Kad efektyviaikontroliuoti uodusir sumažinti jų pernešamų ligų paplitimą, reikalingos strateginės, tvarios ir aplinką tausojančios cheminių pesticidų alternatyvos.Mes įvertinome tam tikrų Brassicaceae (Brassica šeimos) sėklų miltus kaip augalinės kilmės izotiocianatų, gautų fermentinės biologiškai neaktyvių gliukozinolatų hidrolizės būdu, šaltinį, skirtą Egipto Aedes kontrolei (L., 1762).Iš penkių nuriebalintų sėklų miltai (Brassica juncea (L) Czern., 1859, Lepidium sativum L., 1753, Sinapis alba L., 1753, Thlaspi arvense L., 1753 ir Thlaspi arvense – trys pagrindiniai terminio degradacijos ir chemiškai degradavimo tipai produktai Alilizotiocianato, benzilizotiocianato ir 4-hidroksibenzilizotiocianato toksiškumui (LC50) nustatyti Aedes aegypti lervoms esant 24 valandų ekspozicijai = 0,04 g/120 ml dH2O).LC50 vertės garstyčioms, baltosioms garstyčioms ir asiūkliui.sėklų miltai buvo atitinkamai 0,05, 0,08 ir 0,05, palyginti su alilizotiocianatu (LC50 = 19,35 ppm) ir 4. -Hidroksibenzilizotiocianatas (LC50 = 55,41 ppm) buvo toksiškesnis lervoms nei praėjus 20.1 g/10 val.Šie rezultatai atitinka liucernos sėklų miltų gamybą.Didesnis benzilo esterių efektyvumas atitinka apskaičiuotas LC50 vertes.Sėklų miltų naudojimas gali būti veiksmingas būdas kovoti su uodais.kryžmažiedžių sėklų miltelių ir jų pagrindinių cheminių komponentų veiksmingumas prieš uodų lervas ir parodo, kaip natūralūs kryžmažiedžių sėklų milteliuose esantys junginiai gali būti daug žadantis aplinkai nekenksmingas lervicidas kovojant su uodais.
Pernešėjų platinamos ligos, kurias sukelia Aedes uodai, išlieka pagrindine visuotine visuomenės sveikatos problema.Sergamumas uodų platinamomis ligomis plinta geografiškai1,2,3 ir vėl atsiranda, todėl gali kilti sunkių ligų protrūkiai4,5,6,7.Ligų plitimas tarp žmonių ir gyvūnų (pvz., chikungunya, dengės karštligė, Rifto slėnio karštligė, geltonoji karštinė ir Zikos virusas) yra precedento neturintis.Vien dėl dengės karštligės maždaug 3,6 milijardo žmonių tropikuose kyla pavojus užsikrėsti, o kasmet įvyksta 390 milijonų infekcijų, dėl kurių kasmet miršta 6 100–24 300 žmonių8.Pakartotinis Zikos viruso atsiradimas ir protrūkis Pietų Amerikoje sulaukė viso pasaulio dėmesio dėl smegenų pažeidimo, kurį jis sukelia užsikrėtusių moterų gimusiems vaikams2.Kremer ir kt. 3 prognozuoja, kad Aedes uodų geografinis arealas toliau plėsis ir kad iki 2050 m. pusei pasaulio gyventojų kils pavojus užsikrėsti uodų platinamais arbovirusais.
Išskyrus neseniai sukurtas vakcinas nuo dengės karštligės ir geltonosios karštinės, vakcinos nuo daugumos uodų platinamų ligų dar nebuvo sukurtos9,10,11.Vakcinos vis dar prieinamos ribotais kiekiais ir naudojamos tik klinikiniuose tyrimuose.Uodų pernešėjų kontrolė naudojant sintetinius insekticidus buvo pagrindinė strategija, skirta kontroliuoti uodų platinamų ligų plitimą12, 13.Nors sintetiniai pesticidai efektyviai naikina uodus, nuolatinis sintetinių pesticidų naudojimas neigiamai veikia netikslinius organizmus ir teršia aplinką14,15,16.Dar labiau nerimą kelia tendencija didinti uodų atsparumą cheminiams insekticidams17,18,19.Šios problemos, susijusios su pesticidais, paspartino veiksmingų ir aplinkai nekenksmingų alternatyvų ligų pernešėjų kontrolei paieškas.
