Et tõhusaltsääski tõrjudakeemiliste pestitsiidide jaoks on vaja strateegilisi, jätkusuutlikke ja keskkonnasõbralikke alternatiive.Hindasime teatud Brassicaceae (perekond Brassica) seemnejahu taimse päritoluga isotiotsüanaatide allikana, mis on toodetud bioloogiliselt inaktiivsete glükosinolaatide ensümaatilise hüdrolüüsi teel ja mida kasutatakse Egiptuse Aedes'e tõrjeks (L., 1762).Viie rasvavaba seemnejahu (Brassica juncea (L) Czern., 1859, Lepidium sativum L., 1753, Sinapis alba L., 1753, Thlaspi arvense L., 1753 ja Thlaspi arvense – kolm peamist termilise inaktiveerimise ja ensümaatilise degradatsiooni tüüpi tooted Allüülisotiotsüanaadi, bensüülisotiotsüanaadi ja 4-hüdroksübensüülisotiotsüanaadi toksilisuse (LC50) määramiseks Aedes aegypti vastsetele 24-tunnisel kokkupuutel = 0,04 g/120 ml dH2O).LC50 väärtused sinepi, valge sinepi ja korte puhul.seemnejahu oli vastavalt 0,05, 0,08 ja 0,05 võrreldes allüülisotiotsüanaadiga (LC50 = 19,35 ppm) ja 4. -Hüdroksübensüülisotiotsüanaat (LC50 = 55,41 ppm) oli vastsetele toksilisem kui 20,1 g/10 ml pärast töötlemist vastavalt 20,1 ml 24 tunni jooksul.Need tulemused on kooskõlas lutserniseemnejahu tootmisega.Bensüülestrite suurem efektiivsus vastab arvutatud LC50 väärtustele.Seemnejahu kasutamine võib olla tõhus sääsetõrjemeetod.ristõieliste seemnepulbri ja selle peamiste keemiliste komponentide tõhusust sääsevastsete vastu ning näitab, kuidas ristõieliste seemnepulbris sisalduvad looduslikud ühendid võivad olla paljulubavad keskkonnasõbralikud vastsete tõrjevahendid sääskede tõrjeks.
Aedes sääskede põhjustatud haigused on endiselt suur ülemaailmne rahvatervise probleem.Sääskede kaudu levivate haiguste esinemissagedus levib geograafiliselt1,2,3 ja tekib uuesti, põhjustades raskete haiguste puhanguid4,5,6,7.Haiguste levik inimeste ja loomade seas (nt chikungunya, dengue, Rift Valley palavik, kollapalavik ja Zika viirus) on enneolematu.Ainuüksi denguepalavik seab troopikas nakatumisohtu ligikaudu 3,6 miljardit inimest, kusjuures hinnanguliselt esineb igal aastal 390 miljonit nakatumist, mille tulemuseks on 6100–24 300 surmajuhtumit aastas8.Zika viiruse taasilmumine ja puhang Lõuna-Ameerikas on äratanud kogu maailmas tähelepanu ajukahjustuse tõttu, mida see põhjustab nakatunud naistele sündinud lastel2.Kremer jt 3 ennustavad, et Aedes sääskede geograafiline levila laieneb jätkuvalt ja aastaks 2050 on pooltel maailma elanikkonnast oht nakatuda sääskede kaudu levivatesse arboviirustesse.
Kui välja arvata hiljuti välja töötatud vaktsiinid dengue ja kollapalaviku vastu, pole enamiku sääskede kaudu levivate haiguste vastu vaktsiine veel välja töötatud9,10,11.Vaktsiinid on endiselt saadaval piiratud koguses ja neid kasutatakse ainult kliinilistes uuringutes.Sääsevektorite tõrje sünteetiliste insektitsiididega on olnud sääskede poolt levivate haiguste leviku tõkestamiseks põhistrateegia12,13.Kuigi sünteetilised pestitsiidid on sääskede hävitamisel tõhusad, mõjutab sünteetiliste pestitsiidide jätkuv kasutamine negatiivselt mittesihtorganisme ja saastab keskkonda14,15,16.Veelgi murettekitavam on suundumus suurendada sääskede vastupidavust keemilistele insektitsiididele17, 18, 19.Need pestitsiididega seotud probleemid on kiirendanud tõhusate ja keskkonnasõbralike alternatiivide otsimist haiguste vektorite tõrjeks.
