سموم دفع آفات گیاهی یا سموم بوتانیکال دوستدار محیط زیست
چکیده
امروزه سموم دفع آفات گیاهی یا سموم گیاهی که به سم بوتانیکال نیز شناخته میشوند به‌عنوان جایگزینی برای سموم شیمیایی مصنوعی جهت کنترل حشرات و سایر آفات در کشاورزی استفاده میشوند. با آگاهی از اثرات نامطلوب سموم شیمیایی مصنوعی بر روی محیط‌زیست و سایر موجودات غیرهدف، محققان علاقه‌مندی بیشتری به سمت سموم گیاهی پیدا کرده‌اند. برخلاف سموم شیمیایی مصنوعی، سموم گیاهی قابل تجزیه هستند و در سیستم گیاهی باقیمانده‌ای از خود به جا نمی‌گذارند. از عصاره‌های گیاهی برای کنترل حشرات و سایر آفات از زمان‌های قدیم، به ویژه در هند، در کشاورزی و سایر زمینه‌ها استفاده می‌شده است. در سال‌های اخیر، محققان در تلاش برای شناسایی و تأمین سموم گیاهی سازگار با محیط‌زیست هستند تا استفاده از سموم مصنوعی را کاهش دهند. این سموم گیاهی به طور بسیار گسترده‌ای در کشاورزی ارگانیک به منظور مدیریت آفات همراه با سایر روش‌های مدیریت تلفیقی آفات (IPM) به‌کار می‌روند. با کاهش مصرف سموم مصنوعی، می‌توان به بهبود کیفیت محصولات کشاورزی و شرایط محیطی دست یافت و از آسیب به موجودات غیرهدف و موجودات مفید مانند زنبورها و سایر گرده‌افشان‌ها جلوگیری کرد. این سموم گیاهی در ذخیره‌سازی محصولات کشاورزی، کشاورزی پایدار و باغ‌های خانگی در کشورهای در حال توسعه استفاده میشوند. در این مقاله، بسیاری از پیشرفت‌های اخیر در کشف و استفاده از سموم دفع آفات گیاهی همراه با برخی سموم گیاهی رایج در بازار مورد بحث قرار گرفته است. نیاز به تحقیقات و توسعه بیشتر در زمینه سموم دفع آفات گیاهی وجود دارد تا بتوان جایگزینی مناسب برای سموم شیمیایی ارائه داد.
مقدمه
در بسیاری از تحقیقات ثابت شده است که میکروب‌های بیماری‌زا مانند باکتری‌ها، قارچ‌ها و ویروس‌ها از جمله عوامل ایجاد بیماری‌های گیاهی و خسارت‌ها به محصولات کشاورزی هستند. گیاهان اغلب از رقابت با علف‌های هرز آسیب می‌بینند و همچنین مورد حمله حشرات قرار می‌گیرند. برآوردها نشان می‌دهد که میکروب‌های بیماری‌زا، آفات و علف‌های هرز باعث از دست رفتن حدود ۳۰ تا ۴۵ درصد از محصولات کشاورزی در سراسر جهان میشوند. از این میزان، به طور متوسط ۳۵ درصد تلفات محصولات کشاورزی، ۱۲ درصد ناشی از آفات حشرات، ۱۲ درصد به دلیل علف‌های هرز و ۱۱ درصد به علت میکروارگانیسم‌های بیماری‌زا است. اُرکه و دینه (۲۰۰۴) تخمین زده‌اند که تلفات واقعی محصولات مانند چغندر قند، جو، سویا، گندم و پنبه بین ۲۶ تا ۳۰ درصد و برای ذرت، سیب‌زمینی و برنج به ترتیب ۳۵ درصد، ۳۹ درصد و ۴۰ درصد در دوره ۱۹۹۶-۱۹۹۸ بوده است. زیان ناخالص سالانه محصولات کشاورزی در سراسر جهان به دلیل بیماری‌های گیاهی حدود ۲۲۰ میلیارد دلار طبق قیمت‌های ۲۰۰۲ برآورد شده است. پس از جنگ جهانی دوم، کشف مهمی در زمینه مواد شیمیایی کشاورزی باعث معرفی سموم دفع آفات شد تا از زیان‌های تولید محصولات کشاورزی جلوگیری شود؛ بنابراین، در این مقاله عمدتاً به سموم گیاهی پرداخته خواهد شد.
