Biex b'mod effettivtikkontrolla n-nemusu jnaqqsu l-inċidenza tal-mard li jġorru, huma meħtieġa alternattivi strateġiċi, sostenibbli u favur l-ambjent għall-pestiċidi kimiċi.Aħna evalwajna ikliet taż-żerriegħa minn ċerti Brassicaceae (familja Brassica) bħala sors ta 'isothiocyanates derivati mill-pjanti prodotti minn idroliżi enżimatika ta' glukosinolati bijoloġikament inattivi għall-użu fil-kontroll ta 'Aedes Eġizzjani (L., 1762).Ikla taż-żerriegħa b'ħames xaħam (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 kimika prodotti Biex tiġi ddeterminata t-tossiċità (LC50) ta' allyl isothiocyanate, benzyl isothiocyanate u 4-hydroxybenzylisothiocyanate għal larva ta' Aedes aegypti f'espożizzjoni ta' 24 siegħa = 0.04 g/120 ml dH2O).Valuri LC50 għall-mustarda, mustarda bajda u horsetail.ikla 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 permezz ta' 24 siegħa ml dH dH / 210.120 rispettivament.Dawn ir-riżultati huma konsistenti mal-produzzjoni ta 'dqiq taż-żerriegħa tal-alfalfa.L-effiċjenza ogħla tal-esteri tal-benżil tikkorrispondi għall-valuri kkalkulati LC50.L-użu ta 'dqiq taż-żerriegħa jista' jipprovdi metodu effettiv ta 'kontroll tan-nemus.l-effettività tat-trab taż-żerriegħa kruċiferi u l-komponenti kimiċi ewlenin tiegħu kontra l-larva tan-nemus u turi kif il-komposti naturali fit-trab taż-żerriegħa tal-kruċiferu jistgħu jservu bħala larviċida promettenti favur l-ambjent għall-kontroll tan-nemus.
Il-mard li jinġarr mill-vectors ikkawżat min-nemus Aedes għadu problema ewlenija tas-saħħa pubblika globali.L-inċidenza ta' mard li jinġarr min-nemus tinfirex ġeografikament1,2,3 u terġa' toħroġ, li twassal għal tifqigħat ta' mard sever4,5,6,7.It-tixrid tal-mard fost il-bnedmin u l-annimali (eż., chikungunya, dengue, deni Rift Valley, deni isfar u virus Zika) huwa bla preċedent.Id-deni tad-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 mewt kull sena8.Id-dehra mill-ġdid u t-tifqigħa tal-virus Zika fl-Amerika t'Isfel ġibdet l-attenzjoni dinjija minħabba l-ħsara fil-moħħ li tikkawża fi tfal imwielda minn nisa infettati2.Kremer et al 3 jipprevedu 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 ta' vettori tan-nemus bl-użu ta' insettiċidi sintetiċi kien strateġija ewlenija biex tikkontrolla t-tixrid ta' 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 organiżmi mhux fil-mira u jniġġes l-ambjent14,15,16.Saħansitra aktar allarmanti hija t-tendenza li tiżdied ir-reżistenza tan-nemus għall-insettiċidi kimiċi17,18,19.Dawn il-problemi assoċjati mal-pestiċidi aċċelleraw it-tfittxija għal alternattivi effettivi u favur l-ambjent biex jikkontrollaw il-vetturi tal-mard.
Ġew żviluppati diversi pjanti bħala sorsi ta’ fitopestiċidi għall-kontroll tal-pesti20,21.Is-sustanzi tal-pjanti huma ġeneralment favur l-ambjent minħabba li huma bijodegradabbli u għandhom tossiċità baxxa jew negliġibbli għal organiżmi mhux fil-mira bħal mammiferi, ħut u anfibji20,22.Preparazzjonijiet tal-ħxejjex huma magħrufa li jipproduċu varjetà ta 'komposti bijoattivi b'mekkaniżmi differenti ta' azzjoni biex jikkontrollaw b'mod effettiv l-istadji differenti tal-ħajja tan-nemus23,24,25,26.Komposti derivati mill-pjanti bħal żjut essenzjali u ingredjenti attivi oħra tal-pjanti kisbu l-attenzjoni u wittew it-triq għal għodod innovattivi biex jikkontrollaw il-vettori tan-nemus.Żjut essenzjali, monoterpeni u sesquiterpenes jaġixxu bħala repellenti, deterrenti tal-għalf u oviċidi27,28,29,30,31,32,33.Ħafna żjut veġetali jikkawżaw il-mewt ta 'larva tan-nemus, pupae u adulti34,35,36, li jaffettwaw is-sistemi nervużi, respiratorji, endokrinali u oħrajn importanti ta' l-insetti37.