Kahjuritõrje fütopestitsiidide allikatena on välja töötatud mitmesuguseid taimi20,21.Taimsed ained on üldiselt keskkonnasõbralikud, kuna need on biolagunevad ja nende mürgisus mittesihtorganismidele, nagu imetajad, kalad ja kahepaiksed20,22, on madal või tühine.Taimsed preparaadid toodavad teadaolevalt mitmesuguseid bioaktiivseid ühendeid, millel on erinevad toimemehhanismid, et tõhusalt tõrjuda sääskede eri eluetappe23,24,25,26.Taimse päritoluga ühendid, nagu eeterlikud õlid ja muud aktiivsed taimsed koostisosad, on pälvinud tähelepanu ja sillutanud teed uuenduslikele vahenditele sääsevektorite tõrjeks.Eeterlikud õlid, monoterpeenid ja seskviterpeenid toimivad tõrjujate, toitmistõrjevahendite ja ovitsiididena27,28,29,30,31,32,33.Paljud taimeõlid põhjustavad sääsevastsete, nukkude ja täiskasvanute surma34,35,36, mõjutades putukate närvi-, hingamis-, sisesekretsiooni- ja muid olulisi süsteeme37.
Hiljutised uuringud on andnud ülevaate sinepitaimede ja nende seemnete võimalikust kasutamisest bioaktiivsete ühendite allikana.Sinepiseemnejahu on testitud biofumigandina38, 39, 40, 41 ja seda on kasutatud mullaparandusainena umbrohu tõrjumiseks42, 43, 44 ja mullas levivate taimepatogeenide tõrjeks45, 46, 47, 48, 49, 50 ja taimede toitumiseks.nematoodid 41, 51, 52, 53, 54 ja kahjurid 55, 56, 57, 58, 59, 60. Nende seemnepulbrite fungitsiidne toime on omistatud taimekaitseühenditele, mida nimetatakse isotiotsüanaatideks38, 42, 60.Taimedes säilitatakse neid kaitsvaid ühendeid taimerakkudes mittebioaktiivsete glükosinolaatide kujul.Kuid kui taimi kahjustab putukate toitmine või patogeeniga nakatumine, hüdrolüüsitakse glükosinolaadid mürosinaasi toimel bioaktiivseteks isotiotsüanaatideks55,61.Isotiotsüanaadid on lenduvad ühendid, millel on teadaolevalt laia spektriga antimikroobne ja insektitsiidne toime ning nende struktuur, bioloogiline aktiivsus ja sisaldus on Brassicaceae liikide lõikes väga erinev42,59,62,63.
Kuigi sinepiseemnejahust saadud isotiotsüanaatidel on teadaolevalt insektitsiidne toime, puuduvad andmed bioloogilise toime kohta meditsiiniliselt oluliste lülijalgsete vektorite suhtes.Meie uuringus uuriti nelja rasvatustatud seemnepulbri larvitsiidilist toimet Aedes sääskede vastu.Aedes aegypti vastsed.Uuringu eesmärk oli hinnata nende võimalikku kasutamist keskkonnasõbralike biopestitsiididena sääsetõrjeks.Samuti testiti seemnejahu kolme peamist keemilist komponenti allüülisotiotsüanaati (AITC), bensüülisotiotsüanaati (BITC) ja 4-hüdroksübensüülisotiotsüanaati (4-HBITC), et testida nende keemiliste komponentide bioloogilist aktiivsust sääsevastsete suhtes.See on esimene aruanne, milles hinnatakse nelja kapsaseemnepulbri ja nende peamiste keemiliste komponentide tõhusust sääsevastsete vastu.
Aedes aegypti (Rockefelleri tüvi) laboratoorseid kolooniaid hoiti temperatuuril 26 °C, 70% suhtelise niiskuse (RH) ja 10:14 tunni (L:D fotoperiood).Paaritatud emasloomi hoiti plastpuurides (kõrgus 11 cm ja läbimõõt 9,5 cm) ja neid toideti pudelist söötmissüsteemi kaudu, kasutades tsitreeritud veiseverd (HemoStat Laboratories Inc., Dixon, CA, USA).Vere söötmine viidi läbi nagu tavaliselt, kasutades membraanist mitmest klaasist sööturit (Chemglass, Life Sciences LLC, Vineland, NJ, USA), mis oli ühendatud temperatuuriga ringleva veevanniga (HAAKE S7, Thermo-Scientific, Waltham, MA, USA). kontroll 37 °C.Venitage iga klaasi etteandekambri (pindala 154 mm2) põhjale Parafilm M kile.Seejärel asetati iga söötja ülemisele võrele, mis kattis paarituvat emast sisaldavat puuri.Ligikaudu 350–400 μl veiseverd lisati klaasist söötmislehtrisse Pasteuri pipeti abil (Fisherbrand, Fisher Scientific, Waltham, MA, USA) ja täiskasvanud ussidel lasti vähemalt üks tund nõrguda.Seejärel anti tiinetele emasloomadele 10% sahharoosilahust ja lasti muneda niiskele filterpaberile, mis oli vooderdatud üksikutesse üliselgetesse sufleetopsidesse (suurus 1,25 fl untsi, Dart Container Corp., Mason, MI, USA).puur veega.Asetage mune sisaldav filterpaber suletud kotti (SC Johnsons, Racine, WI) ja säilitage temperatuuril 26 °C.Munad hauduti ja umbes 200–250 vastset kasvatati plastalustel, mis sisaldasid küülikutoidu (ZuPreem, Premium Natural Products, Inc., Mission, KS, USA) ja maksapulbri (MP Biomedicals, LLC, Solon, OH, USA).ja kalafilee (TetraMin, Tetra GMPH, Meer, Saksamaa) vahekorras 2:1:1.Meie biotestides kasutati hilise kolmanda kasvujärgu vastseid.
