نظرسنجی
زردبند

مقالات » پیرِتر: حشره کش ارگانیک و ایمن

پیرتر با نام علمی Chrysantemum cinerariaefolium گیاهی علفی و چندساله از تیره Asteraceae (تیره کاسنی) است که 10 تا 15 سال عمر می‎کند و بومی سواحل شرقی دریای آدریاتیک است و گستره آن بصورت طبیعی از ایتالیا تا شمال آلبانی، مناطق کوهستانی کرواسی، بوسنی و مونته نگرو می‎باشد. گل پیرتر منبع مهم ترکیب حشره‎کش گیاهی یعنی پیرترین می‎باشد. بصورت تجاری پیرترین را از دو گونه C. cinerariaefolium و C. coccineum استخراج می‎کنند، اگر چه گونه‎های دیگر مانند C. balsamita و C. marshalli حاوی ترکیبات حشره‎کش پیرترین می‎باشند اما نسبت به دو گونه ذکر شده در بالا مقدار آن بسیار ناچیز است. علاوه بر گل سایر بخش‎های گیاه پیرتر نیز دارای پیرترین است اما مقدار آن در مقایسه با گل بسیار کمتر است. پیرترین برای پستانداران و سایر موجودات خون گرم غیر سمی می‎باشد و زیر نور آفتاب و در حضور اکسیژن، رطوبت و دمای بالا بسیار ناپایدار است و به سرعت تجزیه می‎شود. با توجه به ایمن بودن این حشره‎کش برای محیط زیست، در کشاورزی ارگانیک بسیار مناسب است. جمعیت وحشی گیاه پیرتر حاوی 0/6 تا 1/3 درصد پیرترین می‎باشد، در حالی که در ارقام اصلاح شده در استرالیا و کنیا مقدار پیرترین تا 3 درصد گزارش شده است (Grdisa et al. 2009).
گیاه پیرتر
پودر خرد شده گیاه پیرتر 1000 سال قبل از میلاد مسیح در چین به عنوان حشره‎کش استفاده می‎شده است (Todd et al. 2003). گیاه پیرتر از دیرباز بصورت تجاری در کشورهای کنیا، تانزانیا، راواندا و گینه نو کشت می‎شده است، با این حال در دهه‎های گذشته گل این گیاه در تاسمانی و اوگاندا نیز برداشت می‎شود. کنیا و استرالیا (تاسمانی) عمده‎‏ترین کشورهای تولید‎کننده پیرترین در دنیا هستند (Jones 1973). سالانه حدود 200 تن پیرترین به عنوان حشره‎کش در سراسر دنیا مصرف می‎شود (Crosby 1995). پیرترین حاصل از گیاه پیرتر در سال 1942 به عنوان یک عامل موثر در کنترل پشه مالاریا استفاده می‎شد. از سال 1945 به بعد با توسعه تولید سموم شیمیایی مانند DDT و به دنبال آن پایروتیروئیدها، استفاده از پیرتر به عنوان حشره‎کش کاهش چشمگیری یافت اما از اواخر سال 1960 با ممنوع شدن کاربرد سموم کلره، کاشت پیرتر مجددا مورد توجه قرار گرفت.
پیرترین
پیرترین ترکیبی از شش ماده شیمیایی استری طبیعی است که بصورت تجاری از گل‎های دو گونه گیاهی C. cinerariaefolium و C. coccineum استخراج می‎شود (McLaughlin 1973، Todd et al. 2003). شهرت این ترکیبات به علت اثر فلج‎کنندگی سریع روی طیف وسیعی از حشرات آفت می‎باشد (Gnadinger 1936). پیرترین به عنوان یک آفتکش ایمن در نظر گرفته می‎شود و روی گیاهان زراعی و باغی (Silcox and Roth 1995)، در محصولات انباری و محیط خانه (Kennedy and Hamilton 1995) و برای کنترل آفات حیوانات استفاده می‎شود (Gerberg 1995). پیرترین‏‎ها بصورت پودر، اسپری و امولسیون، همراه یکسری ترکیبات سینرژیت مانند پیپرونیل بوتوکساید و پیپرونیل سولفوکساید برای افزایش اثر حشره‎کشی استفاده می‎شوند (Todd et al. 2003).
خواص شیمیایی پیرترین‎ها