Įvairūs augalai buvo sukurti kaip fitopesticidų šaltiniai kenkėjų kontrolei20,21.Augalinės medžiagos paprastai yra nekenksmingos aplinkai, nes yra biologiškai skaidžios ir mažai arba nežymiai toksiškos netiksliniams organizmams, pavyzdžiui, žinduoliams, žuvims ir varliagyviams20,22.Yra žinoma, kad vaistažolių preparatai gamina įvairius biologiškai aktyvius junginius su skirtingais veikimo mechanizmais, kad būtų galima veiksmingai kontroliuoti skirtingus uodų gyvenimo etapus23,24,25,26.Augalinės kilmės junginiai, tokie kaip eteriniai aliejai ir kiti aktyvūs augaliniai ingredientai, sulaukė dėmesio ir atvėrė kelią naujoviškoms uodų pernešėjų kontrolės priemonėms.Eteriniai aliejai, monoterpenai ir seskviterpenai veikia kaip repelentai, maitina atgrasančius ir ovicidus27,28,29,30,31,32,33.Daugelis augalinių aliejų sukelia uodų lervų, lėliukių ir suaugusiųjų mirtį34, 35, 36, paveikdami nervų, kvėpavimo, endokrinines ir kitas svarbias vabzdžių sistemas37.
Naujausi tyrimai suteikė įžvalgos apie galimą garstyčių augalų ir jų sėklų naudojimą kaip bioaktyvių junginių šaltinį.Garstyčių sėklų miltai buvo išbandyti kaip biofumigantas38, 39, 40, 41 ir naudojami kaip dirvožemio pakeitimas piktžolėms naikinti42, 43, 44 ir dirvožemyje plintančių augalų patogenų 45, 46, 47, 48, 49, 50 kontrolei, augalų mitybai.nematodai 41,51, 52, 53, 54 ir kenkėjai 55, 56, 57, 58, 59, 60. Šių sėklų miltelių fungicidinis aktyvumas priskiriamas augalų apsauginiams junginiams, vadinamiems izotiocianatais38,42,60.Augaluose šie apsauginiai junginiai yra saugomi augalų ląstelėse nebioaktyvių gliukozinolatų pavidalu.Tačiau kai augalus pažeidžia vabzdžių šėrimas arba patogeninė infekcija, gliukozinolatai mirozinazės hidrolizuojami į bioaktyvius izotiocianatus55,61.Izotiocianatai yra lakūs junginiai, turintys plataus spektro antimikrobinį ir insekticidinį poveikį, o jų struktūra, biologinis aktyvumas ir kiekis labai skiriasi įvairiose Brassicaceae rūšyse42, 59, 62, 63.
Nors žinoma, kad izotiocianatai, gauti iš garstyčių sėklų miltų, turi insekticidinį poveikį, duomenų apie biologinį aktyvumą prieš mediciniškai svarbius nariuotakojų pernešėjus trūksta.Mūsų tyrime buvo tiriamas keturių nuriebalintų sėklų miltelių larvicidinis aktyvumas prieš Aedes uodus.Aedes aegypti lervos.Tyrimo tikslas buvo įvertinti jų, kaip aplinkai nekenksmingų biopesticidų, panaudojimą uodų kontrolei.Taip pat buvo išbandyti trys pagrindiniai cheminiai sėklų miltų komponentai – alilizotiocianatas (AITC), benzilizotiocianatas (BITC) ir 4-hidroksibenzilizotiocianatas (4-HBITC), siekiant ištirti šių cheminių komponentų biologinį aktyvumą uodų lervoms.Tai pirmoji ataskaita, kurioje įvertinamas keturių kopūstų sėklų miltelių ir jų pagrindinių cheminių komponentų veiksmingumas nuo uodų lervų.
Laboratorinės Aedes aegypti (Rockefeller padermės) kolonijos buvo palaikomos 26°C temperatūroje, 70% santykinėje drėgmėje (RH) ir 10:14 val. (L:D fotoperiodas).Suporuotos patelės buvo laikomos plastikiniuose narvuose (aukštis 11 cm ir skersmuo 9,5 cm) ir šeriamos per buteliuko šėrimo sistemą, naudojant citruotą galvijų kraują (HemoStat Laboratories Inc., Dixon, CA, JAV).Kraujo maitinimas kaip įprasta buvo atliekamas naudojant membraninį kelių stiklų tiektuvą (Chemglass, Life Sciences LLC, Vineland, NJ, JAV), prijungtą prie cirkuliuojančio vandens vonios vamzdelio (HAAKE S7, Thermo-Scientific, Waltham, MA, JAV) su temperatūra. kontrolė 37 °C.Ant kiekvienos stiklo padavimo kameros dugno ištempkite Parafilm M plėvelę (154 mm2 plotas).Tada kiekviena šėrykla buvo dedama ant viršutinės grotelės, dengiančios narvą, kuriame buvo besiporuojanti patelė.Apytiksliai 350–400 μl galvijų kraujo buvo įpilta į stiklinį tiekimo piltuvą naudojant Pasteur pipetę (Fisherbrand, Fisher Scientific, Waltham, MA, JAV), o suaugusiems kirminams buvo leista nutekėti mažiausiai vieną valandą.Tada nėščioms patelėms buvo duotas 10% sacharozės tirpalas ir leista dėti kiaušinius ant drėgno filtravimo popieriaus, iškloto atskiruose itin skaidriuose suflė puodeliuose (1,25 fl uncijos dydžio, Dart Container Corp., Mason, MI, JAV).narvas su vandeniu.Filtravimo popierių su kiaušiniais įdėkite į sandarų maišelį (SC Johnsons, Racine, WI) ir laikykite 26 °C temperatūroje.Kiaušiniai buvo išperinti ir maždaug 200–250 lervų išauginta plastikiniuose dėkluose, kuriuose buvo triušio maisto (ZuPreem, Premium Natural Products, Inc., Mission, KS, JAV) ir kepenų miltelių (MP Biomedicals, LLC, Solon, OH, JAV).ir žuvies filė (TetraMin, Tetra GMPH, Meer, Vokietija) santykiu 2:1:1.Mūsų biologiniuose tyrimuose buvo naudojamos vėlyvosios trečiosios stadijos lervos.