Studji reċenti taw ħarsa lejn l-użu potenzjali tal-pjanti tal-mustarda u ż-żerriegħa tagħhom bħala sors ta 'komposti bijoattivi.L-ikla taż-żerriegħa tal-mustarda ġiet ittestjata bħala bijofumigant38,39,40,41 u użata bħala emenda tal-ħamrija għat-trażżin 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-trab taż-żerriegħa hija attribwita għal komposti protettivi tal-pjanti msejħa isothiocyanates38,42,60.Fil-pjanti, dawn il-komposti protettivi huma maħżuna fiċ-ċelloli tal-pjanti fil-forma ta 'glucosinolates mhux bijoattivi.Madankollu, meta l-pjanti jiġu mħassra minn għalf ta 'insetti jew infezzjoni ta' patoġenu, il-glukosinolati huma idrolizzati minn myrosinase f'isothiocyanates bijoattivi55,61.Isothiocyanates 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 Brassicaceae42,59,62,63.
Għalkemm l-isothiocyanates derivati minn dqiq taż-żerriegħa tal-mustarda huma magħrufa li għandhom attività insettiċida, dejta dwar l-attività bijoloġika kontra vettori artropodi importanti medikament hija nieqsa.L-istudju tagħna eżamina l-attività larviċida ta 'erba' trab taż-żerriegħa bla 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 tal-ikla taż-żerriegħa, allyl isothiocyanate (AITC), benzyl isothiocyanate (BITC), u 4-hydroxybenzylisothiocyanate (4-HBITC) ġew ittestjati wkoll biex tittestja l-attività bijoloġika ta 'dawn il-komponenti kimiċi fuq larva tan-nemus.Dan huwa l-ewwel rapport li jevalwa l-effettività ta 'erba' trab taż-żerriegħa tal-kaboċċi 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 h (L: D fotoperjodu).In-nisa mgħammrin kienu miżmuma f'gaġeġ tal-plastik (għoli 11 ċm u dijametru 9.5 ċm) u mitmugħa permezz ta 'sistema ta' tmigħ flixkun bl-użu ta 'demm bovin ċitrat (HemoStat Laboratories Inc., Dixon, CA, USA).It-tmigħ tad-demm sar bħas-soltu bl-użu ta’ alimentatriċi b’ħafna ħġieġ b’membrana (Chemglass, Life Sciences LLC, Vineland, NJ, USA) imqabbad ma’ tubu tal-banju tal-ilma li jiċċirkola (HAAKE S7, Thermo-Scientific, Waltham, MA, USA) b’temperatura. kontroll 37 °C.Iġġebbed film ta' Parafilm M fuq il-qiegħ ta' kull kamra tal-għalf tal-ħġieġ (erja 154 mm2).Kull feeder imbagħad tpoġġa fuq il-gradilja ta 'fuq li tkopri l-gaġġa li fiha l-mara li tgħammir.Madwar 350-400 μl ta 'demm bovin ġie miżjud ma' lembut alimentatriċi tal-ħġieġ bl-użu ta 'pipetta Pasteur (Fisherbrand, Fisher Scientific, Waltham, MA, USA) u d-dud adulti tħallew ixxotta għal mill-inqas siegħa.In-nisa tqal imbagħad ingħataw soluzzjoni ta '10% sukrożju u tħallew ibidu l-bajd fuq karta tal-filtru niedja miksija fi tazzi individwali ultra-ċar tas-soufflé (daqs ta' 1.25 fl oz, Dart Container Corp., Mason, MI, USA).gaġġa bl-ilma.Poġġi karta tal-filtru li fiha l-bajd f'borża ssiġillata (SC Johnsons, Racine, WI) u aħżen f'26°C.Il-bajd tfaqqsu u madwar 200–250 larva tkabbru fi trejs tal-plastik li kien fihom taħlita ta’ chow tal-fenek (ZuPreem, Premium Natural Products, Inc., Mission, KS, USA) u trab tal-fwied (MP Biomedicals, LLC, Solon, OH, L-ISTATI UNITI).u flett tal-ħut (TetraMin, Tetra GMPH, Meer, il-Ġermanja) fi proporzjon ta '2:1:1.Larva tat-tielet stadju tard intużaw fil-bijoassaġġi tagħna.
