Pentru a eficientcontrolează țânțariiși pentru a reduce incidența bolilor pe care le poartă, sunt necesare alternative strategice, durabile și ecologice la pesticidele chimice.Am evaluat făinile de semințe de la anumite Brassicaceae (familia Brassica) ca sursă de izotiocianați derivați din plante, produși prin hidroliza enzimatică a glucozinolaților inactivi biologic, pentru a fi utilizate în controlul Aedes egiptene (L., 1762).Făină de semințe degresate (Brassica juncea (L) Czern., 1859, Lepidium sativum L., 1753, Sinapis alba L., 1753, Thlaspi arvense L., 1753 și Thlaspi arvense – trei tipuri principale de inactivare termică și degradare enzimatică produse Pentru a determina toxicitatea (LC50) a izotiocianatului de alil, a izotiocianatului de benzii și a 4-hidroxibenzilizotiocianatului pentru larvele de Aedes aegypti la expunere de 24 de ore = 0,04 g/120 ml dH2O).Valori LC50 pentru muștar, muștar alb și coada-calului.făina de semințe a fost de 0,05, 0,08 și, respectiv, 0,05 în comparație cu izotiocianatul de alil (LC50 = 19,35 ppm) și 4. -Hidroxibenzilizotiocianatul (LC50 = 55,41 ppm) a fost mai toxic pentru larve la 24 de ore după tratament, respectiv, decât 24 ore după tratament.Aceste rezultate sunt în concordanță cu producția de făină de semințe de lucernă.Eficiența mai mare a esterilor benzilici corespunde valorilor LC50 calculate.Utilizarea făinii de semințe poate oferi o metodă eficientă de combatere a țânțarilor.eficacitatea pulberii de semințe de crucifere și a principalelor sale componente chimice împotriva larvelor de țânțari și arată cum compușii naturali din pulberea de semințe de crucifere pot servi ca un larvicid promițător, prietenos cu mediul, pentru combaterea țânțarilor.
Bolile transmise de vectori cauzate de țânțarii Aedes rămân o problemă majoră de sănătate publică la nivel mondial.Incidența bolilor transmise de țânțari se răspândește geografic1,2,3 și reapare, ducând la focare de boală severă4,5,6,7.Răspândirea bolilor printre oameni și animale (de exemplu, chikungunya, dengue, febra din Valea Riftului, febra galbenă și virusul Zika) este fără precedent.Numai febra dengue pune aproximativ 3,6 miliarde de oameni expuși riscului de infecție la tropice, cu aproximativ 390 de milioane de infecții care apar anual, ducând la 6.100-24.300 de decese pe an8.Reapariția și focarul virusului Zika în America de Sud a atras atenția la nivel mondial datorită leziunilor cerebrale pe care le provoacă copiilor născuți din femei infectate2.Kremer et al 3 prevăd că gama geografică a țânțarilor Aedes va continua să se extindă și că până în 2050, jumătate din populația lumii va fi expusă riscului de infectare cu arbovirusuri transmise de țânțari.
Cu excepția vaccinurilor recent dezvoltate împotriva dengue și febrei galbene, vaccinurile împotriva majorității bolilor transmise de țânțari nu au fost încă dezvoltate9,10,11.Vaccinurile sunt încă disponibile în cantități limitate și sunt utilizate doar în studiile clinice.Controlul vectorilor de țânțari folosind insecticide sintetice a fost o strategie cheie pentru a controla răspândirea bolilor transmise de țânțari12,13.Deși pesticidele sintetice sunt eficiente în uciderea țânțarilor, utilizarea continuă a pesticidelor sintetice afectează negativ organismele care nu sunt țintă și poluează mediul14,15,16.Și mai alarmantă este tendința de creștere a rezistenței țânțarilor la insecticide chimice17,18,19.Aceste probleme asociate cu pesticidele au accelerat căutarea unor alternative eficiente și ecologice pentru a controla vectorii de boli.
