Summary
यहां प्रस्तुत तरल क्रोमैटोग्राफी-टेंडम मास स्पेक्ट्रोमेट्री (एलसी-एमएस-एमएस) का उपयोग करके हाइड्रोपोनिक परिस्थितियों के तहत गेहूं में इमिडाक्लोप्रिड के अवशोषण, स्थानांतरण और वितरण के निर्धारण के लिए एक प्रोटोकॉल है। परिणामों से पता चला है कि इमिडाक्लोप्रिड को गेहूं द्वारा अवशोषित किया जा सकता है, और गेहूं की जड़ों और पत्तियों दोनों में इमिडाक्लोप्रिड का पता लगाया गया था।
Abstract
नियोनिकोटिनोइड्स, कीटनाशकों का एक वर्ग, व्यापक रूप से उनकी कार्रवाई के नए तरीकों, उच्च कीटनाशक गतिविधि और मजबूत जड़ उत्थान के कारण उपयोग किया जाता है। इमिडाक्लोप्रिड, दुनिया भर में सबसे व्यापक रूप से इस्तेमाल किया जाने वाला कीटनाशक, एक प्रतिनिधि पहली पीढ़ी का नियोनिकोटिनोइड है और इसका उपयोग फसलों, सब्जियों और फलों के पेड़ों के लिए कीट नियंत्रण में किया जाता है। इमिडाक्लोप्रिड के इस तरह के व्यापक अनुप्रयोग के साथ, फसलों में इसके अवशेषों ने बढ़ती जांच को आकर्षित किया है। वर्तमान अध्ययन में, 15 गेहूं के पौधों को हाइड्रोकल्चर के लिए 0.5 मिलीग्राम / एल या 5 मिलीग्राम / एल इमिडाक्लोप्रिड युक्त कल्चर माध्यम में रखा गया था। गेहूं की जड़ों और पत्तियों में इमिडाक्लोप्रिड की सामग्री 1 दिन, 2 दिन और 3 दिनों के बाद गेहूं में इमिडाक्लोप्रिड के प्रवास और वितरण का पता लगाने के लिए जलसंस्कृति के बाद निर्धारित की गई थी। परिणामों से पता चला कि गेहूं के पौधे की जड़ों और पत्तियों दोनों में इमिडाक्लोप्रिड का पता चला था, और जड़ों में इमिडाक्लोप्रिड की सामग्री पत्तियों की तुलना में अधिक थी। इसके अलावा, बढ़ते जोखिम समय के साथ गेहूं में इमिडाक्लोप्रिड एकाग्रता बढ़ गई। 3 दिनों के संपर्क के बाद, 0.5 मिलीग्राम / लीटर उपचार समूह में गेहूं की जड़ों और पत्तियों में क्रमशः 4.55 मिलीग्राम / किग्रा ± 1.45 मिलीग्राम / किग्रा और 1.30 मिलीग्राम / किग्रा ± 0.08 मिलीग्राम / किग्रा इमिडाक्लोप्रिड था, जबकि 5 मिलीग्राम / एल उपचार समूह की जड़ों और पत्तियों में 42.5 मिलीग्राम / किग्रा ± 0.62 मिलीग्राम / किग्रा और 8.71 मिलीग्राम / किलोग्राम ± 0.14 मिलीग्राम / किलोग्राम इमिडाक्लोप्रिड था। क्रमशः। वर्तमान अध्ययन के परिणाम फसलों में कीटनाशक अवशेषों की बेहतर समझ के लिए अनुमति देते हैं और कीटनाशकों के पर्यावरणीय जोखिम मूल्यांकन के लिए एक डेटा संदर्भ प्रदान करते हैं।
Introduction
वर्तमान कृषि विज्ञान में, फसल की उपज बढ़ाने के लिए कीटनाशकों का उपयोग आवश्यक है। नियोनिकोटिनॉइड कीटनाशक कीट तंत्रिका तंत्र में निकोटिनिक एसिटाइलकोलाइन रिसेप्टर्स को नियंत्रित करके झिल्ली संभावित संतुलन को बदलते हैं, जिससे कीट केंद्रीय तंत्रिका तंत्र के सामान्य चालन को रोक दिया जाता है, जिससे पक्षाघात और कीड़े की मृत्यु होजाती है। पारंपरिक कीटनाशकों की तुलना में, नियोनिकोटिनोइड्स में कार्रवाई के नए तरीके, उच्च कीटनाशक गतिविधि और मजबूत जड़ अवशोषण जैसे फायदे हैं, जिससे उन्हें कीटनाशक बाजार में अत्यधिक सफलबना दिया जाता है। नियोनिकोटिनोइड्स की बिक्री की मात्रा 2014 में विश्व कीटनाशक बाजार का 27% थी। नियोनिकोटिनोइड्स की औसत वार्षिक वृद्धि दर 2005 से 2010 तक 11.4% थी, जिसमें से लगभग 7% चीन 4,5,6 में पंजीकृत थी। 2016 के अंत से 2017 की पहली छमाही तक, चीन में कीटनाशकों की बिक्री गिरने के बाद वापस आने लगी, और कीटनाशकों की कीमतों में वृद्धि जारी रही, जिनमें से नियोनिकोटिनोइड कीटनाशकों ने महत्वपूर्णमूल्य वृद्धि दिखाई। अब तक, नियोनिकोटिनोइड कीटनाशकों की तीन पीढ़ियों को विकसित किया गया है, जिनमें से प्रत्येक में क्रमशः निकोटीन के पाइरिडिन क्लोराइड, थियाज़ोल और टेट्राहाइड्रोफ्यूरान समूहशामिल हैं।