Šiame tyrime naudota augalų sėklų medžiaga buvo gauta iš šių komercinių ir vyriausybinių šaltinių: Brassica juncea (rudosios garstyčios – Ramiojo vandenyno auksas) ir Brassica juncea (baltosios garstyčios – Ida auksas) iš Ramiojo vandenyno šiaurės vakarų ūkininkų kooperatyvo, Vašingtono valstijoje, JAV;(Garden Cress) iš Kelly Seed and Hardware Co., Peoria, IL, JAV ir Thlaspi arvense (Field Pennycress-Elisabeth) iš USDA-ARS, Peoria, IL, JAV;Nė viena iš tyrime naudotų sėklų nebuvo apdorota pesticidais.Visa sėklų medžiaga buvo apdorota ir naudojama šiame tyrime laikantis vietinių ir nacionalinių taisyklių bei visų atitinkamų vietinių valstybės ir nacionalinių taisyklių.Šis tyrimas nenagrinėjo transgeninių augalų veislių.
Brassica juncea (PG), liucernos (Ls), baltųjų garstyčių (IG), Thlaspi arvense (DFP) sėklos buvo sumaltos iki smulkių miltelių naudojant Retsch ZM200 ultracentrifuginį malūną (Retsch, Haan, Vokietija) su 0,75 mm tinkleliu ir nerūdijančio plieno. plieninis rotorius, 12 dantų, 10 000 aps./min (1 lentelė).Sumalti sėklų milteliai buvo perkelti į popierinį antpirštį ir pašalinti riebalus heksanu Soxhlet aparate 24 valandas.Pašalintų lauko garstyčių mėginys buvo termiškai apdorotas 100 ° C temperatūroje 1 valandą, kad denatūruotų mirozinazę ir būtų išvengta gliukozinolatų hidrolizės, kad susidarytų biologiškai aktyvūs izotiocianatai.Termiškai apdoroti asiūklio sėklų milteliai (DFP-HT) buvo naudojami kaip neigiama kontrolė denatūruojant mirozinazę.
Gliukozinolato kiekis nuriebalintos sėklos miltuose buvo nustatytas trimis egzemplioriais naudojant aukštos kokybės skysčių chromatografiją (HPLC) pagal anksčiau paskelbtą protokolą64.Trumpai tariant, į 250 mg nuriebalintų sėklų miltelių mėginį buvo pridėta 3 ml metanolio.Kiekvienas mėginys buvo apdorojamas ultragarsu vandens vonioje 30 minučių ir 16 valandų paliekamas tamsoje 23 ° C temperatūroje.Tada 1 ml organinio sluoksnio alikvotinė dalis buvo filtruojama per 0, 45 μm filtrą į automatinį mėginių ėmimo įrenginį.Naudojant Shimadzu HPLC sistemą (du LC 20AD siurbliai; SIL 20A automatinis mėginių ėmiklis; DGU 20As degazatorius; SPD-20A UV-VIS detektorius, skirtas stebėti 237 nm; ir CBM-20A ryšio magistralės modulis), buvo nustatytas gliukozinolato kiekis sėklų miltuose. trimis egzemplioriais.naudojant „Shimadzu LC Solution“ programinės įrangos versiją 1.25 („Shimadzu Corporation“, Kolumbija, MD, JAV).Kolonėlė buvo C18 Inertsil atvirkštinės fazės kolonėlė (250 mm × 4,6 mm; RP C-18, ODS-3, 5u; GL Sciences, Torrance, CA, JAV).Pradinės judriosios fazės sąlygos buvo nustatytos 12 % metanolio/88 % 0,01 M tetrabutilamonio hidroksido vandenyje (TBAH; Sigma-Aldrich, St. Louis, MO, JAV), o srauto greitis 1 ml/min.Įšvirkštus 15 μl mėginio, pradinės sąlygos buvo palaikomos 20 minučių, o tada tirpiklio santykis buvo sureguliuotas iki 100% metanolio, o bendra mėginio analizės trukmė buvo 65 minutės.Standartinė kreivė (nM/mAb pagrindu) buvo sukurta nuosekliai praskiedus šviežiai paruoštą sinapiną, gliukozinolatą ir mirozino standartus (Sigma-Aldrich, St. Louis, MO, JAV), siekiant įvertinti sieros kiekį nuriebalintose sėklų miltuose.gliukozinolatai.Gliukozinolato koncentracijos mėginiuose buvo tiriamos naudojant Agilent 1100 HPLC (Agilent, Santa Clara, CA, JAV), naudojant OpenLAB CDS ChemStation versiją (C.01.07 SR2 [255]), aprūpintą ta pačia kolonėlė ir taikant anksčiau aprašytą metodą.Nustatytos gliukozinolato koncentracijos;gali būti palyginami tarp HPLC sistemų.