Au fost dezvoltate diverse plante ca surse de fitopesticide pentru combaterea dăunătorilor20,21.Substanțele vegetale sunt, în general, prietenoase cu mediul, deoarece sunt biodegradabile și au toxicitate scăzută sau neglijabilă pentru organismele ne-țintă, cum ar fi mamiferele, peștii și amfibienii20,22.Preparatele din plante sunt cunoscute pentru a produce o varietate de compuși bioactivi cu diferite mecanisme de acțiune pentru a controla eficient diferitele stadii de viață ale țânțarilor23,24,25,26.Compușii derivați din plante, cum ar fi uleiurile esențiale și alte ingrediente active din plante, au câștigat atenția și au deschis calea pentru instrumente inovatoare de control al vectorilor țânțarilor.Uleiurile esențiale, monoterpenele și sesquiterpenele acționează ca substanțe repellente, hrănitoare și ovicide27,28,29,30,31,32,33.Multe uleiuri vegetale provoacă moartea larvelor, pupelor și adulților de țânțari34,35,36, afectând sistemul nervos, respirator, endocrin și alte sisteme importante ale insectelor37.
Studii recente au oferit o perspectivă asupra utilizării potențiale a plantelor de muștar și a semințelor acestora ca sursă de compuși bioactivi.Făina din semințe de muștar a fost testată ca biofumigant38,39,40,41 și utilizată ca amendament de sol pentru suprimarea buruienilor42,43,44 și controlul agenților patogeni ai plantelor din sol45,46,47,48,49,50, nutriția plantelor.nematodele 41,51, 52, 53, 54 și dăunători 55, 56, 57, 58, 59, 60. Activitatea fungicidă a acestor pulberi de semințe este atribuită compușilor de protecție a plantelor numiți izotiocianați38,42,60.La plante, acești compuși protectori sunt stocați în celulele plantei sub formă de glucozinolați nebioactivi.Cu toate acestea, atunci când plantele sunt deteriorate de hrănirea insectelor sau de infecția cu patogeni, glucozinolații sunt hidrolizați de mirozinază în izotiocianați bioactivi55,61.Izotiocianații sunt compuși volatili despre care se știe că au activitate antimicrobiană și insecticidă cu spectru larg, iar structura, activitatea biologică și conținutul lor variază foarte mult între speciile de Brassicaceae42,59,62,63.
Deși se știe că izotiocianații derivați din făina de semințe de muștar au activitate insecticidă, lipsesc date privind activitatea biologică împotriva vectorilor artropode importanți din punct de vedere medical.Studiul nostru a examinat activitatea larvicidă a patru pulberi de semințe degresate împotriva țânțarilor Aedes.Larve de Aedes aegypti.Scopul studiului a fost de a evalua utilizarea potențială a acestora ca biopesticide ecologice pentru controlul țânțarilor.Trei componente chimice majore ale făinii de semințe, izotiocianatul de alil (AITC), izotiocianatul de benzii (BITC) și 4-hidroxibenzilizotiocianatul (4-HBITC) au fost, de asemenea, testate pentru a testa activitatea biologică a acestor componente chimice pe larvele de țânțari.Acesta este primul raport care evaluează eficacitatea a patru pulberi de semințe de varză și principalele lor componente chimice împotriva larvelor de țânțar.
Coloniile de laborator de Aedes aegypti (tulpina Rockefeller) au fost menținute la 26°C, 70% umiditate relativă (RH) și 10:14 ore (fotoperioada L:D).Femelele împerecheate au fost găzduite în cuști de plastic (înălțime 11 cm și diametru 9,5 cm) și hrănite printr-un sistem de hrănire cu biberon folosind sânge de bovine citrat (HemoStat Laboratories Inc., Dixon, CA, SUA).Hrănirea cu sânge a fost efectuată ca de obicei folosind un alimentator cu membrană multisticlă (Chemglass, Life Sciences LLC, Vineland, NJ, SUA) conectat la o eprubetă de baie de apă circulantă (HAAKE S7, Thermo-Scientific, Waltham, MA, SUA) cu temperatură. control 37 °C.Întindeți o peliculă de Parafilm M pe partea inferioară a fiecărei camere de alimentare din sticlă (zona 154 mm2).Fiecare hrănitor a fost apoi plasat pe grila superioară care acoperă cușca care conținea femela care se împerechea.Aproximativ 350-400 μl de sânge de bovine au fost adăugate într-o pâlnie de alimentare din sticlă folosind o pipetă Pasteur (Fisherbrand, Fisher Scientific, Waltham, MA, SUA) și viermii adulți au fost lăsați să se scurgă timp de cel puțin o oră.Femelelor însărcinate li s-a administrat apoi o soluție de zaharoză 10% și a fost lăsată să depună ouă pe hârtie de filtru umedă căptușită în pahare individuale de sufleu ultra-clare (dimensiune de 1,25 fl oz, Dart Container Corp., Mason, MI, SUA).cușcă cu apă.Puneți hârtie de filtru care conține ouă într-o pungă sigilată (SC Johnsons, Racine, WI) și păstrați la 26°C.Ouăle au fost clocite și aproximativ 200-250 de larve au fost crescute în tăvi de plastic care conțineau un amestec de mâncare de iepure (ZuPreem, Premium Natural Products, Inc., Mission, KS, SUA) și pulbere de ficat (MP Biomedicals, LLC, Solon, OH, STATELE UNITE ALE AMERICII).și file de pește (TetraMin, Tetra GMPH, Meer, Germania) într-un raport de 2:1:1.Larvele din stadiul al treilea târziu au fost utilizate în biotestele noastre.