इमिडाक्लोप्रिड नियोनिकोटिनोइड कीटनाशकों की पहली पीढ़ी का प्रतिनिधित्व करता है, जिसका आणविक सूत्र सी9एच10सीएलएन5ओ2 है, और एक रंगहीन क्रिस्टल है। इमिडाक्लोप्रिड का उपयोग मुख्य रूप से कीटों को नियंत्रित करने के लिए किया जाता है, जैसे एफिड्स, प्लांटहॉपर, मीलवर्म, और थ्रिप्स9 और इसे चावल, गेहूं, मक्का, कपास और सब्जियों जैसे आलू, साथ ही फलों के पेड़ों जैसी फसलों पर लागू किया जा सकता है। कीटनाशकों के दीर्घकालिक, पर्याप्त और निरंतर अनुप्रयोग के कारण, लाभकारी कीड़े और कीटों के प्राकृतिक दुश्मन दोनों तेजी से कम हो गए हैं, और कुछ कृषि कीट कीटनाशकों के प्रतिरोधी बन गए हैं, जिसके परिणामस्वरूप कीटनाशकों की निरंतर और बढ़ती मात्रा को लागू करने का दुष्चक्रहै। इसके अलावा, कीटनाशकों के व्यापक अनुप्रयोग ने मिट्टी की गुणवत्ता में गिरावट, कृषि उत्पादों में लगातार कीटनाशक अवशेषों और अन्य पारिस्थितिक समस्याओं को जन्म दिया है, जो न केवल कृषिपारिस्थितिक पर्यावरण को महत्वपूर्ण नुकसान पहुंचाते हैं बल्किमानव स्वास्थ्य के लिए भी गंभीर खतरा पैदा करते हैं। कीटनाशक छिड़काव मिट्टी के रोगाणुओं और मिट्टी के जानवरों की वृद्धि और गुणवत्ता को गंभीर रूप से प्रभावित करताहै। कीटनाशकों के अनुचित या अत्यधिक उपयोग ने मिट्टी और पानी के वातावरण, जानवरों और पौधों और यहां तक कि मानव जीवन के लिए महत्वपूर्ण सुरक्षा जोखिम पैदाकिए हैं। हाल के वर्षों में, कीटनाशकों के व्यापक अनुप्रयोग के साथ फसलों में अत्यधिक कीटनाशक अवशेषों की समस्या अधिक गंभीर हो गई है। जब इमिडाक्लोप्रिड का उपयोग सब्जी की उपज बढ़ाने के लिए किया गया था, तो सब्जियों में इमिडाक्लोप्रिड की अवशोषण दर इमिडाक्लोप्रिड15 की मात्रा और अवशेषों में वृद्धि के साथ बढ़ी। एक प्रमुख खाद्य फसल के रूप में, गेहूं का उत्पादन और सुरक्षा दोनों महत्वपूर्ण हैं। इसलिए, गेहूं के लिए उपयोग किए जाने वाले कीटनाशकों के अवशेष और वितरण नीतियों को स्पष्ट करने की आवश्यकता है।
हाल के वर्षों में, पानी, मिट्टी और पौधों से इमिडाक्लोप्रिड अवशेषों को निकालने के लिए कई तरीके विकसित किए गए हैं। क्यूईसीएचईआर विधि (त्वरित, आसान, सस्ता, प्रभावी, ऊबड़-खाबड़ और सुरक्षित) एक नई विधि है जो ठोस-चरण माइक्रोएक्सट्रैक्शन तकनीक और छितरी हुई ठोस-चरण निष्कर्षण तकनीक को जोड़ती है और इसमें निष्कर्षण विलायक के रूप में एसिटोनिट्राइल का उपयोग शामिल है और क्रमशः एनएसीएल और निर्जल एमजीएसओ4 का उपयोग करके नमूने में मिश्रित अशुद्धियों और पानी कोहटाना शामिल है।. क्यूईसीएचईआर विधि को न्यूनतम ग्लासवेयर की आवश्यकता होती है और इसमें सरल प्रयोगात्मक कदम होते हैं, जिससे यह सबसे लोकप्रिय कीटनाशक निष्कर्षण विधियोंमें से एक बन जाता है। इमिडाक्लोप्रिड का पता लगाने के लिए, तरल क्रोमैटोग्राफी (एलसी) के साथ 1 × 10-9 ग्राम18 तक कम पहचान सीमा हासिल की गई है, और गैस क्रोमैटोग्राफी (जीसी) के साथ 1 ×10-11 ग्राम 19 हासिल की गई है। उनके उच्च रिज़ॉल्यूशन और संवेदनशीलता के कारण, एलसी-एमएस और जीसी-एमएस ने 10-13 से 1 × 10-14 जी 20,21 के 1 × की कम इमिडाक्लोप्रिड डिटेक्शन सीमा भी दिखाई है; इसलिए, ये तकनीकें ट्रेस इमिडाक्लोप्रिड अवशेषों के विश्लेषण के लिए अच्छी तरह से अनुकूल हैं।
वर्तमान अध्ययन में, इमिडाक्लोप्रिड को लक्ष्य प्रदूषक के रूप में चुना गया था, और गेहूं में इमिडाक्लोप्रिड अवशेषों के वितरण का अध्ययन करने के लिए गेहूं को परीक्षण फसल के रूप में चुना गया था। यह प्रोटोकॉल हाइड्रोपोनिक परिस्थितियों में उगाए गए गेहूं के पौधों के विभिन्न हिस्सों में इमिडाक्लोप्रिड के अवशोषण और भंडारण की खोज करके गेहूं में कीटनाशक इमिडाक्लोप्रिड के संवर्धन और हस्तांतरण के व्यापक विश्लेषण के लिए एक विधि का विवरण देता है। वर्तमान अध्ययन का उद्देश्य गेहूं में कीटनाशक अवशेषों के जोखिम मूल्यांकन के लिए एक सैद्धांतिक आधार प्रदान करना, कीटनाशक अवशेषों को कम करने के लिए कृषि उत्पादन गतिविधियों में कीटनाशकों के तर्कसंगत अनुप्रयोग का मार्गदर्शन करना और फसल उत्पादन की सुरक्षा में सुधार करना है।
