Determinação da absorção, translocação e distribuição do imidaclopride em trigo
28 de abril de 2023
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.
Este método ajuda a responder como o imidaclopride é absorvido, transportado e distribuído no trigo. A principal vantagem desta técnica é a alta sensibilidade da detecção de imidacloprido, que pode ser amplamente utilizada para determinar imidaclopride em solo, água, planta e outras amostras. Para germinar as sementes de trigo, selecione 1000 sementes adequadas com grânulos completos, embriões intactos e tamanho uniforme.
Imergir as sementes em solução de peróxido de hidrogênio a 10% por 15 minutos para desinfetar suas superfícies. Em seguida, enxágue as sementes cinco vezes, passando água estéril por 10 segundos cada vez. Agora, espalhe as sementes de trigo uniformemente com os embriões apontando para cima em uma placa de Petri de vidro contendo papel de filtro úmido e estéril.
Coloque a placa de Petri em uma incubadora de clima artificial mantida a 30 graus Celsius e 80% de umidade relativa. Cultivar as sementes de trigo no escuro por três dias até germinar e desenvolver raízes. Após as sementes de trigo germinarem, colocar 15 mudas de trigo em um aparelho hidropônico contendo 100 mililitros de meia solução nutritiva Hoaglands.
Em seguida, coloque toda a instalação hidropônica em uma incubadora de clima artificial a 25 graus Celsius e 80% de umidade relativa por sete dias. Para montar os experimentos de exposição a pesticidas com duas concentrações diferentes de imidacloprido, prepare dispositivos hidropônicos contendo metade da solução nutritiva de Hoaglands com 0,5 miligramas por litro ou cinco miligramas por litro de imidacloprido. Configurar 15 dispositivos hidropónicos para cada grupo de concentração de imidaclopride para garantir amostras adequadas durante a amostragem.
Agora, transplante 15 plantas de trigo após seu período hidropônico de sete dias em cada dispositivo hidropônico preparado. Coloque toda a configuração hidropônica em uma incubadora de clima artificial por três dias a 25 graus Celsius e 80% de umidade relativa. Durante todo o período de exposição ao imidacloprido, colete raízes e folhas das plantas diariamente.
Para cada concentração de imidacloprido, integrar as amostras de trigo de cada quinto dos 15 dispositivos hidropônicos como um grupo paralelo. Para extrair o imidaclopride das raízes do trigo, triture as raízes do trigo usando uma tesoura em pedaços de aproximadamente um centímetro. Pese 10 gramas das raízes de trigo trituradas e coloque-as em um tubo de centrífuga de 50 mililitros.
Em seguida, adicione 10 mililitros de acetilnitrilo ao tubo da centrífuga e vomite o tubo por um minuto antes de adicionar quatro gramas de sulfato de magnésio anidro e 1,5 gramas de cloreto de sódio ao tubo. Vórtice imediatamente o tubo por 30 segundos. Em seguida, centrifugar o tubo a 6.000 G por cinco minutos.
Aspirar o sobrenadante com uma seringa descartável e passá-lo através de um filtro de seringa de 0,22 mícron para obter a amostra. Para extrair o imidaclopride das folhas de trigo, triture as folhas frescas usando uma tesoura em pedaços de aproximadamente um centímetro. Pese 10 gramas das folhas de trigo desfiadas e coloque-as em um tubo centrífugo de 50 mililitros.
Adicione 10 mililitros de acetonitrila a 10 gramas das folhas de trigo desfiadas em um tubo de centrífuga de 50 mililitros e vórtice por um minuto. Em seguida, trate a mistura com sulfato de magnésio anidro e cloreto de sódio e centrifugação como demonstrado anteriormente. Para remover a pigmentação e a umidade da amostra, pegue dois mililitros do sobrenadante obtido após a centrifugação e adicione-o a um tubo centrífugo de cinco mililitros contendo negro de fumo grafitizado e sulfato de magnésio anidro.
Após 30 segundos de mistura de vórtices, centrifugar o tubo a 6.000 G por cinco minutos, aspirando o sobrenadante com uma seringa descartável e passando-o através de um filtro de seringa de 0,22 mícron para obter a amostra. Use cromatografia líquida acoplada à espectrometria de massas para quantificar a quantidade de imidaclopride das amostras de trigo, conforme descrito no manuscrito. Os rendimentos de recuperação de imidaclopride de amostras de trigo mostraram que as recuperações médias de imidaclopride de raízes e folhas de trigo expostas a 0,5 miligramas por litro de imidaclopride ou menos em comparação com as recuperações médias de amostras expostas a cinco miligramas por litro de imidaclopride.
O imidaclopride foi detectado em raízes e folhas de plantas de trigo mesmo após um dia de exposição, indicando sua rápida absorbância e condutância para dentro das plantas. O teor de imidaclopride foi maior no terceiro dia de exposição do que no primeiro dia, e a concentração de imidaclopride foi consistentemente maior nas raízes do que nas folhas. Nenhuma inibição aparente do crescimento das plantas foi observada, mesmo após três dias de exposição ao imidaclopride em plantas expostas ao imidaclopride em comparação com os controles.