شش ماده شیمیایی فعال در عصاره و پودر خشک شده گل گیاه پیرتر وجود دارد که مسئول اثر حشره‎کشی آن است (Moorman and Nguyen 1997). این ترکیبات به دو گروه تقسیم‎بندی می‎شوند: پیرترین‎های گروه I و پیرترین‎های گروه II. پیرترین I، سینرین I و جاسمولین I استرهای کریسانتمیک اسید بوده در حالی که پیرترین II، سینرین II و جاسمولین II استرهای پیرتریک اسید هستند. کریسانتمیک اسید و پیرتریک اسید با یکی از سه الکل پیروترولون، سینرولون و جاسمولولون ترکیب شده و شش ماده فعال ایجاد می‎کنند (Head, 1973). گروه یک پیرترین‎ها در آب غیر قابل حل بوده اما در هیدروکربن‎ها و حلال‎های آلی مانند الکل قابل حل می‎باشند (WHO, 1975, Todd et al. 2003).
سمیت پیرترین
پیرترین بر سیستم عصبی حشرات تاثیر گذاشته و با اثر ضربهای شدید سبب فلج شدن حشره میشود. این ترکیبات به کانالهای سدیم در سلولهای عصبی متصل شده و با ایجاد تاخیر در باز شدن این کانالها سبب اختلال در سیستم عصبی و در نهایت مرگ حشره میشوند (Tomlin 2000). اثر پیرترینها بر حشرات، پستانداران و موجودات آبزی به دقت مورد مطالعه قرار گرفته است و در زیر بصورت خلاصه توضیح داده میشود.
اثر پیرترین‎ روی حشرات
پیرترین در حشرات بسیار سمی میباشد زیرا این ترکیب در تماس با حشرات به سرعت به سیستم عصبی آنها نفوذ میکند. مطالعات متعددی در مورد اثربخشی پیرترین در برابر حشرات انجام شده است و تمامی آنها اثر کشندگی این ترکیب روی طیف وسیعی از حشرات را تصدیق میکنند. با این حال حشرات میتوانند از طریق تولید آنزیمهای سمزدایی در برابر این ترکیب سمی مقاوم شوند (Farnham 1971). بنابراین پیرترین در برابر برخی از آفات کشاورزی اثر رضایتبخشی ندارد (Atkinson et al. 2004) اما فعالیت پیرترین را از طریق افزودن یکسری ترکیبات که موجب سرکوب فعالیت سمزدایی حشرات میشوند، میتوان افزایش داد (Elliot and Janes 1973). به عنوان مثال، استفاده از پیرترین 5 درصد با پیپرونیل بوتوکساید 15 درصد در حجم بالا بر روی پشه آنوفل (Anopheles albimanus) مرگ و میر بالایی ایجاد میکند. A. albimanus که ناقل مالاریا میباشد مقاومت بالایی در برابر سموم DDT، دیالدرین و مالاتیون از خود نشان میدهد. نتایج نشان داده است که پاشیدن یک ساعت پیرترین در روز طی هشت هفته در محل فعالیت پشه آنوفل، تلفاتی معادل 81/5 تا 100 درصد در جمعیت این حشرات ایجاد کرده است.
علاوه بر کنترل موثر پشهها، پیرترین در برابر بسیاری از حشرات دیگر موثر است. به عنوان مثال در کنه قرمز پرندگان با نام علمی Dermanyssus gallinae باعث کاهش 70 تا 87 درصدی جمعیت میشود (McGarry and Trees 1991).
پیرترین همچنین روی مگس خانگی بسیار موثر است. شفرد و سودلوند نشان دادند که اسپریهای حشرهکش خانگی به تنهایی در قیاس با مخلوط با پیرترین کشندگی کمتری روی مگس خانگی دارند (Sheppard and Swedlund, 1999).
اثر پیرترین‎ روی سایر موجودات