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Protocol
1. गेहूं के बीज का अंकुरण
- पूर्ण कणिकाओं, बरकरार भ्रूण और समान आकार (लंबाई: 6 मिमी ± 0.5 मिमी) के साथ 1,000 गेहूं के बीज (जिमाई 20) का चयन करें।
- 30% H2 O 2घोल के 333.3 mL को 1 L वॉल्यूमेट्रिक फ्लास्क में स्थानांतरित करें और 10% H2O2 समाधान के 1 L तैयार करने के लिए विआयनीकृत पानी से पतला करें। बीज की सतह को कीटाणुरहित करने के लिए 15 मिनट के लिएगेहूंके बीज को 10% एच2 ओ 2 घोल में डुबोएं (चित्र 1)।
- गेहूं के बीज को हर बार 10 सेकंड के लिए बाँझ पानी के साथ 5 गुना धोएं।
- गेहूं के बीज को समान रूप से फैलाएं, जिसमें भ्रूण एक ग्लास पेट्री डिश में इंगित करते हैं जिसमें नम बाँझ फ़िल्टर पेपर होता है (चित्रा 2)। पेट्री डिश को कृत्रिम जलवायु इनक्यूबेटर में 30 डिग्री सेल्सियस और 80% सापेक्ष आर्द्रता पर रखें। गेहूं के बीज को 3 दिनों के लिए अंधेरे में कल्चर करें जब तक कि वे अंकुरित न हों और जड़ न ले लें।
चित्र 1: गेहूं के बीजों का कीटाणुशोधन। बीज की सतह को कीटाणुरहित करने के लिए गेहूं के बीज को 15 मिनट के लिए 10% एच2 ओ 2 घोल (बीकर में) में भिगोया गया था। कृपया इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें।
चित्र 2: गेहूं के बीज को अंकुरित करना। गेहूं के बीजों को एक ग्लास पेट्री डिश में समान रूप से फैलाया गया था जिसमें नम बाँझ फिल्टर पेपर था। पेट्री डिश को गेहूं के बीज को अंकुरित करने के लिए एक कृत्रिम जलवायु इनक्यूबेटर में रखा गया था। कृपया इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें।
2. गेहूं के पौधों की खेती
- 1/2 होआगलैंड पोषक तत्व समाधान तैयार करने के लिए 1 लीटर विआयनीकृत पानी में 551 मिलीग्राम होगलैंड के बेसल नमक मिश्रण को घोलें (जिसमें 0.75 mmol / L K2SO4, 0.1 mmol / L KCl, 0.6 mmol / L MgSO4, 4.0 × 10−2 mmol / L FeEDTA, 1.0 × 10−3 mmol / L H3BO3, 1.0 × 10-3 mmol / L MnSO4, 1.0 1.0 × 10−3 mmol/L ZnSO4, 1.0 × 10−4 mmol/L CuSO4, और 5.0 × 10−6 mmol/L Na2 MoO4)।
- गेहूं के बीज (चरण 1.4) अंकुरित होने के बाद, हाइड्रोपोनिक उपकरणों में 15 गेहूं के पौधे रखें ( सामग्री की तालिका देखें) जिसमें हाइड्रोपोनिक्स के लिए 100 एमएल 1/2 होगलैंड पोषक तत्व समाधान होता है (चित्र 3)। पूरे हाइड्रोपोनिक उपकरण को एक कृत्रिम जलवायु इनक्यूबेटर में रखें ( सामग्री की तालिका देखें) और 7 दिनों के लिए 25 डिग्री सेल्सियस और 80% सापेक्ष आर्द्रता के साथ 16 घंटे प्रकाश / 8 घंटे अंधेरे फोटोअवधि के साथ इनक्यूबेट करें।
चित्र 3: गेहूं के पौधों की हाइड्रोपोनिक खेती। गेहूं के पौधों को 1/2 होगलैंड पोषक तत्व समाधान के 100 एमएल में 0 दिनों, 3 दिनों और 7 दिनों के लिए हाइड्रोपोनिक रूप से खेती की गई थी। कृपया इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें।
3. गेहूं के पौधों को इमिडाक्लोप्रिड घोल में उजागर करने का प्रयोग करें
- 7 दिन की हाइड्रोपोनिक अवधि के बाद, इमिडाक्लोप्रिड एक्सपोजर प्रयोगों का संचालन करने के लिए गेहूं के पौधों को 0.5 मिलीग्राम / एल या 5 मिलीग्राम / एल इमिडाक्लोप्रिड युक्त 1/2 होगलैंड पोषक तत्व समाधान में प्रत्यारोपित करें। प्रत्येक हाइड्रोपोनिक उपकरण में 15 गेहूं के पौधे उगाएं। प्रत्येक इमिडाक्लोप्रिड एकाग्रता समूह के लिए 15 हाइड्रोपोनिक उपकरण स्थापित करें ताकि यह सुनिश्चित किया जा सके कि नमूनाकरण के दौरान पर्याप्त नमूने लिए गए हैं।
- पूरे हाइड्रोपोनिक उपकरण को कृत्रिम जलवायु इनक्यूबेटर में 3 दिनों के लिए 25 डिग्री सेल्सियस और 80% सापेक्ष आर्द्रता के साथ 16 घंटे प्रकाश / 8 घंटे अंधेरे फोटोअवधि के साथ रखें।