Materjal taż-żerriegħa tal-pjanti użat f'dan l-istudju nkiseb mis-sorsi kummerċjali u tal-gvern li ġejjin: Brassica juncea (mustarda kannella-Deheb tal-Paċifiku) u Brassica juncea (mustarda bajda-Ida Gold) mill-Koperattiva tal-Bdiewa tal-Majjistral tal-Paċifiku, l-Istat ta 'Washington, l-Istati Uniti;(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 ittrattata 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 statali u nazzjonali rilevanti kollha.Dan l-istudju ma eżaminax varjetajiet ta 'pjanti transġeniċi.
Brassica juncea (PG), Alfalfa (Ls), mustarda bajda (IG), Thlaspi arvense (DFP) żerriegħa ġew mitħun fi trab fin bl-użu ta 'mitħna ultraċentrifugali Retsch ZM200 (Retsch, Haan, il-Ġermanja) mgħammra b'malja ta' 0.75 mm u Stainless. rotor tal-azzar, 12-il snien, 10,000 rpm (Tabella 1).It-trab taż-żerriegħa mitħun ġie trasferit għal thmble tal-karta u mneħħi x-xaħam bl-hexane f'apparat Soxhlet għal 24 siegħa.Subkampjun ta 'mustarda tal-kamp bla xaħam ġie ttrattat bis-sħana f'100 °C għal 1 siegħa biex jiddenatura myrosinase u jipprevjeni l-idroliżi tal-glukosinolati biex jiffurmaw isothiocyanates bijoloġikament attivi.Trab taż-żerriegħa tad-denb taż-żiemel ittrattat bis-sħana (DFP-HT) intuża bħala kontroll negattiv billi dnatura l-myrosinase.
Il-kontenut ta' glucosinolate ta' ikla taż-żerriegħa bla xaħam ġie ddeterminat 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 bla xaħam.Kull kampjun ġie ivvibrat f'banju ta 'l-ilma għal 30 minuta u jitħalla fid-dlam fi 23 ° C għal 16-il siegħa.Alikwott ta' 1 mL tas-saff organiku mbagħad ġie ffiltrat minn filtru ta' 0.45 μm f'awtosampler.Li taħdem fuq sistema HPLC Shimadzu (żewġ pompi LC 20AD; awtosampler SIL 20A; degasser DGU 20As; detector SPD-20A UV-VIS għall-monitoraġġ f'237 nm; u modulu tal-bus ta 'komunikazzjoni CBM-20A), ġie determinat il-kontenut ta' glukosinolat tal-ikla taż-żerriegħa. fi tliet kopji.bl-użu tas-softwer Shimadzu LC Solution verżjoni 1.25 (Shimadzu Corporation, Columbia, MD, USA).Il-kolonna kienet kolonna ta 'fażi inversa C18 Inertsil (250 mm × 4.6 mm; RP C-18, ODS-3, 5u; GL Sciences, Torrance, CA, USA).Il-kundizzjonijiet tal-fażi mobbli inizjali ġew stabbiliti 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 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 minn dilwizzjonijiet serjali ta 'standards ta' sinapine, glucosinolate u myrosin ippreparati friski (Sigma-Aldrich, St. Louis, MO, USA) biex jiġi stmat il-kontenut ta 'kubrit ta' ikla taż-żerriegħa bla xaħam.glukosinolati.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.Ġew determinati konċentrazzjonijiet ta' glucosinolate;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 idrolizzati enżimatikament minn myrosinase, glucosinolates, glucosinolates, u glucosinolates jiffurmaw allyl isothiocyanate, benzyl isothiocyanate, u 4-hydroxybenzylisothiocyanate, rispettivament.
Bioassays tal-laboratorju saru skond il-metodu ta 'Muturi et al.32 b'modifiki.Fl-istudju ntużaw ħames għalf taż-żerriegħa bi ftit xaħam: DFP, DFP-HT, IG, PG u Ls.Għoxrin larva tqiegħdu fi 400 mL tazza tat-tliet direzzjonijiet li tintrema (VWR International, LLC, Radnor, PA, USA) li kien fiha 120 mL ilma dejonizzat (dH2O).Seba' konċentrazzjonijiet ta' ikla taż-żerriegħa ġew ittestjati għat-tossiċità tal-larva tan-nemus: 0.01, 0.02, 0.04, 0.06, 0.08, 0.1 u 0.12 g ikla taż-żerriegħa/120 ml dH2O għal ikla taż-żerriegħa DFP, DFP-HT, IG u PG.Bioassays preliminari jindikaw li dqiq taż-żerriegħa Ls bla xaħam huwa aktar tossiku minn erba 'dqiq taż-żerriegħa oħra ttestjati.Għalhekk, aħna aġġustajna s-seba 'konċentrazzjonijiet ta' trattament ta 'l-ikla 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.
