Determinação da absorção, translocação e distribuição do imidaclopride em trigo
Summary
Apresenta-se um protocolo para a determinação da absorção, translocação e distribuição do imidaclopride em trigo sob condições hidropônicas usando cromatografia líquida-espectrometria de massas em tandem (LC-MS-MS). Os resultados mostraram que o imidaclopride pode ser absorvido pelo trigo, e o imidaclopride foi detectado tanto nas raízes quanto nas folhas do trigo.
Abstract
Os neonicotinóides, uma classe de inseticidas, são amplamente utilizados devido aos seus novos modos de ação, alta atividade inseticida e forte absorção de raízes. O imidaclopride, o inseticida mais utilizado em todo o mundo, é um neonicotinóide representativo de primeira geração e é usado no controle de pragas de culturas, hortaliças e árvores frutíferas. Com uma aplicação tão ampla do imidaclopride, seu resíduo nas lavouras tem atraído cada vez mais escrutínio. No presente estudo, 15 mudas de trigo foram colocadas em meio de cultura contendo 0,5 mg/L ou 5 mg/L de imidaclopride para hidrocultivo. O teor de imidaclopride nas raízes e folhas do trigo foi determinado após 1 dia, 2 dias e 3 dias de hidrocultivo para explorar a migração e distribuição do imidaclopride no trigo. Os resultados mostraram que o imidaclopride foi detectado tanto nas raízes quanto nas folhas da planta de trigo, e o teor de imidaclopride nas raízes foi maior do que nas folhas. Além disso, a concentração de imidaclopride no trigo aumentou com o aumento do tempo de exposição. Após 3 dias de exposição, as raízes e folhas do trigo do grupo de tratamento 0,5 mg/L continham 4,55 mg/kg ± 1,45 mg/kg e 1,30 mg/kg ± 0,08 mg/kg de imidacloprido, respectivamente, enquanto as raízes e folhas do grupo de tratamento 5 mg/L continham 42,5 mg/kg ± 0,62 mg/kg e 8,71 mg/kg ± 0,14 mg/kg de imidacloprido, respectivamente. Os resultados do presente estudo permitem um melhor entendimento dos resíduos de agrotóxicos nas culturas e fornecem uma referência de dados para a avaliação de risco ambiental de agrotóxicos.
Introduction
Na agronomia atual, o uso de agrotóxicos é essencial para aumentar a produtividade das culturas. Os inseticidas neonicotinóides alteram o equilíbrio do potencial de membrana pelo controle dos receptores nicotínicos de acetilcolina no sistema nervoso dos insetos, inibindo a condução normal do sistema nervoso central dos insetos, levando à paralisia e morte dos insetos1. Os neonicotinóides, comparados aos inseticidas tradicionais, apresentam vantagens como novos modos de ação, alta atividade inseticida e forte absorção radicular, tornando-os altamente bem-sucedidos no mercado de agrotóxicos 2,3. O volume de vendas de neonicotinóides representou 27% do mercado mundial de pesticidas em 2014. A taxa média de crescimento anual dos neonicotinóides foi de 11,4% de 2005 a 2010, dos quais cerca de 7% foram registrados na China 4,5,6. Do final de 2016 ao primeiro semestre de 2017, as vendas de pesticidas na China começaram a se recuperar após queda, e os preços dos pesticidas continuaram a subir, entre os quais os inseticidas neonicotinoides apresentaram um aumento significativo de preços7. Até o momento, três gerações de inseticidas neonicotinóides foram desenvolvidas, cada uma contendo os grupos nicotina cloreto de piridina, tiazolilo e tetraidrofurano, respectivamente8.