Materialul de semințe de plante utilizat în acest studiu a fost obținut din următoarele surse comerciale și guvernamentale: Brassica juncea (muștar brun-Pacific Gold) și Brassica juncea (muștar alb-Ida Gold) de la Pacific Northwest Farmers' Cooperative, Washington State, SUA;(Garden Cress) de la Kelly Seed and Hardware Co., Peoria, IL, SUA și Thlaspi arvense (Field Pennycress-Elisabeth) de la USDA-ARS, Peoria, IL, SUA;Niciuna dintre semințele utilizate în studiu nu a fost tratată cu pesticide.Tot materialul de semințe a fost prelucrat și utilizat în acest studiu în conformitate cu reglementările locale și naționale și în conformitate cu toate reglementările locale și naționale relevante.Acest studiu nu a examinat soiurile de plante transgenice.
Semințele de Brassica juncea (PG), lucernă (Ls), muștar alb (IG), Thlaspi arvense (DFP) au fost măcinate până la o pulbere fină folosind o moară ultracentrifugă Retsch ZM200 (Retsch, Haan, Germania) echipată cu ochiuri de 0,75 mm și inox. rotor din oțel, 12 dinți, 10.000 rpm (Tabelul 1).Pulberea de semințe măcinate a fost transferată într-un degetar de hârtie și degresată cu hexan într-un aparat Soxhlet timp de 24 de ore.O subprobă de muștar de câmp degresat a fost tratată termic la 100 °C timp de 1 oră pentru a denatura mirozinaza și a preveni hidroliza glucozinolaților pentru a forma izotiocianați activi biologic.Pulbere de semințe de coada-calului tratată termic (DFP-HT) a fost utilizată ca martor negativ prin denaturarea mirozinazei.
Conținutul de glucozinolat al făinii de semințe degresate a fost determinat în trei exemplare folosind cromatografie lichidă de înaltă performanță (HPLC) conform unui protocol publicat anterior64.Pe scurt, s-au adăugat 3 mL de metanol la o probă de 250 mg de pulbere de semințe degresate.Fiecare probă a fost sonicată într-o baie de apă timp de 30 de minute și lăsată la întuneric la 23°C timp de 16 ore.O alicotă de 1 ml din stratul organic a fost apoi filtrată printr-un filtru de 0,45 μm într-un autosampler.Funcționând pe un sistem HPLC Shimadzu (două pompe LC 20AD; autosampler SIL 20A; degazor DGU 20As; detector UV-VIS SPD-20A pentru monitorizare la 237 nm; și modul magistrală de comunicare CBM-20A), a fost determinat conținutul de glucozinolat al făinii de semințe. în trei exemplare .folosind software-ul Shimadzu LC Solution versiunea 1.25 (Shimadzu Corporation, Columbia, MD, SUA).Coloana a fost o coloană cu fază inversă C18 Inertsil (250 mm × 4,6 mm; RP C-18, ODS-3, 5u; GL Sciences, Torrance, CA, SUA).Condițiile inițiale ale fazei mobile au fost stabilite la 12% metanol/88% hidroxid de tetrabutilamoniu 0,01 M în apă (TBAH; Sigma-Aldrich, St. Louis, MO, SUA) cu un debit de 1 ml/min.După injectarea a 15 μl de probă, condițiile inițiale au fost menținute timp de 20 de minute, iar apoi raportul de solvent a fost ajustat la 100% metanol, cu un timp total de analiză a probei de 65 de minute.O curbă standard (pe baza nM/mAb) a fost generată prin diluții în serie de standarde de sinapină, glucozinolat și mirozină proaspăt preparate (Sigma-Aldrich, St. Louis, MO, SUA) pentru a estima conținutul de sulf al făinii de semințe degresate.glucozinolatii.Concentrațiile de glucozinolat din probe au fost testate pe un HPLC Agilent 1100 (Agilent, Santa Clara, CA, SUA) utilizând versiunea OpenLAB CDS ChemStation (C.01.07 SR2 [255]) echipată cu aceeași coloană și folosind o metodă descrisă anterior.Au fost determinate concentrațiile de glucozinolat;să fie comparabil între sistemele HPLC.
