Bu içeriği görüntülemek için JoVE aboneliği gereklidir. Oturum açın veya ücretsiz deneme sürümünü başlatın.
Method Article
Burada, sıvı kromatografi-tandem kütle spektrometresi (LC-MS-MS) kullanılarak hidroponik koşullar altında buğdayda imidaklopridin emiliminin, translokasyonunun ve dağılımının belirlenmesi için bir protokol sunulmaktadır. Sonuçlar, imidacloprid'in buğday tarafından emilebileceğini ve imidacloprid'in hem buğday köklerinde hem de yapraklarında tespit edildiğini gösterdi.
Bir insektisit sınıfı olan neonikotinoidler, yeni etki tarzları, yüksek böcek öldürücü aktiviteleri ve güçlü kök alımları nedeniyle yaygın olarak kullanılmaktadır. Dünya çapında en yaygın kullanılan insektisit olan imidakloprid, temsili bir birinci nesil neonikotinoiddir ve mahsuller, sebzeler ve meyve ağaçları için haşere kontrolünde kullanılır. Bu kadar geniş bir imidakloprid uygulamasıyla, mahsullerdeki kalıntısı giderek artan bir inceleme çekmiştir. Bu çalışmada, hidrokültür için 0.5 mg / L veya 5 mg / L imidacloprid içeren bir kültür ortamına 15 buğday fidesi yerleştirildi. Buğday kökleri ve yapraklarındaki imidacloprid içeriği, buğdayda imidacloprid'in göçünü ve dağılımını araştırmak için 1 gün, 2 gün ve 3 günlük hidrokültürden sonra belirlenmiştir. Sonuçlar, imidacloprid'in buğday bitkisinin hem köklerinde hem de yapraklarında tespit edildiğini ve köklerdeki imidacloprid içeriğinin yapraklardakinden daha yüksek olduğunu göstermiştir. Ayrıca, buğdaydaki imidacloprid konsantrasyonu, maruz kalma süresinin artmasıyla artmıştır. 3 günlük maruziyetten sonra, 0.5 mg / L tedavi grubundaki buğdayın kökleri ve yaprakları sırasıyla 4.55 mg / kg ± 1.45 mg / kg ve 1.30 mg / kg ± 0.08 mg / kg imidakloprid içerirken, 5 mg / L tedavi grubunun kökleri ve yaprakları 42.5 mg / kg ± 0.62 mg / kg ve 8.71 mg / kg ± 0.14 mg / kg imidakloprid içeriyordu, sırasıyla. Bu çalışmanın sonuçları, ürünlerdeki pestisit kalıntılarının daha iyi anlaşılmasını sağlamakta ve pestisitlerin çevresel risk değerlendirmesi için bir veri referansı sağlamaktadır.
Günümüz tarımında, pestisitlerin kullanımı mahsul verimini artırmak için esastır. Neonikotinoid insektisitler, böcek sinir sistemindeki nikotinik asetilkolin reseptörlerini kontrol ederek membran potansiyel dengesini değiştirir, böylece böcek merkezi sinir sisteminin normal iletimini inhibe eder, böceklerin felce ve ölümüne yol açar1. Geleneksel insektisitlerle karşılaştırıldığında, neonikotinoidlerin yeni etki modları, yüksek böcek öldürücü aktivite ve güçlü kök emilimi gibi avantajları vardır, bu da onları pestisit pazarında oldukça başarılı kılar 2,3. Neonikotinoidlerin satış hacminin 2014 yılında dünya pestisit pazarının% 27'sini oluşturduğu bildirilmiştir. Neonikotinoidlerin yıllık ortalama büyüme oranı 2005'ten 2010'a kadar% 11.4 idi ve bunun yaklaşık% 7'si Çin'de kaydedildi 4,5,6. 2016'nın sonundan 2017'nin ilk yarısına kadar, Çin'deki pestisit satışları düştükten sonra toparlanmaya başladı ve neonikotinoid insektisitlerin önemli bir fiyat artışı gösterdiği pestisit fiyatları artmaya devam etti7. Şimdiye kadar, her biri sırasıylapiridin klorür, tiyazolil ve tetrahidrofuran nikotin grupları içeren üç nesil neonikotinoid insektisit geliştirilmiştir 8.