برای جایگزینی سموم شیمیایی و ترکیبات فعال که مطابق با الزامات و مقررات جدید ثبت پذیرفته نمی‌شوند، نیاز به کشف سموم جدید مانند سموم گیاهی احساس می‌شود. قبل از تولید سموم شیمیایی، کشاورزان مدت‌ها از محصولات گیاهی برای محافظت از محصولات و دفع آفات مختلف حشرات استفاده می‌کردند. بسیاری از فیتوشیمیکال ها (مواد شیمیایی گیاهان) و متابولیت‌های ثانویه گیاهان که دارای خاصیت آفت‌کشی هستند، کشف شده و به عنوان سموم گیاهی گزارش شده‌اند، مانند روغن‌های اساسی، ترپن‌ها، آلکالوئیدها و غیره.
سموم گیاهی یا “بوتانیکال‌ها” از گیاهان به صورت کامل یا از قسمتی از گیاه استخراج میشوند. این سموم از طریق حلال‌هایی که مواد شیمیایی فعال در آن حل میشوند از گیاه یا بخش‌های گیاهی استخراج میشوند. رایج‌ترین حلال‌ها شامل آب، اتانول، استون و سایر حلال‌های آلی هستند. در واقع این‌ها به صورت مواد گیاهی ساده نیستند، بلکه موادی هستند که از گیاهان به شکل تازه یا خشک شده استخراج میشوند. بیشتر سموم گیاهی متابولیت‌های ثانویه‌ای هستند که به عنوان حشره‌کش عمل می‌کنند و در برخی موارد به عنوان حشره‌کش‌های تغییر یافته مورد استفاده قرار می‌گیرند. این سموم که از گیاهان خشک شده و بخش‌های آنها استخراج میشوند، می‌توانند برای گردپاشی استفاده شوند، با حامل‌های خاصی مانند خاک رس یا خاک دیاتومه رقیق شوند، یا به صورت غلیظ و خالص بر اساس نیاز مورد استفاده قرار بگیرند. برخی کشفیات مانند خاصیت حشره‌کشی Parthenium hysterophorus که در واقع یک علف هرز حاوی ترکیب پارتنین و سایر ترکیبات است، همچنین خواص ضدقارچی ترکیبات جدا شده از ریزوم زنجبیل همراه با اثر ضد تغذیه‌ای بر حشرات آفات، در توسعه سموم گیاهی نقش مهمی داشته اند.
از زمان معرفی سموم شیمیایی به کشاورزان و بخش کشاورزی، وابستگی زیادی به این سموم برای کنترل آفات کشاورزی ایجاد شده که به محیط زیست و انسان‌ها نیز آسیب جدی ایجاد میکند. این وابستگی تا زمانی ادامه خواهد داشت که جایگزینی برای این سموم شیمیایی ارزان‌قیمت و در دسترس وجود نداشته باشد. از دوران تمدن‌های باستانی مصر، هند و چین، سنت استفاده از سموم گیاهی برای مقابله با آفات در کشاورزی وجود داشته است.
در ۲۵ سال اخیر، تحقیقات علمی انجام شده، صدها متابولیت ثانویه گیاهی یا فیتوشمیکال ها را گزارش کرده است که اثرات دفع یا سمی بر تغذیه حشرات آفت در مطالعات آزمایشگاهی نشان داده‌اند. همچنین، چندین جلد از کتاب‌های اخیر به بررسی و کارایی سموم گیاهی پرداخته‌اند.
ارکه (۲۰۰۶) گزارش داد که در تمام مناطقی که انتخاب روش های کنترل آفات محدود است، تلفات محصولات به دلیل حشرات، بیماری‌ها، آفات غیرحشره‌ای و علف‌های هرز تقریباً ۳۵ درصد از محصولات اصلی را تشکیل می‌دهند و در برخی موارد ممکن است این تلفات از ۵۰ درصد هم فراتر رود. و در برخی موارد شدید، حمله آفات به محصولات می‌تواند منجر به تلفات بیشتر یا حتی از دست رفتن کل محصول نیز شود. در کشورهای در حال توسعه و در حال گذر از شیوه های سنتی، استفاده از سموم شیمیایی به‌شدت رایج است. بسیاری از کشاورزان سنتی یا در حال گذر از شیوه های قدیم در کشورهای در حال توسعه به سموم مصنوعی دسترسی ندارند یا قادر به تأمین مالی آنها نیستند. آماده‌سازی‌های تجاری محصولات جایگزین مانند سموم زیستی biopesticides (عمدتاً گیاهی) اغلب در دسترس نیستند و ممکن است گران‌قیمت نیز باشند.