Izotiocianatul de alil (94%, stabil) și izotiocianatul de benzii (98%) au fost achiziționate de la Fisher Scientific (Thermo Fisher Scientific, Waltham, MA, SUA).4-Hidroxibenzilizotiocianatul a fost achiziționat de la ChemCruz (Santa Cruz Biotechnology, CA, SUA).Când sunt hidrolizați enzimatic de mirozinază, glucozinolații, glucozinolații și glucozinolații formează izotiocianatul de alil, izotiocianatul de benzii și, respectiv, 4-hidroxibenzilizotiocianatul.
Testele biologice de laborator au fost efectuate conform metodei lui Muturi et al.32 cu modificari.În studiu au fost utilizate cinci hrană pentru semințe cu conținut scăzut de grăsimi: DFP, DFP-HT, IG, PG și Ls.Douăzeci de larve au fost plasate într-un pahar cu trei căi de unică folosință de 400 ml (VWR International, LLC, Radnor, PA, SUA) care conține 120 ml apă deionizată (dH2O).Au fost testate șapte concentrații de făină de semințe pentru toxicitatea larvelor de țânțar: 0,01, 0,02, 0,04, 0,06, 0,08, 0,1 și 0,12 g făină de semințe/120 ml dH2O pentru făină de semințe DFP, DFP-HT, IG și PG.Testele biologice preliminare indică faptul că făina de semințe Ls degresată este mai toxică decât alte patru făinuri de semințe testate.Prin urmare, am ajustat cele șapte concentrații de tratament ale făinii de semințe Ls la următoarele concentrații: 0,015, 0,025, 0,035, 0,045, 0,055, 0,065 și 0,075 g/120 mL dH2O.
Un grup de control netratat (dH20, fără supliment de făină de semințe) a fost inclus pentru a evalua mortalitatea normală a insectelor în condiții de analiză.Testele biologice toxicologice pentru fiecare făină de semințe au inclus trei pahare replicate cu trei pante (20 de larve de stadiul al treilea târziu per pahar), pentru un total de 108 fiole.Recipientele tratate au fost păstrate la temperatura camerei (20-21°C) și mortalitatea larvară a fost înregistrată pe parcursul a 24 și 72 de ore de expunere continuă la concentrațiile de tratament.Dacă corpul și anexele țânțarului nu se mișcă atunci când sunt străpunse sau atinse cu o spatulă subțire din oțel inoxidabil, larvele de țânțar sunt considerate moarte.Larvele moarte rămân de obicei nemișcate în poziție dorsală sau ventrală la fundul recipientului sau la suprafața apei.Experimentul a fost repetat de trei ori în zile diferite folosind diferite grupuri de larve, pentru un total de 180 de larve expuse la fiecare concentrație de tratament.
Toxicitatea AITC, BITC și 4-HBITC la larvele de țânțar a fost evaluată folosind aceeași procedură de biotest, dar cu tratamente diferite.Se prepară soluții stoc de 100.000 ppm pentru fiecare substanță chimică prin adăugarea a 100 µL de substanță chimică la 900 µL de etanol absolut într-un tub de centrifugă de 2 mL și agitarea timp de 30 de secunde pentru a se amesteca bine.Concentrațiile de tratament au fost determinate pe baza biotestelor noastre preliminare, care au constatat că BITC este mult mai toxic decât AITC și 4-HBITC.Pentru a determina toxicitatea, 5 concentrații de BITC (1, 3, 6, 9 și 12 ppm), 7 concentrații de AITC (5, 10, 15, 20, 25, 30 și 35 ppm) și 6 concentrații de 4-HBITC (15 , 15, 20, 25, 30 și 35 ppm).30, 45, 60, 75 și 90 ppm).Tratamentul de control a fost injectat cu 108 μL de etanol absolut, ceea ce este echivalent cu volumul maxim al tratamentului chimic.Biotestele au fost repetate ca mai sus, expunând un total de 180 de larve per concentrație de tratament.Mortalitatea larvelor a fost înregistrată pentru fiecare concentrație de AITC, BITC și 4-HBITC după 24 de ore de expunere continuă.