سمیت حاد پیرترین برای پستانداران و پرندگان بسیار پایین است. به عنوان مثال سمیت گوارشی پیرترین برای بلدرچین و اردک بالای 5000 میلی‎گرم بر کیلوگرم وزن بدن است (Todd et al. 2003). بر اساس گزارش (WHO 1975) پوست و سیستم تنفسی پستانداران در قیاس با حشرات مقدار ناچیزی پیرترین را جذب می‌‎کند با این حال این ترکیب بصورت ناچیز به وسیله دستگاه گوارش جذب می‎شود. ترکیبات پیرترین در بدن پستانداران به ترکیبات بی ضرر تبدیل شده و از طریق ادارار دفع می‎شوند (Class et al. 1990). پیرترین‎ در موجودات آبزی خاصیت تجمعی بسیار بالایی دارند و برای بسیاری از ماهی‎ها در غلظت ppb (قسمت در میلیارد) سمی است. به عنوان مثال LC50 پیرترین برای گربه ماهی، ماهی سالمون و میگو به ترتیب 9، 40 و 1/4 میکروگرم بر لیتر محاسبه شده است (U.S.EPA Pesticide Ecotoxicity Database).
تجزیه زیست محیطی پیرترین‎
با وجود اینکه پیرترینها از قدیمیترین آفتکشهای شناخته شده هستند، اطلاعات بسیار محدودی در ارتباط با تجزیه زیستی این ترکیبات در دسترس است، لذا بسیاری از پارامترها در زمینه تجزیه زیست محیطی این ترکیبات با استفاده از روشهای آزمایشگاهی و مطالعات میدانی بدست آمده است (Schwarzenbach et al. 2003).
یکی از روشهای اولیه استفاده از پیرترین بصورت اسپری است. فشار بخار این ترکیبات در شرایط طبیعی پایین تا متوسط است. فرم گازی پیرترین به شدت به تجزیه در برابر نور حساس بوده و به آسانی با هیدروکسیلهای رادیکال، اوزون و نیتراتهای رادیکال موجود در هوا واکنش میدهد (Todd et al. 2003). فرم مایع و گرد این ترکیبات نسبت به فرم گازی آنها بسیار پایدارتر هستند. از آنجا که پیرترین بیشتر در محیطهای بسته استفاده میشوند لذا سرعت تبخیر آنها از سطوح جامد بسیار مهم است. سرعت تبخیر گروه یک پیرترین نسبت به گروه دو بیشتر تخمین زده شده است (Crosby 1995).
ضریب جذب پیرترین در خاک متوسط تا زیاد است و گروه یک پیرترینها نسبت به گروه دو دارای ضریب جذب بسیار بالاتری هستند (Crosby 1995). با افزایش مواد آلی ضریب جذب پیرترین در خاک افزایش مییابد. افزایش هیومیک اسید موجود در خاک سبب کاهش معنادار تحرک پیرترین میشود (Antonious et al. 2004).
اطلاعات و گزارشهای محدودی در زمینه اثر پیرترینها بر جوامع میکروبی موجود است. یکی از مطالعات موجود بررسی اثر پیرترینها بر فلور میکروبی خاک در سطوح مختلف تغذیهای است. تایو و اوسو (Taiwo and Oso 1997) دریافتند که افزودن پیرترین و گلوکز به خاک سبب افزایش جمعیت باکتریها و اکتینومیستهای موجود در خاک در سه هفته ابتدایی میشود و بعد از سه هفته جمعیت میکروبی برخی از باکتریها کاهش یافت که نشاندهنده حساسیت جمعیت برخی از باکتریها به ترکیبات حاصل از تجزیه پیرترینها است. تجزیه میکروبی پیرترینها از طریق متابولیسم اکسیداتیو اتفاق میافتد (Crosby 1995). انتظار میرود این فرآیندهای اکسیداتیو در زنجیرهای غیراشباع، گروههای متیلن فعال و گروههای الکل ثانویه پیرترینها اتفاق بیافتد.
پیرترین در معرض نور طبیعی خورشید به سرعت تجزیه شده و در کمتر از چند روز بطور کامل در طبیعت از بین میرود (Todd et al., 2003). در شرایط تاریکی تجزیه پیرترین به کندی صورت میپذیرد. بخش مهم در تجزیه فتوشیمیایی، مربوط به استرهای پیرترین میباشد. تجزیه نوری پیرترینها در حضور اکسیژن و نور خورشید خیلی سریع اتفاق میافتد.
دما نیز عاملی مهم در تجزیه پیرترین است بطوری که در تحقیقی میزان تخریب پیرترینها در دماهای 20، 60 و 100 درجه سانتیگراد به ترتیب 26، 65 و 68 درصد محاسبه شده است (Atkinson et al. 2004).
References