Selles uuringus kasutatud taimsete seemnete materjal saadi järgmistest kaubanduslikest ja valitsusasutustest: Brassica juncea (pruun sinep-Vaikse ookeani kuld) ja Brassica juncea (valge sinep-Ida kuld) Vaikse ookeani loodeosa põllumeeste kooperatiivist, Washingtoni osariigist, USA-st;(Garden Cress) ettevõttelt Kelly Seed and Hardware Co., Peoria, IL, USA ja Thlaspi arvense (Field Pennycress-Elisabeth) USDA-ARSilt, Peoria, IL, USA;Ühtegi uuringus kasutatud seemneid ei töödeldud pestitsiididega.Kogu seemnematerjali töödeldi ja kasutati selles uuringus vastavalt kohalikele ja riiklikele eeskirjadele ning kooskõlas kõigi asjakohaste kohalike riiklike ja riiklike eeskirjadega.Selles uuringus ei uuritud transgeenseid taimesorte.
Brassica juncea (PG), lutserni (Ls), valge sinepi (IG), Thlaspi arvense (DFP) seemned jahvatati peeneks pulbriks, kasutades ultratsentrifugaalveskit Retsch ZM200 (Retsch, Haan, Saksamaa), mis oli varustatud 0,75 mm võrgusilma ja roostevaba terasega. terasrootor, 12 hammast, 10 000 p/min (tabel 1).Jahvatatud seemnepulber kanti üle paberist sõrmkübarale ja rasvatustati heksaaniga Soxhleti aparaadis 24 tundi.Rasvatustatud põldsinepi alamproovi kuumtöödeldakse 100 °C juures 1 tund, et denatureerida mürosinaas ja vältida glükosinolaatide hüdrolüüsi bioloogiliselt aktiivsete isotiotsüanaatide moodustamiseks.Kuumtöödeldud Korteseemnepulbrit (DFP-HT) kasutati negatiivse kontrollina, denatureerides mürosinaasi.
Glükosinolaadi sisaldus rasvatustatud seemnejahus määrati kolmekordselt, kasutades kõrgjõudlusega vedelikkromatograafiat (HPLC) vastavalt varem avaldatud protokollile 64 .Lühidalt, 250 mg rasvatustatud seemnepulbri proovile lisati 3 ml metanooli.Iga proovi töödeldi ultraheliga veevannis 30 minutit ja jäeti 16 tunniks pimedasse temperatuurile 23 °C.Seejärel filtriti 1 ml orgaanilise kihi alikvoot läbi 0,45 μm filtri automaatsesse proovivõtturisse.Töötades Shimadzu HPLC süsteemiga (kaks LC 20AD pumpa; SIL 20A automaatne proovivõttur; DGU 20As degaseerija; SPD-20A UV-VIS detektor 237 nm juures jälgimiseks; ja sidebussi moodul CBM-20A) määrati seemnejahu glükosinolaadi sisaldus. kolmes eksemplaris.kasutades Shimadzu LC Solution tarkvara versiooni 1.25 (Shimadzu Corporation, Columbia, MD, USA).Kolonn oli C18 Inertsil pöördfaasikolonn (250 mm × 4,6 mm; RP C-18, ODS-3, 5u; GL Sciences, Torrance, CA, USA).Algsed liikuva faasi tingimused määrati 12% metanooli/88% 0,01 M tetrabutüülammooniumhüdroksiidi vees (TBAH; Sigma-Aldrich, St. Louis, MO, USA) voolukiirusega 1 ml/min.Pärast 15 μl proovi süstimist säilitati esialgsed tingimused 20 minutit ja seejärel reguleeriti lahusti suhe 100% metanoolile, proovi analüüsi koguaeg oli 65 minutit.Värskelt valmistatud sinapiini, glükosinolaadi ja mürosiini standardite (Sigma-Aldrich, St. Louis, MO, USA) seerialahjendustega loodi standardkõver (nM/mAb-põhine), et hinnata rasvatustatud seemnejahu väävlisisaldust.glükosinolaadid.Glükosinolaadi kontsentratsioone proovides testiti Agilent 1100 HPLC-ga (Agilent, Santa Clara, CA, USA), kasutades OpenLAB CDS ChemStationi versiooni (C.01.07 SR2 [255]), mis oli varustatud sama kolonniga ja kasutades eelnevalt kirjeldatud meetodit.Määrati glükosinolaadi kontsentratsioonid;olema HPLC süsteemide vahel võrreldavad.
