밀에서 imidacloprid의 흡수, 전위 및 분포 측정
Summary
여기에 제시된 것은 액체 크로마토그래피-탠덤 질량 분석법(LC-MS-MS)을 사용하여 수경 조건 하에서 밀에서 이미다클로프리드의 흡수, 전위 및 분포를 측정하기 위한 프로토콜입니다. 결과는 이미다클로프리드가 밀에 흡수될 수 있고 이미다클로프리드가 밀 뿌리와 잎 모두에서 검출된다는 것을 보여주었습니다.
Abstract
살충제의 일종인 네오니코티노이드는 새로운 작용 방식, 높은 살충 활성 및 강력한 뿌리 흡수로 인해 널리 사용됩니다. 전 세계적으로 가장 널리 사용되는 살충제인 이미다클로프리드는 대표적인 1세대 네오니코티노이드로 작물, 채소, 과수나무의 해충 방제에 사용됩니다. 이미다클로프리드의 광범위한 적용으로 인해 작물의 잔류물에 대한 조사가 증가하고 있습니다. 본 연구에서는 수경 배양을 위해 15개의 밀 묘목을 0.5mg/L 또는 5mg/L 이미다클로프리드를 함유하는 배양 배지에 넣었습니다. 밀 뿌리와 잎의 이미다클로프리드 함량은 밀에서 이미다클로프리드의 이동과 분포를 탐색하기 위해 1일, 2일, 3일의 수경 배양 후에 결정되었습니다. 그 결과 이미다클로프리드는 밀 식물의 뿌리와 잎 모두에서 검출되었으며 뿌리의 이미다클로프리드 함량은 잎의 함량보다 높았다. 또한, 밀의 이미다클로프리드 농도는 노출 시간이 증가함에 따라 증가했습니다. 노출 3일 후, 0.5mg/L 처리군의 밀의 뿌리와 잎은 각각 4.55mg/kg ± 1.45mg/kg 및 1.30mg/kg ± 0.08mg/kg 이미다클로프리드를 함유한 반면, 5mg/L 처리군의 뿌리와 잎은 0.62mg/kg 및 8.71mg/kg ± 0.14mg/kg 이미다클로프리드± 각각 함유하고, 각각. 본 연구의 결과는 작물의 잔류 농약에 대한 더 나은 이해를 가능하게 하고 농약의 환경 위험 평가를 위한 데이터 참조를 제공합니다.
Introduction
오늘날의 농경학에서 농약의 사용은 작물 수확량을 증가시키는 데 필수적입니다. 네오니코티노이드 살충제는 곤충 신경계의 니코틴성 아세틸콜린 수용체를 조절하여 막 전위 균형을 변화시켜 곤충 중추신경계의 정상적인 전도를 억제하여 곤충의 마비와 죽음을 초래한다1. 전통적인 살충제와 비교할 때, 네오니코티노이드는 새로운 작용 방식, 높은 살충 활성, 강력한 뿌리 흡수와 같은 장점을 가지고 있어 살충제 시장에서 큰 성공을 거두었다 2,3. 네오니코티노이드의 판매량은 2014년 세계 살충제 시장의 27%를 차지하는 것으로 보고되었습니다. 네오니코티노이드의 연평균 성장률은 2005년부터 2010년까지 11.4%였으며 그 중 약 7%가 중국에 등록되었습니다 4,5,6. 2016 년 말부터 2017 년 상반기까지 중국의 살충제 판매는 하락 후 반등하기 시작했으며 살충제 가격은 계속 상승했으며 그 중 네오 니코 티 노이드 살충제는 상당한 가격 상승을 보였다7. 지금까지 3 세대의 네오 니코 티 노이드 살충제가 개발되었으며, 각각 피리딘 클로라이드, 티아 졸릴 및 테트라 히드로 푸란 그룹의 니코틴을 각각 함유하고 있습니다8.