- एक्सपोजर अवधि के दौरान, गेहूं की जड़ों (0.2 ग्राम प्रति गेहूं के पौधे) और पत्तियों (0.5 ग्राम प्रति गेहूं के पौधे) को दैनिक रूप से इकट्ठा करें। एक समानांतर समूह के रूप में हर पांचवें हाइड्रोपोनिक डिवाइस से गेहूं के नमूनों को एकीकृत करें और नमूनों की इमिडाक्लोप्रिड सामग्री निर्धारित करें।
4. गेहूं से इमिडाक्लोप्रिड निकालने की प्रक्रिया
- गेहूं की जड़ों से इमिडाक्लोप्रिड का निष्कर्षण
- प्रयोगात्मक त्रुटियों से बचने के लिए, जड़ की सतह पर अधिशोषित किसी भी इमिडाक्लोप्रिड को हटाने के लिए हर बार 10 सेकंड के लिए चलने वाले बाँझ पानी के साथ गेहूं की जड़ों को 4 गुना धोएं।
- गेहूं की जड़ों को कैंची से लगभग 1 सेमी टुकड़ों में काट लें (चित्र 4)। कटे हुए गेहूं की जड़ों के 10.00 ग्राम वजन करें और 50 एमएल सेंट्रीफ्यूज ट्यूब में रखें।
- सेंट्रीफ्यूज ट्यूब में 10 एमएल एसिटोनिट्राइल जोड़ें और 1 मिनट के लिए एक भंवर पर ट्यूब को भंवर करें। फिर, सेंट्रीफ्यूज ट्यूब में 4 ग्राम निर्जल एमजीएसओ4 और एनएसीएल के 1.5 ग्राम जोड़ें और 30 सेकंड के लिए तुरंत ट्यूब को भंवर करें। ट्यूब को 6,000 x g पर 5 मिनट के लिए सेंट्रीफ्यूज करें।
- एक डिस्पोजेबल सिरिंज के साथ सतह पर तैरने वाले को एस्पिरेटेड करें और नमूना प्राप्त करने के लिए इसे सिरिंज फिल्टर (0.22 μm छिद्र आकार) के माध्यम से पारित करें।
- गेहूं के पत्तों से इमिडाक्लोप्रिड का निष्कर्षण (चित्र 5)
- ताजा गेहूं की पत्तियों को कैंची के साथ लगभग 1 सेमी टुकड़ों में काट लें (चित्र 4)। कटे हुए गेहूं के पत्तों के 10.00 ग्राम वजन करें और 50 एमएल सेंट्रीफ्यूज ट्यूब में रखें।
- सेंट्रीफ्यूज ट्यूब में 10 एमएल एसिटोनिट्राइल जोड़ें और 1 मिनट के लिए एक भंवर पर ट्यूब को भंवर करें।
- सेंट्रीफ्यूज ट्यूब में 4 ग्राम निर्जल एमजीएसओ4 और एनएसीएल के 1.5 ग्राम जोड़ें और 30 सेकंड के लिए तुरंत ट्यूब को भंवर करें।
- ट्यूब को 6,000 x g पर 5 मिनट के लिए सेंट्रीफ्यूज करें।
- सेंट्रीफ्यूजेशन के बाद, 5 एमएल सेंट्रीफ्यूज ट्यूब में 2 एमएल सुपरनैटेंट जोड़ें जिसमें 50 मिलीग्राम ग्राफिटाइज्ड कार्बन ब्लैक (जीसीबी) और 150 मिलीग्राम निर्जल एमजीएसओ4 (नमूने से वर्णक और नमी को हटाने के लिए) होता है, और भंवर 30 सेकंड के लिए सेंट्रीफ्यूज ट्यूब होता है (चित्रा 6)। ट्यूब को 6,000 x g पर 5 मिनट के लिए सेंट्रीफ्यूज करें।
- एक डिस्पोजेबल सिरिंज के साथ सतह पर तैरने वाले को एस्पिरेटेड करें और नमूना प्राप्त करने के लिए इसे सिरिंज फिल्टर (0.22 μm छिद्र आकार) के माध्यम से पारित करें।
चित्र 4: कटा हुआ गेहूं की जड़ें और पत्ते। ताजा गेहूं की जड़ों और पत्तियों को कैंची का उपयोग करके लगभग 1 सेमी टुकड़ों में काट दिया गया था। कृपया इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें।
चित्र 5: गेहूं के पत्तों में इमिडाक्लोप्रिड का निष्कर्षण। नमूनों में इमिडाक्लोप्रिड को क्यूईसीएचईआर विधि (प्रोटोकॉल के चरण 4.2.1-4.2.4) का उपयोग करके निकाला गया था। कृपया इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें।
चित्र 6: गेहूं के पत्तों में इमिडाक्लोप्रिड की शुद्धि। परिशोधन 50 मिलीग्राम जीसीबी + 150 मिलीग्राम एमजीएसओ4 था। कृपया इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें।
5. इमिडाक्लोप्रिड का परिमाणीकरण
- तरल क्रोमैटोग्राफी-टेंडम मास स्पेक्ट्रोमेट्री (एलसी-एमएस-एमएस) का उपयोग करके नमूने में इमिडाक्लोप्रिड की मात्रा निर्धारित करें, जो 0.2-250 μg / L इमिडाक्लोप्रिड सांद्रता से प्राप्त मानक वक्र (y = 696.61x + 56.411, R = 1) पर आधारित है। (चित्र 7)। मास स्पेक्ट्रोमीटर एक सी18 कॉलम (100 मिमी x 2.1 मिमी, 3 μm) और एक इलेक्ट्रोस्प्रे आयनीकरण स्रोत (ईएसआई +) से लैस था। क्षालन कार्यक्रम और आयन स्रोत पैरामीटर तालिका 1 में दिखाए गए हैं।
