Biex b'mod effettivkontroll tan-nemusu biex titnaqqas l-inċidenza ta' mard li jġorru, huma meħtieġa alternattivi strateġiċi, sostenibbli u li ma jagħmlux ħsara lill-ambjent għall-pestiċidi kimiċi. Aħna evalwajna ikliet taż-żerriegħa minn ċerti Brassicaceae (familja Brassica) bħala sors ta' isotijoċjanati derivati mill-pjanti prodotti minn idroliżi enżimatika ta' glukosinolati bijoloġikament inattivi għall-użu fil-kontroll tal-Aedes Eġizzjan (L., 1762). Dqiq taż-żerriegħa b'ħames xaħam imneħħi (Brassica juncea (L) Czern., 1859, Lepidium sativum L., 1753, Sinapis alba L., 1753, Thlaspi arvense L., 1753 u Thlaspi arvense – tliet tipi ewlenin ta' inattivazzjoni termali u degradazzjoni enżimatika Prodotti kimiċi Biex tiġi ddeterminata t-tossiċità (LC50) tal-allyl isothiocyanate, benzyl isothiocyanate u 4-hydroxybenzylisothiocyanate għal-larva Aedes aegypti wara espożizzjoni ta' 24 siegħa = 0.04 g/120 ml dH2O). Valuri LC50 għall-mustarda, mustarda bajda u denb iż-żiemel. Id-dqiq taż-żerriegħa kien 0.05, 0.08 u 0.05 rispettivament meta mqabbel ma' allyl isothiocyanate (LC50 = 19.35 ppm) u 4. -Hydroxybenzylisothiocyanate (LC50 = 55.41 ppm) kien aktar tossiku għal-larva sa 24 siegħa wara t-trattament minn 0.1 g/120 ml dH2O rispettivament. Dawn ir-riżultati huma konsistenti mal-produzzjoni ta' dqiq taż-żerriegħa tal-alfalfa. L-effiċjenza ogħla tal-esteri tal-benżil tikkorrispondi mal-valuri LC50 ikkalkulati. L-użu ta' dqiq taż-żerriegħa jista' jipprovdi metodu effettiv ta' kontroll tan-nemus. l-effettività tat-trab taż-żerriegħa kruċifera u l-komponenti kimiċi ewlenin tiegħu kontra l-larva tan-nemus u turi kif il-komposti naturali fit-trab taż-żerriegħa kruċifera jistgħu jservu bħala larviċida promettenti li ma tagħmilx ħsara lill-ambjent għall-kontroll tan-nemus.
Il-mard li jinġarr minn vettur ikkawżat min-nemus Aedes jibqa' problema ewlenija tas-saħħa pubblika globali. L-inċidenza ta' mard li jinġarr min-nemus tinfirex ġeografikament1,2,3 u terġa' tidher, u twassal għal tifqigħat ta' mard sever4,5,6,7. It-tixrid ta' mard fost il-bnedmin u l-annimali (eż., chikungunya, dengue, deni tar-Rift Valley, deni isfar u l-virus Zika) huwa bla preċedent. Id-deni dengue waħdu jpoġġi madwar 3.6 biljun ruħ f'riskju ta' infezzjoni fit-tropiċi, b'madwar 390 miljun infezzjoni li jseħħu kull sena, li jirriżultaw f'6,100–24,300 mewta fis-sena8. Id-dehra mill-ġdid u t-tifqigħa tal-virus Zika fl-Amerika t'Isfel ġibdu l-attenzjoni mad-dinja kollha minħabba l-ħsara fil-moħħ li jikkawża fit-tfal imwielda minn nisa infettati2. Kremer et al 3 ibassru li l-firxa ġeografika tan-nemus Aedes se tkompli tespandi u li sal-2050, nofs il-popolazzjoni tad-dinja se tkun f'riskju ta' infezzjoni minn arboviruses li jinġarru min-nemus.
Bl-eċċezzjoni tal-vaċċini żviluppati reċentement kontra d-dengue u d-deni isfar, il-vaċċini kontra l-biċċa l-kbira tal-mard li jinġarr min-nemus għadhom ma ġewx żviluppati9,10,11. Il-vaċċini għadhom disponibbli fi kwantitajiet limitati u jintużaw biss fi provi kliniċi. Il-kontroll tal-vetturi tan-nemus bl-użu ta' insettiċidi sintetiċi kien strateġija ewlenija biex jiġi kkontrollat it-tixrid tal-mard li jinġarr min-nemus12,13. Għalkemm il-pestiċidi sintetiċi huma effettivi fil-qtil tan-nemus, l-użu kontinwu ta' pestiċidi sintetiċi jaffettwa b'mod negattiv l-organiżmi mhux fil-mira u jniġġes l-ambjent14,15,16. Saħansitra aktar allarmanti hija x-xejra li tiżdied ir-reżistenza tan-nemus għall-insettiċidi kimiċi17,18,19. Dawn il-problemi assoċjati mal-pestiċidi aċċelleraw it-tfittxija għal alternattivi effettivi u li ma jagħmlux ħsara lill-ambjent biex jiġu kkontrollati l-vetturi tal-mard.