Allüülisotiotsüanaat (94%, stabiilne) ja bensüülisotiotsüanaat (98%) osteti firmast Fisher Scientific (Thermo Fisher Scientific, Waltham, MA, USA).4-hüdroksübensüülisotiotsüanaat osteti ettevõttelt ChemCruz (Santa Cruz Biotechnology, CA, USA).Mürosinaasi poolt ensümaatiliselt hüdrolüüsimisel moodustavad glükosinolaadid, glükosinolaadid ja glükosinolaadid vastavalt allüülisotiotsüanaadi, bensüülisotiotsüanaadi ja 4-hüdroksübensüülisotiotsüanaadi.
Laboratoorsed bioanalüüsid viidi läbi Muturi et al. meetodil.32 muudatustega.Uuringus kasutati viit madala rasvasisaldusega seemnesööta: DFP, DFP-HT, IG, PG ja Ls.Kakskümmend vastset pandi 400 ml ühekordselt kasutatavasse kolmekäigulisse keeduklaasi (VWR International, LLC, Radnor, PA, USA), mis sisaldas 120 ml deioniseeritud vett (dH2O).Sääsevastsete toksilisuse suhtes testiti seitset seemnejahu kontsentratsiooni: 0,01, 0,02, 0,04, 0,06, 0,08, 0,1 ja 0,12 g seemnejahu/120 ml dH2O DFP seemnejahu, DFP-HT, IG ja PG puhul.Esialgsed biotestid näitavad, et rasvatustatud Ls seemnejahu on mürgisem kui neli muud testitud seemnejahu.Seetõttu kohandasime Ls seemnejahu seitse töötlemiskontsentratsiooni järgmistele kontsentratsioonidele: 0,015, 0,025, 0,035, 0,045, 0,055, 0,065 ja 0,075 g / 120 ml dH2O.
Normaalse putukate suremuse hindamiseks testitingimustes lisati töötlemata kontrollrühm (dH20, seemnejahu lisata).Iga seemnejahu toksikoloogilised biotestid hõlmasid kolme korduvat kolme kaldega keeduklaasi (20 hilise kolmanda järgu vastset keeduklaasi kohta), kokku 108 viaali.Töödeldud mahuteid hoiti toatemperatuuril (20-21 °C) ja vastsete suremus registreeriti 24 ja 72 tunni jooksul pideva kokkupuute ajal ravikontsentratsioonidega.Kui õhukese roostevabast terasest spaatliga torgamisel või puudutamisel sääse keha ja lisandid ei liigu, loetakse sääsevastsed surnuks.Surnud vastsed jäävad tavaliselt anuma põhjas või veepinnal liikumatult selja- või ventraalses asendis.Katset korrati kolm korda erinevatel päevadel, kasutades erinevaid vastsete rühmi, kokku puutus iga ravikontsentratsiooniga kokku 180 vastset.
AITC, BITC ja 4-HBITC toksilisust sääsevastsete suhtes hinnati sama biotesti protseduuriga, kuid erineva raviga.Valmistage iga kemikaali jaoks ette 100 000 ppm põhilahused, lisades 100 µL kemikaali 900 µL absoluutsele etanoolile 2-mL tsentrifuugituubis ja loksutades 30 sekundit, et põhjalikult seguneda.Ravi kontsentratsioonid määrati meie esialgsete biotestide põhjal, mis näitasid, et BITC on palju toksilisem kui AITC ja 4-HBITC.Toksilisuse määramiseks 5 kontsentratsiooni BITC (1, 3, 6, 9 ja 12 ppm), 7 kontsentratsiooni AITC (5, 10, 15, 20, 25, 30 ja 35 ppm) ja 6 kontsentratsiooni 4-HBITC (15 ppm). , 15, 20, 25, 30 ja 35 ppm).30, 45, 60, 75 ja 90 ppm).Kontrollravile süstiti 108 μL absoluutset etanooli, mis võrdub keemilise töötluse maksimaalse mahuga.Bioteste korrati nagu ülal, paljastades kokku 180 vastset ravikontsentratsiooni kohta.Vastsete suremus registreeriti iga AITC, BITC ja 4-HBITC kontsentratsiooni kohta pärast 24-tunnist pidevat kokkupuudet.
