Presentert her er en protokoll for bestemmelse av absorpsjon, translokasjon og distribusjon av imidakloprid i hvete under hydroponiske forhold ved bruk av væskekromatografi-tandem massespektrometri (LC-MS-MS). Resultatene viste at imidakloprid kan tas opp av hvete, og det ble påvist imidakloprid i både hveterøttene og bladene.
Neonicotinoider, en klasse av insektmidler, er mye brukt på grunn av deres nye virkemåter, høy insekticid aktivitet og sterkt rotopptak. Imidakloprid, det mest brukte insektmiddelet over hele verden, er et representativt førstegenerasjons neonicotinoid og brukes i skadedyrsbekjempelse for avlinger, grønnsaker og frukttrær. Med en så bred anvendelse av imidakloprid har rester i avlinger tiltrukket seg økende gransking. I denne studien ble 15 hveteplanter plassert i et kulturmedium inneholdende 0,5 mg / L eller 5 mg / L imidakloprid for hydrokultur. Innholdet av imidakloprid i hveterøtter og blader ble bestemt etter 1 dag, 2 dager og 3 dager med hydrokultur for å utforske migrasjon og distribusjon av imidakloprid i hvete. Resultatene viste at imidakloprid ble påvist både i hveteplantens røtter og blader, og innholdet av imidakloprid i røttene var høyere enn i bladene. Videre økte imidaklopridkonsentrasjonen i hveten med økende eksponeringstid. Etter 3 dagers eksponering inneholdt hvetens røtter og blader i behandlingsgruppen som fikk 0,5 mg/l 4,55 mg/kg ± henholdsvis 1,45 mg/kg og 1,30 mg/kg ± 0,08 mg/kg imidakloprid, mens røttene og bladene i behandlingsgruppen som fikk 5 mg/l inneholdt 42,5 mg/kg ± 0,62 mg/kg og 8,71 mg/kg ± 0,14 mg/kg imidakloprid, henholdsvis. Resultatene fra denne studien gir en bedre forståelse av plantevernmiddelrester i avlinger og gir en datareferanse for miljørisikovurdering av plantevernmidler.
I dagens agronomi er bruk av plantevernmidler viktig for å øke avlingene. Neonicotinoide insekticider endrer membranpotensialbalansen ved å kontrollere nikotinacetylkolinreseptorer i insektnervesystemet, og derved hemme den normale ledningen av insektets sentralnervesystem, noe som fører til lammelse og død av insektene1. Sammenlignet med tradisjonelle insektmidler har neonicotinoider fordeler som nye virkemåter, høy insektmiddelaktivitet og sterk rotabsorpsjon, noe som gjør dem svært vellykkede på plantevernmiddelmarkedet 2,3. Salgsvolumet av neonicotinoider ble rapportert å utgjøre 27% av verdens plantevernmiddelmarked i 2014. Den gjennomsnittlige årlige veksten av neonicotinoider var 11,4% fra 2005 til 2010, hvorav ca 7% ble registrert i Kina 4,5,6. Fra slutten av 2016 til første halvdel av 2017 begynte salget av plantevernmidler i Kina å komme seg etter å ha falt, og prisene på plantevernmidler fortsatte å stige, blant annet neonicotinoid insektmidler viste en betydelig prisøkning7. Så langt har tre generasjoner av neonicotinoid insekticider blitt utviklet, som hver inneholder pyridinklorid, tiazolyl og tetrahydrofurangrupper av nikotin, henholdsvis8.