Alilo izotiocianatas (94%, stabilus) ir benzilizotiocianatas (98%) buvo įsigyti iš Fisher Scientific (Thermo Fisher Scientific, Waltham, MA, JAV).4-hidroksibenzilizotiocianatas buvo įsigytas iš ChemCruz (Santa Cruz Biotechnology, CA, JAV).Kai fermentiškai hidrolizuojami mirozinazės, gliukozinolatai, gliukozinolatai ir gliukozinolatai sudaro atitinkamai alilizotiocianatą, benzilizotiocianatą ir 4-hidroksibenzilizotiocianatą.
Laboratoriniai biologiniai tyrimai buvo atlikti pagal Muturi ir kt. metodą.32 su pakeitimais.Tyrime buvo naudojami penki neriebūs sėklų pašarai: DFP, DFP-HT, IG, PG ir Ls.Dvidešimt lervų buvo patalpintos į 400 ml vienkartinę trijų krypčių stiklinę (VWR International, LLC, Radnor, PA, JAV), kurioje yra 120 ml dejonizuoto vandens (dH2O).Septyniose sėklų miltų koncentracijose buvo tiriamas toksiškumas uodų lervoms: 0,01, 0,02, 0,04, 0,06, 0,08, 0,1 ir 0,12 g sėklų miltų/120 ml dH2O DFP sėklų miltams, DFP-HT, IG ir PG.Preliminarūs biologiniai tyrimai rodo, kad Ls sėklų miltai, iš kurių pašalinti riebalai, yra toksiškesni nei keturi kiti tirti sėklų miltai.Todėl mes pakoregavome septynias Ls sėklų miltų apdorojimo koncentracijas iki šių koncentracijų: 0,015, 0,025, 0,035, 0,045, 0,055, 0,065 ir 0,075 g/120 ml dH2O.
Buvo įtraukta neapdorota kontrolinė grupė (dH20, be sėklų miltų papildo), kad būtų įvertintas normalus vabzdžių mirtingumas tyrimo sąlygomis.Kiekvieno sėklų miltų toksikologiniai tyrimai apėmė tris pakartotines trijų nuolydžių stiklines (20 vėlyvosios trečiosios stadijos lervų vienoje stiklinėje), iš viso 108 buteliukai.Apdoroti konteineriai buvo laikomi kambario temperatūroje (20–21 °C), o lervų mirtingumas buvo užregistruotas 24 ir 72 valandas nuolat veikiant gydomosioms koncentracijoms.Jei uodo kūnas ir priedai nejuda pradurti ar palietus plona nerūdijančio plieno mentele, uodo lervos laikomos negyvomis.Negyvos lervos dažniausiai lieka nejudančios nugarinėje arba ventralinėje padėtyje konteinerio dugne arba vandens paviršiuje.Eksperimentas buvo pakartotas tris kartus skirtingomis dienomis, naudojant skirtingas lervų grupes, iš viso 180 lervų, paveiktų kiekviena gydymo koncentracija.
AITC, BITC ir 4-HBITC toksiškumas uodų lervoms buvo įvertintas taikant tą pačią biologinio tyrimo procedūrą, bet skirtingais būdais.Paruoškite 100 000 ppm pradinių tirpalų kiekvienai cheminei medžiagai, įpildami 100 µL cheminės medžiagos į 900 µL absoliutaus etanolio 2 ml centrifugos mėgintuvėlyje ir kratydami 30 sekundžių, kad gerai susimaišytų.Gydymo koncentracijos buvo nustatytos remiantis mūsų preliminariais biologiniais tyrimais, kurie parodė, kad BITC yra daug toksiškesnis nei AITC ir 4-HBITC.Toksiškumui nustatyti, 5 koncentracijos BITC (1, 3, 6, 9 ir 12 ppm), 7 koncentracijos AITC (5, 10, 15, 20, 25, 30 ir 35 ppm) ir 6 koncentracijos 4-HBITC (15). , 15, 20, 25, 30 ir 35 ppm).30, 45, 60, 75 ir 90 ppm).Kontroliniam apdorojimui buvo įšvirkšta 108 μL absoliutaus etanolio, kuris atitinka didžiausią cheminio apdorojimo tūrį.Biologiniai tyrimai buvo pakartoti, kaip nurodyta aukščiau, iš viso 180 lervų vienoje gydymo koncentracijoje.Lervų mirtingumas buvo užregistruotas kiekvienai AITC, BITC ir 4-HBITC koncentracijai po 24 valandų nepertraukiamo poveikio.