Analiza probit a 65 de date de mortalitate legate de doză a fost efectuată folosind software-ul Polo (Polo Plus, LeOra Software, versiunea 1.0) pentru a calcula concentrația letală de 50% (LC50), concentrația letală de 90% (LC90), panta, coeficientul de doză letală și 95 % concentrație letală.pe baza intervalelor de încredere pentru rapoartele dozelor letale pentru curbele de concentrație transformată în log și doză-mortalitate.Datele de mortalitate se bazează pe datele replicate combinate ale a 180 de larve expuse la fiecare concentrație de tratament.Analizele probabilistice au fost efectuate separat pentru fiecare făină de semințe și fiecare componentă chimică.Pe baza intervalului de încredere de 95% al raportului dozei letale, toxicitatea făinii de semințe și a constituenților chimici pentru larvele de țânțar a fost considerată a fi semnificativ diferită, astfel încât un interval de încredere care conține o valoare de 1 nu a fost semnificativ diferit, P = 0,0566.
Rezultatele HPLC pentru determinarea glucozinolaților majori din făinurile de semințe degresate DFP, IG, PG și Ls sunt listate în Tabelul 1. Glucozinolații majori din făinurile de semințe testate au variat, cu excepția DFP și PG, care ambele au conținut glucozinolați de mirozinază.Conținutul de mirosină în PG a fost mai mare decât în DFP, 33,3 ± 1,5 și, respectiv, 26,5 ± 0,9 mg/g.Pulberea de semințe Ls conținea 36,6 ± 1,2 mg/g glucoglicon, în timp ce pulberea de semințe IG conținea 38,0 ± 0,5 mg/g sinapină.
Larve de Ae.Țânțarii Aedes aegypti au fost uciși atunci când au fost tratați cu făină de semințe degresate, deși eficacitatea tratamentului a variat în funcție de specia de plantă.Doar DFP-NT nu a fost toxic pentru larvele de țânțari după 24 și 72 de ore de expunere (Tabelul 2).Toxicitatea pulberii active de semințe a crescut odată cu creșterea concentrației (Fig. 1A, B).Toxicitatea făinii de semințe pentru larvele de țânțari a variat semnificativ pe baza IC de 95% al raportului dozei letale a valorilor LC50 la evaluările de 24 de ore și 72 de ore (Tabelul 3).După 24 de ore, efectul toxic al făinii de semințe Ls a fost mai mare decât alte tratamente cu făină de semințe, cu cea mai mare activitate și toxicitate maximă pentru larve (LC50 = 0,04 g/120 ml dH2O).Larvele au fost mai puțin sensibile la DFP la 24 de ore comparativ cu tratamentele cu pulbere de semințe IG, Ls și PG, cu valori LC50 de 0,115, 0,04 și respectiv 0,08 g/120 ml dH2O, care au fost statistic mai mari decât valoarea LC50.0,211 g/120 ml dH2O (Tabelul 3).Valorile LC90 ale DFP, IG, PG și Ls au fost 0,376, 0,275, 0,137 și, respectiv, 0,074 g/120 ml dH2O (Tabelul 2).Cea mai mare concentrație de DPP a fost de 0,12 g/120 ml dH2O.După 24 de ore de evaluare, mortalitatea medie a larvelor a fost de doar 12%, în timp ce mortalitatea medie a larvelor IG și PG a ajuns la 51%, respectiv 82%.După 24 de ore de evaluare, mortalitatea medie larvară pentru cea mai mare concentrație de tratament cu făină de semințe Ls (0,075 g/120 ml dH2O) a fost de 99% (Fig. 1A).
Curbele de mortalitate au fost estimate din răspunsul la doză (Probit) al Ae.Larvele egiptene (larvele de stadiul 3) la concentrația de făină de semințe la 24 de ore (A) și 72 de ore (B) după tratament.Linia punctată reprezintă LC50 al tratamentului cu făină de semințe.DFP Thlaspi arvense, DFP-HT Thlaspi arvense inactivat la căldură, IG Sinapsis alba (Ida Gold), PG Brassica juncea (Pacific Gold), Ls Lepidium sativum.