Imidakloprid representerer den første generasjonen av neonicotinoid insekticider, hvis molekylformel er C9H10ClN5O2, og er en fargeløs krystall. Imidakloprid brukes hovedsakelig til å bekjempe, som bladlus, plantehoppere, melorm og trips9 og kan brukes på avlinger som ris, hvete, mais, bomull og grønnsaker som poteter, samt frukttrær. På grunn av den langsiktige, betydelige og kontinuerlige bruken av plantevernmidler, har både gunstige insekter og naturlige fiender blitt raskt redusert, og noen landbruksskadegjørere har blitt resistente mot plantevernmidler, noe som resulterer i en ond sirkel med å bruke kontinuerlige og økende mengder plantevernmidler10. I tillegg har den omfattende bruken av plantevernmidler ført til forringelse av jordkvaliteten, vedvarende rester av plantevernmidler i landbruksprodukter og andre økologiske problemer, som ikke bare forårsaker betydelig skade på landbrukets økologiske miljø11 , men også utgjør en alvorlig trussel mot menneskers helse12. Sprøyting av plantevernmidler har stor innvirkning på veksten og kvaliteten på jordmikrober og jorddyr13. Den urimelige eller overdrevne bruken av plantevernmidler har forårsaket betydelige sikkerhetsrisikoer for jord og vannmiljø, dyr og planter, og til og med menneskeliv14. I de senere år har problemet med overdreven plantevernmiddelrester i avlinger blitt mer alvorlig med den omfattende bruken av plantevernmidler. Når imidakloprid ble brukt til å øke vegetabilsk utbytte, økte absorpsjonshastigheten av imidakloprid i grønnsakene med økningen i mengden og resten av imidakloprid15. Som en stor matavling er både produksjon og sikkerhet for hvete kritisk. Derfor må rest- og distribusjonspolitikken for plantevernmidler som brukes til hvete avklares.
De siste årene er det utviklet mange metoder for å trekke ut imidaklopridrester fra vann, jord og planter. QuEChERS-metoden (rask, enkel, billig, effektiv, robust og sikker) er en ny metode som kombinerer fastfasemikroekstraksjonsteknologi og dispergert fastfaseekstraksjonsteknologi og involverer bruk av acetonitril som ekstraksjonsløsningsmiddel og fjerning av blandede urenheter og vann i prøven ved bruk av NaCl og vannfri MgSO4, henholdsvis16. QuEChERS-metoden krever minimalt med glass og har enkle eksperimentelle trinn, noe som gjør den til en av de mest populære metodene for utvinning av plantevernmidler17. For påvisning av imidakloprid er deteksjonsgrense så lav som 1 × 10-9 g18 oppnådd med væskekromatografi (LC), og 1 × 10-11 g 19 er oppnådd med gasskromatografi (GC). På grunn av deres høye oppløsning og følsomhet har LC-MS og GC-MS vist enda lavere imidaklopriddeteksjonsgrenser på 1 × 10-13 til 1 × 10-14 g20,21; Disse teknikkene er derfor godt egnet for analyse av sporimidaklopridrester.
I denne studien ble imidakloprid valgt som målforurensning, og hvete ble valgt som testavling for å studere fordelingen av imidaklopridrester i hvete. Denne protokollen beskriver en metode for omfattende analyse av anrikning og overføring av plantevernmiddelet imidakloprid i hvete ved å utforske absorpsjon og lagring av imidakloprid i forskjellige deler av hveteplanter dyrket under hydroponiske forhold. Denne studien tar sikte på å gi et teoretisk grunnlag for risikovurdering av plantevernmiddelrester i hvete, veilede rasjonell anvendelse av plantevernmidler i landbruksproduksjonsaktiviteter for å redusere rester av plantevernmidler og forbedre sikkerheten ved planteproduksjon.
I de senere år har metoder for forbehandling og påvisning av rester av plantevernmiddelet imidakloprid blitt hyppig rapportert. Badawy et al.23 brukte høyytelsesvæskekromatografi for å bestemme innholdet av imidakloprid i tomatfrukt dyrket under drivhusforhold og rapporterte god linearitet for imidakloprid i området 0,0125-0,15 μg / ml. Zhai et al.24 brukte LC-MS-MS til å studere rester av imidakloprid i kinesisk gressløk. I denne studien ble QuEChERS-metoden brukt…
The authors have nothing to disclose.
Dette arbeidet ble støttet av National Natural Science Foundation of China (nr. 42277039).
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 |