Imidacloprid, moleküler formülü C9H10ClN5O2 olan ve renksiz bir kristal olan ilk nesil neonikotinoid insektisitleri temsil eder. Imidacloprid, esas olarak yaprak bitleri, planthoppers, mealworms ve thrips9 gibi zararlıları kontrol etmek için kullanılır ve pirinç, buğday, mısır, pamuk gibi ürünlere ve patates gibi sebzelere ve meyve ağaçlarına uygulanabilir. Pestisitlerin uzun vadeli, önemli ve sürekli uygulanması nedeniyle, hem faydalı böcekler hem de zararlıların doğal düşmanları hızla azalmış ve bazı tarımsal zararlılar pestisitlere karşı dirençli hale gelmiş, bu da sürekli ve artan miktarlarda pestisit uygulama kısır döngüsüne neden olmuştur10. Buna ek olarak, pestisitlerin yaygın olarak uygulanması, toprak kalitesinin bozulmasına, tarım ürünlerinde kalıcı pestisit kalıntılarına ve sadece tarımsal ekolojik çevreye önemli zararlar vermekle kalmayıp aynı zamanda insan sağlığı için de ciddi bir tehdit oluşturan diğer ekolojik sorunlara yol açmıştır112. Pestisit püskürtme, toprak mikroplarının ve toprak hayvanlarının büyümesini ve kalitesini ciddi şekilde etkiler13. Pestisitlerin mantıksız veya aşırı kullanımı, toprak ve su ortamı, hayvanlar ve bitkiler ve hatta insan yaşamı için önemli güvenlik risklerine neden olmuştur14. Son yıllarda, pestisitlerin yaygın olarak uygulanması ile ürünlerde aşırı pestisit kalıntıları sorunu daha da şiddetlenmiştir. Sebze verimini arttırmak için imidacloprid kullanıldığında, sebzelerde imidacloprid'in emilim oranı, imidacloprid15'in miktarındaki ve kalıntısındaki artışla artmıştır. Önemli bir gıda ürünü olarak, buğdayın hem üretimi hem de güvenliği kritik öneme sahiptir. Bu nedenle buğday için kullanılan pestisitlerin kalıntı ve dağıtım politikalarının netleştirilmesi gerekmektedir.
Son yıllarda, imidacloprid kalıntılarını sudan, topraktan ve bitkilerden çıkarmak için birçok yöntem geliştirilmiştir. QuEChERS yöntemi (hızlı, kolay, ucuz, etkili, sağlam ve güvenli), katı fazlı mikroekstraksiyon teknolojisini ve dağınık katı faz ekstraksiyon teknolojisini birleştiren ve ekstraksiyon çözücüsü olarak asetonitril kullanımını ve sırasıyla NaCl ve susuz MgSO4 kullanılarak numunedeki karışık safsızlıkların ve suyun uzaklaştırılmasını içeren yeni bir yöntemdir16. QuEChERS yöntemi minimum cam eşya gerektirir ve basit deneysel adımlara sahiptir, bu da onu en popüler pestisit ekstraksiyon yöntemlerinden biri haline getirir17. İmidaklopridin tespiti için, sıvı kromatografisi (LC) ile 1 × 10−9 g18 kadar düşük bir tespit sınırına ve gaz kromatografisi (GC) ile 1 × 10−11 g19 kadar düşük bir tespit sınırına ulaşılmıştır. Yüksek çözünürlükleri ve hassasiyetleri nedeniyle, LC-MS ve GC-MS, 1 × 10-13 ila 1 × 10-14 g20,21 arasında daha düşük imidakloprid tespit sınırları göstermiştir; Bu nedenle, bu teknikler eser imidacloprid kalıntılarının analizi için çok uygundur.
Bu çalışmada, hedef kirletici olarak imidacloprid seçildi ve buğdaydaki imidacloprid kalıntılarının dağılımını incelemek için test ürünü olarak buğday seçildi. Bu protokol, hidroponik koşullar altında yetiştirilen buğday bitkilerinin farklı kısımlarında imidacloprid'in emilimini ve depolanmasını araştırarak, buğdaydaki pestisit imidacloprid'in zenginleştirilmesi ve transferinin kapsamlı analizi için bir yöntemi detaylandırmaktadır. Bu çalışma, buğdaydaki pestisit kalıntılarının risk değerlendirmesi için teorik bir temel sağlamayı, pestisit kalıntılarını azaltmak için pestisitlerin tarımsal üretim faaliyetlerinde akılcı uygulamasına rehberlik etmeyi ve bitkisel üretimin güvenliğini artırmayı amaçlamaktadır.