Diversi pjanti ġew żviluppati bħala sorsi ta' fitopestiċidi għall-kontroll tal-pesti20,21. Is-sustanzi tal-pjanti ġeneralment huma favur l-ambjent għaliex huma bijodegradabbli u għandhom tossiċità baxxa jew negliġibbli għal organiżmi mhux fil-mira bħal mammiferi, ħut u anfibji20,22. Il-preparazzjonijiet tal-ħxejjex huma magħrufa li jipproduċu varjetà ta' komposti bijoattivi b'mekkaniżmi ta' azzjoni differenti biex jikkontrollaw b'mod effettiv stadji differenti tal-ħajja tan-nemus23,24,25,26. Komposti derivati mill-pjanti bħal żjut essenzjali u ingredjenti attivi oħra tal-pjanti ġibdu l-attenzjoni u wittew it-triq għal għodod innovattivi biex jikkontrollaw il-vetturi tan-nemus. Żjut essenzjali, monoterpeni u sesquiterpeni jaġixxu bħala ripellanti, deterrent tal-għalf u oviċidi27,28,29,30,31,32,33. Ħafna żjut veġetali jikkawżaw il-mewt tal-larva, il-pupa u l-adulti tan-nemus34,35,36, u jaffettwaw is-sistemi nervużi, respiratorji, endokrinali u sistemi importanti oħra tal-insetti37.
Studji reċenti pprovdew għarfien dwar l-użu potenzjali tal-pjanti tal-mustarda u ż-żerriegħa tagħhom bħala sors ta’ komposti bijoattivi. Id-dqiq taż-żerriegħa tal-mustarda ġie ttestjat bħala bijofumigant38,39,40,41 u ntuża bħala emenda tal-ħamrija għas-soppressjoni tal-ħaxix ħażin42,43,44 u l-kontroll tal-patoġeni tal-pjanti li jinġarru mill-ħamrija45,46,47,48,49,50, in-nutrizzjoni tal-pjanti. nematodi 41,51, 52, 53, 54 u pesti 55, 56, 57, 58, 59, 60. L-attività funġiċida ta’ dawn it-trabijiet taż-żerriegħa hija attribwita għal komposti protettivi tal-pjanti msejħa isotijoċjanati38,42,60. Fil-pjanti, dawn il-komposti protettivi huma maħżuna fiċ-ċelloli tal-pjanti fil-forma ta’ glukosinolati mhux bijoattivi. Madankollu, meta l-pjanti jiġu mħassra minn tmigħ ta’ insetti jew infezzjoni ta’ patoġeni, il-glukosinolati jiġu idrolizzati mill-mirosinażi f’isotijoċjanati bijoattivi55,61. L-isotijoċjanati huma komposti volatili magħrufa li għandhom attività antimikrobika u insettiċida ta' spettru wiesa', u l-istruttura, l-attività bijoloġika u l-kontenut tagħhom ivarjaw ħafna fost l-ispeċi ta' Brassicaceae42,59,62,63.
Għalkemm l-isotjoċjanati derivati mid-dqiq taż-żerriegħa tal-mustarda huma magħrufa li għandhom attività insettiċida, id-dejta dwar l-attività bijoloġika kontra vetturi artropodi medikament importanti hija nieqsa. L-istudju tagħna eżamina l-attività larviċida ta' erba' trabijiet taż-żerriegħa mingħajr xaħam kontra n-nemus Aedes. Larva ta' Aedes aegypti. L-għan tal-istudju kien li jevalwa l-użu potenzjali tagħhom bħala bijopestiċidi li ma jagħmlux ħsara lill-ambjent għall-kontroll tan-nemus. Tliet komponenti kimiċi ewlenin tad-dqiq taż-żerriegħa, allyl isothiocyanate (AITC), benzyl isothiocyanate (BITC), u 4-hydroxybenzylisothiocyanate (4-HBITC) ġew ittestjati wkoll biex tiġi ttestjata l-attività bijoloġika ta' dawn il-komponenti kimiċi fuq il-larva tan-nemus. Dan huwa l-ewwel rapport li jevalwa l-effettività ta' erba' trabijiet taż-żerriegħa tal-kaboċċa u l-komponenti kimiċi ewlenin tagħhom kontra l-larva tan-nemus.
Kolonji tal-laboratorju ta' Aedes aegypti (razza Rockefeller) inżammu f'26°C, 70% umdità relattiva (RH) u 10:14 siegħa (fotoperjodu L:D). In-nisa mgħammrin tpoġġew f'gaġeġ tal-plastik (għoli 11 ċm u dijametru 9.5 ċm) u ngħataw għalf permezz ta' sistema ta' tmigħ bi fliexken bl-użu ta' demm bovin ċitrat (HemoStat Laboratories Inc., Dixon, CA, USA). It-tmigħ bid-demm twettaq bħas-soltu bl-użu ta' alimentatur tal-membrana b'ħafna ħġieġ (Chemglass, Life Sciences LLC, Vineland, NJ, USA) imqabbad ma' tubu tal-banju tal-ilma li jiċċirkola (HAAKE S7, Thermo-Scientific, Waltham, MA, USA) b'kontroll tat-temperatura ta' 37 °C. Iġġebbed film ta' Parafilm M fuq il-qiegħ ta' kull kamra tal-għalf tal-ħġieġ (erja 154 mm2). Kull alimentatur imbagħad tqiegħed fuq il-gradilja ta' fuq li tgħatti l-gaġġa li fiha n-nisa li qed jitgħammru. Madwar 350–400 μl ta’ demm bovin ġie miżjud ma’ lembut tal-ħġieġ tal-għalf bl-użu ta’ pipetta Pasteur (Fisherbrand, Fisher Scientific, Waltham, MA, USA) u d-dud adulti tħallew ixxotta għal mill-inqas siegħa. Imbagħad, in-nisa tqal ingħataw soluzzjoni ta’ sukrożju ta’ 10% u tħallew ibidu l-bajd fuq gaġġa b’karta tal-filtru niedja miksija fi tazzi individwali tas-soufflé ultra-ċari (daqs ta’ 1.25 fl oz, Dart Container Corp., Mason, MI, USA). Poġġi l-karta tal-filtru li fiha l-bajd f’borża ssiġillata (SC Johnsons, Racine, WI) u aħżenha f’26°C. Il-bajd faqqas u madwar 200–250 larva trabbew fi trejs tal-plastik li fihom taħlita ta’ ikel tal-fenek (ZuPreem, Premium Natural Products, Inc., Mission, KS, USA) u trab tal-fwied (MP Biomedicals, LLC, Solon, OH, USA) u flett tal-ħut (TetraMin, Tetra GMPH, Meer, il-Ġermanja) fi proporzjon ta’ 2:1:1. Larva tal-aħħar tat-tielet stadju intużat fil-bijoassaġġi tagħna.
