาร์ต่อปี ในอเมริกาใต้ ต้นถั่วเหลืองที่ได้รับผลกระทบจากไรเดอร์ Mononychellus planki McGregor (Acari: Tetranychidae) สูญเสียผลผลิตธัญพืชไปประมาณ 18.28 เปอร์เซ็นต์ ในจีน พื้นที่ปลูกส้มเกือบ 40 ล้านเอเคอร์ก็ถูกเห็บกัดเช่นกัน ดังนั้น ความต้องการสารกำจัดไรในตลาดโลกจึงเพิ่มขึ้นทุกปี ผลิตภัณฑ์แปดอันดับแรกในตลาดสารกำจัดไรในปี 2561 ได้แก่ สไปโรไดโคลเฟน สไปโรเมทิโคน ไดอาเฟนไทอูรอน ไบเฟนาเซต ไพริดาเบน โพรพาร์ไจต์ เฮกซิไทอาซอกซ์ และเฟนไพรอกซิเมต ยอดขายรวมอยู่ที่ 572 ล้านเหรียญสหรัฐ คิดเป็น 69.1% ของตลาดสารกำจัดไร และคาดว่าขนาดตลาดจะถึง 2 พันล้านเหรียญสหรัฐภายในปี 2568 ขนาดตลาดของสารกำจัดไรมีแนวโน้มจะใหญ่ขึ้น เนื่องจากพื้นที่เพาะปลูกทั่วโลกลดลง ประชากรเพิ่มขึ้น ความต้องการผลิตภัณฑ์จากธรรมชาติเพิ่มขึ้น และความต้องการแนวทางปฏิบัติทางการเกษตรที่ยั่งยืนเพิ่มขึ้น
การวิเคราะห์ตลาดสารกำจัดไรทั่วโลกแสดงให้เห็นว่าไรแดง ไรแดงพันธุ์ Panclaw citrus และ Panonychus urmi เป็นไรศัตรูพืชที่มีความสำคัญทางเศรษฐกิจมากที่สุด โดยมีส่วนแบ่งการตลาดมากกว่า 80% ไรอื่นๆ ที่เกี่ยวข้อง ได้แก่ ไรแดงเทียม (ส่วนใหญ่เป็นไรแดงสั้น) ไรสนิม ไรกาบาล และไรขี้เหล็ก ผักและผลไม้ เช่น ส้ม องุ่น ถั่วเหลือง ฝ้าย และข้าวโพด เป็นพืชหลักที่ใช้สารกำจัดไร
อย่างไรก็ตาม เนื่องจากวงจรชีวิตสั้น การเกิดแบบไม่อาศัยเพศ เครื่องมือเผาผลาญที่ไม่เหมือนใคร และความสามารถในการปรับตัวของสิ่งแวดล้อมที่แข็งแกร่งของไรกินพืช เช่น ไรเดอร์แดงและไร Panclaw ทำให้ความต้านทานต่อสารกำจัดไรเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็ว ไรคิดเป็น 3 ใน 12 สัตว์ขาปล้องที่ต้านทานได้ ในการใช้สารกำจัดไรทั่วโลก สารกำจัดไรเคมีทั่วไป เช่น ออร์กาโนฟอสเฟต คาร์บาเมต ออร์กาโนคลอรีน และไพรีทรอยด์ ยังคงครองตำแหน่งที่โดดเด่น ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา แม้ว่าจะมีสารกำจัดไรที่มีประสิทธิภาพสูง เช่น ไบเฟนาเซตและอะซีตาฟีแนคออกมา แต่ปัญหาการทำให้สารกำจัดไรเป็นเนื้อเดียวกันก็ยังคงร้ายแรง ด้วยการใช้สารกำจัดไรเหล่านี้ในระยะยาวและไม่เป็นวิทยาศาสตร์ ไรกินพืชส่วนใหญ่จึงพัฒนาระดับความต้านทานต่อสารกำจัดไรเคมีในท้องตลาดในระดับที่แตกต่างกัน และผลกระทบของสารกำจัดไรก็ลดลงอย่างมาก ในทางกลับกัน ด้วยความใส่ใจต่อปัญหาสิ่งแวดล้อมที่เพิ่มมากขึ้นและการเพิ่มขึ้นอย่างค่อยเป็นค่อยไปของพื้นที่เกษตรอินทรีย์ ความต้องการผลิตภัณฑ์จากธรรมชาติเพื่อปกป้องพืชผลในตลาดโลกจึงเพิ่มขึ้นอย่างมาก ดังนั้น การพัฒนาสารกำจัดไรที่ปลอดภัย มีประสิทธิภาพ เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม เป็นอันตรายต่อศัตรูธรรมชาติน้อยลง และสารกำจัดไรทางชีวภาพชนิดใหม่ที่ปลอดภัยและไม่สามารถต้านทานได้ง่ายจึงใกล้จะเกิดขึ้นแล้ว
จากนี้ จึงมีความจำเป็นเร่งด่วนที่อุตสาหกรรมและการพัฒนาภาคอุตสาหกรรมจะต้องใช้ประโยชน์จากทรัพยากรชีวภาพของจีนให้เกิดประโยชน์สูงสุด เพื่อส่งเสริมการวิจัยและพัฒนา และการประยุกต์ใช้สารกำจัดไรทางชีวภาพ

1. พื้นฐานการวิจัยของสารอัลคาลอยด์เวอราโทรโทรล

แฮลเลบอร์ หรือที่รู้จักกันในชื่อหัวหอมภูเขา แฮลเลบอร์สีดำ เป็นวัสดุยาอายุหลายปี เนื่องจากเป็นพืชพื้นเมืองที่ใช้ฆ่าแมลงในจีน ผู้คนจึงมักขุดเหง้าของพืชชนิดนี้ออกมาในช่วงที่พืชกำลังเจริญเติบโต แล้วนำไปทอดในยาต้มอ่อนๆ เพื่อล้างแกะ แพะ วัว และปศุสัตว์อื่นๆ ในน้ำเย็น และเพื่อจัดการกับแมลงวันและปรสิตอื่นๆ จากนั้นนักวิจัยก็พบว่าแฮลเลบอร์ยังมีผลดีในการควบคุมศัตรูพืชชนิดอื่นๆ ด้วย ตัวอย่างเช่น สารสกัดเอทิลอะซิเตทของเหง้า Veratrum มีฤทธิ์ฆ่าแมลงได้ดีกับตัวอ่อนระยะที่ 2 และ 3 ของ Plutella xylostella ในขณะที่สารสกัดอัลคาลอยด์ Veratrol มีฤทธิ์ฆ่าแมลงได้ดีกับตัวอ่อนระยะที่ 2 และ 3 ของแมลงสาบเยอรมัน ในขณะเดียวกัน นักวิจัยยังพบอีกว่าสารสกัดต่างๆ ของเหง้า Veratrum มีฤทธิ์ฆ่าแมลงได้ดี ซึ่งได้แก่ สารสกัดเอธานอล > สารสกัดคลอโรฟอร์ม > สารสกัด n-butanol
อย่างไรก็ตาม วิธีการสกัดสารออกฤทธิ์เป็นปัญหาที่ยาก นักวิจัยชาวจีนมักใช้การสกัดด้วยอัลตราซาวนด์คลอโรฟอร์มด้วยแอมโมเนีย การสกัดด้วยน้ำ การสกัดด้วยเอธานอล และการสกัดด้วยคาร์บอนไดออกไซด์เหนือวิกฤตเพื่อสกัดสารออกฤทธิ์จากเหง้าของเวอราทรอล วิธีการสกัดด้วยอัลตราซาวนด์คลอโรฟอร์มด้วยแอมโมเนียนั้นใช้คลอโรฟอร์มซึ่งเป็นตัวทำละลายที่เป็นพิษในปริมาณมาก แม้ว่าอัตราการสกัดจะค่อนข้างสูงก็ตาม วิธีการสกัดด้วยน้ำนั้นใช้เวลาในการสกัดหลายครั้ง ใช้น้ำมาก และมีอัตราการสกัดต่ำ ซึ่งอัตราดังกล่าวถือว่าต่ำ วิธีการสกัดด้วยคาร์บอนไดออกไซด์เหนือวิกฤตเพื่อสกัดอัลคาลอยด์เวอราทรอลลีนนั้นไม่เพียงแต่มีอัตราการสกัดที่สูงเท่านั้น แต่สารออกฤทธิ์ยังไม่ถูกทำลายอีกด้วย นอกจากนี้ ฤทธิ์ทางยาและความบริสุทธิ์ของสารออกฤทธิ์ของผลิตภัณฑ์ที่ได้ยังได้รับการปรับปรุงอย่างมากอีกด้วย