65 annusega seotud suremuse andmete probitanalüüs viidi läbi Polo tarkvaraga (Polo Plus, LeOra Software, versioon 1.0), et arvutada 50% letaalne kontsentratsioon (LC50), 90% letaalne kontsentratsioon (LC90), kalle, letaalse annuse koefitsient ja 95 Surmav kontsentratsioon %.põhineb usaldusvahemikel surmavate annuste suhete jaoks logaritmiliselt teisendatud kontsentratsiooni ja doosi-suremuse kõverate jaoks.Suremusandmed põhinevad iga ravikontsentratsiooniga kokku puutunud 180 vastse kombineeritud kordusandmetel.Tõenäosuslikud analüüsid viidi läbi iga seemnejahu ja iga keemilise komponendi kohta eraldi.Surmava annuse suhte 95% usaldusvahemiku põhjal peeti seemnejahu ja keemiliste koostisosade toksilisust sääsevastsete suhtes oluliselt erinevaks, seega ei erinenud 1 väärtust sisaldav usaldusvahemik oluliselt, P = 0,0566.
HPLC tulemused peamiste glükosinolaatide määramiseks rasvatustatud seemnejahudes DFP, IG, PG ja Ls on loetletud tabelis 1. Testitud seemnejahude peamised glükosinolaadid varieerusid, välja arvatud DFP ja PG, mis mõlemad sisaldasid mürosinaasglükosinolaate.Mürosiniini sisaldus PG-s oli kõrgem kui DFP-s, vastavalt 33,3 ± 1,5 ja 26,5 ± 0,9 mg/g.Ls seemnepulber sisaldas 36,6 ± 1,2 mg/g glükoglükooni, IG seemnepulber aga 38,0 ± 0,5 mg/g sinapiini.
Ae vastsed.Aedes aegypti sääsed hukkusid, kui neid raviti rasvatustatud seemnejahuga, kuigi ravi efektiivsus varieerus olenevalt taimeliigist.Ainult DFP-NT ei olnud pärast 24- ja 72-tunnist kokkupuudet sääsevastsete jaoks toksiline (tabel 2).Aktiivse seemnepulbri toksilisus suurenes kontsentratsiooni suurenedes (joonis 1A, B).Seemnejahu mürgisus sääsevastsetele varieerus oluliselt, tuginedes LC50 väärtuste surmava annuse suhte 95% CI-le 24-tunnise ja 72-tunnise hinnangu korral (tabel 3).24 tunni pärast oli Ls seemnejahu toksiline toime suurem kui teistel seemnejahu töötlemisel, kõrgeima aktiivsusega ja maksimaalse toksilisusega vastsetele (LC50 = 0,04 g/120 ml dH2O).Vastsed olid DFP suhtes 24 tunni pärast vähem tundlikud võrreldes IG, Ls ja PG seemnepulbriga töötlemisega, LC50 väärtustega vastavalt 0,115, 0,04 ja 0,08 g/120 ml dH2O, mis olid statistiliselt kõrgemad kui LC50 väärtus.0,211 g/120 ml dH2O (tabel 3).DFP, IG, PG ja Ls LC90 väärtused olid vastavalt 0,376, 0,275, 0,137 ja 0,074 g/120 ml dH2O (tabel 2).DPP kõrgeim kontsentratsioon oli 0,12 g/120 ml dH2O.Pärast 24-tunnist hindamist oli vastsete keskmine suremus vaid 12%, samas kui IG ja PG vastsete keskmine suremus ulatus vastavalt 51% ja 82%.Pärast 24-tunnist hindamist oli vastsete keskmine suremus kõrgeima kontsentratsiooniga Ls seemnejahu töötlemisel (0,075 g/120 ml dH2O) 99% (joonis 1A).
Suremuskõveraid hinnati Ae annuse vastuse (Probit) põhjal.Egiptuse vastsed (3. järgu vastsed) seemnejahu kontsentratsioonini 24 tundi (A) ja 72 tundi (B) pärast töötlemist.Punktiirjoon tähistab seemnejahu töötlemise LC50.DFP Thlaspi arvense, DFP-HT kuumusega inaktiveeritud Thlaspi arvense, IG Sinapsis alba (Ida Gold), PG Brassica juncea (Vaikse ookeani kuld), Ls Lepidium sativum.