Il-materjal taż-żerriegħa tal-pjanti użat f'dan l-istudju nkiseb mis-sorsi kummerċjali u governattivi li ġejjin: Brassica juncea (mustarda kannella-Pacific Gold) u Brassica juncea (mustarda bajda-Ida Gold) mill-Pacific Northwest Farmers' Cooperative, Washington State, USA; (Garden Cress) minn Kelly Seed and Hardware Co., Peoria, IL, USA u Thlaspi arvense (Field Pennycress-Elisabeth) minn USDA-ARS, Peoria, IL, USA; L-ebda waħda miż-żerriegħa użata fl-istudju ma ġiet trattata bil-pestiċidi. Il-materjal kollu taż-żerriegħa ġie pproċessat u użat f'dan l-istudju skont ir-regolamenti lokali u nazzjonali u f'konformità mar-regolamenti lokali statali u nazzjonali rilevanti kollha. Dan l-istudju ma eżaminax varjetajiet ta' pjanti transġeniċi.
Iż-żerriegħa tal-Brassica juncea (PG), l-Alfalfa (Ls), il-mustarda bajda (IG), u t-Thlaspi arvense (DFP) ġew mitħuna għal trab fin bl-użu ta' mitħna ultraċentrifugali Retsch ZM200 (Retsch, Haan, il-Ġermanja) mgħammra b'malja ta' 0.75 mm u rotor tal-azzar inossidabbli, 12-il sinna, 10,000 rpm (Tabella 1). It-trab taż-żerriegħa mitħuna ġie trasferit għal denb tal-karta u tneħħa x-xaħam bl-eżan f'apparat Soxhlet għal 24 siegħa. Sottokampjun ta' mustarda tal-għalqa mingħajr xaħam ġie ttrattat bis-sħana f'100 °C għal siegħa biex jiddenatura l-mirosinase u jipprevjeni l-idroliżi tal-glukosinolati biex jiffurmaw iżotjoċjanati bijoloġikament attivi. Trab taż-żerriegħa tad-denb taż-żiemel ittrattat bis-sħana (DFP-HT) intuża bħala kontroll negattiv billi ddenatura l-mirosinase.
Il-kontenut ta' glukosinolat tad-dqiq taż-żerriegħa mingħajr xaħam ġie determinat fi tliet kopji bl-użu ta' kromatografija likwida ta' prestazzjoni għolja (HPLC) skont protokoll ippubblikat qabel 64. Fil-qosor, 3 mL ta' metanol ġew miżjuda ma' kampjun ta' 250 mg ta' trab taż-żerriegħa mingħajr xaħam. Kull kampjun ġie sonikat f'banju tal-ilma għal 30 minuta u tħalla fid-dlam f'23°C għal 16-il siegħa. Alikwott ta' 1 mL tas-saff organiku mbagħad ġie ffiltrat minn filtru ta' 0.45 μm f'awtokampjunatur. Billi taħdem fuq sistema Shimadzu HPLC (żewġ pompi LC 20AD; awtokampjunatur SIL 20A; degassatur DGU 20A; ditekter UV-VIS SPD-20A għall-monitoraġġ f'237 nm; u modulu tal-bus tal-komunikazzjoni CBM-20A), il-kontenut ta' glukosinolat tad-dqiq taż-żerriegħa ġie determinat fi tliet kopji bl-użu tas-softwer Shimadzu LC Solution verżjoni 1.25 (Shimadzu Corporation, Columbia, MD, USA). Il-kolonna kienet kolonna C18 Inertsil b'fażi inversa (250 mm × 4.6 mm; RP C-18, ODS-3, 5u; GL Sciences, Torrance, CA, USA). Il-kundizzjonijiet inizjali tal-fażi mobbli ġew issettjati għal 12% metanol/88% 0.01 M tetrabutylammonium hydroxide fl-ilma (TBAH; Sigma-Aldrich, St. Louis, MO, USA) b'rata ta' fluss ta' 1 mL/min. Wara l-injezzjoni ta' 15 μl ta' kampjun, il-kundizzjonijiet inizjali nżammu għal 20 minuta, u mbagħad il-proporzjon tas-solvent ġie aġġustat għal 100% metanol, b'ħin totali ta' analiżi tal-kampjun ta' 65 minuta. Kurva standard (ibbażata fuq nM/mAb) ġiet iġġenerata permezz ta' dilwizzjonijiet serjali ta' standards ta' sinapine, glucosinolate u myrosin ippreparati friski (Sigma-Aldrich, St. Louis, MO, USA) biex jiġi stmat il-kontenut tal-kubrit tal-glukosinolati taż-żerriegħa mneħħija mix-xaħam. Il-konċentrazzjonijiet tal-glukosinolat fil-kampjuni ġew ittestjati fuq Agilent 1100 HPLC (Agilent, Santa Clara, CA, USA) bl-użu tal-verżjoni OpenLAB CDS ChemStation (C.01.07 SR2 [255]) mgħammra bl-istess kolonna u bl-użu ta' metodu deskritt qabel. Il-konċentrazzjonijiet tal-glukosinolat ġew determinati; ikunu komparabbli bejn is-sistemi HPLC.