محقیقین زیادی گزارش کرده‌اند که امروزه در کشاورزی استفاده از آبیاری، کودهای غیرآلی و دوزهای بیشتر سموم روز به روز در حال افزایش است و به همین دلیل محصولات کشاورزی تولید شده به شدت آسیب دیده و همچنین انسان‌ها نیز تحت تأثیر این سموم قرار می‌گیرند. بنابراین، کشاورزی ارگانیک با استفاده از سموم طبیعی به عنوان جایگزین مناسب برای بیماری‌ها و آفات بهترین راه‌حل برای تولید کشاورزی است. با این حال، استفاده مکرر از قارچ‌کش‌های شیمیایی منجر به افزایش جمعیت مقاوم در پاتوژن‌های گیاهی شده است. در سال‌های اخیر، استفاده از قارچ‌کش‌های شیمیایی در مزارع کاهش یافته است. همچنین، استفاده از مواد شیمیایی مصنوعی به منظور روش های کنترل مدیریتی پس از برداشت به دلیل سرطان‌زایی، عدم تعادل هورمونی، اثرات آلودگی زیست‌محیطی و ترکیبات سمی که به انسان‌ها آسیب می‌زنند، محدود شده است.
کاتلر و کاتلر (۱۹۹۹) عنوان کرده اند که استفاده از مواد شیمیایی مصنوعی برای کنترل بیماری‌های گیاهی بدون شک به افزایش تولید و بهره‌وری محصولات کمک کرده است، اما (شارما و مشرام، ۲۰۰۶) اذعان کردند که اثرات سمی برخی از این ترکیبات بر غذاهای مقاوم به آفات باعث بروز مشکلات سلامتی در انسان می‌شود. (اوکونکو و اوکویه، ۱۹۹۶) گزارش دادند که کشاورزی ارگانیک و روش‌های زیستی از موفق‌ترین دستاوردهای کشاورزی هستند و یکی از مهم‌ترین روش‌های ارگانیک استفاده از سموم گیاهی است که به سلامت بهتر، منبع غنی از گیاهان و اهمیت زیادی در کشاورزی مدرن منجر شده است.
الیزا و همکاران (۲۰۱۲) گزارش دادند که وجود و استفاده از سموم گیاهی برای مدیریت آفات محصولات در تمدن‌های باستانی در بسیاری از نقاط جهان قرن‌ها (حدود ۱۵۰۰ سال قبل از میلاد) وجود داشته است. برخی از کشورهایی که در دوران باستان از سموم گیاهی استفاده می‌کردند، آسیا (روتنون)، هند (نیم)، ایران (سابادیلا) و غیره بوده‌اند. این سموم گیاهی بعدها توسط کشورهای توسعه‌یافته‌ای مانند ایالات متحده، اروپا و دیگر مناطق پذیرفته و مورد استفاده قرار گرفتند.
انوپام و همکاران (2012) بیان می‌کنند که سموم گیاهی یا بوتانیکال‌ها اساساً فیتوشمیکال ها یا متابولیت‌های ثانویه دفاعی گیاهان هستند که به گیاهان کمک می‌کنند تا در برابر شکارچیان گیاه‌خوار و سایر عوامل محیطی مقاومت کنند. برای فعالیت‌های حشره‌کشی، بسیاری از کلاس‌های مواد شیمیایی گیاهی، از جمله استروئیدها، آلکالوئیدها، ترپنوئیدها، ترکیبات فنلی و روغن‌های اساسی، از بیش از 2000 گونه گیاهی استخراج و ثبت شده‌اند. فیتوشمیکال ها از سال 1920 برای کنترل پشه‌ها استفاده شده‌اند، اما حشره‌کش‌های شیمیایی متداول مانند DDT و سایرین در حدود سال 1940 کشف شدند که منجر به کاهش استفاده از مواد سموم گیاهی شد. حشره‌کش‌های شیمیایی به دلیل کارایی سریع و بالا، قیمت ارزان و دسترسی آسان به سرعت مورد استفاده قرار گرفتند. با ظهور مشکلات ناشی از استفاده از حشره‌کش‌های مصنوعی و اثرات آنها بر طبیعت، توجه به فیتوشمیکال‌ها که به سرعت تجزیه پذی هستند و تأثیرات مضری بر موجودات غیرهدف ندارند، افزایش یافت. از دهه 1990، به دلیل اثرات زیان‌آور سموم شیمیایی بر انسان و محیط‌زیست، علاقه مجدد به استفاده از سموم زیستی (سموم گیاهی) افزایش یافت. در حال حاضر، فیتوشمیکال‌ها 1 درصد از بازار جهانی سموم دفع آفات را تشکیل می‌دهند.