72-tunnisel hindamisel olid DFP, IG ja PG seemnejahu LC50 väärtused vastavalt 0,111, 0,085 ja 0,051 g/120 ml dH2O.Peaaegu kõik Ls seemnejahuga kokku puutunud vastsed surid pärast 72-tunnist kokkupuudet, seega olid suremuse andmed Probiti analüüsiga vastuolus.Võrreldes muu seemnejahuga olid vastsed DFP seemnejahu töötlemise suhtes vähem tundlikud ja neil oli statistiliselt kõrgemad LC50 väärtused (tabelid 2 ja 3).72 tunni pärast olid DFP, IG ja PG seemnejahu töötlemise LC50 väärtused vastavalt 0,111, 0,085 ja 0,05 g/120 ml dH2O.Pärast 72-tunnist hindamist olid DFP, IG ja PG seemnepulbrite LC90 väärtused vastavalt 0,215, 0,254 ja 0,138 g/120 ml dH2O.Pärast 72-tunnist hindamist oli vastsete keskmine suremus DFP, IG ja PG seemnejahu töötlemisel maksimaalse kontsentratsiooniga 0,12 g/120 ml dH2O vastavalt 58%, 66% ja 96% (joonis 1B).Pärast 72-tunnist hindamist leiti, et PG seemnejahu on toksilisem kui IG ja DFP seemnejahu.
Sünteetilised isotiotsüanaadid, allüülisotiotsüanaat (AITC), bensüülisotiotsüanaat (BITC) ja 4-hüdroksübensüülisotiotsüanaat (4-HBITC) võivad tõhusalt tappa sääsevastseid.24 tundi pärast töötlemist oli BITC vastsetele toksilisem, LC50 väärtus oli 5,29 ppm, võrreldes 19,35 ppm AITC ja 55,41 ppm 4-HBITC puhul (tabel 4).Võrreldes AITC ja BITC-ga on 4-HBITC madalam toksilisus ja kõrgem LC50 väärtus.Kahe peamise isotiotsüanaadi (Ls ja PG) toksilisuses sääskedele on olulisi erinevusi kõige tugevamas seemnejahus.Toksilisus, mis põhineb LC50 väärtuste surmava annuse suhtel AITC, BITC ja 4-HBITC vahel, näitas statistilist erinevust, nii et LC50 surmava annuse suhte 95% usaldusvahemik ei sisaldanud väärtust 1 (P = 0,05, tabel 4).Nii BITC kui ka AITC kõrgeimad kontsentratsioonid tapavad hinnanguliselt 100% testitud vastsetest (joonis 2).
Suremuskõveraid hinnati Ae annuse vastuse (Probit) põhjal.24 tundi pärast töötlemist saavutasid Egiptuse vastsed (3. järgu vastsed) sünteetilise isotiotsüanaadi kontsentratsiooni.Punktiirjoon tähistab isotiotsüanaadiga töötlemise LC50.Bensüülisotiotsüanaat BITC, allüülisotiotsüanaat AITC ja 4-HBITC.
Taimede biopestitsiidide kasutamist sääsevektorite tõrjevahenditena on pikka aega uuritud.Paljud taimed toodavad looduslikke kemikaale, millel on insektitsiidne toime37.Nende bioaktiivsed ühendid pakuvad atraktiivset alternatiivi sünteetilistele insektitsiididele, millel on suur potentsiaal kahjurite, sealhulgas sääskede tõrjumisel.
Sinepitaimi kasvatatakse põllukultuurina nende seemnete saamiseks, kasutatakse vürtsina ja õliallikana.Kui sinepiõli ekstraheeritakse seemnetest või kui sinepit ekstraheeritakse biokütusena kasutamiseks, on kõrvalsaaduseks rasvatustatud seemnejahu.See seemnejahu säilitab paljud oma looduslikud biokeemilised komponendid ja hüdrolüütilised ensüümid.Selle seemnejahu toksilisus on tingitud isotiotsüanaatide tootmisest55,60,61.Isotiotsüanaadid moodustuvad glükosinolaatide hüdrolüüsil ensüümi mürosinaasi toimel seemnejahu hüdratatsiooni käigus38, 55, 70 ja neil on teadaolevalt fungitsiidne, bakteritsiidne, nematitsiidne ja insektitsiidne toime, aga ka muud omadused, sealhulgas keemilised sensoorsed ja kemoterapeutilised omadused61,62. 70.Mitmed uuringud on näidanud, et sinepitaimed ja seemnejahu toimivad tõhusalt fumigandina mulla ja ladustatud toidukahjurite vastu57,59,71,72.Selles uuringus hindasime neljaseemnejahu ja selle kolme bioaktiivse toote AITC, BITC ja 4-HBITC toksilisust Aedes sääsevastsete suhtes.Aedes aegypti.Seemnejahu lisamine otse sääsevastseid sisaldavasse vette aktiveerib eeldatavasti ensümaatilisi protsesse, mis toodavad sääsevastsetele mürgiseid isotiotsüanaate.Seda biotransformatsiooni demonstreeris osaliselt seemnejahu täheldatud larvitsiidiline toime ja insektitsiidse aktiivsuse kadumine, kui kääbussinepiseemnejahu enne kasutamist kuumtöötleti.Eeldatakse, et kuumtöötlemine hävitab hüdrolüütilised ensüümid, mis aktiveerivad glükosinolaate, takistades seeläbi bioaktiivsete isotiotsüanaatide teket.See on esimene uuring, mis kinnitab kapsaseemnepulbri putukamürgi omadusi sääskede vastu veekeskkonnas.