Allyl isothiocyanate (94%, stabbli) u benzyl isothiocyanate (98%) inxtraw minn Fisher Scientific (Thermo Fisher Scientific, Waltham, MA, USA). 4-Hydroxybenzylisothiocyanate inxtara minn ChemCruz (Santa Cruz Biotechnology, CA, USA). Meta jiġu idrolizzati enżimatikament minn myrosinase, il-glukosinolati, il-glukosinolati, u l-glukosinolati jiffurmaw allyl isothiocyanate, benzyl isothiocyanate, u 4-hydroxybenzylisothiocyanate, rispettivament.
Il-bijoassaġġi tal-laboratorju twettqu skont il-metodu ta' Muturi et al. 32 b'modifiki. Fl-istudju ntużaw ħames għalf taż-żerriegħa b'xaħam baxx: DFP, DFP-HT, IG, PG u Ls. Għoxrin larva tqiegħdu f'beaker bi tliet direzzjonijiet li jintrema ta' 400 mL (VWR International, LLC, Radnor, PA, USA) li kien fih 120 mL ilma dejonizzat (dH2O). Ġew ittestjati seba' konċentrazzjonijiet ta' dqiq taż-żerriegħa għat-tossiċità tal-larvi tan-nemus: 0.01, 0.02, 0.04, 0.06, 0.08, 0.1 u 0.12 g dqiq taż-żerriegħa/120 ml dH2O għad-dqiq taż-żerriegħa DFP, DFP-HT, IG u PG. Il-bijoassaġġi preliminari jindikaw li d-dqiq taż-żerriegħa Ls mingħajr xaħam huwa aktar tossiku minn erba' dqiqijiet oħra taż-żerriegħa ttestjati. Għalhekk, aġġustajna s-seba' konċentrazzjonijiet ta' trattament tad-dqiq taż-żerriegħa Ls għall-konċentrazzjonijiet li ġejjin: 0.015, 0.025, 0.035, 0.045, 0.055, 0.065, u 0.075 g/120 mL dH2O.
Grupp ta' kontroll mhux trattat (dH20, mingħajr suppliment ta' dqiq taż-żerriegħa) ġie inkluż biex jiġi vvalutat il-mortalità normali tal-insetti taħt kundizzjonijiet ta' analiżi. Il-bijoanaliżi tossikoloġiċi għal kull dqiq taż-żerriegħa inkludew tliet beakers replikati bi tliet inklinazzjonijiet (20 larva tal-aħħar tat-tielet stadju għal kull beaker), għal total ta' 108 kunjetti. Il-kontenituri ttrattati nħażnu f'temperatura tal-kamra (20-21°C) u l-mortalità tal-larva ġiet irreġistrata matul 24 u 72 siegħa ta' espożizzjoni kontinwa għal konċentrazzjonijiet ta' trattament. Jekk il-ġisem u l-appendiċi tan-nemusa ma jiċċaqalqux meta jittaqqbu jew jintmessu b'spatula rqiqa tal-istainless steel, il-larva tan-nemusa titqies mejta. Il-larva mejta ġeneralment tibqa' bla ma tiċċaqlaq f'pożizzjoni dorsali jew ventrali fil-qiegħ tal-kontenitur jew fuq il-wiċċ tal-ilma. L-esperiment ġie ripetut tliet darbiet f'jiem differenti bl-użu ta' gruppi differenti ta' larva, għal total ta' 180 larva esposti għal kull konċentrazzjoni ta' trattament.
It-tossiċità tal-AITC, BITC, u 4-HBITC għal-larva tan-nemus ġiet ivvalutata bl-użu tal-istess proċedura ta' bijoassaġġ iżda bi trattamenti differenti. Ipprepara soluzzjonijiet stokk ta' 100,000 ppm għal kull kimika billi żżid 100 µL tal-kimika ma' 900 µL ta' etanol assolut f'tubu taċ-ċentrifuga ta' 2 mL u ħawwad għal 30 sekonda biex tħallat sew. Il-konċentrazzjonijiet tat-trattament ġew determinati abbażi tal-bijoassaġġi preliminari tagħna, li sabu li l-BITC huwa ħafna aktar tossiku mill-AITC u l-4-HBITC. Biex tiġi ddeterminata t-tossiċità, intużaw 5 konċentrazzjonijiet ta' BITC (1, 3, 6, 9 u 12 ppm), 7 konċentrazzjonijiet ta' AITC (5, 10, 15, 20, 25, 30 u 35 ppm) u 6 konċentrazzjonijiet ta' 4-HBITC (15, 15, 20, 25, 30 u 35 ppm). 30, 45, 60, 75 u 90 ppm). It-trattament ta' kontroll ġie injettat b'108 μL ta' etanol assolut, li huwa ekwivalenti għall-volum massimu tat-trattament kimiku. Il-bijoassaġġi ġew ripetuti kif imsemmi hawn fuq, u esponew total ta' 180 larva għal kull konċentrazzjoni ta' trattament. Il-mortalità tal-larva ġiet irreġistrata għal kull konċentrazzjoni ta' AITC, BITC, u 4-HBITC wara 24 siegħa ta' espożizzjoni kontinwa.