चित्र 7: गेहूं के पत्तों में इमिडाक्लोप्रिड का क्रोमैटोग्राम और मास स्पेक्ट्रोग्राम। ऊपरी पैनल इमिडाक्लोप्रिड (प्रतिधारण समय = 0.93 मिनट) का एक क्रोमैटोग्राम दिखाता है। निचला पैनल 0.93 मिनट पर इमिडाक्लोप्रिड के द्रव्यमान स्पेक्ट्रोग्राम को दर्शाता है, जो इमिडाक्लोप्रिड के उत्पादन (एम / जेड = 208.8) की प्रतिक्रिया तीव्रता दिखाता है। कृपया इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें।
| स्तंभ तापमान | 40 °C |
| विलायक ए | 99.9% पानी/0.1% फॉर्मिक एसिड (v/v) |
| विलायक बी | acetonitrile |
| क्षालन कार्यक्रम | 0–0.5 मिनट, A = 20% |
| 0.5–2 मिनट, A = 20% –50% | |
| 2–3 मिनट, A = 50% | |
| 3–3.1 मिनट, A = 50% –20% | |
| 3.1–5 मिनट, A = 20% | |
| प्रवाह दर (mL/min) | 0.3 |
| इंजेक्शन की मात्रा (μL) | 5 |
| केशिका तापमान (°C) | 330 |
| वेपोराइज़र तापमान (°C) | 350 |
| शीथ गैस प्रवाह दर (Arb) | 40 |
| ऑक्स गैस प्रवाह दर (Arb) | 20 |
| स्प्रे वोल्टेज (वी) | 3900 |
| टक्कर गैस दबाव (mTorr) | 1.5 |
| अग्रदूत आयन | 256.1 |
| उत्पाद आयन/टक्कर ऊर्जा (eV) | 208.8/16 |
तालिका 1: तरल क्रोमैटोग्राफी-मास स्पेक्ट्रोमेट्री विधि के क्षालन कार्यक्रम और आयन स्रोत पैरामीटर।
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Representative Results
इमिडाक्लोप्रिड का पता लगाने की उपकरण सीमा (एलओडी) 5.76 × 10-14 ग्राम थी, और गेहूं की जड़ या पत्ती में इमिडाक्लोप्रिड की विधि का एलओडी 0.01 μg / kg था; कोई मैट्रिक्स प्रभाव नहीं देखा गया था। गेहूं में इमिडाक्लोप्रिड की वसूली पैदावार तालिका 2 में दर्शाई गई है। 0.5 मिलीग्राम / एल और 5 मिलीग्राम / एल की इमिडाक्लोप्रिड सांद्रता के संपर्क में आने वाली गेहूं की जड़ों से इमिडाक्लोप्रिड की वसूली पैदावार क्रमशः 94.0% -97.6% और 98.8% -99.2% थी; भिन्नता के गुणांक क्रमशः 1.92% और 0.20% थे। 0.5 मिलीग्राम / एल और 5 मिलीग्राम / एल की इमिडाक्लोप्रिड सांद्रता के संपर्क में आने वाले गेहूं के पत्तों से इमिडाक्लोप्रिड की वसूली पैदावार क्रमशः 88.2% -91.4% और 92.5% -93.4% थी; भिन्नता के गुणांक क्रमशः 1.85% और 0.53% थे।
गेहूं की जड़ों और पत्तियों में इमिडाक्लोप्रिड सांद्रता को तालिका 3 में दिखाया गया है। इमिडाक्लोप्रिड का पता गेहूं की जड़ों और पत्तियों दोनों में लगाया गया था, जिसमें पत्तियों की तुलना में जड़ों में अधिक सामग्री थी। इमिडाक्लोप्रिड सामग्री लंबे समय तक एक्सपोजर समय के साथ बढ़ गई। 3 दिनों के एक्सपोजर के बाद, गेहूं की जड़ों और पत्तियों में इमिडाक्लोप्रिड की मात्रा क्रमशः 4.55 मिलीग्राम / किग्रा ± 1.45 मिलीग्राम / किग्रा और 1.30 मिलीग्राम / किग्रा ± 0.08 मिलीग्राम / किग्रा थी, 0.5 मिलीग्राम / लीटर उपचार समूह में और 42.5 मिलीग्राम / किग्रा ± 0.62 मिलीग्राम / किग्रा और 8.71 मिलीग्राम / किग्रा ± 0.14 मिलीग्राम / किग्रा। जब गेहूं की जड़ों को 1 दिन के लिए इमिडाक्लोप्रिड के संपर्क में लाया गया था, तो गेहूं के पौधों की जड़ों और पत्तियों दोनों में इमिडाक्लोप्रिड का पता चला था, यह दर्शाता है कि गेहूं की जड़ें तेजी से संस्कृति माध्यम से इमिडाक्लोप्रिड को अवशोषित कर सकती हैं और इसे गेहूं के पौधों में संचालित कर सकती हैं। गेहूं की पत्तियों में इमिडाक्लोप्रिड की सामग्री दिन 2 की तुलना में दिन 3 पर थोड़ी कम हो गई। यह संभवतः कुछ इमिडाक्लोप्रिड के क्षरण के कारण हुआ था, जो हाइड्रोपोनिक कल्चर अवधि के विस्तार के साथ गेहूं की पत्तियों की प्रति इकाई मात्रा में इमिडाक्लोप्रिड सामग्री के कमजोर पड़ने के साथ संयुक्त था। गेहूं की जड़ों और पत्तियों में इमिडाक्लोप्रिड की अलग-अलग मात्रा होती है, यह दर्शाता है कि इमिडाक्लोप्रिड को गेहूं के पौधों में अलग-अलग तरीके से अवशोषित और संचालित किया गया था और एक साथ इसकी कार्रवाई स्थलों तक नहीं पहुंचा था। गेहूं के पौधे के विभिन्न हिस्सों में इमिडाक्लोप्रिड अवशेषों में अंतर गेहूं के पौधे की शारीरिक संरचना और इमिडाक्लोप्रिड के भौतिक रासायनिक गुणों से निकटता से संबंधित हैं।