O imidaclopride representa a primeira geração de inseticidas neonicotinóides, cuja fórmula molecular é C9H10ClN5O2, e é um cristal incolor. O imidaclopride é usado principalmente no controle de pragas, como pulgões, cigarrinhas, larvas e tripes9 e pode ser aplicado em culturas como arroz, trigo, milho, algodão e hortaliças, como batata, além de árvores frutíferas. Devido à aplicação de pesticidas a longo prazo, substancial e contínua, tanto os insetos benéficos quanto os inimigos naturais das pragas foram rapidamente reduzidos, e algumas pragas agrícolas tornaram-se resistentes aos pesticidas, resultando em um círculo vicioso de aplicação contínua e crescente de pesticidas10. Além disso, a aplicação extensiva de pesticidas tem levado à deterioração da qualidade do solo, resíduos persistentes de pesticidas em produtos agrícolas e outros problemas ecológicos, que não só causam danos significativos ao ambiente ecológico agrícola11 mas também representam uma séria ameaça à saúde humana12. A pulverização de pesticidas afeta severamente o crescimento e a qualidade dos micróbios do solo e dos animais do solo13. O uso excessivo ou irracional de agrotóxicos tem causado riscos significativos à segurança do solo e da água, ao meio ambiente, aos animais e plantas e até mesmo à vida humana14. Nos últimos anos, o problema do excesso de resíduos de agrotóxicos nas lavouras tornou-se mais grave com a aplicação extensiva de agrotóxicos. Quando o imidaclopride foi usado para aumentar a produtividade de hortaliças, a taxa de absorção de imidaclopride nas hortaliças aumentou com o aumento da quantidade e do resíduo de imidaclopride15. Como uma grande cultura alimentar, tanto a produção quanto a segurança do trigo são críticas. Portanto, as políticas de resíduos e distribuição de agrotóxicos utilizados para o trigo precisam ser esclarecidas.
Nos últimos anos, muitos métodos foram desenvolvidos para extrair resíduos de imidaclopride da água, solo e plantas. O método QuEChERS (rápido, fácil, barato, eficaz, robusto e seguro) é um novo método que combina tecnologia de microextração em fase sólida e tecnologia de extração em fase sólida dispersa e envolve o uso de acetonitrila como solvente de extração e a remoção de impurezas mistas e água na amostra usando NaCl e MgSO4 anidro, respectivamente16. O método QuEChERS requer vidraria mínima e possui etapas experimentais simples, tornando-se um dos métodos de extração de pesticidas mais populares17. Para a detecção de imidaclopride, um limite de detecção tão baixo quanto 1 × 10−9 g18 foi alcançado com cromatografia líquida (LC), e 1 × 10−11 g 19 foi alcançado com cromatografia gasosa (GC). Devido à sua alta resolução e sensibilidade, LC-MS e GC-MS têm mostrado limites de detecção de imidaclopride ainda mais baixos, de 1 × 10-13 a 1 × 10-14 g 20,21; Estas técnicas são, portanto, adequadas para a análise de resíduos de imidaclopride traço.
No presente estudo, o imidaclopride foi escolhido como poluente alvo, e o trigo foi selecionado como cultura teste para estudar a distribuição de resíduos de imidaclopride no trigo. Este protocolo detalha um método para a análise abrangente do enriquecimento e transferência do pesticida imidaclopride em trigo, explorando a absorção e armazenamento de imidaclopride em diferentes partes de plantas de trigo cultivadas sob condições hidropônicas. O presente estudo tem como objetivo fornecer uma base teórica para a avaliação de risco de resíduos de agrotóxicos em trigo, orientar a aplicação racional de agrotóxicos nas atividades de produção agrícola para reduzir resíduos de agrotóxicos e melhorar a segurança da produção agrícola.
Protocol
Representative Results
Discussion
Nos últimos anos, métodos de pré-tratamento e detecção de resíduos do pesticida imidaclopride têm sido frequentemente relatados. Badawy et al.23 utilizaram cromatografia líquida de alta eficiência para determinar o teor de imidaclopride em frutos de tomate cultivados em casa de vegetação e relataram boa linearidade para imidaclopride na faixa de 0,0125-0,15 μg/mL. Zhai et al.24 utilizaram LC-MS-MS para estudar o resíduo de imidaclopride em cebolinha chinesa. No…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Este trabalho foi apoiado pela Fundação Nacional de Ciências Naturais da China (No. 42277039).
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 |
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