Twettqet analiżi probit ta' 65 dejta ta' mortalità relatata mad-doża bl-użu tas-softwer Polo (Polo Plus, LeOra Software, verżjoni 1.0) biex tiġi kkalkulata konċentrazzjoni letali ta' 50% (LC50), konċentrazzjoni letali ta' 90% (LC90), inklinazzjoni, koeffiċjent tad-doża letali, u konċentrazzjoni letali ta' 95%. ibbażata fuq intervalli ta' kunfidenza għal proporzjonijiet ta' doża letali għal konċentrazzjoni trasformata bil-logaritmu u kurvi doża-mortalità. Id-dejta tal-mortalità hija bbażata fuq dejta replikata kkombinata ta' 180 larva esposti għal kull konċentrazzjoni ta' trattament. Analiżijiet probabbilistiċi twettqu separatament għal kull ikel taż-żerriegħa u kull komponent kimiku. Abbażi tal-intervall ta' kunfidenza ta' 95% tal-proporzjon tad-doża letali, it-tossiċità tal-ikel taż-żerriegħa u l-kostitwenti kimiċi għal-larva tan-nemus tqieset li hija sinifikament differenti, għalhekk intervall ta' kunfidenza li fih valur ta' 1 ma kienx sinifikament differenti, P = 0.0566.
Ir-riżultati tal-HPLC għad-determinazzjoni tal-glukosinolati ewlenin fid-dqiq taż-żerriegħa mneħħija mix-xaħam DFP, IG, PG u Ls huma elenkati fit-Tabella 1. Il-glukosinolati ewlenin fid-dqiq taż-żerriegħa ttestjat varjaw bl-eċċezzjoni ta' DFP u PG, li t-tnejn kien fihom glukosinolati tal-mirosinażi. Il-kontenut ta' mirosinina fil-PG kien ogħla milli fid-DFP, 33.3 ± 1.5 u 26.5 ± 0.9 mg/g, rispettivament. It-trab taż-żerriegħa Ls kien fih 36.6 ± 1.2 mg/g glukoglikon, filwaqt li t-trab taż-żerriegħa IG kien fih 38.0 ± 0.5 mg/g sinapina.
Il-larvi tan-nemus Ae. Aedes aegypti nqatlu meta ġew ittrattati biż-żerriegħa mnaddfa mix-xaħam, għalkemm l-effettività tat-trattament varjat skont l-ispeċi tal-pjanta. Id-DFP-NT biss ma kienx tossiku għal-larvi tan-nemus wara 24 u 72 siegħa ta' espożizzjoni (Tabella 2). It-tossiċità tat-trab attiv taż-żerriegħa żdiedet biż-żieda fil-konċentrazzjoni (Fig. 1A, B). It-tossiċità tad-dqiq taż-żerriegħa għal-larvi tan-nemus varjat b'mod sinifikanti bbażat fuq is-CI ta' 95% tal-proporzjon tad-doża letali tal-valuri LC50 f'valutazzjonijiet ta' 24 siegħa u 72 siegħa (Tabella 3). Wara 24 siegħa, l-effett tossiku tad-dqiq taż-żerriegħa Ls kien akbar minn trattamenti oħra bid-dqiq taż-żerriegħa, bl-ogħla attività u t-tossiċità massima għal-larvi (LC50 = 0.04 g/120 ml dH2O). Il-larva kienu inqas sensittivi għad-DFP wara 24 siegħa meta mqabbla mat-trattamenti bit-trab taż-żerriegħa IG, Ls u PG, b'valuri LC50 ta' 0.115, 0.04 u 0.08 g/120 ml dH2O rispettivament, li kienu statistikament ogħla mill-valur LC50 ta' 0.211 g/120 ml dH2O (Tabella 3). Il-valuri LC90 tad-DFP, IG, PG u Ls kienu 0.376, 0.275, 0.137 u 0.074 g/120 ml dH2O, rispettivament (Tabella 2). L-ogħla konċentrazzjoni ta' DPP kienet 0.12 g/120 ml dH2O. Wara 24 siegħa ta' valutazzjoni, il-mortalità medja tal-larva kienet biss ta' 12%, filwaqt li l-mortalità medja tal-larva IG u PG laħqet 51% u 82%, rispettivament. Wara 24 siegħa ta' evalwazzjoni, il-mortalità medja tal-larvi għall-ogħla konċentrazzjoni ta' trattament bid-dqiq taż-żerriegħa Ls (0.075 g/120 ml dH2O) kienet ta' 99% (Fig. 1A).
Il-kurvi tal-mortalità ġew stmati mir-rispons għad-doża (Probit) tal-larva Ae. Eġizzjana (larva tat-3 stadju) għall-konċentrazzjoni tad-dqiq taż-żerriegħa 24 siegħa (A) u 72 siegħa (B) wara t-trattament. Il-linja bit-tikek tirrappreżenta l-LC50 tat-trattament tad-dqiq taż-żerriegħa. DFP Thlaspi arvense, DFP-HT Thlaspi arvense inattivat bis-sħana, IG Sinapsis alba (Ida Gold), PG Brassica juncea (Pacific Gold), Ls Lepidium sativum.
F'evalwazzjoni ta' 72 siegħa, il-valuri LC50 tad-dqiq taż-żerriegħa DFP, IG u PG kienu 0.111, 0.085 u 0.051 g/120 ml dH2O, rispettivament. Kważi l-larvi kollha esposti għad-dqiq taż-żerriegħa Ls mietu wara 72 siegħa ta' espożizzjoni, għalhekk id-dejta tal-mortalità ma kinitx konsistenti mal-analiżi Probit. Meta mqabbla ma' dqiq ieħor taż-żerriegħa, il-larvi kienu inqas sensittivi għat-trattament bid-dqiq taż-żerriegħa DFP u kellhom valuri LC50 statistikament ogħla (Tabelli 2 u 3). Wara 72 siegħa, il-valuri LC50 għat-trattamenti bid-dqiq taż-żerriegħa DFP, IG u PG ġew stmati li huma 0.111, 0.085 u 0.05 g/120 ml dH2O, rispettivament. Wara 72 siegħa ta' evalwazzjoni, il-valuri LC90 tat-trab taż-żerriegħa DFP, IG u PG kienu 0.215, 0.254 u 0.138 g/120 ml dH2O, rispettivament. Wara 72 siegħa ta' evalwazzjoni, il-mortalità medja tal-larvi għat-trattamenti bid-dqiq taż-żerriegħa DFP, IG u PG b'konċentrazzjoni massima ta' 0.12 g/120 ml dH2O kienet ta' 58%, 66% u 96%, rispettivament (Fig. 1B). Wara evalwazzjoni ta' 72 siegħa, id-dqiq taż-żerriegħa PG instab li huwa aktar tossiku mid-dqiq taż-żerriegħa IG u DFP.