Ġie inkluż grupp ta' kontroll mhux ittrattat (dH20, l-ebda suppliment ta' ikla taż-żerriegħa) biex tiġi vvalutata l-mortalità normali tal-insetti taħt kundizzjonijiet tal-assaġġ.Bioassays tossikoloġiċi għal kull ikla taż-żerriegħa inkludew tliet tazzi replikati bi tliet slopes (20 larva tard tat-tielet stadju għal kull tazza), 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-nemus ma jiċċaqilqux meta mtaqqba jew jintmess bi spatula rqiqa tal-istainless steel, il-larva tan-nemus jitqiesu mejta.Larva mejta normalment jibqgħu bla moviment f'pożizzjoni dorsali jew ventrali fil-qiegħ tal-kontenitur jew fuq il-wiċċ ta 'l-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 ta 'AITC, BITC, u 4-HBITC għal larva tan-nemus ġiet evalwata bl-użu tal-istess proċedura ta' bijoassaġġ iżda bi trattamenti differenti.Ipprepara 100,000 ppm ta’ soluzzjoni ta’ stokk għal kull kimika billi żżid 100 µL tal-kimika ma’ 900 µL ta’ etanol assolut f’tubu ċentrifugu ta’ 2-mL u ħawwad għal 30 sekonda biex tħallat sewwa.Il-konċentrazzjonijiet tat-trattament ġew determinati abbażi tal-bijoassaġġi preliminari tagħna, li sabu li BITC kien ħafna aktar tossiku minn AITC u 4-HBITC.Biex tiddetermina t-tossiċità, 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.Bioassays ġew ripetuti kif hawn fuq, li jesponu 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.
Analiżi probit ta’ 65 data ta’ mortalità relatata mad-doża saret bl-użu ta’ softwer Polo (Polo Plus, LeOra Software, verżjoni 1.0) biex tikkalkula 50% konċentrazzjoni letali (LC50), 90% konċentrazzjoni letali (LC90), slope, koeffiċjent tad-doża letali, u 95. % konċentrazzjoni letali.ibbażata fuq intervalli ta' kunfidenza għal proporzjonijiet ta' doża letali għal kurvi ta' konċentrazzjoni log-trasformata u doża-mortalità.Id-dejta dwar il-mortalità hija bbażata fuq dejta replika magħquda ta' 180 larva esposti għal kull konċentrazzjoni ta' trattament.Analiżi probabilistiċi saru separatament għal kull ikla taż-żerriegħa u kull komponent kimiku.Ibbażat fuq l-intervall ta 'kunfidenza ta' 95% tal-proporzjon tad-doża letali, it-tossiċità ta 'dqiq taż-żerriegħa u kostitwenti kimiċi għal larva tan-nemus tqieset li hija differenti b'mod sinifikanti, għalhekk intervall ta' kunfidenza li fih valur ta '1 ma kienx differenti b'mod sinifikanti, P = 0.0566.
Ir-riżultati tal-HPLC għad-determinazzjoni tal-glukosinolati ewlenin fid-dqiq taż-żerriegħa bla xaħam DFP, IG, PG u Ls huma elenkati fit-Tabella 1. Il-glukosinolati ewlenin fid-dqiq taż-żerriegħa ttestjati varjaw bl-eċċezzjoni ta 'DFP u PG, li t-tnejn kien fihom myrosinase glucosinolates.Il-kontenut ta 'myrosin fil-PG kien ogħla milli f'DFP, 33.3 ± 1.5 u 26.5 ± 0.9 mg/g, rispettivament.Trab taż-żerriegħa Ls kien fih 36.6 ± 1.2 mg/g glucoglycone, filwaqt li trab taż-żerriegħa IG kien fih 38.0 ± 0.5 mg/g sinapine.