پراکش و رائو (1996) بیان کردند: هند به عنوان یک کشور گرمسیری، منبعی از گیاهان مختلف است که حاوی فیتوشمیکال‌ها و مشتقات ثانویه‌ای هستند که می‌توانند در تهیه انواع سموم گیاهی استفاده شوند. این سموم گیاهی می‌توانند جایگزین سموم شیمیایی امروزی شوند، زیرا دوستدار محیط‌زیست بوده و ایمن هستند. این سموم گیاهی از کل گیاه یا بخشی از آن به صورت تازه یا خشک شده تهیه میشوند و حاوی ترکیبات فعال با خواص حشره‌کشی و ضد بیماری می باشند.
طبقه‌بندی آفت‌کش‌ها
آفت‌کش‌ها بر اساس معیارهای مختلفی طبقه‌بندی میشوند، از جمله: نحوه اثرگذاری، نوع آفت هدف، منشأ، ماده مؤثره، میزان سمیت و سایر موارد. رایج‌ترین طبقه‌بندی شامل دو دسته کلی آفت‌کش‌های شیمیایی مصنوعی و آفت‌کش‌های بیولوژیکی طبیعی است. آفت‌کش‌های شیمیایی مصنوعی بر اساس ماده مؤثره موجود در آنها به دسته‌های مختلفی تقسیم میشوند و آفت‌کش‌های بیولوژیکی طبیعی به چهار گروه اصلی تقسیم میشوند: سموم گیاهی (بوتانیکال‌ها)، فرومون‌ها، آفت‌کش‌های میکروبی و پروتئین‌های یکپارچه گیاهی. در میان این دسته‌ها، سموم گیاهی اثربخشی و کارایی بالایی دارند.
اهمیت آفت‌کش‌ها
برای افزایش بازدهی و بهبود کیفیت محصولات کشاورزی نیاز به پیروی از روش‌های مناسب کشاورزی وجود دارد، اما آفات، به‌ویژه حشرات ، تمایل دارند به محصولات زراعی و همچنین محصولات ذخیره‌شده با محصولات انباری آسیب بزنند. حشرات آفات خسارات قابل‌توجهی به زمین‌های زراعی و کالاهای کشاورزی وارد می‌سازند. برای مقابله موثر با این نوع از آفات، استفاده از آفت‌کش‌ها ضروری است. آفت‌کش‌ها نه‌تنها در شرایط مزرعه، بلکه در شرایط انباری نیز مورد نیاز هستند تا از حمله آفات به محصولات انباری غلات و سایر محصولات کشاورزی جلوگیری شود، چرا که ممکن است کیفیت غلات ذخیره‌شده را کاهش دهند. آفات در مراحل قبل از برداشت، حین برداشت و پس از برداشت به محصولات حمله می‌کنند و باعث خسارات قابل‌توجهی میشوند؛ آفت‌کش‌ها نقشی مهم در جلوگیری از این خسارات با از بین بردن آفات ایفا می‌کنند. هرچند آفت‌کش‌ها امروزه اهمیت زیادی در کشاورزی پیدا کرده‌اند، باید به‌صورت اصولی و بر اساس نیاز از آنها و در زمان مناسب از آنها استفاده شود.
نحوه عملکرد
برای تشخیص اینکه آیا یک ترکیب شیمیایی دارای خواص آفت‌کشی است یا خیر، به بررسی تغییرات بیوشیمیایی که در آفت ایجاد میکند، پرداخته می‌شود. این تغییرات به عنوان “نحوه عملکرد” آفت‌کش‌ها شناخته می‌شود. نحوه عملکرد بسیاری از آفت‌کش‌ها از طریق اثرگذاری بر آنزیم‌ها، فرایندهای بیوشیمیایی و غیره در آفت است که به‌نوبه خود بر فیزیولوژی آفت تاثیر می‌گذارد. نحوه عملکرد آفت‌کش‌ها بر اساس تغییراتی که در فرایندهای بیولوژیکی آفت ایجاد میکند، طبقه‌بندی می‌شود.
دانستن نحوه عملکرد آفت‌کش برای دانشمندان اهمیت زیادی دارد تا کیفیت و اثربخشی محصول را توسعه دهند. دانشمندان ابتدا تمام فرایندهای بیولوژیکی پایه را در حالت طبیعی آفت مطالعه می‌کنند و سپس تغییرات ایجادشده توسط آفت‌کش را بررسی می‌کنند تا آفت‌کش‌ها را فرموله و بهبود بخشند. درک نحوه عملکرد آفت‌کش همچنین برای تهیه پادزهرها و اقدامات لازم در صورت بروز حوادث انسانی ناشی از آفت‌کش‌ها مهم است. در نهایت، فهمیدن نحوه عملکرد آفت‌کش به شناسایی مقاومت آفت هدف به آفت‌کش و یا کسب مقاومت توسط آن کمک میکند تا در صورت نیاز، آفت‌کش تغییر یابد.