L-isotijoċjanati sintetiċi, l-allil isotijoċjanat (AITC), il-benżil isotijoċjanat (BITC) u l-4-idrossibenżilisotijoċjanat (4-HBITC) jistgħu joqtlu l-larva tan-nemus b'mod effettiv. 24 siegħa wara t-trattament, il-BITC kien aktar tossiku għal-larva b'valur LC50 ta' 5.29 ppm meta mqabbel ma' 19.35 ppm għall-AITC u 55.41 ppm għall-4-HBITC (Tabella 4). Meta mqabbel mal-AITC u l-BITC, l-4-HBITC għandu tossiċità aktar baxxa u valur LC50 ogħla. Hemm differenzi sinifikanti fit-tossiċità tal-larva tan-nemus taż-żewġ isotijoċjanati ewlenin (Ls u PG) fl-aktar dqiq qawwi taż-żerriegħa. It-tossiċità bbażata fuq il-proporzjon tad-doża letali tal-valuri LC50 bejn AITC, BITC, u 4-HBITC uriet differenza statistika tali li l-95% CI tal-proporzjon tad-doża letali LC50 ma kienx jinkludi valur ta' 1 (P = 0.05, Tabella 4). L-ogħla konċentrazzjonijiet kemm ta' BITC kif ukoll ta' AITC ġew stmati li joqtlu 100% tal-larva ttestjata (Figura 2).
Il-kurvi tal-mortalità ġew stmati mir-rispons għad-doża (Probit) ta' Ae. 24 siegħa wara t-trattament, il-larva Eġizzjana (larva tat-3 stadju) laħqet konċentrazzjonijiet sintetiċi ta' isotijoċjanat. Il-linja bit-tikek tirrappreżenta l-LC50 għat-trattament bl-isotijoċjanat. Benzyl isotijoċjanat BITC, allyl isotijoċjanat AITC u 4-HBITC.
L-użu ta' bijopestiċidi tal-pjanti bħala aġenti għall-kontroll tal-vetturi tan-nemus ilu jiġi studjat. Ħafna pjanti jipproduċu kimiċi naturali li għandhom attività insettiċida37. Il-komposti bijoattivi tagħhom jipprovdu alternattiva attraenti għall-insettiċidi sintetiċi b'potenzjal kbir fil-kontroll tal-pesti, inklużi n-nemus.
Il-pjanti tal-mustarda jitkabbru bħala għelejjel għaż-żerriegħa tagħhom, li jintużaw bħala ħwawar u sors ta’ żejt. Meta ż-żejt tal-mustarda jiġi estratt miż-żerriegħa jew meta l-mustarda tiġi estratta għall-użu bħala bijofjuwil, 69 il-prodott sekondarju huwa dqiq taż-żerriegħa mingħajr xaħam. Dan id-dqiq taż-żerriegħa jżomm ħafna mill-komponenti bijokimiċi naturali tiegħu u l-enzimi idrolitiċi. It-tossiċità ta’ dan id-dqiq taż-żerriegħa hija attribwita għall-produzzjoni ta’ isotijoċjanati 55,60,61. L-isotijoċjanati huma ffurmati mill-idroliżi tal-glukosinolati mill-enzima mirosinażi waqt l-idratazzjoni tad-dqiq taż-żerriegħa 38,55,70 u huma magħrufa li għandhom effetti funġiċidi, batteriċidi, nematiċidi u insettiċidi, kif ukoll proprjetajiet oħra inklużi effetti sensorji kimiċi u proprjetajiet kemoterapewtiċi 61,62,70. Diversi studji wrew li l-pjanti tal-mustarda u d-dqiq taż-żerriegħa jaġixxu b’mod effettiv bħala fumiganti kontra l-ħamrija u l-pesti tal-ikel maħżun 57,59,71,72. F'dan l-istudju, ivvalutajna t-tossiċità tad-dqiq ta' erba' żerriegħa u t-tliet prodotti bijoattivi tagħha AITC, BITC, u 4-HBITC għal-larva tan-nemus Aedes. Aedes aegypti. Iż-żieda ta' dqiq taż-żerriegħa direttament ma' ilma li fih larva tan-nemus hija mistennija li tattiva proċessi enżimatiċi li jipproduċu isotijoċjanati li huma tossiċi għal-larva tan-nemus. Din il-bijotrasformazzjoni ġiet murija parzjalment mill-attività larviċida osservata tad-dqiq taż-żerriegħa u t-telf ta' attività insettiċida meta d-dqiq taż-żerriegħa tal-mustarda nana ġie ttrattat bis-sħana qabel l-użu. It-trattament bis-sħana huwa mistenni li jeqred l-enzimi idrolitiċi li jattivaw il-glukosinolati, u b'hekk jipprevjeni l-formazzjoni ta' isotijoċjanati bijoattivi. Dan huwa l-ewwel studju li jikkonferma l-proprjetajiet insettiċidi tat-trab taż-żerriegħa tal-kaboċċa kontra n-nemus f'ambjent akkwatiku.