पौधों द्वारा अवशोषित कीटनाशकों के लिए सामान्य संवर्धन और हस्तांतरण से संबंधित मापदंडों में रूट एकाग्रता कारक (आरसीएफ) और ट्रांसलोकेशन फैक्टर (टीएफ) 22 शामिल हैं। आरसीएफ पौधे की जड़ में इमिडाक्लोप्रिड की एकाग्रता का संस्कृति माध्यम में अनुपात है। एक आरसीएफ > 1 इंगित करता है कि इमिडाक्लोप्रिड पौधे द्वारा आसानी से समृद्ध होता है, जबकि एक आरसीएफ < 1 इंगित करता है कि पौधा आसानी से इमिडाक्लोप्रिड को समृद्ध नहीं करता है। जैसा कि तालिका 4 से देखा जा सकता है, वर्तमान अध्ययन से आरसीएफ >1 था, यह दर्शाता है कि गेहूं का इमिडाक्लोप्रिड पर संवर्धन प्रभाव पड़ता है। टीएफ पौधे की जड़ों, अंकुरों और पत्तियों के बीच एक पदार्थ (यहां, इमिडाक्लोप्रिड) को स्थानांतरित करने के लिए पौधे (यहां, गेहूं) की क्षमता का प्रतिनिधित्व करता है। एक टीएफ > 1 इंगित करता है कि इमिडाक्लोप्रिड को पौधे द्वारा आसानी से स्थानांतरित किया जाता है, जबकि एक टीएफ < 1 इंगित करता है कि पौधा आसानी से इमिडाक्लोप्रिड को स्थानांतरित नहीं करता है। टीएफ की गणना गेहूं के विभिन्न हिस्सों में इमिडाक्लोप्रिड की अवशिष्ट सांद्रता और जड़ों में इमिडाक्लोप्रिड की एकाग्रता के अनुपात के रूप में की जाती है: टीएफपत्ती = सी पत्ती / एक टीएफपत्ती > 1 इंगित करता है कि इमिडाक्लोप्रिड आसानी से पौधे की जड़ों से पत्तियों में स्थानांतरित हो जाता है, जबकि टीएफपत्ती < 1 विपरीत इंगित करता है। जैसा कि तालिका 4 से देखा जा सकता है, वर्तमान अध्ययन में टीएफपत्ती <1 थी, यह दर्शाता है कि इमिडाक्लोप्रिड को आसानी से गेहूं की जड़ों से पत्तियों में स्थानांतरित नहीं किया गया था।
इमिडाक्लोप्रिड के संपर्क में आने के बाद गेहूं के पौधों की वृद्धि की स्थिति चित्र 8 में दिखाई गई है। 3 दिनों के एक्सपोजर के बाद, न तो 0.5 मिलीग्राम / एल और न ही 5 मिलीग्राम / एल इमिडाक्लोप्रिड ने गेहूं के पौधे के विकास का कोई स्पष्ट अवरोध उत्पन्न किया।
इस अध्ययन से जुड़ा डेटासेट https://doi.org/10.5281/zenodo.7022287 पर उपलब्ध है।
चित्र 8: गेहूं के पौधे 1 दिन, 2 दिन और 3 दिनों के लिए इमिडाक्लोप्रिड के संपर्क में आते हैं। सीके = नियंत्रण समूह; 0.5 = 0.5 मिलीग्राम / एल इमिडाक्लोप्रिड समूह; 5 = 5 मिलीग्राम / एल इमिडाक्लोप्रिड समूह। कृपया इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें।
| नमूना | इमिडाक्लोप्रिड सांद्रता (मिलीग्राम / | पुनर्प्राप्ति (%) | आरएसडी (%) | |||
| उपचार 1 | उपचार 2 | उपचार 3 | औसत | |||
| गेहूं की जड़ | 0.5 | 94.00 | 97.60 | 95.20 | 95.60 | 1.92 |
| 5 | 99.00 | 98.80 | 99.20 | 99.00 | 0.20 | |
| गेहूं की पत्ती | 0.5 | 88.20 | 91.40 | 90.60 | 90.10 | 1.85 |
| 5 | 93.30 | 93.40 | 92.50 | 93.10 | 0.53 | |
तालिका 2: गेहूं की जड़ों और पत्तियों (एन = 3) में इमिडाक्लोप्रिड की वसूली और सापेक्ष मानक विचलन (आरएसडी)। इमिडाक्लोप्रिड सांद्रता गेहूं की जड़ों या पत्तियों के ताजा वजन पर आधारित होती है।
| नमूना | घोल में इमिडाक्लोप्रिड सांद्रता (मिलीग्राम / | इमिडाक्लोप्रिड सामग्री (मिलीग्राम / | ||
| 1 d | 2 d | 3 d | ||
| गेहूं की जड़ | 0.5 | 2.11 ± 0.05 | 3.18 ± 0.48 | 4.55 ± 1.45 |
| 5 | 14.83 ± 0.50 | 26.86 ± 1.38 | 42.5 ± 0.62 | |
| गेहूं की पत्ती | 0.5 | 0.34 ± 0.03 | 1.43 ± 0.60 | 1.30 ± 0.08 |
| 5 | 2.10 ± 0.18 | 9.81 ± 0.70 | 8.71 ± 0.14 | |