Antonious G. F., Patel G. A., Snyder J. C. and M. S. Coyne. 2004. Pyrethrins and piperonyl butoxide adsorption to soil organic matter. J. Environ. Sci. Health. B39: 19-32.

Atkinson B. L. Blackman A. J. and H. Faber. 2004. The degradation of the natural pyrethrins in crop storage. J. Agric. Food Chem. 52: 280-287.

Class T. J., Ando T. and J. E. Casidia. 1990. Pyrethroid metabolism: microsomal oxidase metabolites of (S)-bioallethrin and the six natural pyrethrins. J. Agric. Food Chem. 38: 529-537.

Crosby D. G. 1995. Environmental fate of pyrethrins. In “Pyrethrum flowers: Production, chemistry, toxicology and uses”. J. E. Casida and G. B. Quistad (eds.). Oxford University Press. New York, NY. pp 194-213.

Farnham A. W. 1971. Changes in cross-resistance patterns of houseflies selected with natural pyrethrins or resmethrin (5-benzyl-3-furylmethyl (±)-cis- trans- chrysanthemate). Pestic. Sci. 2: 138-143.

Gerberg E. J. 1995. Pyrethrum for control of pests of medical and veterinary importance. In: Casida J. E. and G. B. Quistad (eds). Pyrethrum flowers: Production, chemistry, toxicology and uses. Oxford University Press, New York. Pp. 302-310.

Gnadinger, C. B. 1936. Pyrethrum Flowers. 2nd Ed. McLaughlin, Gormley, King. Minneapolis, Minnisota.

Grdisa M., Carovic-Stanko K., Kolak I. and Z. Satovic. 2009. Morphological and biochemical diversity of Dalmatian pyrethrum (Tanacetum cinerariifolium (Trevir.) Sch. Bip.). Agriculturae Conspectus Scientificus: 74(2): 73- 80.

Gunasekara A. S. 2004. Environmental fate of pyrethrins. Environmental monitoring branch, Department of Pesticide Regulation, 1001/ street, Sacramento, CA 95812.

Head S. W. 1973. Composition of pyrethrum extract and analysis of pyrethrins. In “Pyrethrum, The natural insecticide”. J. E. Cadisa (eds.). Academic Press. New York, NY. pp. 25-49.

Jones G. D. G. 1973. Pyrethrum production. In “Pyrethrum; the natural insecticide”. J. E. Cadisa (eds). Academic Press. New York, NY. 1973. PP. 17-21.

Kennedy M. K. and R. L. Hamilton. 1995. Pyrethrum for control of insects in the home. In: Casida J. E. and G. B. Quistad (eds). Pyrethrum flowers: Production, chemistry, toxicology and uses. Oxford University Press, New York. Pp. 311-327.

McGarry, J. W., and Trees, A. J. 1991. Trap perches to assess the activity of pyrethrins against the poultry red mite Dermanyssus gallinae in cage birds. Experimental Appl. Acarology. 12: 1-7.

McLaughlin G. A. 1973. History of pyrethrum. In “Pyrethrum; The Natural Insecticide”. J. E. Casida (eds.). Academic Press. New York, NY. 1973. pp 3.

Moorman R. and K. Nguyen. 1997 Identification and quantitation of the six active compounds in a pyrethrin standard. J. Assoc. Off. Anal. Chem. 65: 921- 926.

Schwarzenbach R. P., Gschwend P. M. and D. M. Imbonden. 2003. Environmental organic chemistry. John Wiley & Sons Inc. Hoboken, NJ.

Sheppard D. C. and B. Swedlund. 1999. Toxicity of individual pyrethrin esters to house flies (Diptera: Muscidae). J. Entomol. Sci. 35: 279-282.

Silcox C. A. and E. S. Roth. 1995. Pyrethrum for control of pests of agricultural and stored products. In: Casida J. E. and G. B. Quistad (eds). Pyrethrum flowers: Production, chemistry, toxicology and uses. Oxford University Press, New York. Pp. 287-301.

Taiwo L. B. and B. A. Oso. 1997. The influence of some pesticides on soil microbial flora in relation to changes in nutrient level, rock phosphate solubalization and P release under laboratory conditions. Agric. Eco. Environ. 65: 59-68.

Todd G. D., Wohlers D. and M. Citra. 2003. Toxicology profile for Pyrethrins and Pyrethriods. Department of Health and Human Services. Agency for Toxic Substances and Disease Registry. Atlanta, GA.

Tomlin, C. D. S. 2000. The pesticide manual. 12th Ed. British Crop Protection Council. Surrey, England. pp. 178-179.

U.S. EPA. Pesticide Ecotoxicity database. http://www.epa.gov/oppef ed1/general/databases description. htm#ecotoxicity.

WHO (World Health Organization). 1975. Data Sheet on Pesticides No. 11; Pyrethrins. www.inchem.org/documents/pds/pds/pest11_e.htm.

ترجمه : مهندس سعدی کرمی
کلمات کلیدی: حشره کش - پیرتر - گیاهان دارویی