O fator de concentração radicular, ou RCF, nas amostras tratadas foi maior que um, indicando que o trigo tem efeito de enriquecimento sobre o imidaclopride. No entanto, o fator de translocação, ou FT, para as folhas foi menor que um, sugerindo que o pesticida não foi facilmente transferido das raízes do trigo para as folhas. As etapas mais importantes são a extração e purificação do imidaclopride.
Certifique-se de que o imidaclopride é extraído sem perda durante estas etapas.
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Visão Geral
Este artigo apresenta um protocolo para determinar a absorção, translocação e distribuição do imidacloprid no trigo usando cromatografia líquida-espectrometria de massa em tandem (LC-MS-MS). O estudo demonstra que o imidacloprid é absorvido pelo trigo, com detecção tanto nas raízes quanto nas folhas.
Componentes Principais do Estudo
Área da Ciência
- Fisiologia vegetal
- Absorção de pesticidas
- Química analítica
Fundo
- O imidacloprid é um inseticida amplamente utilizado.
- Compreender seu comportamento nas culturas é crucial para as práticas agrícolas.
- A cromatografia líquida-espectrometria de massa em tandem oferece alta sensibilidade para detecção.
- Condições hidropônicas fornecem um ambiente controlado para o estudo.
Objetivo do Estudo
- Investigar como o imidacloprid é absorvido pelo trigo.
- Avaliar a translocação e distribuição do imidacloprid dentro da planta.
- Estabelecer um método confiável para detectar imidacloprid em várias amostras.
Métodos Utilizados
- Seleção de 1000 sementes de trigo adequadas.
- Desinfecção das sementes usando uma solução de peróxido de hidrogênio a 10%.
- Enxágue das sementes com água estéril.
- Germinação das sementes em um ambiente controlado.
Principais Resultados
- O imidacloprid foi absorvido com sucesso pelo trigo.
- A detecção de imidacloprid tanto nas raízes quanto nas folhas foi confirmada.
- O método demonstrou alta sensibilidade para detecção de imidacloprid.
- Os resultados podem informar práticas agrícolas sobre o uso de pesticidas.
Conclusões
- O estudo fornece um protocolo valioso para pesquisa de pesticidas.
- Os resultados aumentam a compreensão do impacto do imidacloprid no trigo.
- Pesquisas futuras podem se basear nesta metodologia para aplicações mais amplas.
Perguntas Frequentes
Executive Industry Relevance
Quantitative mapping of imidacloprid absorption and distribution in wheat provides critical data for environmental risk assessment and residue management in agrochemical R&D. High-sensitivity detection of pesticide translocation supports predictive confidence in exposure modeling and informs regulatory and safety evaluations. These insights enable portfolio teams to optimize compound selection and stewardship strategies for crop protection agents.
Strategic Applications in Biopharma R&D
Early Discovery & Target Validation
- Enables mechanistic interrogation of compound uptake and systemic movement in plant models.
- Supports biological de-risking by clarifying compound localization and persistence in target tissues.
- Provides quantitative data to inform predictive models of residue behavior and environmental exposure.
Screening & Assay Development
- Establishes validated extraction and LC-MS/MS quantification workflows for pesticide residue analysis.
- Delivers reproducible, quantitative outputs for cross-condition and time-course comparisons.
- Facilitates assay standardization for high-throughput screening of agrochemical candidates.
Translational & Preclinical Research
- Aligns residue distribution data with environmental risk assessment and regulatory requirements.
- Supports translational continuity from laboratory hydroponic models to field-relevant exposure scenarios.
- Enables risk-adjusted advancement of compounds based on systemic movement and persistence profiles.
Pipeline & Workflow Integration
This method integrates into the agrochemical discovery continuum from early compound characterization through preclinical risk assessment.
- Discovery Biology: Quantifies compound uptake, translocation, and tissue-specific accumulation to support hypothesis testing.
- Screening: Provides standardized, sensitive LC-MS/MS readouts for residue quantification across conditions.
- Analytics: Enables statistical comparison of absorption and distribution metrics between treatment groups and time points.
- Translational Research: Bridges laboratory findings to environmental and regulatory endpoints for crop protection agents.
- Enterprise Reuse: Offers a reusable analytical platform for diverse pesticide and plant system evaluations.
Operational & Enterprise Impact
- Scientific Value: Increases predictive confidence in compound fate and residue profiles.
- Operational Value: Standardizes extraction and quantification protocols for reproducibility and scalability.
- Strategic Value: Informs go/no-go decisions for compound advancement based on systemic exposure data.
- Portfolio Impact: Supports risk-adjusted prioritization of agrochemical candidates with favorable distribution characteristics.
Implementation Considerations
- Requires expertise in plant sample preparation and LC-MS/MS analytical techniques.
- Demands access to high-sensitivity mass spectrometry instrumentation and validated extraction protocols.
- Necessitates cross-team standardization of sampling, extraction, and quantification steps.
- Adaptation may be needed for different plant species or environmental matrices.
- Extraction and purification steps are critical to avoid analyte loss and ensure data integrity.