آفت‌کش‌های گیاهی
این دسته از آفت‌کش‌های زیستی، از گیاهان استخراج میشوند و به‌عنوان جایگزینی برای آفت‌کش‌های شیمیایی مصنوعی در مدیریت تلفیقی آفات (IPM) به کار می‌روند و با نام “بوتانیکال” نیز شناخته میشوند. آفت‌کش‌های گیاهی به‌طور طبیعی به‌عنوان متابولیت‌های ثانویه (فیتوشیمیایی) در گیاهان وجود دارند و به‌عنوان دورکننده‌ها، ضد تغذیه‌کننده‌ها و در مدیریت آفات مورد استفاده قرار می‌گیرند. این آفت‌کش‌ها می‌توانند از گونه‌های مختلف گیاهی و بخش‌های مختلف گیاه استخراج شوند. ویژگی‌هایی مانند تجمع زیستی کمتر، عدم باقی‌ماندن در گیاه و محیط زیست، هدف‌گیری انتخابی آفات و سمیت کم برای انسان و دیگر موجودات زنده، منجر به کشف و مطالعه انواع مختلفی از آفت‌کش‌های گیاهی از گونه‌ها و قسمت‌های مختلف گیاهان شده است. آفت‌کش‌های گیاهی به‌دلیل ایمن‌تر بودن نسبت به آفت‌کش‌های شیمیایی مرسوم برای محیط زیست، انسان و دیگر موجودات زنده، از اهمیت بیشتری در تحقیقات مربوط به مدیریت تلفیقی آفات و کشاورزی ارگانیک برخوردار شده‌اند.
آفت‌کش‌های گیاهی به‌طور طبیعی ترکیبات شیمیایی‌ای هستند که در گونه‌های مختلف گیاهان یافت میشوند. این ترکیبات استخراج‌شده و برای تهیه آفت‌کش‌های گیاهی به کار می‌روند. علاوه بر این ثابت شده است که این آفت‌کش‌ها نسبت به آفت‌کش‌های مصنوعی، آسیب کمتری به انسان و دیگر موجودات وارد می‌کنند. با این حال، برخی از آنها سمی هستند و ممکن است به‌عنوان سموم سریع‌الاثر بر انسان عمل کنند.
برخی از آفت‌کش‌های گیاهی موجود در بازار
- آفت‌کش‌های مبتنی بر نیم: این آفت‌کش‌ها از عصاره‌های درخت نیم یا درخت چریش Azadirachta indica ، از خانواده Meliaceae به دست می‌آیند. عصاره درخت نیم شامل ترکیبات فعال قدرتمندی مانند آزادیراختین، نیمبین، ملیانتریول، دس‌استیل‌نیمبین، نیمبیدین، سالانین و دس‌استیل‌سالنین است. در میان این ترکیبات، آزادیراختین به‌عنوان قوی‌ترین ماده فعال شناخته شده است که از نظر شیمیایی یک تترانور تری‌ترپنوئید لیمونوئید است. آزادیراختین در دانه‌های درخت نیم (0.2 – 0.6%) نسبت به برگ‌ها و ساقه درخت بیشتر است .