65 su doze susijusių mirtingumo duomenų probit analizė buvo atlikta naudojant Polo programinę įrangą (Polo Plus, LeOra Software, 1.0 versija), siekiant apskaičiuoti 50 % mirtiną koncentraciją (LC50), 90 % mirtiną koncentraciją (LC90), nuolydį, mirtinos dozės koeficientą ir 95 % mirtina koncentracija.remiantis pasikliautinaisiais intervalais mirtinų dozių santykiams log-transformuotos koncentracijos ir dozės ir mirtingumo kreivių atžvilgiu.Mirtingumo duomenys pagrįsti kombinuotais kartotiniais duomenimis apie 180 lervų, paveiktų kiekviena gydymo koncentracija.Tikimybinės analizės buvo atliekamos atskirai kiekvienam sėklų miltui ir kiekvienam cheminiam komponentui.Remiantis 95% mirtinos dozės santykio pasikliautinuoju intervalu, buvo manoma, kad sėklų miltų ir cheminių sudedamųjų dalių toksiškumas uodų lervoms labai skiriasi, todėl pasikliautinasis intervalas, kurio reikšmė yra 1, reikšmingai nesiskyrė, P = 0,0566.
HPLC rezultatai, skirti nustatyti pagrindinius gliukozinolatus nuriebalintuose sėklų miltuose DFP, IG, PG ir Ls, pateikti 1 lentelėje. Pagrindiniai gliukozinolatai tirtuose sėklų miltuose skyrėsi, išskyrus DFP ir PG, kurių abiejuose buvo mirozinazės gliukozinolatų.Mirozinino kiekis PG buvo didesnis nei DFP, atitinkamai 33,3 ± 1,5 ir 26,5 ± 0,9 mg/g.Ls sėklų milteliuose buvo 36,6 ± 1,2 mg/g gliukoglikono, o IG sėklų milteliuose – 38,0 ± 0,5 mg/g sinapino.
Ae lervos.Aedes aegypti uodai buvo nužudyti, kai buvo apdoroti nuriebalintais sėklų miltais, nors gydymo veiksmingumas skyrėsi priklausomai nuo augalų rūšies.Tik DFP-NT nebuvo toksiškas uodų lervoms po 24 ir 72 valandų poveikio (2 lentelė).Didėjant koncentracijai didėjo aktyvių sėklų miltelių toksiškumas (1A, B pav.).Sėklų miltų toksiškumas uodų lervoms labai skyrėsi, atsižvelgiant į LC50 verčių mirtinos dozės santykio 95% PI 24 valandų ir 72 valandų vertinimu (3 lentelė).Po 24 valandų Ls sėklų miltų toksinis poveikis buvo didesnis nei kitų sėklų miltų apdorojimo, jo aktyvumas buvo didžiausias ir toksiškumas lervoms buvo didžiausias (LC50 = 0,04 g/120 ml dH2O).Lervos buvo mažiau jautrios DFP 24 valandas, palyginti su IG, Ls ir PG sėklų milteliais, kurių LC50 vertės buvo atitinkamai 0,115, 0,04 ir 0,08 g/120 ml dH2O, kurios buvo statistiškai didesnės nei LC50 vertė.0,211 g/120 ml dH2O (3 lentelė).DFP, IG, PG ir Ls LC90 vertės buvo atitinkamai 0,376, 0,275, 0,137 ir 0,074 g/120 ml dH2O (2 lentelė).Didžiausia DPP koncentracija buvo 0,12 g/120 ml dH2O.Po 24 valandų įvertinimo vidutinis lervų mirtingumas buvo tik 12%, o vidutinis IG ir PG lervų mirtingumas siekė atitinkamai 51% ir 82%.Po 24 valandų įvertinimo vidutinis lervų mirtingumas didžiausios koncentracijos Ls sėklų miltais (0,075 g/120 ml dH2O) buvo 99 % (1A pav.).
Mirtingumo kreivės buvo apskaičiuotos pagal Ae dozės atsaką (Probit).Egipto lervos (3 stadijos lervos) iki sėklų miltų koncentracijos praėjus 24 valandoms (A) ir 72 valandoms (B) po apdorojimo.Taškinė linija žymi sėklų miltų apdorojimo LC50.DFP Thlaspi arvense, DFP-HT Heat inaktyvuotas Thlaspi arvense, IG Sinapsis alba (Ida Gold), PG Brassica juncea (Ramiojo vandenyno auksas), Ls Lepidium sativum.