Fost it-trabijiet taż-żerriegħa ttestjati, it-trab taż-żerriegħa tal-krexxun (Ls) kien l-aktar tossiku, u kkawża mortalità għolja ta' Aedes albopictus. Il-larva ta' Aedes aegypti ġiet ipproċessata kontinwament għal 24 siegħa. It-tliet trabijiet taż-żerriegħa li fadal (PG, IG u DFP) kellhom attività aktar bil-mod u xorta kkawżaw mortalità sinifikanti wara 72 siegħa ta' trattament kontinwu. Id-dqiq taż-żerriegħa Ls biss kien fih ammonti sinifikanti ta' glukosinolati, filwaqt li PG u DFP kien fihom myrosinase u IG kien fih glucosinolate bħala l-glukosinolate ewlieni (Tabella 1). Il-glukotropeolin huwa idrolizzat għal BITC u s-sinalbine hija idrolizzata għal 4-HBITC61,62. Ir-riżultati tal-bijoanaliżi tagħna jindikaw li kemm id-dqiq taż-żerriegħa Ls kif ukoll il-BITC sintetiku huma tossiċi ħafna għal-larva tan-nemus. Il-komponent ewlieni tad-dqiq taż-żerriegħa PG u DFP huwa l-myrosinase glucosinolate, li huwa idrolizzat għal AITC. L-AITC huwa effettiv fil-qtil tal-larva tan-nemus b'valur LC50 ta' 19.35 ppm. Meta mqabbel ma' AITC u BITC, l-isotijoċjanat ta' 4-HBITC huwa l-inqas tossiku għal-larva. Għalkemm l-AITC huwa inqas tossiku minn BITC, il-valuri LC50 tagħhom huma aktar baxxi minn ħafna żjut essenzjali ttestjati fuq larva tan-nemus32,73,74,75.
It-trab taż-żerriegħa kruċifera tagħna għall-użu kontra l-larva tan-nemus fih glukosinolat ewlieni wieħed, li jammonta għal aktar minn 98-99% tal-glukosinolati totali kif determinat mill-HPLC. Instabu traċċi ta' glukosinolati oħra, iżda l-livelli tagħhom kienu inqas minn 0.3% tal-glukosinolati totali. It-trab taż-żerriegħa tal-krexxun (L. sativum) fih glukosinolati sekondarji (sinigrin), iżda l-proporzjon tagħhom huwa 1% tal-glukosinolati totali, u l-kontenut tagħhom għadu insinifikanti (madwar 0.4 mg/g trab taż-żerriegħa). Għalkemm il-PG u d-DFP fihom l-istess glukosinolat ewlieni (myrosin), l-attività larviċida tad-dqiq taż-żerriegħa tagħhom tvarja b'mod sinifikanti minħabba l-valuri LC50 tagħhom. Tvarja fit-tossiċità għall-moffa trab. Il-feġġ tal-larva Aedes aegypti jista' jkun minħabba differenzi fl-attività tal-myrosinase jew l-istabbiltà bejn iż-żewġ għalf taż-żerriegħa. L-attività tal-mirosinasi għandha rwol importanti fil-bijodisponibbiltà ta' prodotti tal-idroliżi bħal isotijoċjanati fil-pjanti tal-Brassicaceae76. Rapporti preċedenti minn Pocock et al.77 u Wilkinson et al.78 urew li bidliet fl-attività u l-istabbiltà tal-mirosinasi jistgħu jkunu assoċjati wkoll ma' fatturi ġenetiċi u ambjentali.
Il-kontenut mistenni ta' isotijoċjanat bijoattiv ġie kkalkulat abbażi tal-valuri LC50 ta' kull żerriegħa mitħun wara 24 u 72 siegħa (Tabella 5) għal tqabbil ma' applikazzjonijiet kimiċi korrispondenti. Wara 24 siegħa, l-isotijoċjanati fid-dqiq taż-żerriegħa kienu aktar tossiċi mill-komposti puri. Il-valuri LC50 ikkalkulati abbażi ta' partijiet kull miljun (ppm) ta' trattamenti taż-żerriegħa bl-isotijoċjanat kienu aktar baxxi mill-valuri LC50 għall-applikazzjonijiet BITC, AITC, u 4-HBITC. Osservajna larva tikkonsma pritkuni tad-dqiq taż-żerriegħa (Figura 3A). Konsegwentement, il-larva tista' tirċievi espożizzjoni aktar ikkonċentrata għal isotijoċjanati tossiċi billi tinbela' pritkuni tad-dqiq taż-żerriegħa. Dan kien l-aktar evidenti fit-trattamenti tad-dqiq taż-żerriegħa IG u PG wara espożizzjoni ta' 24 siegħa, fejn il-konċentrazzjonijiet LC50 kienu 75% u 72% aktar baxxi mit-trattamenti puri AITC u 4-HBITC, rispettivament. It-trattamenti Ls u DFP kienu aktar tossiċi mill-isotijoċjanat pur, b'valuri LC50 24% u 41% aktar baxxi, rispettivament. Il-larvi fit-trattament ta' kontroll irnexxielhom isiru pupa (Fig. 3B), filwaqt li l-biċċa l-kbira tal-larvi fit-trattament bid-dqiq taż-żerriegħa ma sarux pupa u l-iżvilupp tal-larvi ttardja b'mod sinifikanti (Fig. 3B,D). Fl-Spodopteralitura, l-isotijoċjanati huma assoċjati ma' dewmien fit-tkabbir u dewmien fl-iżvilupp79.