तालिका 3: 1 दिन, 2 दिन और 3 दिनों के एक्सपोजर के बाद गेहूं की जड़ों और पत्तियों में इमिडाक्लोप्रिड सामग्री। डेटा को एसडी (एन = 2) ± माध्य के रूप में व्यक्त किया जाता है। इमिडाक्लोप्रिड सांद्रता गेहूं की जड़ों या पत्तियों के ताजा वजन पर आधारित होती है।
| समूह | आरसीएफ | TFपत्ती | ||||
| 1 दिन | 2 दिन | 3 दिन | 1 दिन | 2 दिन | 3 दिन | |
| 0.5 मिलीग्राम / | 4.22 | 6.36 | 9.10 | 0.16 | 0.45 | 0.29 |
| 5 मिलीग्राम / एल इमिडाक्लोप्रिड समूह | 2.97 | 5.37 | 8.50 | 0.14 | 0.37 | 0.20 |
तालिका 4: गेहूं के जड़ सांद्रता कारक (आरसीएफ) और पत्ती स्थानांतरण कारक (टीएफपत्ती) इमिडाक्लोप्रिड में। आरसीएफ गेहूं की जड़ में इमिडाक्लोप्रिड की एकाग्रता का हाइड्रोपोनिक कल्चर माध्यम में अनुपात है। टीएफपत्ती गेहूं की पत्ती में इमिडाक्लोप्रिड की अवशिष्ट एकाग्रता का अनुपात है जो गेहूं की जड़ में होता है।
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Discussion
हाल के वर्षों में, कीटनाशक इमिडाक्लोप्रिड के अवशेषों के उपचार और पता लगाने के तरीकों को अक्सर रिपोर्ट किया गया है। Badawy et al.23 ने ग्रीनहाउस परिस्थितियों में उगाए जाने वाले टमाटर के फल में इमिडाक्लोप्रिड की सामग्री निर्धारित करने के लिए उच्च प्रदर्शन तरल क्रोमैटोग्राफी का उपयोग किया और 0.0125-0.15 μg / mL की सीमा में इमिडाक्लोप्रिड के लिए अच्छी रैखिकता की सूचना दी। झाई एट अल .24 ने चीनी चिव्स में इमिडाक्लोप्रिड के अवशेषों का अध्ययन करने के लिए एलसी-एमएस-एमएस का उपयोग किया। वर्तमान अध्ययन में, क्यूईसीएचईआर विधि का उपयोग गेहूं की जड़ों और पत्तियों से इमिडाक्लोप्रिड निकालने के लिए किया गया था। एक तेजी से और कुशल विधि के रूप में, क्यूईसीएचईआर विधि मिट्टी 25 और पौधे 20,26 (जैसे मिर्च, टमाटर, गोभी और गेहूं) नमूनों से इमिडाक्लोप्रिड निकालने के लिए अच्छी तरह से अनुकूल और व्यापक रूप से उपयोग की जाती है। वर्तमान अध्ययन का उद्देश्य यह निर्धारित करना था कि क्या इमिडाक्लोप्रिड की वसूली सुसंगत थी और निर्धारण आवश्यकताओं को पूरा करती थी। गेहूं में इमिडाक्लोप्रिड की वसूली दर और भिन्नता के गुणांक ने अवशेष निर्धारण के लिए आवश्यकताओं को पूरा किया, यह दर्शाता है कि यह विधि गेहूं से इमिडाक्लोप्रिड के निष्कर्षण के लिए संभव थी। वर्तमान अध्ययन में इमिडाक्लोप्रिड सामग्री एलसी-एमएस-एमएस द्वारा निर्धारित की गई थी, और इमिडाक्लोप्रिड की वाद्य पहचान सीमा कीटनाशक अवशेषों के मात्रात्मक विश्लेषण के लिए आवश्यकताओं को पूरा करती है। हालांकि, यह विधि किसी भी इमिडाक्लोप्रिड का पता लगाने में सक्षम नहीं हो सकती है जब नमूने में सामग्री 0.01 μg / kg से कम होती है। ऐसे मामलों में, नमूना केंद्रित होना चाहिए, या एलसी-एमएस-एमएस के लिए अधिक मात्रा में इंजेक्शन दिया जाना चाहिए। वर्तमान अध्ययन में उपयोग की जाने वाली इमिडाक्लोप्रिड निष्कर्षण और पहचान विधि में तेजी, सादगी, विश्वसनीय प्रजनन क्षमता, सुविधा और उच्च सटीकता की विशेषताएं हैं और कीटनाशक अवशेषों के विश्लेषण के लिए उपयुक्त है। इस पद्धति की सफलता, जैसा कि वर्तमान अध्ययन में प्रदर्शित किया गया है, गेहूं में इमिडाक्लोप्रिड के खाद्य सुरक्षा मूल्यांकन में उपयोग के लिए इसकी क्षमता को इंगित करता है। प्रोटोकॉल में महत्वपूर्ण कदमों में निर्जल एमजीएसओ4, एनएसीएल और जीसीबी को जोड़ना शामिल है। नमूना समाधान से पानी निकालने के लिए निर्जल एमजीएसओ4 और एनएसीएल जोड़ा जाता है, जबकि नमूना समाधान से वर्णक को हटाने के लिए जीसीबी जोड़ा जाता है। इस अध्ययन में उपयोग की जाने वाली निष्कर्षण विधि पर्याप्त रूप से बड़ी (10 ग्राम) नमूना मात्रा की आवश्यकता से सीमित है, जिससे यह एक छोटे नमूने के आकार का मूल्यांकन करने के लिए कम उपयुक्त है।