이미다클로프리드는 분자식이 C9H10ClN5O2인 네오니코티노이드살충제의 1세대를 나타내며 무색의 결정이다. 이미다클로프리드는 주로 진딧물, 식물매, 거저리, 총채벌레등의 해충을 방제하는 데 사용되며9 쌀, 밀, 옥수수, 면화, 감자 등의 채소, 과수 등의 작물에 적용할 수 있다. 살충제의 장기적, 실질적, 지속적인 살포로 인해 유익한 곤충과 해충의 천적이 급격히 감소하고 일부 농업 해충이 살충제에 내성을 갖게 되어 살충제를 지속적으로 사용하는 악순환이 발생한다10. 또한, 농약의 광범위한 적용은 토양의 질 악화, 농산물의 잔류농약 잔류물 및 기타 생태학적 문제로 이어져 농업 생태환경11에 심각한 피해를 줄 뿐만 아니라 인간의 건강(12)에 심각한 위협이 된다. 살충제 살포는 토양 미생물과 토양 동물의 성장과 품질에 심각한 영향을 미친다13. 살충제의 불합리하거나 과도한 사용은 토양과 수질 환경, 동식물, 심지어 인간의 생명에 심각한 보안 위험을 초래했습니다14. 최근 몇 년 동안 농약의 광범위한 적용으로 작물의 과도한 농약 잔류 물 문제가 더욱 심각 해졌습니다. 채소 수확량을 증가시키기 위해 이미다클로프리드를 사용했을 때, 채소에서 이미다클로프리드의 흡수율은 이미다클로프리드의 양과 잔류물이 증가함에 따라 증가하였다15. 주요 식량 작물로서 밀의 생산과 안전은 모두 중요합니다. 따라서 밀에 사용되는 농약의 잔류 및 유통 정책을 명확히 할 필요가있다.
최근 몇 년 동안 물, 토양 및 식물에서 이미다클로프리드 잔류물을 추출하기 위한 많은 방법이 개발되었습니다. QuEChERS 분석법(빠르고, 쉽고, 저렴하고, 효과적이고, 견고하고, 안전함)은 고체상 미세 추출 기술과 분산 고체상 추출 기술을 결합한 새로운 분석법으로, 아세토니트릴을 추출 용매로 사용하고 각각 NaCl 및 무수MgSO4를 사용하여 시료에서 혼합 불순물과 물을 제거하는 방법을 포함한다16. QuEChERS 분석법은 최소한의 유리 제품을 필요로 하고 실험 단계가 간단하여 가장 인기 있는 농약 추출 방법중 하나입니다 17. 이미다클로프리드의 검출을 위해 액체 크로마토그래피(LC)로 1 × 10-9 g18의 낮은 검출 한계를 달성했으며, 가스 크로마토그래피(GC)를 사용하여 1 × 10-11 g 19의 검출 한계를 달성했습니다. 높은 분해능과 감도로 인해 LC-MS 및 GC-MS는 10-13× 10-14g × 1 훨씬 더 낮은 이미다클로프리드 검출 한계를 보여주었습니다 20,21; 따라서 이러한 기술은 미량의 이미다클로프리드 잔류물 분석에 매우 적합합니다.
본 연구에서는 이미다클로프리드를 대상 오염물질로 선택하고 밀의 이미다클로프리드 잔류물 분포를 연구하기 위해 시험 작물로 밀을 선택하였다. 이 프로토콜은 수경 재배 조건에서 재배된 밀 식물의 다른 부분에서 이미다클로프리드의 흡수 및 저장을 탐색하여 밀에서 살충제 이미다클로프리드의 농축 및 전달에 대한 포괄적인 분석을 위한 방법을 자세히 설명합니다. 본 연구는 밀의 잔류 농약의 위험성 평가를위한 이론적 근거를 제공하고, 농약 잔류 물을 줄이기 위해 농업 생산 활동에 농약을 합리적으로 적용하도록 안내하고, 작물 생산의 안전성을 향상시키는 것을 목표로한다.
Protocol
Representative Results
Discussion
최근에는, 이미다클로프리드 농약의 잔류물을 전처리 및 검출하는 방법이 빈번히 보고되고 있다. Badawy et al.23은 고성능 액체 크로마토그래피를 사용하여 온실 조건에서 재배된 토마토 과일의 이미다클로프리드 함량을 측정했으며 0.0125-0.15μg/mL 범위에서 이미다클로프리드에 대한 우수한 선형성을 보고했습니다. Zhai et al.24는 LC-MS-MS를 사용하여 중국 골파에서 ?…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
이 연구는 중국 국립 자연 과학 재단 (No. 42277039)의 지원을 받았다.
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 |
References
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