Testitud seemnepulbritest oli kõige toksilisem vesikressi seemnepulber (Ls), mis põhjustas Aedes albopictus'e kõrget suremust.Aedes aegypti vastseid töödeldi pidevalt 24 tundi.Ülejäänud kolmel seemnepulbril (PG, IG ja DFP) oli aeglasem toime ja need põhjustasid pärast 72-tunnist pidevat töötlemist siiski märkimisväärset suremust.Ainult Ls seemnejahu sisaldas märkimisväärses koguses glükosinolaate, samas kui PG ja DFP sisaldasid mürosinaasi ja IG sisaldasid peamise glükosinolaadina glükosinolaati (tabel 1).Glükotropaeoliin hüdrolüüsitakse BITC-ks ja sinalbiin hüdrolüüsitakse 4-HBITC61,62-ks.Meie biotesti tulemused näitavad, et nii Ls seemnejahu kui ka sünteetiline BITC on sääsevastsete jaoks väga mürgised.PG ja DFP seemnejahu põhikomponent on mürosinaasglükosinolaat, mis hüdrolüüsitakse AITC-ks.AITC on efektiivne sääsevastsete tapmisel, mille LC50 väärtus on 19,35 ppm.Võrreldes AITC ja BITC-ga on 4-HBITC isotiotsüanaat vastsetele kõige vähem toksiline.Kuigi AITC on vähem toksiline kui BITC, on nende LC50 väärtused madalamad kui paljudel sääsevastsete peal testitud eeterlikel õlidel32,73,74,75.
Meie sääsevastsete vastu kasutatav ristõieliste seemnepulber sisaldab ühte peamist glükosinolaati, mis moodustab üle 98–99% kõigist glükosinolaatidest, nagu on määratud HPLC-ga.Tuvastati väikestes kogustes teisi glükosinolaate, kuid nende tase oli alla 0,3% glükosinolaatide üldkogusest.Vesikressi (L. sativum) seemnepulber sisaldab sekundaarseid glükosinolaate (sinigriin), kuid nende osakaal on 1% glükosinolaatide üldkogusest ning nende sisaldus on siiski ebaoluline (umbes 0,4 mg/g seemnepulbrit).Kuigi PG ja DFP sisaldavad sama peamist glükosinolaati (mürosiini), erineb nende seemnejahu larvitsiidne aktiivsus nende LC50 väärtuste tõttu oluliselt.Toksilisus varieerub jahukaste suhtes.Aedes aegypti vastsete esilekerkimine võib olla tingitud erinevustest mürosinaasi aktiivsuses või stabiilsuses kahe seemnesööda vahel.Mürosinaasi aktiivsus mängib olulist rolli hüdrolüüsiproduktide, näiteks isotiotsüanaatide biosaadavuses Brassicaceae taimedes76.Pococki jt 77 ja Wilkinsoni jt 78 varasemad aruanded on näidanud, et muutused mürosinaasi aktiivsuses ja stabiilsuses võivad olla seotud ka geneetiliste ja keskkonnateguritega.
Eeldatav bioaktiivse isotiotsüanaadi sisaldus arvutati iga seemnejahu LC50 väärtuste põhjal 24. ja 72. tunnil (tabel 5), et võrrelda seda vastavate keemiliste rakendustega.24 tunni pärast olid isotiotsüanaadid seemnejahus mürgisemad kui puhtad ühendid.LC50 väärtused, mis arvutati isotiotsüanaadiga seemne töötlemise osade miljoni kohta (ppm) alusel, olid madalamad kui LC50 väärtused BITC, AITC ja 4-HBITC rakenduste puhul.Me täheldasime vastseid, kes tarbisid seemnejahu graanuleid (joonis 3A).Järelikult võivad vastsed seemnejahu graanuleid alla neelamisel mürgiste isotiotsüanaatidega rohkem kokku puutuda.See oli kõige ilmsem IG ja PG seemnejahu töötlemisel 24-tunnise kokkupuute korral, kus LC50 kontsentratsioonid olid vastavalt 75% ja 72% madalamad kui puhta AITC ja 4-HBITC ravi korral.Ls- ja DFP-ravi olid mürgisemad kui puhas isotiotsüanaat, LC50 väärtused olid vastavalt 24% ja 41% madalamad.Kontrollravi vastsed nukkusid edukalt (joonis 3B), samas kui enamik seemnejahuga töötlemise vastseid ei nukkunud ja vastsete areng hilines oluliselt (joonis 3B, D).Spodopteralitura puhul on isotiotsüanaadid seotud kasvupeetuse ja arengupeetusega79.