سولا و همکاران (۲۰۱۴) گزارش داده‌اند که فرم A آزادیراختین فعالیت حشره‌کشی بیشتری نسبت به دیگر اشکال یا آنالوگ‌های آزادیراختین دارد. آزادیراختین مؤثرترین حشره‌کش در برابر ۵۵۰ گونه حشره است که عمدتاً به راسته‌های Dictyoptera، Orthoptera، Isoptera، Lepidoptera، Hemiptera و غیره تعلق دارند.برهماچاری (۲۰۰۴) گزارش کرده است که آزادیراختین دارای دامنه وسیعی از اثرات بر روی حشرات آفت مانند دورکنندگی، سرکوب رشد حشرات و اثرات ضد تغذیه‌ای بر روی حشرات دارد. اخیراً گزارش شده است که استخراج ترکیبات نیم توسط اتانول به‌طور مؤثری علیه گونه آفت مگس سفید Aleurodicus dispersus (spiraling white fly) که آفت برخی از گیاهان سبزی است، عمل میکند. مخلوط عصاره استونی گل تاج و عصاره اتانولی دانه نیم به نسبت ۳:۱، تأثیر حشره‌کشی بالاتری علیه این مگس سفید نسبت به دیگر ترکیباتی که در تحقیقات انجام شده فرموله شده بود، نشان داده است. علی و همکاران (۲۰۱۷) گزارش کرده‌اند که عصاره دانه نیم مؤثرترین حشره‌کش در برابر آفات مکنده است، در مقایسه با سایر عصاره‌های گیاهی که در پژوهش آنها مورد استفاده قرار گرفتند.نیم آزال، یکی از محصولات برجسته حاصل از عصاره درخت نیم، به عنوان یک حشره‌کش زیستی با طیف گسترده‌ای از کاربردها شناخته می‌شود. این محصول با تکیه بر ترکیبات فعال موجود در عصاره نیم، به ویژه آزادیراختین، به عنوان یک ابزار مؤثر در مدیریت آفات عمل میکند. نیم آزال علاوه بر اثرات حشره‌کشی، با خاصیت‌های دورکنندگی، مهار رشد و تأثیرات ضد تغذیه‌ای بر حشرات، می‌تواند در کاهش استفاده از آفت‌کش‌های شیمیایی نقش کلیدی ایفا کند. این ویژگی‌ها، نیم آزال را به گزینه‌ای مناسب برای کشاورزی پایدار و کاهش آسیب‌های زیست‌محیطی تبدیل کرده است. - روتنون: روتنون یک آفت‌کش گیاهی طیف وسیع است که از ساقه‌ها و ریشه‌های گونه‌های مختلف لگوم‌های گرمسیری مانند Tephrosia virginiana، گونه‌های Lonchocarpus (مثل L. utilis، L. urucu) و گونه‌های Derris (مثل D. elliptica، D. involuta) استخراج می‌شود. روتنون از نظر شیمیایی یک بیوفلاونوئید است که در ریشه‌ها و ساقه‌های این گونه‌های لگوم وجود دارد. پودر خشک ریشه به‌صورت مستقیم استفاده می‌شود یا به‌عنوان محلول پاششی برای سمپاشی آماده می‌شود. روتنون می‌تواند به‌عنوان سم تماسی، طعمه مسموم، سم گوارشی و مهارکننده آنزیم‌های تنفسی سلولی عمل کند.ایزمن (2006) و ال-وکیل (2013) گزارش داده‌اند که شکل خالص روتنون از نظر سمیت برای پستاندارانی مانند موش، سمیت مشابه DDT (آفت‌کش شیمیایی مصنوعی) دارد. LD50 (دوز کشنده 50 درصد) روتنون برای موش به‌صورت خوراکی 132 میلی‌گرم بر کیلوگرم است.
- پیرتروم: پیرتروم یک آفت‌کش گیاهی است که به‌صورت جهانی استفاده می‌شود و از گل‌های داوودی Chrysanthemum استخراج می‌شود. پیرتروم از نظر شیمیایی در تمام قسمت‌های گیاه وجود دارد، اما بیشترین غلظت در گل‌ها وجود دارد.
گرادیسا و گرسیچ (2013) گزارش داده‌اند که پیرتروم ترکیبی از شش ماده فعال قوی شامل پیرترین I و II، جاسمولین I و II، و سینرین I و II است. دو نوع ماده فعال وابسته به تشکیل استرها وجود دارد. استرهای اسید کرایسانتمیک شامل پیرترین I، جاسمولین I و سینرین I هستند، در حالی که استرهای اسید پیرتریک شامل پیرترین II، جاسمولین II و سینرین II می‌باشند. عصاره معمولی پیرتروم شامل جاسمولین‌ها، سینرین‌ها و پیرترین‌ها در نسبت 1:3:10 است. بنابراین پیرترین‌ها از نظر غلظت نسبت به سینرین‌ها و جاسمولین‌ها، نوع اصلی مواد فعال ممکن هستند.