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
1. Buğday tohumlarının çimlenmesi
Resim 1: Buğday tohumlarının dezenfeksiyonu. Buğday tohumları, tohum yüzeyini dezenfekte etmek için 15 dakika boyunca% 10 H2O2çözeltisine (bir beherde) batırıldı. Bu şeklin daha büyük bir versiyonunu görmek için lütfen buraya tıklayın.
Şekil 2: Buğday tohumlarının çimlenmesi. Buğday tohumları, nemli steril filtre kağıdı içeren bir cam Petri kabına eşit olarak yayıldı. Petri kabı, buğday tohumlarını çimlendirmek için yapay bir iklim inkübatörüne yerleştirildi. Bu şeklin daha büyük bir versiyonunu görmek için lütfen buraya tıklayın.
2. Buğday fidanı yetiştiriciliği
Şekil 3: Buğday fidelerinin topraksız yetiştiriciliği. Buğday fideleri, 100 mL 1/2 Hoagland besin çözeltisinde 0 gün, 3 gün ve 7 gün boyunca hidroponik olarak yetiştirildi. Bu şeklin daha büyük bir versiyonunu görmek için lütfen buraya tıklayın.
3. Buğday bitkilerini imidacloprid çözeltisine maruz bırakan deney
4. Buğdaydan imidacloprid ekstraksiyonu prosedürü
Resim 4: Rendelenmiş buğday kökleri ve yaprakları. Taze buğday kökleri ve yaprakları makas kullanılarak yaklaşık 1 cm'lik parçalara ayrılırdı. Bu şeklin daha büyük bir versiyonunu görmek için lütfen buraya tıklayın.
Şekil 5: Buğday yapraklarında imidacloprid ekstraksiyonu. Örneklerdeki imidacloprid, QuEChERS yöntemi kullanılarak ekstrakte edildi (protokolün 4.2.1-4.2.4 adımları). Bu şeklin daha büyük bir versiyonunu görmek için lütfen buraya tıklayın.
Şekil 6: Buğday yapraklarındaki imidacloprid'in saflaştırılması. Dekontaminant 50 mg GCB + 150 mg MgSO4 idi. Bu şeklin daha büyük bir versiyonunu görmek için lütfen buraya tıklayın.
5. İmidacloprid'in nicelleştirilmesi
Resim 7: Buğday yapraklarındaki imidacloprid'in kromatogramı ve kütle spektrogramı. Üst panelde imidacloprid'in kromatogramı gösterilir (tutma süresi = 0.93 dakika). Alt panel, imidaklopridin kütle spektrogramını 0.93 dakikada gösterir ve imidakloprid üretiminin (m / z = 208.8) tepki yoğunluğunu gösterir. Bu şeklin daha büyük bir versiyonunu görmek için lütfen buraya tıklayın.
Kolon sıcaklığı | 40 °C |
Solvent A | %99,9 su/%0,1 formik asit (v/v) |
Çözücü B | asetonitril |
Elüsyon programı | 0–0,5 dakika, A = %20 |
0,5–2 dakika, A = %20–%50 | |
2–3 dakika, A = %50 | |
3–3,1 dakika, A = %50–%20 | |
3,1–5 dakika, A=%20 | |
Akış hızı (mL/dak) | 0.3 |
Enjeksiyon hacmi (μL) | 5 |
Kılcal sıcaklık (°C) | 330 |
Buharlaştırıcı sıcaklığı (°C) | 350 |
Kılıf gazı akış hızı (Arb) | 40 |
Aux gaz akış hızı (Arb) | 20 |
Püskürtme voltajı (V) | 3900 |
Çarpışma gazı basıncı (mTorr) | 1.5 |
Öncü iyon | 256.1 |
Ürün iyonu/Çarpışma enerjisi (eV) | 208.8/16 |
Tablo 1: Sıvı kromatografisi-kütle spektrometresi yönteminin elüsyon programı ve iyon kaynağı parametreleri.