Larva ta' Ae.In-nemus Aedes aegypti inqatlu meta ġew ittrattati b'dqiq taż-żerriegħa bla xaħam, għalkemm l-effettività tat-trattament varjat skont l-ispeċi tal-pjanti.DFP-NT biss ma kienx tossiku għal-larva tan-nemus wara 24 u 72 siegħa ta 'espożizzjoni (Tabella 2).It-tossiċità tat-trab taż-żerriegħa attiva żdiedet b'żieda fil-konċentrazzjoni (Fig. 1A, B).It-tossiċità tal-ikla taż-żerriegħa għal-larva tan-nemus varjat b'mod sinifikanti abbażi tal-IC 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 tal-ikla taż-żerriegħa Ls kien akbar minn trattamenti oħra tal-ikla taż-żerriegħa, bl-ogħla attività u tossiċità massima għal larva (LC50 = 0.04 g/120 ml dH2O).Il-larva kienu inqas sensittivi għal DFP f'24 siegħa meta mqabbla ma 'trattamenti ta' 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 LC50.0.211 g/120 ml dH2O (Tabella 3).Il-valuri LC90 ta '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 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-larva għall-ogħla konċentrazzjoni ta' trattament ta 'ikla taż-żerriegħa Ls (0.075 g/120 ml dH2O) kienet 99% (Fig. 1A).
Il-kurvi tal-mortalità ġew stmati mir-rispons tad-doża (Probit) ta' Ae.Larva Eġizzjana (larva tat-3 stadju) għal konċentrazzjoni ta' ikla taż-żerriegħa 24 siegħa (A) u 72 siegħa (B) wara t-trattament.Il-linja bit-tikek tirrappreżenta l-LC50 tat-trattament tal-ikla 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 ta' l-ikla taż-żerriegħa DFP, IG u PG kienu 0.111, 0.085 u 0.051 g/120 ml dH2O, rispettivament.Kważi l-larva kollha esposti għall-ikla taż-żerriegħa Ls mietu wara 72 siegħa ta 'espożizzjoni, għalhekk id-dejta tal-mortalità kienet inkonsistenti mal-analiżi Probit.Meta mqabbla ma 'dqiq taż-żerriegħa oħra, il-larva kienu inqas sensittivi għat-trattament tal-ikla taż-żerriegħa DFP u kellhom valuri statistikament ogħla ta' LC50 (Tabelli 2 u 3).Wara 72 siegħa, il-valuri LC50 għal trattamenti tal-ikla 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 ta' 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-larva għat-trattamenti tal-ikla taż-żerriegħa DFP, IG u PG f'konċentrazzjoni massima ta' 0.12 g/120 ml dH2O kienet 58%, 66% u 96%, rispettivament (Fig. 1B).Wara evalwazzjoni ta '72 siegħa, l-ikla taż-żerriegħa PG instab li kienet aktar tossika mill-ikla taż-żerriegħa IG u DFP.
Isothiocyanates sintetiċi, allyl isothiocyanate (AITC), benzyl isothiocyanate (BITC) u 4-hydroxybenzylisothiocyanate (4-HBITC) jistgħu joqtlu b'mod effettiv il-larva tan-nemus.F'24 siegħa wara t-trattament, BITC kien aktar tossiku għal-larva b'valur LC50 ta '5.29 ppm meta mqabbel ma' 19.35 ppm għal AITC u 55.41 ppm għal 4-HBITC (Tabella 4).Meta mqabbel ma 'AITC u BITC, 4-HBITC għandu tossiċità aktar baxxa u valur LC50 ogħla.Hemm differenzi sinifikanti fit-tossiċità tal-larva tan-nemus taż-żewġ isothiocyanates ewlenin (Ls u PG) fl-ikla taż-żerriegħa l-aktar qawwija.Tossiċità bbażata fuq il-proporzjon tad-doża letali tal-valuri LC50 bejn AITC, BITC, u 4-HBITC wriet differenza statistika tali li 95% CI tal-proporzjon tad-doża letali LC50 ma inkludietx valur ta '1 (P = 0.05, Tabella 4).L-ogħla konċentrazzjonijiet kemm tal-BITC kif ukoll tal-AITC kienu stmati li joqtlu 100% tal-larva ttestjati (Figura 2).
Il-kurvi tal-mortalità ġew stmati mir-rispons tad-doża (Probit) ta' Ae.24 siegħa wara t-trattament, larva Eġizzjana (larva tat-3 stadju) laħqet konċentrazzjonijiet ta 'isothiocyanate sintetiċi.Il-linja bit-tikek tirrappreżenta l-LC50 għat-trattament ta' isothiocyanate.Benzyl isothiocyanate BITC, allyl isothiocyanate AITC u 4-HBITC.