- روغن ضروری اکالیپتوس:
روغن اکالیپتوس ترکیبی پیچیده از فیتوشمیکال‌های مختلف مانند مونوترپن‌ها، سزکویی‌ترپن‌ها، فنول‌های آروماتیک، اکسیدها، اترها، الکل‌ها، آلدهیدها و کتون‌ها است. ساختار و درصد این ترکیبات شیمیایی با توجه به گونه‌های مختلف متفاوت است. ترکیباتی همچون 1،8-سینئول (اکالیپتول)، سیترو‌نلال، سیترو‌نلول، سیترو‌نلیل استات، p-سایمن، اکامالول، لیمونن، لینالول و آلفا-پینن مسئول فعالیت حشره‌کشی روغن اکالیپتوس هستند. از میان این ترکیبات، 1،8-سینئول مهم‌ترین ترکیب برای فعالیت حشره‌کشی است. علاوه بر روغن ضروری اکالیپتوس، عصاره‌های برگ اکالیپتوس نیز کارایی حشره‌کشی علیه آفات مختلف دارند. کول و همکاران (2008) نشان دادند که روغن ضروری Eucalyptus globulus Labill دارای اثر دافع قوی علیه آفات هدف است
نقش آفت‌کش‌های گیاهی در آینده
آفت‌کش‌های گیاهی در آینده چه نقشی در دفاع از محصولات کشاورزی و دیگر کاربردهایی که خواهند داشت چیست؟
در کشورهای توسعه‌یافته تصور این که این آفت‌کش‌ها بیش از امروز اهمیت پیدا کنند، حتی در تولید محصولات ارگانیک، دشوار است. بر اساس گزارش شورای ملی تحقیقات در سال 2000، در اروپا و آمریکای شمالی پیش‌بینی می‌شود تولید محصولات ارگانیک سالانه 8 تا 15 درصد افزایش یابد و در این بازارها رقبای کمی برای محصولات گیاهی وجود دارند. با این حال، حتی در این مناطق نیز حشره‌کش‌های میکروبی مؤثر و اقتصادی مانند اسپینوزادها وجود دارند. استفاده از آفت‌کش‌های گیاهی در چرخه‌های دفاعی محصولات، با توجه به ثبت مقاومت در برابر باسیلوس تورینجینسیس Bacillus thuringiensis و اسپینوزادها، به‌خصوص در ترکیب با اکالیپتول، آلفا-پینن و آلفا-سایمن، به‌عنوان دافع مؤثر در برابر آفات هدف مورد استفاده قرار می‌گیرند. پودر برگ اکالیپتوس فعالیت حشره‌کشی علیه Prostephanus trunatus را نشان داده است.
(موکانگا و همکاران، 2010) و سینگ و همکاران (2012) دریافتند که عصاره‌های برگ سه گیاه شامل درخت نیم Azadirachta indica، Ocimum sanctum L. و Eucalyptus globulus به طور قابل‌توجهی در آزمایش‌های
in vitro علیه حشرات آزمایش‌شده مانند شته سبز پنبه Aphis gossypi و شپشک آردآلود پنبه Phenacoccus solenopsis عمل می‌کنند. همچنین، محققین اذعان داشتند که به دلیل استفاده بیش از حد از آفت‌کش‌های شیمیایی، ایجاد مقاومت در در برخی آفات مانند بید کلم یا شب‌پره پشت الماسی ممکن است بیشتر با استفاده از آفت‌کش‌های گیاهی در ترکیب با دیگر محصولات قابل رفع باشد.
مزایای آفت‌کش‌های گیاهی نسبت به آفت‌کش‌های شیمیایی سنتی
مزایای آفت‌کش‌های گیاهی در کشورهای توسعه‌یافته به دلیل هزینه‌های بالای آفت‌کش‌های شیمیایی سنتی قابل مشاهده است. این آفت‌کش‌های گیاهی همچنین می‌توانند در انبارها و سیلوها برای جلوگیری از فعالیت آفات انباری استفاده شوند. در واقع، حتی زمانی که آفت‌کش‌های شیمیایی برای کشاورزان مقرون‌به‌صرفه هستند (مانند یارانه‌های دولتی)، هنوز هر ساله هزاران مورد آلودگی‌های تصادفی به دلیل آگاهی کم و نبود تجهیزات مراقبتی جهت کنترل مناسب رخ می‌دهد.
مورسه و همکاران (2002) درباره پیشرفت آفت‌کش‌های گیاهی در سراسر جهان بحث کردند و اشاره کردند که این آفت‌کش‌ها به دلیل کارایی بالاتر در محافظت از گیاهان در برابر بیماری‌ها و آفات و بهبود شرایط محیطی، مورد توجه بیشتر محققان در ارتباط با استفاده از مواد زیست‌فعال گیاهی قرار گرفته‌اند.
چالش‌های تجاری‌سازی آفت‌کش‌های گیاهی
ماناس سارکار (2014) گزارش داد که در سراسر جهان مطالعات گسترده‌ای در تلاش برای یافت راهکارهایی با استفاده از آفت‌کش‌های گیاهی برای مقابله با حشرات مضر صورت گرفته است. با این حال، تعداد کمی از این مطالعات به تولید محصولات مستقل منجر شده‌اند. به دلیل تمایل عمومی به نتایج سریع و صرفه‌جویی در هزینه، زمان و منابع، بسیاری از پژوهش‌های علمی ممکن است به دلیل اهداف کوتاه‌مدت ناکافی باشند. این امر منجر به تحقیقات ضعیف، داده‌های ناقص، آزمون‌های نادرست و آزمایشات سطحی می‌شود که تنها به انتشار مقالات منجر می‌گردند. نهادهای تأمین مالی نیز باید بررسی کنند که چگونه تحقیقات علمی با همکاری چندین ذینفع به نتایج جامع و کاربردی می‌رسند.