Įvertinus 72 valandas, DFP, IG ir PG sėklų miltų LC50 vertės buvo atitinkamai 0,111, 0,085 ir 0,051 g/120 ml dH2O.Beveik visos lervos, paveiktos Ls sėklų miltais, mirė po 72 valandų poveikio, todėl mirtingumo duomenys neatitiko Probit analizės.Palyginti su kitais sėklų miltais, lervos buvo mažiau jautrios apdorojimui DFP sėklų miltais ir turėjo statistiškai didesnes LC50 vertes (2 ir 3 lentelės).Apskaičiuota, kad po 72 valandų DFP, IG ir PG sėklų miltų apdorojimo LC50 vertės buvo atitinkamai 0,111, 0,085 ir 0,05 g/120 ml dH2O.Po 72 valandų vertinimo DFP, IG ir PG sėklų miltelių LC90 vertės buvo atitinkamai 0,215, 0,254 ir 0,138 g/120 ml dH2O.Po 72 valandų įvertinimo vidutinis lervų mirtingumas gydant DFP, IG ir PG sėklų miltais, kai didžiausia koncentracija 0,12 g/120 ml dH2O buvo atitinkamai 58%, 66% ir 96% (1B pav.).Po 72 valandų įvertinimo nustatyta, kad PG sėklų miltai yra toksiškesni nei IG ir DFP sėklų miltai.
Sintetiniai izotiocianatai, alilizotiocianatas (AITC), benzilizotiocianatas (BITC) ir 4-hidroksibenzilizotiocianatas (4-HBITC) gali veiksmingai naikinti uodų lervas.Praėjus 24 valandoms po gydymo, BITC buvo toksiškesnis lervoms, o LC50 vertė buvo 5,29 ppm, palyginti su 19,35 ppm AITC ir 55,41 ppm 4-HBITC (4 lentelė).Palyginti su AITC ir BITC, 4-HBITC turi mažesnį toksiškumą ir didesnę LC50 vertę.Dviejų pagrindinių izotiocianatų (Ls ir PG) toksiškumas uodų lervoms stipriausiame sėklų milte labai skiriasi.Toksiškumas, pagrįstas mirtinos dozės LC50 verčių santykiu tarp AITC, BITC ir 4-HBITC, parodė tokį statistinį skirtumą, kad 95 % LC50 mirtinos dozės santykio PI neapėmė 1 reikšmės (P = 0,05, lentelė). 4).Apskaičiuota, kad didžiausios BITC ir AITC koncentracijos nužudo 100 % tirtų lervų (2 pav.).
Mirtingumo kreivės buvo apskaičiuotos pagal Ae dozės atsaką (Probit).Praėjus 24 valandoms po gydymo, Egipto lervos (3 stadijos lervos) pasiekė sintetinių izotiocianatų koncentraciją.Taškinė linija reiškia LC50, skirtą apdorojimui izotiocianatu.Benzilizotiocianatas BITC, alilo izotiocianatas AITC ir 4-HBITC.
Augalų biopesticidų, kaip uodų pernešėjų kontrolės priemonių, naudojimas buvo seniai tiriamas.Daugelis augalų gamina natūralias chemines medžiagas, kurios turi insekticidinį poveikį37.Jų biologiškai aktyvūs junginiai yra patraukli alternatyva sintetiniams insekticidams, turintiems didelį potencialą kovojant su kenkėjais, įskaitant uodus.
Garstyčių augalai auginami kaip pasėliai jų sėkloms, naudojami kaip prieskonis ir aliejaus šaltinis.Kai garstyčių aliejus ekstrahuojamas iš sėklų arba kai garstyčios išgaunamos naudoti kaip biokurą69, šalutinis produktas yra sėklų miltai, iš kurių pašalinti riebalai.Šis sėklų miltas išlaiko daugybę natūralių biocheminių komponentų ir hidrolizinių fermentų.Šio sėklų miltų toksiškumas priskiriamas izotiocianatų gamybai55,60,61.Izotiocianatai susidaro hidrolizuojant gliukozinolatus fermentui mirozinazei hidratuojant sėklų miltus38, 55, 70 ir yra žinoma, kad jie turi fungicidinį, baktericidinį, nematocidinį ir insekticidinį poveikį, taip pat turi kitų savybių, įskaitant cheminį jutimo poveikį ir chemoterapines savybes61, 62 70.Keletas tyrimų parodė, kad garstyčių augalai ir sėklų miltai veiksmingai veikia kaip fumigantai nuo dirvožemio ir laikomų maisto kenkėjų57,59,71,72.Šiame tyrime įvertinome keturių sėklų miltų ir trijų jo biologiškai aktyvių produktų AITC, BITC ir 4-HBITC toksiškumą Aedes uodų lervoms.Aedes aegypti.Tikimasi, kad sėklų miltų pridėjimas tiesiai į vandenį, kuriame yra uodų lervų, suaktyvins fermentinius procesus, gaminančius izotiocianatus, kurie yra toksiški uodų lervoms.Šią biotransformaciją iš dalies įrodė stebimas larvicidinis sėklų miltų aktyvumas ir insekticidinio aktyvumo praradimas, kai žemaūgių garstyčių sėklų miltai buvo termiškai apdoroti prieš naudojimą.Tikimasi, kad terminis apdorojimas sunaikins hidrolizinius fermentus, kurie aktyvina gliukozinolatus, taip užkertant kelią bioaktyvių izotiocianatų susidarymui.Tai pirmasis tyrimas, patvirtinantis kopūstų sėklų miltelių insekticidines savybes nuo uodų vandens aplinkoje.