L-użu ta 'bijopestiċidi tal-pjanti bħala aġenti ta' kontroll tal-vettur 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 wiċċ tar-raba' għaż-żrieragħ tagħhom, użati bħala ħwawar u sors ta 'żejt.Meta ż-żejt tal-mustarda jiġi estratt miż-żrieragħ jew meta l-mustarda tiġi estratta għall-użu bħala bijokarburant, 69 il-prodott sekondarju huwa dqiq taż-żerriegħa bla xaħam.Din l-ikla taż-żerriegħa żżomm ħafna mill-komponenti bijokimiċi naturali tagħha u l-enzimi idrolitiċi.It-tossiċità ta 'din l-ikla taż-żerriegħa hija attribwita għall-produzzjoni ta' isothiocyanates55,60,61.Isothiocyanates huma ffurmati mill-idroliżi tal-glukosinolati mill-enżima myrosinase waqt l-idratazzjoni tal-ikla taż-żerriegħa38,55,70 u huma magħrufa li għandhom effetti funġiċidali, batteriċidali, nematiċidi u insettiċidi, kif ukoll proprjetajiet oħra inklużi effetti sensorji kimiċi u proprjetajiet kimoterapewtiċi61,62, 70.Diversi studji wrew li l-pjanti tal-mustarda u l-ikla taż-żerriegħa jaġixxu b'mod effettiv bħala fumiganti kontra pesti tal-ħamrija u tal-ikel maħżuna57,59,71,72.F'dan l-istudju, aħna evalwajna t-tossiċità ta 'ikla b'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' l-ilma li fih il-larva tan-nemus hija mistennija li tattiva proċessi enżimatiċi li jipproduċu isothiocyanates li huma tossiċi għal-larva tan-nemus.Din il-bijotrasformazzjoni intweriet parzjalment mill-attività larviċida osservata tal-ikla taż-żerriegħa u t-telf tal-attività insettiċida meta l-ikla taż-żerriegħa tal-mustarda nana ġiet ittrattata bis-sħana qabel l-użu.It-trattament bis-sħana huwa mistenni li jeqred l-enzimi idrolitiċi li jattivaw il-glukosinolati, u b'hekk jipprevjenu l-formazzjoni ta 'isothiocyanates bijoattivi.Dan huwa l-ewwel studju li jikkonferma l-proprjetajiet insettiċidi tat-trab taż-żerriegħa tal-kaboċċi kontra n-nemus f'ambjent akkwatiku.
Fost it-trab taż-żerriegħa ttestjati, it-trab taż-żerriegħa tal-krexxuni (Ls) kien l-aktar tossiku, u kkawża mortalità għolja ta 'Aedes albopictus.Il-larva ta' Aedes aegypti ġew ipproċessati kontinwament għal 24 siegħa.It-tliet trab taż-żerriegħa li jifdal (PG, IG u DFP) kellhom attività aktar bil-mod u xorta kkawżaw mortalità sinifikanti wara 72 siegħa ta 'trattament kontinwu.Ls ikla taż-żerriegħa biss kien fiha ammonti sinifikanti ta 'glucosinolates, filwaqt li PG u DFP kien fihom myrosinase u IG kien fihom glucosinolate bħala l-glukosinolat ewlieni (Tabella 1).Glucotropaeolin huwa idrolizzat għal BITC u sinalbine huwa idrolizzat għal 4-HBITC61,62.Ir-riżultati tal-bijoassaġġ tagħna jindikaw li kemm l-ikla taż-żerriegħa Ls kif ukoll il-BITC sintetiku huma tossiċi ħafna għal-larva tan-nemus.Il-komponent ewlieni tal-ikla taż-żerriegħa PG u DFP huwa 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, 4-HBITC isothiocyanate huwa l-inqas tossiku għal-larva.Għalkemm l-AITC huwa inqas tossiku mill-BITC, il-valuri LC50 tagħhom huma aktar baxxi minn ħafna żjut essenzjali ttestjati fuq larva tan-nemus32,73,74,75.