Il-larvi tan-nemus Ae. Aedes aegypti ġew esposti kontinwament għat-trab taż-żerriegħa tal-Brassica għal 24–72 siegħa. (A) Larvi mejta b'partiċelli ta' dqiq taż-żerriegħa fil-partijiet tal-ħalq (imdawra b'ċirku); (B) It-trattament ta' kontroll (dH20 mingħajr żieda ta' dqiq taż-żerriegħa) juri li l-larvi jikbru normalment u jibdew jimpupaw wara 72 siegħa (C, D) Larvi ttrattati b'dqiq taż-żerriegħa; id-dqiq taż-żerriegħa wera differenzi fl-iżvilupp u ma jimpupawx.
Ma studjajniex il-mekkaniżmu tal-effetti tossiċi tal-isotijoċjanati fuq il-larva tan-nemus. Madankollu, studji preċedenti fin-nemel ħomor tan-nar (Solenopsis invicta) urew li l-inibizzjoni tal-glutathione S-transferase (GST) u l-esterasi (EST) hija l-mekkaniżmu ewlieni tal-bijoattività tal-isotijoċjanat, u l-AITC, anke b'attività baxxa, jista' wkoll jinibixxi l-attività tal-GST. nemel ħomor tan-nar importati f'konċentrazzjonijiet baxxi. Id-doża hija 0.5 µg/ml80. B'kuntrast, l-AITC jinibixxi l-aċetilkolinesterase fil-bumunqar tal-qamħirrum adult (Sitophilus zeamais)81. Studji simili jridu jsiru biex jiġi ċċarat il-mekkaniżmu tal-attività tal-isotijoċjanat fil-larva tan-nemus.
Aħna nużaw trattament DFP inattivat bis-sħana biex nappoġġjaw il-proposta li l-idroliżi tal-glukosinolati tal-pjanti biex jiffurmaw isotijoċjanati reattivi sservi bħala mekkaniżmu għall-kontroll tal-larva tan-nemus permezz tad-dqiq taż-żerriegħa tal-mustarda. Id-dqiq taż-żerriegħa DFP-HT ma kienx tossiku bir-rati ta' applikazzjoni ttestjati. Lafarga et al. 82 irrappurtaw li l-glukosinolati huma sensittivi għad-degradazzjoni f'temperaturi għoljin. It-trattament bis-sħana huwa mistenni wkoll li jiddenatura l-enzima myrosinase fid-dqiq taż-żerriegħa u jipprevjeni l-idroliżi tal-glukosinolati biex jiffurmaw isotijoċjanati reattivi. Dan ġie kkonfermat ukoll minn Okunade et al. 75 li wrew li l-myrosinase hija sensittiva għat-temperatura, u dan juri li l-attività tal-myrosinase kienet kompletament inattivata meta ż-żerriegħa tal-mustarda, tal-mustarda sewda, u tal-bloodroot ġew esposti għal temperaturi 'l fuq minn 80°C. Dawn il-mekkaniżmi jistgħu jirriżultaw fit-telf tal-attività insettiċida tad-dqiq taż-żerriegħa DFP ittrattata bis-sħana.
Għalhekk, id-dqiq taż-żerriegħa tal-mustarda u t-tliet iżotjoċjanati ewlenin tiegħu huma tossiċi għal-larva tan-nemus. Minħabba dawn id-differenzi bejn id-dqiq taż-żerriegħa u t-trattamenti kimiċi, l-użu tad-dqiq taż-żerriegħa jista' jkun metodu effettiv għall-kontroll tan-nemus. Hemm bżonn li jiġu identifikati formulazzjonijiet adattati u sistemi ta' kunsinna effettivi biex titjieb l-effikaċja u l-istabbiltà tal-użu tat-trab taż-żerriegħa. Ir-riżultati tagħna jindikaw l-użu potenzjali tad-dqiq taż-żerriegħa tal-mustarda bħala alternattiva għall-pestiċidi sintetiċi. Din it-teknoloġija tista' ssir għodda innovattiva għall-kontroll tal-vetturi tan-nemus. Minħabba li l-larva tan-nemus tiffjorixxi f'ambjenti akkwatiċi u l-glukosinolati tad-dqiq taż-żerriegħa jiġu kkonvertiti enżimatikament f'iżotjoċjanati attivi mal-idratazzjoni, l-użu tad-dqiq taż-żerriegħa tal-mustarda f'ilma infestat bin-nemus joffri potenzjal sinifikanti ta' kontroll. Għalkemm l-attività larviċida tal-iżotjoċjanati tvarja (BITC > AITC > 4-HBITC), hija meħtieġa aktar riċerka biex jiġi determinat jekk il-kombinazzjoni ta' dqiq taż-żerriegħa ma' glukosinolati multipli żżidx it-tossiċità b'mod sinerġistiku. Dan huwa l-ewwel studju li juri l-effetti insettiċidi tad-dqiq taż-żerriegħa kruċifera mingħajr xaħam u tliet iżotjoċjanati bijoattivi fuq in-nemus. Ir-riżultati ta’ dan l-istudju jiftħu orizzonti ġodda billi juru li d-dqiq taż-żerriegħa tal-kaboċċa mingħajr xaħam, prodott sekondarju tal-estrazzjoni taż-żejt miż-żerriegħa, jista’ jservi bħala aġent larviċida promettenti għall-kontroll tan-nemus. Din l-informazzjoni tista’ tgħin biex tkompli l-iskoperta ta’ aġenti ta’ kontroll bijoloġiku tal-pjanti u l-iżvilupp tagħhom bħala bijopestiċidi rħas, prattiċi u li ma jagħmlux ħsara lill-ambjent.
Is-settijiet tad-dejta ġġenerati għal dan l-istudju u l-analiżijiet li jirriżultaw huma disponibbli mingħand l-awtur korrispondenti fuq talba raġonevoli. Fi tmiem l-istudju, il-materjali kollha użati fl-istudju (insetti u smida taż-żerriegħa) inqerdu.
Ħin tal-posta: 29 ta' Lulju 2024