コムギ中のイミダクロプリドの吸収、転座、分布の決定
Summary
ここでは、液体クロマトグラフィー-タンデム質量分析(LC-MS-MS)を使用して、水耕条件下で小麦中のイミダクロプリドの吸収、転座、および分布を決定するためのプロトコルを示します。その結果、イミダクロプリドはコムギに吸収され、コムギの根と葉の両方でイミダクロプリドが検出された。
Abstract
殺虫剤の一種であるネオニコチノイドは、その新しい作用機序、高い殺虫活性、および強力な根の取り込みのために広く使用されています。世界で最も広く使用されている殺虫剤であるイミダクロプリドは、代表的な第一世代のネオニコチノイドであり、作物、野菜、果樹の害虫駆除に使用されています。イミダクロプリドのこのような幅広い用途により、作物中のその残留物はますます精査されています。本研究では,15本のコムギ苗を0.5 mg/Lまたは5 mg/Lのイミダクロプリドを含む培地に入れ,水耕栽培を行った。コムギの根および葉におけるイミダクロプリドの含有量は、コムギ中のイミダクロプリドの移動および分布を探索するために、1日、2日、および3日間の水耕後に決定された。その結果,コムギの根と葉の両方でイミダクロプリドが検出され,根のイミダクロプリドの含有量は葉よりも高かった。さらに、コムギ中のイミダクロプリド濃度は、曝露時間の増加とともに増加した。3日間の曝露後、0.5 mg/L処理群のコムギの根および葉は、それぞれ4.55 mg/kg±1.45 mg/kgおよび1.30 mg/kg±0.08 mg/kgイミダクロプリドを含み、5 mg/L処理群の根および葉は0.62 mg/kgおよび8.71 mg/kg±0.14 mg/kgイミダクロプリド±42mg/kgおよび8.71mg/kgを含み、 それぞれ。本研究の結果は、作物中の残留農薬のより良い理解を可能にし、農薬の環境リスク評価のためのデータ参照を提供します。
Introduction
今日の農学では、農薬の使用は作物の収量を増やすために不可欠です。ネオニコチノイド系殺虫剤は、昆虫神経系のニコチン性アセチルコリン受容体を制御することによって膜電位バランスを変化させ、それによって昆虫の中枢神経系の正常な伝導を阻害し、昆虫の麻痺および死をもたらす1。従来の殺虫剤と比較して、ネオニコチノイドには、新しい作用機序、高い殺虫活性、強力な根の吸収などの利点があり、農薬市場で非常に成功しています2,3。ネオニコチノイドの販売量は、2014年に世界の農薬市場の27%を占めると報告されました。ネオニコチノイドの平均年間成長率は2005年から2010年まで11.4%で、そのうち約7%が中国で登録されました4,5,6。2016年末から2017年前半にかけて、中国での農薬の売上高は下落した後、回復し始め、農薬の価格は上昇し続け、その中でネオニコチノイド系殺虫剤は大幅な価格上昇を示しました7。これまでに、3世代のネオニコチノイド殺虫剤が開発されており、それぞれニコチンの塩化ピリジン、チアゾリル、およびテトラヒドロフラン基を含有する8。
イミダクロプリドは、分子式がC9H10ClN5O2である第一世代のネオニコチノイド殺虫剤を表し、無色の結晶である。イミダクロプリドは、主にアブラムシ、ウンカ、ミールワーム、アザミウマなどの害虫を防除するために使用され9 、米、小麦、トウモロコシ、綿花などの作物、ジャガイモなどの野菜、果樹に適用できます。農薬の長期的、実質的、継続的な施用により、益虫と害虫の天敵の両方が急速に減少し、一部の農業害虫は農薬に耐性を持つようになり、農薬の継続的かつ増加量という悪循環が生じています10。さらに、農薬の広範な施用は、土壌の質の悪化、農産物中の残留農薬の残留、およびその他の生態学的問題を引き起こし、農業生態環境に重大な損害を与えるだけでなく11 、人間の健康に深刻な脅威をもたらします12。農薬散布は、土壌微生物と土壌動物の成長と質に深刻な影響を及ぼします13。農薬の不当または過度の使用は、土壌および水環境、動植物、さらには人命に重大なセキュリティリスクを引き起こしました14。近年、農薬の広範な施用に伴い、作物中の過剰な残留農薬の問題がより深刻になっています。イミダクロプリドを使用して野菜収量を増加させると、野菜中のイミダクロプリドの吸収率は、イミダクロプリドの量と残留物の増加とともに増加しました15。主要な食用作物として、小麦の生産と安全性の両方が重要です。したがって、小麦に使用される農薬の残留と流通政策を明確にする必要があります。
近年、水、土壌、植物からイミダクロプリド残留物を抽出するための多くの方法が開発されています。QuEChERS法(迅速、簡単、安価、効果的、堅牢、安全)は、固相マイクロ抽出技術と分散固相抽出技術を組み合わせた新しい方法であり、抽出溶媒としてアセトニトリルを使用し、それぞれNaClと無水MgSO4を使用してサンプル中の混合不純物と水を除去します16。.QuEChERS法は、最小限のガラス製品を必要とし、簡単な実験ステップを備えているため、最も人気のある農薬抽出方法の1つとなっています17。イミダクロプリドの検出では、液体クロマトグラフィー(LC)で1 × 10-9 g18という低い検出限界を達成し、ガスクロマトグラフィー(GC)で1 × 10-11 g 19を達成しました。それらの高い分解能と感度のために、LC-MSおよびGC-MSは、1 × 10-13から1 × 10-14 g20,21のさらに低いイミダクロプリド検出限界を示しています。したがって、これらの技術は、微量イミダクロプリド残基の分析に適しています。
本研究では、小麦中のイミダクロプリド残留物の分布を研究するために、イミダクロプリドを標的汚染物質として選択し、小麦を試験作物として選択しました。このプロトコルは、水耕栽培条件下で栽培された小麦植物のさまざまな部分におけるイミダクロプリドの吸収と貯蔵を探索することにより、小麦中の農薬イミダクロプリドの濃縮と移動の包括的な分析の方法を詳述しています。本研究は、小麦中の残留農薬のリスク評価の理論的基礎を提供し、残留農薬を減らすための農業生産活動における農薬の合理的な適用を導き、作物生産の安全性を向上させることを目的としています。
Protocol
Representative Results
Discussion
近年、農薬イミダクロプリドの前処理及び残留の検出のための方法が頻繁に報告されている。Badawyら23は、温室条件下で栽培されたトマト果実中のイミダクロプリドの含有量を決定するために高速液体クロマトグラフィーを使用し、0.0125〜0.15μg/ mLの範囲のイミダクロプリドの良好な直線性を報告しました。Zhaiら24は、LC-MS-MSを用いて、チャイナのイミダク?…
Declarações
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
この研究は、中国国家自然科学基金会(第42277039号)の支援を受けました。
Materials
| 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 |
Referências
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