गेहूं की जड़ों और पत्तियों में इमिडाक्लोप्रिड की उपस्थिति दर्शाती है कि गेहूं तेजी से इमिडाक्लोप्रिड को अवशोषित और स्थानांतरित कर सकता है। पौधों में कार्बनिक यौगिकों का संवर्धन और परिवहन उनके केओडब्ल्यू मूल्य से निकटता से संबंधित है, जो संतुलन27 के तहत एन-ऑक्टानोल और पानी के चरणों में कार्बनिक यौगिकों की संतुलन एकाग्रता का अनुपात है। उनके लॉग केडब्ल्यू मूल्य के अनुसार, कार्बनिक प्रदूषकों को हाइड्रोफोबिक कार्बनिक प्रदूषकों, हाइड्रोफिलिक कार्बनिक प्रदूषकों और मध्यम हाइड्रोफिलिक कार्बनिक प्रदूषकों में विभाजित किया जा सकता है। हाइड्रोफोबिक कार्बनिक प्रदूषक (लॉग केडब्ल्यू > 3) जड़ की सतह द्वारा दृढ़ता से अधिशोषित हो सकते हैं और आसानी से ऊपर की ओर पलायन नहीं करते हैं। दूसरी ओर, हाइड्रोफिलिक कार्बनिक प्रदूषक (लॉग केडब्ल्यू < 0.5) आसानी से जड़ों द्वारा अवशोषित नहीं होते हैं या पौधों की कोशिका झिल्ली से गुजरते हैं। जलीय कार्बनिक प्रदूषक (लॉग केओडब्ल्यू = 0.53) पौधों द्वारा आसानी से अवशोषित होते हैं, समृद्ध होते हैं, और स्थानांतरित होते हैं। इमिडाक्लोप्रिड का लॉग केओडब्ल्यू मान (0.57) इसे एक मामूली हाइड्रोफिलिक कार्बनिक पदार्थ होने का संकेत देता है, जो पौधों द्वारा आसानी से अवशोषित, समृद्ध और स्थानांतरित होता है।
पौधों के विभिन्न ऊतकों में एक ही वातावरण के तहत समय के साथ विभिन्न कीटनाशकों को अवशोषित करने और परिवहन करने की अलग-अलग क्षमताहोती है। वर्तमान अध्ययन में पाया गया कि इमिडाक्लोप्रिड का वितरण गेहूं के पौधे के विभिन्न हिस्सों में भिन्न होता है। विशेष रूप से, अध्ययन ने गेहूं की जड़ों और पत्तियों के बीच इमिडाक्लोप्रिड के अवशोषण में एक बड़े अंतर का पता लगाया। गेहूं की जड़ों में इमिडाक्लोप्रिड को अवशोषित करने और स्थानांतरित करने की एक मजबूत क्षमता होती है और पर्यावरणीय एकाग्रता से कई गुना अधिक सांद्रता में इमिडाक्लोप्रिड जमा हो सकती है, जिससे पर्यावरण में इमिडाक्लोप्रिड को गेहूं की पत्तियों में स्थानांतरित करने की अनुमति मिलती है। नियंत्रित रिलीज इमिडाक्लोप्रिड लगाने के बाद गेहूं में इमिडाक्लोप्रिड के वितरण पर युआन एट अल.20 द्वारा किए गए एक अध्ययन से पता चला है कि गेहूं की जड़ों में इमिडाक्लोप्रिड संचय पत्तियों की तुलना में 5-10 गुना था, जो वर्तमान अध्ययन के परिणामों के अनुरूप है।
यद्यपि वर्तमान अध्ययन फसलों में इमिडाक्लोप्रिड के कीटनाशक अवशेषों की समग्र समझ में योगदान देता है, लेकिन इसकी कुछ सीमाएं हैं। उदाहरण के लिए, वर्तमान अध्ययन में केवल हाइड्रोपोनिक परिस्थितियों में उगाए गए गेहूं को परीक्षण संयंत्र के रूप में चुना गया था। इसलिए, सब्जियों, फलों के पेड़ों और मिट्टी के साथ-साथ पानी में उगाए जाने वाले अन्य पौधों में कीटनाशकों के अवशोषण, प्रवास और वितरण के तंत्र पर भविष्य के शोध की आवश्यकता है। आगे के अध्ययनों में, इमिडाक्लोप्रिड और विभिन्न प्रकार के पौधों की विभिन्न सांद्रता का अध्ययन पौधों में इमिडाक्लोप्रिड के अवशोषण, परिवहन और संचय का अधिक विस्तार से पता लगाने के लिए किया जाएगा ताकि इमिडाक्लोप्रिड द्वारा उत्पन्न पर्यावरणीय जोखिम को बेहतर ढंग से समझा जा सके।
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Disclosures
लेखक घोषणा करते हैं कि उनके पास हितों का कोई टकराव नहीं है। सभी लेखकों ने पांडुलिपि को पढ़ा और अनुमोदित किया है। यह काम पहले प्रकाशित नहीं किया गया है, न ही इसे किसी अन्य सहकर्मी-समीक्षा पत्रिका द्वारा माना जा रहा है।
Acknowledgments
इस काम को चीन के राष्ट्रीय प्राकृतिक विज्ञान फाउंडेशन (नंबर 42277039) द्वारा समर्थित किया गया था।
Materials
| 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 |
References
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