นอกจากนี้ สารตกค้าง CO2 ที่ไม่เป็นพิษและไม่มีตัวทำละลายนั้นไม่เป็นอันตรายต่อร่างกายมนุษย์และสิ่งแวดล้อม ซึ่งสามารถชะลอการมลพิษทางสิ่งแวดล้อมที่เกิดจากวิธีการสกัดแบบดั้งเดิมได้ และได้รับการยกย่องให้เป็นเทคโนโลยีการสกัดและแยกที่ดีที่สุดอย่างหนึ่งสำหรับผลทางยาของพืช อย่างไรก็ตาม กระบวนการผลิตที่มีความเสี่ยงและต้นทุนที่สูงเป็นอุปสรรคต่อการใช้งานในอุตสาหกรรมขนาดใหญ่
2. ความก้าวหน้าในการวิจัยและพัฒนาของอัลคาลอยด์เวอราโทรโทรล
การศึกษาวิจัยเทคโนโลยีการสกัดของ Veratrum เทคโนโลยีการสกัดร่วมนั้นใช้ veratrorum ซึ่งเป็นยาแผนโบราณของจีนเป็นหลัก โดยเสริมด้วยยาจากธรรมชาติ Veratrotoin และสารออกฤทธิ์อื่นๆ หลายชนิดได้รับการเตรียมร่วมกัน และในขณะเดียวกัน ตัวทำละลายที่แตกต่างกันจะถูกใช้สกัดสารออกฤทธิ์จากพืชอย่างต่อเนื่อง เพื่อเพิ่มการฟอกและการตกตะกอนของสารออกฤทธิ์ที่มีประสิทธิภาพในสารออกฤทธิ์จากพืชในแต่ละขั้นตอน การได้รับสารออกฤทธิ์กลุ่มหนึ่งที่มีฟังก์ชันการทำงานที่แตกต่างกันหรือฟังก์ชันการทำงานที่คล้ายคลึงกันจากวัตถุดิบชุดเดียวกัน ปรับปรุงอัตราการใช้ประโยชน์ของวัตถุดิบจากพืชอย่างมีนัยสำคัญ ลดต้นทุนการผลิต และเพิ่มความสามารถในการแข่งขันในตลาดอย่างมีนัยสำคัญ
การศึกษาเกี่ยวกับกลไกการออกฤทธิ์ของสารออกฤทธิ์ Veratrum สารสกัดเหง้า Veratrol เป็นสารผสมชนิดหนึ่งที่มีสารออกฤทธิ์มากกว่า 10 ชนิด เช่น เวอราทรอล เรสเวอราทรอล เวอราโทรโทอิน ไซโคลพามีน เวอราทรอล และเรสเวอราทรอลออกไซด์ ระบบประสาทของแมลงศัตรูพืช
จากรายงานการวิจัย พบว่าพิษของสารนี้เกิดจากการเปิดช่องโซเดียมไอออนที่ขึ้นอยู่กับแรงดันไฟฟ้า ซึ่งจะเปิดช่องแคลเซียมไอออนที่เปิดใช้งานด้วยแรงดันไฟฟ้า ส่งผลให้มีการปลดปล่อยสารสื่อประสาท ช่องโซเดียมไอออนที่ควบคุมแรงดันไฟฟ้าเป็นส่วนสำคัญของการส่งสัญญาณของเซลล์ประสาทและกล้ามเนื้อ ส่วนประกอบที่ออกฤทธิ์ในสารสกัด Veratrum อาจทำให้เกิดการรบกวนของกระแสไฟฟ้าในช่องโซเดียมไอออน ส่งผลให้การซึมผ่านของเยื่อหุ้มเซลล์เปลี่ยนแปลงไป ทำให้เกิดอาการสั่นและเสียชีวิตในที่สุด
ในเวลาเดียวกัน นักวิชาการชาวฝรั่งเศสบางคนรายงานว่าอัลคาลอยด์เวอราโทรลีนสามารถยับยั้งอะเซทิลโคลีนเอสเทอเรส (AChE) ของแมลงได้แบบไม่แข่งขัน เนื่องจากกลไกการออกฤทธิ์ใหม่ของอัลคาลอยด์เวอราโทรโทรล จึงอาจเกิดการโจมตีหลายตำแหน่งได้ และไรจะปรับตัวเข้ากับยาหลายตำแหน่งได้ยากผ่านการเปลี่ยนแปลงโครงสร้างของมันเอง ดังนั้นจึงไม่ใช่เรื่องง่ายที่จะพัฒนาความต้านทานต่อยา