Ae vastsed.Aedes aegypti sääsed puutusid Brassica seemnepulbriga pidevalt kokku 24–72 tundi.(A) surnud vastsed, mille suuosades on seemnejahu osakesi (ringiga);(B) Kontrolltöötlus (dH20 ilma seemnejahu lisamiseta) näitab, et vastsed kasvavad normaalselt ja hakkavad nukkuma 72 tunni pärast (C, D) Seemnejahuga töödeldud vastsed;seemnejahul ilmnesid arenguerinevused ja see ei nukkunud.
Me ei ole uurinud isotiotsüanaatide toksilise toime mehhanismi sääsevastsetele.Varasemad uuringud punaste tulisipelgatega (Solenopsis invicta) on aga näidanud, et glutatioon-S-transferaasi (GST) ja esteraasi (EST) inhibeerimine on isotiotsüanaadi bioaktiivsuse peamine mehhanism ning AITC võib isegi madala aktiivsuse korral pärssida GST aktiivsust. .punased imporditud tulisipelgad madalas kontsentratsioonis.Annus on 0,5 µg/ml80.Seevastu AITC inhibeerib atsetüülkoliinesteraasi täiskasvanud maisikärsakatel (Sitophilus zeamais)81.Sarnased uuringud tuleb läbi viia, et selgitada välja isotiotsüanaadi aktiivsuse mehhanism sääsevastsetes.
Kasutame kuumusega inaktiveeritud DFP-töötlust, et toetada ettepanekut, et taimede glükosinolaatide hüdrolüüs reaktiivsete isotiotsüanaatide moodustamiseks toimib mehhanismina sääskede vastsete tõrjeks sinepiseemnejahu abil.DFP-HT seemnejahu ei olnud testitud kasutusnormide juures toksiline.Lafarga jt.82 teatas, et glükosinolaadid on kõrgel temperatuuril lagunemise suhtes tundlikud.Eeldatakse, et kuumtöötlemine denatureerib mürosinaasi ensüümi seemnejahus ja takistab glükosinolaatide hüdrolüüsi, moodustades reaktiivsed isotiotsüanaadid.Seda kinnitasid ka Okunade jt.75 näitas, et mürosinaas on temperatuuritundlik, näidates, et mürosinaasi aktiivsus oli täielikult inaktiveeritud, kui sinepi, musta sinepi ja vereurmarohu seemned puutusid kokku temperatuuril üle 80 °.C. Need mehhanismid võivad põhjustada kuumtöödeldud DFP seemnejahu insektitsiidse toime kadumise.
Seega on sinepiseemnejahu ja selle kolm peamist isotiotsüanaati sääsevastsete jaoks mürgised.Arvestades neid erinevusi seemnejahu ja keemilise töötlemise vahel, võib seemnejahu kasutamine olla tõhus sääsetõrje meetod.Seemnepulbrite kasutamise tõhususe ja stabiilsuse parandamiseks on vaja kindlaks teha sobivad ravimvormid ja tõhusad manustamissüsteemid.Meie tulemused näitavad sinepiseemnejahu potentsiaalset kasutamist sünteetiliste pestitsiidide alternatiivina.Sellest tehnoloogiast võib saada uuenduslik vahend sääsevektorite tõrjeks.Kuna sääsevastsed arenevad veekeskkonnas hästi ja seemnejahu glükosinolaadid muudetakse hüdratatsioonil ensümaatiliselt aktiivseteks isotiotsüanaatideks, pakub sinepiseemnejahu kasutamine sääskedega nakatunud vees märkimisväärset tõrjepotentsiaali.Kuigi isotiotsüanaatide larvitsiidne toime on erinev (BITC > AITC > 4-HBITC), on vaja rohkem uuringuid, et teha kindlaks, kas seemnejahu kombineerimine mitme glükosinolaadiga suurendab sünergistlikult toksilisust.See on esimene uuring, mis demonstreerib rasvatustatud ristõieliste seemnejahu ja kolme bioaktiivse isotiotsüanaadi insektitsiidset toimet sääskedele.Selle uuringu tulemused murravad teed, näidates, et rasvatustatud kapsaseemnejahu, mis on seemnetest õli ekstraheerimise kõrvalsaadus, võib olla paljulubav larvitsiidivastane vahend sääskede tõrjeks.See teave võib aidata kaasa taimede biotõrjevahendite avastamisele ja nende väljatöötamisele odavate, praktiliste ja keskkonnasõbralike biopestitsiididena.
Selle uuringu jaoks loodud andmekogumid ja nendest tulenevad analüüsid on mõistliku nõudmise korral kättesaadavad vastavalt autorilt.Uuringu lõpus hävitati kõik uuringus kasutatud materjalid (putukad ja seemnejahu).
Postitusaeg: 29. juuli 2024