Iš tirtų sėklų miltelių nuodingiausi buvo rėžiukų sėklų milteliai (Ls), sukeldami didelį Aedes albopictus mirtingumą.Aedes aegypti lervos buvo nuolat apdorojamos 24 valandas.Likę trys sėklų milteliai (PG, IG ir DFP) buvo lėtesni ir vis tiek sukėlė didelį mirtingumą po 72 valandų nepertraukiamo gydymo.Tik Ls sėklų miltuose buvo daug gliukozinolatų, tuo tarpu PG ir DFP buvo mirozinazės, o IG - gliukozinolato kaip pagrindinio gliukozinolato (1 lentelė).Gliukotropaeolinas hidrolizuojamas iki BITC, o sinalbinas – iki 4-HBITC61,62.Mūsų biologinio tyrimo rezultatai rodo, kad tiek Ls sėklų miltai, tiek sintetinis BITC yra labai toksiški uodų lervoms.Pagrindinis PG ir DFP sėklų miltų komponentas yra mirozinazės gliukozinolatas, kuris hidrolizuojamas iki AITC.AITC veiksmingai naikina uodų lervas, kurių LC50 vertė yra 19,35 ppm.Palyginti su AITC ir BITC, 4-HBITC izotiocianatas yra mažiausiai toksiškas lervoms.Nors AITC yra mažiau toksiškas nei BITC, jų LC50 vertės yra mažesnės nei daugelio eterinių aliejų, išbandytų su uodų lervomis32,73,74,75.
Mūsų kryžmažiedžių sėklų milteliuose, skirtuose nuo uodų lervų, yra vienas pagrindinis gliukozinolatas, kuris sudaro daugiau nei 98–99 % visų gliukozinolatų, kaip nustatyta HPLC.Kitų gliukozinolatų pėdsakai buvo aptikti, tačiau jų kiekis buvo mažesnis nei 0,3% visų gliukozinolatų.Rėžiukų (L. sativum) sėklų milteliuose yra antrinių gliukozinolatų (sinigrino), tačiau jų dalis sudaro 1 % visų gliukozinolatų, o jų kiekis vis dar yra nereikšmingas (apie 0,4 mg/g sėklų miltelių).Nors PG ir DFP sudėtyje yra tas pats pagrindinis gliukozinolatas (mirozinas), jų sėklų miltų lervicidinis aktyvumas labai skiriasi dėl jų LC50 verčių.Toksiškumas skiriasi nuo miltligės.Aedes aegypti lervos gali atsirasti dėl mirozinazės aktyvumo ar stabilumo skirtumų tarp dviejų sėklų pašarų.Mirozinazės aktyvumas vaidina svarbų vaidmenį užtikrinant hidrolizės produktų, tokių kaip izotiocianatų, biologinį prieinamumą Brassicaceae augaluose76.Ankstesnėse Pocock et al.77 ir Wilkinson et al.78 ataskaitose buvo parodyta, kad mirozinazės aktyvumo ir stabilumo pokyčiai taip pat gali būti susiję su genetiniais ir aplinkos veiksniais.
Numatomas bioaktyvaus izotiocianato kiekis buvo apskaičiuotas remiantis kiekvieno sėklų miltų LC50 vertėmis po 24 ir 72 valandų (5 lentelė), kad būtų galima palyginti su atitinkamomis cheminėmis medžiagomis.Po 24 valandų sėklų miltuose esantys izotiocianatai buvo toksiškesni nei gryni junginiai.LC50 vertės, apskaičiuotos remiantis izotiocianato sėklų apdorojimo milijoninėmis dalimis (ppm), buvo mažesnės nei LC50 vertės BITC, AITC ir 4-HBITC taikymams.Mes stebėjome lervas, kurios valgė sėklų miltų granules (3A pav.).Dėl šios priežasties lervos gali būti labiau koncentruotos toksiškų izotiocianatų poveikį nurijusios sėklų miltų granules.Tai buvo akivaizdžiausia apdorojant IG ir PG sėklų miltus esant 24 valandų ekspozicijai, kai LC50 koncentracija buvo atitinkamai 75% ir 72% mažesnė nei gryno AITC ir 4-HBITC apdorojimo.Ls ir DFP apdorojimas buvo toksiškesnis nei grynas izotiocianatas, o LC50 vertės buvo atitinkamai 24% ir 41% mažesnės.Kontrolinio gydymo lervos sėkmingai lėliukė (3B pav.), o dauguma lervų, gydytų sėklų miltais, nelėliukė ir lervų vystymasis buvo reikšmingai uždelstas (3B, D pav.).Spodopteralitura atveju izotiocianatai yra susiję su augimo sulėtėjimu ir vystymosi vėlavimu79.