It-trab taż-żerriegħa kruċiferi tagħna għall-użu kontra l-larva tan-nemus fih glucosinolate maġġuri 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.Trab taż-żerriegħa tal-krexxuni (L. sativum) fih glucosinolates 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 PG u DFP fihom l-istess glukosinolat ewlieni (myrosin), l-attività larviċida tal-ikliet taż-żerriegħa tagħhom tvarja b'mod sinifikanti minħabba l-valuri LC50 tagħhom.Tvarja fit-tossiċità għall-moffa trab.L-emerġenza ta' larva ta' Aedes aegypti tista' tkun dovuta għal differenzi fl-attività tal-myrosinase jew l-istabbiltà bejn iż-żewġ għalf taż-żerriegħa.L-attività tal-myrosinase għandha rwol importanti fil-bijodisponibilità tal-prodotti tal-idroliżi bħal isothiocyanates fil-pjanti Brassicaceae76.Rapporti preċedenti minn Pocock et al.77 u Wilkinson et al.78 wrew li bidliet fl-attività u l-istabbiltà myrosinase jistgħu wkoll ikunu assoċjati ma 'fatturi ġenetiċi u ambjentali.
Il-kontenut mistenni ta 'isothiocyanate bijoattiv ġie kkalkulat abbażi tal-valuri LC50 ta' kull ikla taż-żerriegħa f'24 u 72 siegħa (Tabella 5) għal tqabbil ma 'applikazzjonijiet kimiċi korrispondenti.Wara 24 siegħa, l-isothiocyanates fl-ikla taż-żerriegħa kienu aktar tossiċi mill-komposti puri.Il-valuri LC50 ikkalkulati bbażati fuq partijiet għal kull miljun (ppm) tat-trattamenti taż-żerriegħa tal-isothiocyanate kienu aktar baxxi mill-valuri LC50 għall-applikazzjonijiet BITC, AITC, u 4-HBITC.Aħna osservajna larva li jikkunsmaw gerbub ta 'smida taż-żerriegħa (Figura 3A).Konsegwentement, il-larva jistgħu jirċievu espożizzjoni aktar ikkonċentrata għal isothiocyanates tossiċi billi jinġerixxu gerbub tal-ikel taż-żerriegħa.Dan kien l-aktar evidenti fit-trattamenti tal-ikla taż-żerriegħa IG u PG f'espożizzjoni ta '24 siegħa, fejn il-konċentrazzjonijiet ta' LC50 kienu 75% u 72% inqas mit-trattamenti puri AITC u 4-HBITC, rispettivament.It-trattamenti Ls u DFP kienu aktar tossiċi minn isothiocyanate pur, b'valuri LC50 24% u 41% aktar baxxi, rispettivament.Larva fit-trattament ta 'kontroll pupated b'suċċess (Fig. 3B), filwaqt li l-biċċa l-kbira tal-larva fit-trattament tal-ikla taż-żerriegħa ma pupate u l-iżvilupp tal-larva kien ittardjat b'mod sinifikanti (Fig. 3B, D).Fi Spodopteralitura, isothiocyanates huma assoċjati ma' dewmien fit-tkabbir u dewmien fl-iżvilupp79.
Larva ta' Ae.In-nemus Aedes aegypti kienu esposti kontinwament għal trab taż-żerriegħa Brassica għal 24-72 siegħa.(A) Larva mejta b'partiċelli ta 'dqiq taż-żerriegħa fil-partijiet tal-ħalq (imdawwar);(B) Trattament ta 'kontroll (dH20 mingħajr ikla taż-żerriegħa miżjuda) turi li l-larva jikbru b'mod normali u jibdew pupate wara 72 siegħa (C, D) Larva ttrattati b'ikla taż-żerriegħa;l-ikla taż-żerriegħa wriet differenzi fl-iżvilupp u ma pupatex.
Aħna ma studjajna l-mekkaniżmu ta 'effetti tossiċi ta' isothiocyanates fuq larva tan-nemus.Madankollu, studji preċedenti fil-nemel ħomor tan-nar (Solenopsis invicta) wrew li l-inibizzjoni ta 'glutathione S-transferase (GST) u esterase (EST) hija l-mekkaniżmu ewlieni tal-bijoattività ta' isothiocyanate, u l-AITC, anke f'attività baxxa, tista 'wkoll tinibixxi l-attività GST. .nemel tan-nar ħomor importati f'konċentrazzjonijiet baxxi.Id-doża hija 0.5 µg/ml80.B'kuntrast, l-AITC jinibixxi l-acetylcholinesterase f'weevils tal-qamħirrum adulti (Sitophilus zeamais)81.Għandhom isiru studji simili biex jiċċaraw il-mekkaniżmu ta 'attività ta' isothiocyanate fil-larva tan-nemus.