La evaluarea la 72 de ore, valorile LC50 ale făinii de semințe DFP, IG și PG au fost de 0,111, 0,085 și, respectiv, 0,051 g/120 ml dH2O.Aproape toate larvele expuse la făină de semințe Ls au murit după 72 de ore de expunere, astfel încât datele de mortalitate au fost incompatibile cu analiza Probit.În comparație cu alte făinuri de semințe, larvele au fost mai puțin sensibile la tratamentul cu făină de semințe DFP și au avut valori LC50 mai mari statistic (Tabelele 2 și 3).După 72 de ore, valorile LC50 pentru tratamentele cu făină de semințe DFP, IG și PG au fost estimate la 0,111, 0,085 și, respectiv, 0,05 g/120 ml dH2O.După 72 de ore de evaluare, valorile LC90 ale pulberilor de semințe DFP, IG și PG au fost de 0,215, 0,254 și, respectiv, 0,138 g/120 ml dH2O.După 72 de ore de evaluare, mortalitatea medie larvară pentru tratamentele cu făină de semințe DFP, IG și PG la o concentrație maximă de 0,12 g/120 ml dH2O a fost de 58%, 66% și, respectiv, 96% (Fig. 1B).După o evaluare de 72 de ore, s-a constatat că făina de semințe PG este mai toxică decât făina de semințe IG și DFP.
Izotiocianatul sintetic, izotiocianatul de alil (AITC), izotiocianatul de benzii (BITC) și 4-hidroxibenzilizotiocianatul (4-HBITC) pot ucide eficient larvele de țânțari.La 24 de ore după tratament, BITC a fost mai toxic pentru larve cu o valoare LC50 de 5,29 ppm comparativ cu 19,35 ppm pentru AITC și 55,41 ppm pentru 4-HBITC (Tabelul 4).În comparație cu AITC și BITC, 4-HBITC are o toxicitate mai mică și o valoare LC50 mai mare.Există diferențe semnificative în toxicitatea larvelor de țânțari a celor doi izotiocianați majori (Ls și PG) în cea mai puternică făină de semințe.Toxicitatea bazată pe raportul dozei letale a valorilor LC50 între AITC, BITC și 4-HBITC a arătat o diferență statistică, astfel încât CI de 95% al raportului dozei letale LC50 nu a inclus o valoare de 1 (P = 0,05, tabel). 4).S-a estimat că cele mai mari concentrații de BITC și AITC ucid 100% dintre larvele testate (Figura 2).
Curbele de mortalitate au fost estimate din răspunsul la doză (Probit) al Ae.La 24 de ore după tratament, larvele egiptene (larvele de stadiul 3) au atins concentrații de izotiocianat sintetic.Linia punctată reprezintă LC50 pentru tratarea cu izotiocianat.Izotiocianat de benzil BITC, izotiocianat de alil AITC și 4-HBITC.
Utilizarea biopesticidelor din plante ca agenți de control al vectorilor țânțarilor a fost studiată de mult timp.Multe plante produc substante chimice naturale care au activitate insecticida37.Compușii lor bioactivi oferă o alternativă atractivă la insecticidele sintetice, cu un mare potențial în combaterea dăunătorilor, inclusiv a țânțarilor.
Plantele de muștar sunt cultivate ca cultură pentru semințele lor, folosite ca condiment și sursă de ulei.Când uleiul de muștar este extras din semințe sau când muștarul este extras pentru a fi utilizat ca biocombustibil 69, produsul secundar este făina de semințe degresate.Această făină de semințe păstrează multe dintre componentele sale biochimice naturale și enzimele hidrolitice.Toxicitatea acestei făini de semințe este atribuită producției de izotiocianați55,60,61.Izotiocianații se formează prin hidroliza glucozinolaților de către enzima mirozinaza în timpul hidratării făinii de semințe38,55,70 și sunt cunoscute a avea efecte fungicide, bactericide, nematiccide și insecticide, precum și alte proprietăți, inclusiv efecte chimice senzoriale și proprietăți chimioterapeutice61,62, 70.Mai multe studii au arătat că plantele de muștar și făina de semințe acționează eficient ca fumigenți împotriva solului și a dăunătorilor din alimente depozitate57,59,71,72.În acest studiu, am evaluat toxicitatea făinii cu patru semințe și a celor trei produse bioactive ale sale AITC, BITC și 4-HBITC pentru larvele de țânțar Aedes.Aedes aegypti.Adăugarea de făină de semințe direct în apă care conține larve de țânțari este de așteptat să activeze procesele enzimatice care produc izotiocianați care sunt toxici pentru larvele de țânțari.Această biotransformare a fost demonstrată parțial prin activitatea larvicidă observată a făinii de semințe și pierderea activității insecticide atunci când făina din semințe de muștar pitic a fost tratată termic înainte de utilizare.Tratamentul termic este de așteptat să distrugă enzimele hidrolitice care activează glucozinolații, prevenind astfel formarea de izotiocianați bioactivi.Acesta este primul studiu care confirmă proprietățile insecticide ale pulberii de semințe de varză împotriva țânțarilor într-un mediu acvatic.
