Determinación de la absorción, translocación y distribución de imidacloprid en trigo

En la agronomía actual, el uso de pesticidas es esencial para aumentar el rendimiento de los cultivos. Los insecticidas neonicotinoides alteran el equilibrio del potencial de membrana al controlar los receptores nicotínicos de acetilcolina en el sistema nervioso del insecto, inhibiendo así la conducción normal del sistema nervioso central del insecto, lo que lleva a la parálisis y muerte de los insectos¹. En comparación con los insecticidas tradicionales, los neonicotinoides tienen ventajas tales como nuevos modos de acción, alta actividad insecticida y fuerte absorción de raíces, lo que los hace altamente exitosos en el mercado de plaguicidas ^2,3. Se informó que el volumen de ventas de neonicotinoides representó el 27% del mercado mundial de pesticidas en 2014. La tasa de crecimiento anual promedio de los neonicotinoides fue del 11,4% de 2005 a 2010, de los cuales alrededor del 7% se registró en China ^4,5,6. Desde finales de 2016 hasta el primer semestre de 2017, las ventas de plaguicidas en China comenzaron a repuntar después de caer, y los precios de los plaguicidas continuaron aumentando, entre los cuales los insecticidas neonicotinoides mostraron un aumento significativo de precios⁷. Hasta ahora, se han desarrollado tres generaciones de insecticidas neonicotinoides, cada uno con cloruro de piridina, tiazolilo y grupos tetrahidrofuranos de nicotina, respectivamente⁸.

El imidacloprid representa la primera generación de insecticidas neonicotinoides, cuya fórmula molecular es_C9H10ClN_5O2, y es un cristal incoloro. El imidacloprid se utiliza principalmente para controlar plagas, como pulgones, saltamontes, gusanos de la harina y trips⁹ y se puede aplicar a cultivos como arroz, trigo, maíz, algodón y hortalizas como papas, así como árboles frutales. Debido a la aplicación a largo plazo, sustancial y continua de plaguicidas, tanto los insectos beneficiosos como los enemigos naturales de las plagas se han reducido rápidamente, y algunas plagas agrícolas se han vuelto resistentes a los plaguicidas, lo que resulta en un círculo vicioso de aplicación continua y creciente de pesticidas¹⁰. Además, la aplicación extensiva de plaguicidas ha provocado el deterioro de la calidad del suelo, la persistencia de residuos de plaguicidas en los productos agrícolas y otros problemas ecológicos, que no solo causan daños significativos al medio ambiente ecológico agrícola¹¹ sino que también representan una grave amenaza para la salud humana¹². La fumigación con pesticidas afecta gravemente el crecimiento y la calidad de los microbios del suelo y los animales del suelo¹³. El uso irrazonable o excesivo de plaguicidas ha causado riesgos significativos para la seguridad del medio ambiente del suelo y el agua, los animales y las plantas, e incluso la vida humana¹⁴. En los últimos años, el problema de los residuos excesivos de plaguicidas en los cultivos se ha agravado con la aplicación extensiva de plaguicidas. Cuando se utilizó imidacloprid para aumentar el rendimiento vegetal, la tasa de absorción de imidacloprid en los vegetales aumentó con el aumento en la cantidad y el residuo de imidacloprid¹⁵. Como cultivo alimentario importante, tanto la producción como la seguridad del trigo son críticas. Por lo tanto, es necesario aclarar las políticas de residuos y distribución de plaguicidas utilizados para el trigo.

En los últimos años, se han desarrollado muchos métodos para extraer residuos de imidacloprid del agua, el suelo y las plantas. El método QuEChERS (rápido, fácil, barato, eficaz, robusto y seguro) es un nuevo método que combina la tecnología de microextracción en fase sólida y la tecnología de extracción en fase sólida dispersa e implica el uso de acetonitrilo como disolvente de extracción y la eliminación de impurezas mixtas y agua en la muestra utilizando NaCl y MgSO anhidro₄, respectivamente¹⁶. El método QuEChERS requiere un mínimo de cristalería y tiene pasos experimentales simples, lo que lo convierte en uno de los métodos de extracción de pesticidas más populares¹⁷. Para la detección de imidacloprid, se ha alcanzado un límite de detección tan bajo como 1 × 10−9 g¹⁸ con cromatografía líquida (LC), y 1 × 10⁻¹¹ g ¹⁹ se ha logrado con cromatografía de gases (GC). Debido a su alta resolución y sensibilidad, LC-MS y GC-MS han mostrado límites de detección de imidacloprid aún más bajos de 1 × 10-13 a 1 × ^10-14 g^20,21; Estas técnicas son, por lo tanto, muy adecuadas para el análisis de trazas de residuos de imidacloprid.

En el presente estudio, el imidacloprid fue elegido como el contaminante objetivo, y el trigo fue seleccionado como el cultivo de prueba para estudiar la distribución de los residuos de imidacloprid en el trigo. Este protocolo detalla un método para el análisis exhaustivo del enriquecimiento y la transferencia del pesticida imidacloprid en el trigo mediante la exploración de la absorción y el almacenamiento de imidacloprid en diferentes partes de las plantas de trigo cultivadas en condiciones hidropónicas. El presente estudio tiene como objetivo proporcionar una base teórica para la evaluación del riesgo de los residuos de plaguicidas en el trigo, guiar la aplicación racional de plaguicidas en las actividades de producción agrícola para reducir los residuos de plaguicidas y mejorar la inocuidad de la producción de cultivos.