Ae lervos.Aedes aegypti uodai buvo nuolat veikiami Brassica sėklų milteliais 24–72 valandas.(A) Negyvos lervos su sėklų miltų dalelėmis burnos ertmėje (apbraukta);(B) Kontrolinis apdorojimas (dH20 be sėklų miltų) rodo, kad lervos auga normaliai ir pradeda lėliuoti po 72 valandų (C, D) Lervos, apdorotos sėklų miltais;sėklų miltai pasižymėjo vystymosi skirtumais ir nesumažėjo.
Izotiocianatų toksinio poveikio uodų lervoms mechanizmo netyrėme.Tačiau ankstesni tyrimai su raudonosiomis ugnies skruzdėlėmis (Solenopsis invicta) parodė, kad glutationo S-transferazės (GST) ir esterazės (EST) slopinimas yra pagrindinis izotiocianato biologinio aktyvumo mechanizmas, o AITC, net esant mažam aktyvumui, taip pat gali slopinti GST aktyvumą. .raudonųjų importuotų ugninių skruzdėlių mažomis koncentracijomis.Dozė yra 0,5 µg/ml80.Priešingai, AITC slopina acetilcholinesterazę suaugusiems kukurūzų straublių (Sitophilus zeamais)81.Panašūs tyrimai turi būti atliekami siekiant išsiaiškinti izotiocianato aktyvumo mechanizmą uodų lervose.
Mes naudojame termiškai inaktyvuotą DFP apdorojimą, kad palaikytume pasiūlymą, kad augalų gliukozinolatų hidrolizė, kad susidarytų reaktyvūs izotiocianatai, yra uodų lervų kontrolės mechanizmas garstyčių sėklų miltais.DFP-HT sėklų miltai nebuvo toksiški naudojant išbandytas normas.Lafarga ir kt.82 pranešė, kad gliukozinolatai yra jautrūs skilimui aukštoje temperatūroje.Taip pat tikimasi, kad terminis apdorojimas denatūruos fermentą mirozinazę sėklų miltuose ir užkirs kelią gliukozinolatų hidrolizei, kad susidarytų reaktyvūs izotiocianatai.Tai patvirtino ir Okunade ir kt.75 parodė, kad mirozinazė yra jautri temperatūrai, o tai rodo, kad mirozinazės aktyvumas buvo visiškai inaktyvuotas, kai garstyčios, juodosios garstyčios ir kraujo šaknų sėklos buvo veikiamos aukštesnėje nei 80 ° temperatūroje.C. Dėl šių mechanizmų gali sumažėti termiškai apdorotų DFP sėklų miltų insekticidinis aktyvumas.
Taigi garstyčių sėklų miltai ir trys pagrindiniai jo izotiocianatai yra toksiški uodų lervoms.Atsižvelgiant į šiuos sėklų miltų ir cheminio apdorojimo skirtumus, sėklų miltų naudojimas gali būti veiksmingas būdas kovoti su uodais.Norint pagerinti sėklų miltelių naudojimo veiksmingumą ir stabilumą, reikia nustatyti tinkamas formules ir veiksmingas tiekimo sistemas.Mūsų rezultatai rodo, kad garstyčių sėklų miltai gali būti naudojami kaip alternatyva sintetiniams pesticidams.Ši technologija gali tapti novatoriška uodų pernešėjų kontrolės priemone.Kadangi uodų lervos klesti vandens aplinkoje, o sėklų miltų gliukozinolatai hidratacijos metu fermentiškai paverčiami aktyviais izotiocianatais, garstyčių sėklų miltų naudojimas uodų užkrėstame vandenyje suteikia didelį kontrolės potencialą.Nors izotiocianatų larvicidinis aktyvumas skiriasi (BITC > AITC > 4-HBITC), reikia atlikti daugiau tyrimų, siekiant nustatyti, ar sėklų miltų derinimas su keliais gliukozinolatais sinergiškai padidina toksiškumą.Tai pirmasis tyrimas, parodantis nuriebalintų kryžmažiedžių sėklų miltų ir trijų biologiškai aktyvių izotiocianatų insekticidinį poveikį uodams.Šio tyrimo rezultatai rodo, kad nuriebalinti kopūstų sėklų miltai, šalutinis aliejaus ekstrahavimo iš sėklų produktas, gali būti daug žadanti lervicidinė priemonė kovojant su uodais.Ši informacija gali padėti toliau atrasti augalų biologinės kontrolės priemones ir plėtoti jas kaip pigius, praktiškus ir aplinkai nekenksmingus biopesticidus.
Šiam tyrimui sugeneruotus duomenų rinkinius ir gautas analizes pagrįstu prašymu gali gauti atitinkamas autorius.Tyrimo pabaigoje visos tyrime naudotos medžiagos (vabzdžiai ir sėklų miltai) buvo sunaikintos.
Paskelbimo laikas: 2024-07-29