Dintre pulberile de semințe testate, pulberea de semințe de nasturel (Ls) a fost cea mai toxică, provocând mortalitate ridicată a Aedes albopictus.Larvele de Aedes aegypti au fost prelucrate continuu timp de 24 de ore.Celelalte trei pulberi de semințe (PG, IG și DFP) au avut o activitate mai lentă și au provocat încă o mortalitate semnificativă după 72 de ore de tratament continuu.Doar făina de semințe Ls a conținut cantități semnificative de glucozinolați, în timp ce PG și DFP au conținut mirozinază, iar IG au conținut glucozinolat ca glucozinolat major (Tabelul 1).Glucotropeolina este hidrolizată la BITC și sinalbina este hidrolizată la 4-HBITC61,62.Rezultatele biotestului nostru indică faptul că atât făina de semințe Ls, cât și BITC sintetic sunt foarte toxice pentru larvele de țânțari.Componenta principală a făinii de semințe PG și DFP este glucozinolatul de mirozinază, care este hidrolizată la AITC.AITC este eficient în uciderea larvelor de țânțari cu o valoare LC50 de 19,35 ppm.În comparație cu AITC și BITC, izotiocianatul de 4-HBITC este cel mai puțin toxic pentru larve.Deși AITC este mai puțin toxic decât BITC, valorile lor LC50 sunt mai mici decât multe uleiuri esențiale testate pe larvele de țânțari32,73,74,75.
Pulberea noastră de semințe de crucifere pentru utilizare împotriva larvelor de țânțari conține un glucozinolat major, reprezentând peste 98-99% din totalul glucozinolaților determinati prin HPLC.Au fost detectate urme de alți glucozinolați, dar nivelurile lor au fost mai mici de 0,3% din totalul glucozinolaților.Pulberea de semințe de nasturel (L. sativum) conține glucozinolați secundari (sinigrină), dar proporția acestora este de 1% din totalul glucozinolaților, iar conținutul lor este încă nesemnificativ (aproximativ 0,4 mg/g pulbere de semințe).Deși PG și DFP conțin același glucozinolat principal (mirozină), activitatea larvicidă a făinurilor lor de semințe diferă semnificativ datorită valorilor lor LC50.Variază în toxicitate pentru mucegaiul praf.Apariția larvelor de Aedes aegypti se poate datora diferențelor de activitate sau stabilitate a mirozinazei dintre cele două furaje cu semințe.Activitatea mirozinazei joacă un rol important în biodisponibilitatea produselor de hidroliză, cum ar fi izotiocianații, în plantele Brassicaceae76.Rapoartele anterioare ale lui Pocock și colab.77 și Wilkinson și colab.78 au arătat că modificările activității și stabilității mirozinazei pot fi, de asemenea, asociate cu factori genetici și de mediu.
Conținutul așteptat de izotiocianat bioactiv a fost calculat pe baza valorilor LC50 ale fiecărei făini de semințe la 24 și 72 de ore (Tabelul 5) pentru comparație cu aplicațiile chimice corespunzătoare.După 24 de ore, izotiocianații din făina de semințe au fost mai toxici decât compușii puri.Valorile LC50 calculate pe baza părților pe milion (ppm) ale tratamentelor cu semințe de izotiocianat au fost mai mici decât valorile LC50 pentru aplicațiile BITC, AITC și 4-HBITC.Am observat larve care consumau pelete de făină de semințe (Figura 3A).În consecință, larvele pot primi o expunere mai concentrată la izotiocianați toxici prin ingerarea granulelor de făină de semințe.Acest lucru a fost cel mai evident în tratamentele cu făină de semințe IG și PG la expunere de 24 de ore, unde concentrațiile LC50 au fost cu 75% și 72% mai mici decât tratamentele cu AITC pur și, respectiv, 4-HBITC.Tratamentele cu Ls și DFP au fost mai toxice decât izotiocianatul pur, cu valori LC50 cu 24% și, respectiv, cu 41% mai mici.Larvele din tratamentul martor au pupat cu succes (Fig. 3B), în timp ce majoritatea larvelor din tratamentul cu făină de semințe nu s-au pupat și dezvoltarea larvelor a fost întârziată semnificativ (Fig. 3B, D).În Spodopteralitura, izotiocianații sunt asociați cu întârzierea creșterii și întârzierea dezvoltării79.