پس از کشف فعالیت زیستی در گیاهان، ورود و فروش محصول بر پایه گیاهان چالش‌های بزرگی به همراه دارد. در ابتدا، باید داده‌های اثبات مفهوم از طریق جمع‌آوری گونه‌های خاص از مکان‌های جغرافیایی مختلف، جمع‌آوری گیاهان در فصول مختلف، جمع‌آوری بخش‌های مختلف از یک گونه، انجام استخراج و ارزیابی زیستی سیستماتیک بر روی آفات هدف تولید شود. همچنین باید منابع محیطی احتمالی که می‌توانند بر فعالیت زیستی تأثیر بگذارند، مانند باقی‌مانده‌های آفت‌کش‌ها که ممکن است بر روی گیاهان یا زمین‌های کشاورزی اسپری شده باشند، بررسی و حذف شوند.
چالش‌های تأمین مواد اولیه گیاهی
راجندرا کشیرساگار (2014) به افزایش مصرف داروهای گیاهی و Ayurveda اشاره کرده و بیان کرد که برداشت گیاهان از منابع طبیعی اصلی‌ترین منبع تهیه مواد خام است که منجر به کاهش تنوع ژنتیکی و تخریب زیستگاه گیاهان می‌شود. کشت داخلی به‌عنوان یک جایگزین عملی برای غلبه بر مشکلات ناشی از ناهماهنگی مواد گیاهی و عصاره‌ها به دلیل شناسایی نادرست، تنوع فنوتیپی و ژنتیکی، تغییرات در عصاره‌ها، ماهیت ناپایدار ترکیبات، مواد سمی و آلاینده‌ها مطرح است. تأمین مواد خام، یکی از چالش‌های اصلی در فروش محصولات گیاهی است. تکثیر هر گونه گیاهی در شرایط کشت ممکن نیست. اگر قرار باشد از طریق بذر تکثیر شوند، باید آزمایشات جوانه‌زنی، اهلی‌سازی، شناخت گونه‌ها، تدوین روش‌های کشت و مدیریت، تعیین نیازهای کود و دیگر مواد شیمیایی کشاورزی، و بازسازی پروفایل زیستی گونه‌ها با در نظر گرفتن عواملی مانند تغییرات اقلیمی، نوع خاک، بارش، و دمای کشت انجام شوند.
نتیجه‌گیری
در حال حاضر، زیست‌آفت‌کش‌ها و سایر روش‌های کنترل بیولوژیک نقشی حیاتی در کشاورزی یکپارچه در هند و سراسر جهان ایفا می‌کنند. برای برآورده کردن نیازهای جمعیت در حال رشد، توسعه کشاورزی پایدار ضروری است و بنابراین باید جایگزینی برای کودها، قارچ‌کش‌ها و آفت‌کش‌های شیمیایی پیدا شود. زیست‌آفت‌کش‌ها به‌عنوان جایگزینی مناسب و بهتر برای آفت‌کش‌های شیمیایی در نظر گرفته میشوند. بسیاری از محصولات طبیعی به‌عنوان زیست‌آفت‌کش استفاده میشوند که در میان آنها، آفت‌کش‌های گیاهی به‌دلیل سازگاری با محیط زیست و غیرسمی بودن برای موجودات غیرهدف مورد توجه قرار گرفته‌اند. ویژگی‌هایی مانند تجمع زیستی کم در محیط و خطرات کمتر نسبت به آفت‌کش‌های شیمیایی مصنوعی، آفت‌کش‌های گیاهی را برای محیط زیست و انسان‌ها مطلوب می‌سازد.
همچنین، پذیرفته شده است که ماهیت شیمیایی پیچیده آفت‌کش‌های گیاهی موجب می‌شود که حشرات در مقایسه با آفت‌کش‌های شیمیایی، به سختی نسبت به آنها مقاوم شوند.
آفت‌کش‌های گیاهی به دلیل مزایای ذکر‌شده پتانسیل بالایی برای کاربردهای گسترده‌تر در کشاورزی دارند. با این حال، برای تجاری‌سازی و استفاده مؤثر از آنها، نیاز به تحقیقات جامع و همکاری بین‌المللی در زمینه‌های علمی و کشاورزی وجود دارد.