Aħna nużaw trattament DFP inattivat bis-sħana biex nappoġġjaw il-proposta li l-idroliżi tal-glukosinolati tal-pjanti biex jiffurmaw isothiocyanates reattivi sservi bħala mekkaniżmu għall-kontroll tal-larva tan-nemus permezz ta 'dqiq taż-żerriegħa tal-mustarda.L-ikla taż-żerriegħa DFP-HT ma kinitx tossika bir-rati ta' applikazzjoni ttestjati.Lafarga et al.82 irrapporta li l-glukosinolati huma sensittivi għad-degradazzjoni f'temperaturi għoljin.It-trattament bis-sħana huwa wkoll mistenni li jiddenatura l-enzima myrosinase fl-ikla taż-żerriegħa u jipprevjeni l-idroliżi tal-glukosinolati biex jiffurmaw isothiocyanates reattivi.Dan ġie kkonfermat ukoll minn Okunade et al.75 wera li myrosinase huwa sensittiv għat-temperatura, li juri li l-attività myrosinase kienet kompletament inattivata meta mustarda, mustarda sewda, u żrieragħ tad-demm kienu esposti għal temperaturi 'l fuq minn 80 °.C. Dawn il-mekkaniżmi jistgħu jirriżultaw f'telf ta 'attività insettiċida ta' ikla taż-żerriegħa DFP ittrattata bis-sħana.
Għalhekk, l-ikla taż-żerriegħa tal-mustarda u t-tliet isothiocyanates ewlenin tagħha huma tossiċi għal-larva tan-nemus.Minħabba dawn id-differenzi bejn smida taż-żerriegħa u trattamenti kimiċi, l-użu ta 'dqiq taż-żerriegħa jista' jkun metodu effettiv ta 'kontroll tan-nemus.Hemm bżonn li jiġu identifikati formulazzjonijiet xierqa u sistemi ta 'kunsinna effettivi biex itejbu l-effikaċja u l-istabbiltà tal-użu tat-trab taż-żerriegħa.Ir-riżultati tagħna jindikaw l-użu potenzjali ta 'dqiq taż-żerriegħa tal-mustarda bħala alternattiva għall-pestiċidi sintetiċi.Din it-teknoloġija tista 'ssir għodda innovattiva għall-kontroll ta' vettori tan-nemus.Minħabba li l-larva tan-nemus jirnexxu f'ambjenti akkwatiċi u l-glukosinolati tal-ikla taż-żerriegħa huma kkonvertiti b'mod enżimatiku f'isothiocyanates attivi mal-idratazzjoni, l-użu tal-ikla taż-żerriegħa tal-mustarda f'ilma infestat bin-nemus joffri potenzjal ta 'kontroll sinifikanti.Għalkemm l-attività larviċida ta 'isothiocyanates tvarja (BITC> AITC> 4-HBITC), hija meħtieġa aktar riċerka biex tiddetermina jekk il-kombinazzjoni ta' ikla taż-żerriegħa ma 'glucosinolates multipli żżidx it-tossiċità b'mod sinerġiku.Dan huwa l-ewwel studju li juri l-effetti insettiċidi tal-ikla taż-żerriegħa tal-kruċiferu bla xaħam u tliet isothiocyanates bijoattivi fuq in-nemus.Ir-riżultati ta 'dan l-istudju jiftħu triq ġdida billi juru li l-ikla taż-żerriegħa tal-kaboċċi bla xaħam, prodott sekondarju tal-estrazzjoni taż-żejt miż-żrieragħ, tista' sservi bħala aġent larviċida promettenti għall-kontroll tan-nemus.Din l-informazzjoni tista 'tgħin biex tkompli l-iskoperta ta' aġenti tal-bijokontroll tal-pjanti u l-iżvilupp tagħhom bħala bijopestiċidi irħas, prattiċi u li ma jagħmlux ħsara lill-ambjent.
Is-settijiet tad-dejta ġġenerati għal dan l-istudju u l-analiżi li jirriżultaw huma disponibbli mill-awtur korrispondenti fuq talba raġonevoli.Fl-aħħar tal-istudju, il-materjali kollha użati fl-istudju (insetti u ikla taż-żerriegħa) ġew meqruda.
Ħin tal-post: Lulju-29-2024