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
İmidacloprid'in cihaz tespit sınırı (LOD) 5.76 × 10−14 g idi ve yöntemin buğday kökü veya yaprağındaki imidacloprid'in LOD'si 0.01 μg / kg idi; Matris etkisi gözlenmedi. Buğdayda imidacloprid'in geri kazanım verimleri Tablo 2'de gösterilmiştir. 0.5 mg/L ve 5 mg/L imidakloprid konsantrasyonlarına maruz kalan buğday köklerinden imidacloprid'in geri kazanım verimleri sırasıyla %94.0-%97.6 ve %98.8-%99.2; Varyasyon katsayıları sırasıyla %1.92 ve %0.20 idi. 0.5 mg/L ve ...
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
Son yıllarda, pestisit imidacloprid'in kalıntılarının ön arıtımı ve tespiti için yöntemler sıklıkla bildirilmiştir. Badawy ve ark.23, sera koşullarında yetiştirilen domates meyvelerinde imidacloprid içeriğini belirlemek için yüksek performanslı sıvı kromatografisi kullanmış ve 0.0125-0.15 μg / mL aralığında imidacloprid için iyi doğrusallık bildirmiştir. Zhai ve ark.24, Çin frenk soğanlarında imidacloprid kalıntılarını incelemek içi...
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
Yazarlar çıkar çatışması olmadığını beyan ederler. Tüm yazarlar makaleyi okumuş ve onaylamıştır. Bu çalışma daha önce yayınlanmamıştır ve başka bir hakemli dergi tarafından değerlendirilmemektedir.
Bu çalışma Çin Ulusal Doğa Bilimleri Vakfı (No. 42277039) tarafından desteklenmiştir.
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Acetonitrile | Sigma-Aldrich (Shanghai) Trading Co. Ltd. | 01-06-1995 | Suitable for HPLC, gradient grade, >99.9% |
Analytical balance | Sartorius Lab Instruments Co.Ltd. | GL124-1SCN | |
Artificial climate incubator | Shanghai Badian Instrument Equipment Co. Ltd. | HK320 | |
Centrifuge | Eppendorf China Co. Ltd. | Centrifuge5804 | |
Disposable syringe | Sigma-Aldrich (Shanghai) Trading Co. Ltd. | Z116866 | Capacity 5 mL, graduated 0.2 mL, non-sterile |
Formic acid | Sigma-Aldrich (Shanghai) Trading Co. Ltd. | Y0001970 | European pharmacopoeia reference standard |
Graphitized carbon black (GCB) | Sigma-Aldrich (Shanghai) Trading Co. Ltd. | V900058 | 45 μm |
H2O2 | Sigma-Aldrich (Shanghai) Trading Co.Ltd. | 31642 | 30% (w/w) |
Hoagland’s Basal Salt Mixture | Shanghai Yu Bo Biotech Co. Ltd. | NS1011 | Anhydrous, reagent grade |
Hydroponic equipment | Jiangsu Rongcheng Agricultural Science and Technology Development Co.Ltd. | SDZ04BD | |
Hypersil BDS C18 column | Thermo Fisher Scientific (China) Co. Ltd. | 28103-102130 | |
Imidacloprid | Sigma-Aldrich (Shanghai) Trading Co. Ltd. | Y0002028 | European pharmacopoeia reference standard |
MgSO4 | Sigma-Aldrich (Shanghai) Trading Co. Ltd. | 208094 | Anhydrous, reagent grade, >97% |
NaCl | Sigma-Aldrich (Shanghai) Trading Co.Ltd. | S9888 | Reagent grade, 99% |
pH meter | Shanghai Thunder Magnetic Instrument Factory | PHSJ-3F | |
Phytotron box | Harbin Donglian Electronic Technology Co. Ltd. | HPG-280B | |
Pipettes | Eppendorf China Co. Ltd. | Research plus | |
Syringe filter | Sigma-Aldrich (Shanghai) Trading Co.Ltd. | SLGV033N | Nylon, 0.22 µm pore size, 33 mm, non-sterile |
Ultra performance liquid chromatography tandem triple quadrupole mass spectrometry | Thermo Fisher Scientific (China) Co. Ltd. | UltiMate 3000 | |
TSQ Quantum Access MAX | |||
Vortex mixer | Shanghai Yetuo Technology Co. Ltd. | Vortex-2 | |
Wheat seed | LuKe seed industry | Jimai 20 |
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
Bu JoVE makalesinin metnini veya resimlerini yeniden kullanma izni talebi
Izin talebiThis article has been published
Video Coming Soon
JoVE Hakkında
Telif Hakkı © 2020 MyJove Corporation. Tüm hakları saklıdır