Larve de Ae.Țânțarii Aedes aegypti au fost expuși continuu la pulberea de semințe de Brassica timp de 24-72 de ore.(A) Larve moarte cu particule de făină de semințe în părțile bucale (încercuite);(B) Tratamentul de control (dH20 fără făină de semințe adăugate) arată că larvele cresc normal și încep să se pupeze după 72 de ore (C, D) Larvele tratate cu făină de semințe;făina de semințe a prezentat diferențe de dezvoltare și nu s-a pupat.
Nu am studiat mecanismul efectelor toxice ale izotiocianaților asupra larvelor de țânțari.Cu toate acestea, studiile anterioare la furnicile roșii de foc (Solenopsis invicta) au arătat că inhibarea glutation S-transferazei (GST) și a esterazei (EST) este principalul mecanism al bioactivității izotiocianatului, iar AITC, chiar și la activitate scăzută, poate, de asemenea, inhiba activitatea GST. .furnici roșii de foc importate în concentrații scăzute.Doza este de 0,5 µg/ml80.În schimb, AITC inhibă acetilcolinesteraza la gărgărițele adulte de porumb (Sitophilus zeamais)81.Trebuie efectuate studii similare pentru a elucida mecanismul activității izotiocianatului la larvele de țânțar.
Folosim tratamentul DFP inactivat la căldură pentru a susține propunerea conform căreia hidroliza glucozinolaților de plante pentru a forma izotiocianați reactivi servește ca mecanism pentru controlul larvelor de țânțar prin făina de semințe de muștar.Făina de semințe DFP-HT nu a fost toxică la dozele de aplicare testate.Lafarga et al.82 au raportat că glucozinolații sunt sensibili la degradare la temperaturi ridicate.Tratamentul termic este, de asemenea, de așteptat să denatureze enzima mirozinaza din făina de semințe și să prevină hidroliza glucozinolaților pentru a forma izotiocianați reactivi.Acest lucru a fost confirmat și de Okunade și colab.75 a arătat că mirozinaza este sensibilă la temperatură, arătând că activitatea mirozinazei a fost complet inactivată atunci când muștarul, muștarul negru și semințele de rădăcină de sânge au fost expuse la temperaturi peste 80°.C. Aceste mecanisme pot duce la pierderea activității insecticide a făinii de semințe DFP tratate termic.
Astfel, făina din semințe de muștar și cei trei izotiocianați majori ai săi sunt toxice pentru larvele de țânțari.Având în vedere aceste diferențe între făina de semințe și tratamentele chimice, utilizarea făinii de semințe poate fi o metodă eficientă de combatere a țânțarilor.Există o nevoie de a identifica formulări adecvate și sisteme de livrare eficiente pentru a îmbunătăți eficacitatea și stabilitatea utilizării pulberilor de semințe.Rezultatele noastre indică utilizarea potențială a făinii de semințe de muștar ca alternativă la pesticidele sintetice.Această tehnologie ar putea deveni un instrument inovator pentru controlul vectorilor țânțarilor.Deoarece larvele de țânțari se dezvoltă în mediile acvatice și glucozinolații din făină de semințe sunt transformați enzimatic în izotiocianați activi după hidratare, utilizarea făinii de semințe de muștar în apa infestată de țânțari oferă un potențial semnificativ de control.Deși activitatea larvicidă a izotiocianaților variază (BITC > AITC > 4-HBITC), sunt necesare mai multe cercetări pentru a determina dacă combinarea făinii de semințe cu glucozinolați multipli crește sinergic toxicitatea.Acesta este primul studiu care demonstrează efectele insecticide ale făinii de semințe de crucifere degresate și a trei izotiocianați bioactivi asupra țânțarilor.Rezultatele acestui studiu deschid noi terenuri, arătând că făina degresată din semințe de varză, un produs secundar al extracției uleiului din semințe, poate servi ca un agent larvicid promițător pentru controlul țânțarilor.Aceste informații pot ajuta la descoperirea agenților de biocontrol al plantelor și dezvoltarea lor ca biopesticide ieftine, practice și prietenoase cu mediul.
Seturile de date generate pentru acest studiu și analizele rezultate sunt disponibile de la autorul corespunzător, la cerere rezonabilă.La sfârșitul studiului, toate materialele utilizate în studiu (insecte și făină de semințe) au fost distruse.
Ora postării: 29-iul-2024