เทคโนโลยีการเตรียมสารสกัดเหง้าเฮลเลบอร์ 0.1% CE รองรับด้วยเทคโนโลยีการสกัดขั้นสูงและเสริมด้วยเทคโนโลยีการเตรียมที่ยอดเยี่ยม แรงตึงผิวของยามีขนาดเล็ก ซึ่งสามารถห่อหุ้มร่างกายแมลงได้อย่างรวดเร็ว ส่งเสริมการแทรกซึมและการดูดซึมของสารละลายยา และเพิ่มประสิทธิภาพของส่วนผสมที่มีฤทธิ์ มีการกระจายตัวในน้ำที่ดี และสารละลายจะโปร่งใสและเป็นเนื้อเดียวกันหลังจากการกระจายตัว เมื่อเจือจาง 1,000 เท่า เวลาในการทำให้แผ่นผ้าใบเปียกหมดคือ 44 วินาที และสามารถเปียกและซึมได้อย่างรวดเร็ว ข้อมูลความเสถียรของการกระเจิงแสงหลายครั้งแสดงให้เห็นว่าการเตรียมสารสกัดเหง้าเฮลเลบอร์ 0.1% CE มีเสถียรภาพที่ดีและตอบสนองสภาพแวดล้อมการใช้งานภาคสนามต่างๆ ได้อย่างเต็มที่
ความก้าวหน้าการวิจัยเทคโนโลยีการประยุกต์ใช้สารสกัดเหง้าเวอราทรัม 0.1% CE
เทคโนโลยีใหม่ช่วยปรับปรุงคุณสมบัติการออกฤทธิ์อย่างรวดเร็วของยาได้อย่างมาก เมื่อเทียบกับเทคโนโลยีก่อนหน้านี้ ผลิตภัณฑ์ได้ลดการใช้ส่วนผสมเพียงชนิดเดียว ด้วยกระบวนการพิเศษ ส่วนผสมในผลิตภัณฑ์จึงมีมากขึ้น และผลการทำงานร่วมกันก็ชัดเจนยิ่งขึ้น
ในเวลาเดียวกัน เมื่อใช้ร่วมกับยาฆ่าแมลงเคมีที่มีอยู่ ประการแรก สามารถลดฐานประชากรของไรเดอร์แดงได้อย่างมีนัยสำคัญ ลดปริมาณยาฆ่าแมลงเคมี และปรับปรุงผลการควบคุม สรุปแล้ว ในช่วงที่มีไรเดอร์ส้ม Panonychus ชุกชุมสูงในเฮ่อโจว กวางสี ประเทศจีน การพ่นสารสกัดเหง้า Veratrum 0.1% CE + 30% etoxazole มีประสิทธิภาพใน 20 นาที ไม่พบแมลงมีชีวิต 3 วันหลังจากฉีดพ่น และผลการควบคุมคือ 11 วันหลังจากฉีดพ่น สามารถรักษาไว้ได้สูงกว่า 95% ในระยะเริ่มต้นของไรเดอร์ส้มสะดือ Jiangxi Ruijin สารสกัดเหง้า Veratrum 0.1% CE + 30% tetramizine bifenazate ตายทั้งหมด 1 วันหลังจากฉีดพ่น และไม่พบแมลงมีชีวิต 3 วันหลังจากฉีดพ่น ผลการควบคุมใกล้เคียง 99% หลังจากฉีดพ่น 16 วัน
ผลการทดลองทางชีวภาพภาคสนามข้างต้นแสดงให้เห็นว่าเมื่อจำนวนเบสของไรเดอร์แดงต่ำหรือสูง การใช้สารเดี่ยวและการใช้สารประกอบกับสารเคมี สารสกัดเหง้าของ Veratella vulgaris สามารถลดจำนวนเบสของหนอนแมงมุมแดงและปรับปรุงผลการควบคุมของยาฆ่าแมลงเคมีได้ แสดงผลการควบคุมที่ยอดเยี่ยม ในเวลาเดียวกัน สารสกัดเหง้าของแฮลเลบอร์สกัดจากพืช เมื่อใช้ความเข้มข้นที่แนะนำ จะปลอดภัยสำหรับการใช้ในระยะแตกหน่อ ระยะออกดอก และระยะผลอ่อนของพืชส่วนใหญ่ และไม่มีผลต่อการขยายตัวของยอด ดอก และผล ปลอดภัยและเป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมสำหรับสิ่งมีชีวิตที่ไม่ใช่เป้าหมาย เช่น ศัตรูตามธรรมชาติของไร และไม่มีความต้านทานข้ามกับยาฆ่าแมลงและสารกำจัดไรที่มีอยู่ เหมาะมากสำหรับการจัดการไรแบบบูรณาการ (IPM) และด้วยการลดการใช้สารเคมีกำจัดศัตรูพืช สารตกค้างของสารเคมีกำจัดศัตรูพืช เช่น อีทอกซาโซล สไปโรไดโคลเฟน และไบเฟนาเซตในส้มสามารถผ่านมาตรฐานความปลอดภัยอาหารแห่งชาติของจีนสำหรับปริมาณสูงสุดของสารกำจัดศัตรูพืชในอาหาร และมาตรฐานของสหภาพยุโรปได้อย่างสมบูรณ์ มาตรฐานปริมาณสารตกค้างของสารกำจัดศัตรูพืชและมาตรฐานปริมาณสารตกค้างของสารกำจัดศัตรูพืชในอาหารของสหรัฐอเมริกาเป็นเครื่องรับประกันความปลอดภัยด้านอาหารและคุณภาพและความปลอดภัยของผลิตภัณฑ์ทางการเกษตร
เทคโนโลยีการตัดแต่งยีนส่งเสริมการนำพืชสกุลแฮลเลโบร์เข้าสู่อุตสาหกรรม
Hellebore เป็นสมุนไพรยืนต้นในวงศ์ Liliaceae ขึ้นอยู่ตามภูเขา ป่าไม้ หรือพุ่มไม้ มีการกระจายพันธุ์ในมณฑลซานซี เหอเป่ย เหอหนาน ซานตง เหลียวหนิง เสฉวน เจียงซู และที่อื่นๆ ในประเทศจีน อุดมไปด้วยทรัพยากรธรรมชาติ จากการศึกษาพบว่าผลผลิตประจำปีของ Hellebore ที่ใช้เป็นยาอยู่ที่ประมาณ 300-500 ตัน และมีหลายพันธุ์ เช่น Hellebore, Xing'an hellebore, Maosu hellebore และ Guling hellebore โดยส่วนประกอบที่ออกฤทธิ์ของแต่ละสายพันธุ์ไม่เหมือนกัน
ด้วยการพัฒนาอย่างรวดเร็วของเทคโนโลยีชีวภาพและการวิจัยเชิงลึกเกี่ยวกับวัสดุยาของพืชสกุลแฮลเลบอร์ การใช้เทคโนโลยีการตัดแต่งยีนเพื่อปรับปรุงพันธุ์พืชสกุลแฮลเลบอร์เพื่อใช้เป็นยาและการทำให้พืชสกุลแฮลเลบอร์ป่าเชื่องตามธรรมชาติได้คืบหน้าไปทีละขั้นตอน การเพาะปลูกพืชสกุลแฮลเลบอร์แบบเทียมจะช่วยลดความเสียหายจากการขุดพืชสกุลแฮลเลบอร์ต่อทรัพยากรพันธุกรรมพืชป่าได้อย่างมาก และส่งเสริมการนำพืชสกุลแฮลเลบอร์ไปใช้ในอุตสาหกรรมเกษตรกรรมและการแพทย์ต่อไป
ในอนาคตคาดว่าสารสกัดเหง้าของพืชสมุนไพร Hellebore จากธรรมชาติจะลดการใช้สารเคมีกำจัดไรแบบดั้งเดิมลงเรื่อยๆ และปรับปรุงคุณภาพของผลิตภัณฑ์ทางการเกษตร ปรับปรุงคุณภาพและความปลอดภัยของผลิตภัณฑ์ทางการเกษตร ปรับปรุงสภาพแวดล้อมทางนิเวศวิทยาทางการเกษตร และรักษาความหลากหลายทางชีวภาพให้ดียิ่งขึ้น ถือเป็นผลงานที่ยอดเยี่ยม