Lai efektīvikontrolēt odusun samazināt to pārnēsājamo slimību izplatību, ir vajadzīgas stratēģiskas, ilgtspējīgas un videi draudzīgas alternatīvas ķīmiskajiem pesticīdiem.Mēs novērtējām dažu Brassicaceae (Brassica dzimtas) sēklu miltus kā augu izcelsmes izotiocianātu avotu, kas iegūti bioloģiski neaktīvo glikozinolātu fermentatīvās hidrolīzes ceļā, lai tos izmantotu Ēģiptes Aedes apkarošanai (L., 1762).Piecu attaukotu sēklu milti (Brassica juncea (L) Czern., 1859, Lepidium sativum L., 1753, Sinapis alba L., 1753, Thlaspi arvense L., 1753 un Thlaspi arvense – trīs galvenie termiskās degradācijas un ķīmiskās enzīmu veidi produkti Lai noteiktu alilizotiocianāta, benzilizotiocianāta un 4-hidroksibenzilizotiocianāta toksicitāti (LC50) Aedes aegypti kāpuriem 24 stundu ekspozīcijā = 0,04 g/120 ml dH2O).LC50 vērtības sinepēm, baltajām sinepēm un kosai.sēklu milti bija attiecīgi 0,05, 0,08 un 0,05, salīdzinot ar alilizotiocianātu (LC50 = 19,35 ppm) un 4. -Hidroksibenzilizotiocianāts (LC50 = 55,41 ppm) bija toksiskāks kāpuriem nekā attiecīgi 20.10 g/24 stundas pēc apstrādes.Šie rezultāti atbilst lucernas sēklu miltu ražošanai.Lielāka benzilesteru efektivitāte atbilst aprēķinātajām LC50 vērtībām.Sēklu miltu izmantošana var nodrošināt efektīvu moskītu kontroles metodi.krustziežu sēklu pulvera un tā galveno ķīmisko komponentu efektivitāti pret moskītu kāpuriem un parāda, kā krustziežu sēklu pulverī esošie dabiskie savienojumi var kalpot kā daudzsološs videi draudzīgs kāpuru līdzeklis odu apkarošanai.
Aedes odu izraisītās slimības, ko pārnēsā slimības, joprojām ir liela globāla sabiedrības veselības problēma.Saslimstība ar moskītu pārnēsātām slimībām izplatās ģeogrāfiski1,2,3 un atkal parādās, izraisot smagu slimību uzliesmojumus4,5,6,7.Slimību izplatība starp cilvēkiem un dzīvniekiem (piemēram, čikungunya, tropu drudža, Rifta ielejas drudzis, dzeltenais drudzis un Zikas vīruss) ir bezprecedenta.Tropu drudzis vien pakļauj inficēšanās riskam aptuveni 3,6 miljardus cilvēku tropos, un tiek lēsts, ka katru gadu notiek 390 miljoni infekciju, kā rezultātā ik gadu mirst 6100–24300 cilvēku8.Zikas vīrusa atkārtota parādīšanās un uzliesmojums Dienvidamerikā ir piesaistījis pasaules uzmanību, jo tas izraisa smadzeņu bojājumus bērniem, kas dzimuši inficētām sievietēm2.Krēmers et al 3 prognozē, ka Aedes moskītu ģeogrāfiskais areāls turpinās paplašināties un ka līdz 2050. gadam pusei pasaules iedzīvotāju būs risks inficēties ar odu pārnēsātajiem arbovīrusiem.
Izņemot nesen izstrādātās vakcīnas pret tropu drudzi un dzelteno drudzi, vakcīnas pret lielāko daļu moskītu pārnēsājamo slimību vēl nav izstrādātas9,10,11.Vakcīnas joprojām ir pieejamas ierobežotā daudzumā un tiek izmantotas tikai klīniskajos pētījumos.Odu pārnēsātāju kontrole, izmantojot sintētiskos insekticīdus, ir bijusi galvenā stratēģija, lai kontrolētu moskītu pārnēsātu slimību izplatību12, 13.Lai gan sintētiskie pesticīdi ir efektīvi odu nogalināšanā, sintētisko pesticīdu turpmāka lietošana negatīvi ietekmē nemērķa organismus un piesārņo vidi14,15,16.Vēl satraucošāka ir tendence palielināt moskītu izturību pret ķīmiskajiem insekticīdiem17,18,19.Šīs ar pesticīdiem saistītās problēmas ir paātrinājušas efektīvu un videi draudzīgu alternatīvu meklēšanu slimību pārnēsātāju kontrolei.
Kā fitopesticīdu avoti kaitēkļu apkarošanai ir izstrādāti dažādi augi20,21.Augu izcelsmes vielas parasti ir videi draudzīgas, jo tās ir bioloģiski noārdāmas un tām ir zema vai nenozīmīga toksicitāte nemērķa organismiem, piemēram, zīdītājiem, zivīm un abiniekiem20,22.Ir zināms, ka augu izcelsmes preparāti rada dažādus bioaktīvus savienojumus ar dažādiem darbības mehānismiem, lai efektīvi kontrolētu dažādus odu dzīves posmus23,24,25,26.Augu izcelsmes savienojumi, piemēram, ēteriskās eļļas un citas aktīvās augu sastāvdaļas, ir ieguvuši uzmanību un pavēruši ceļu inovatīviem līdzekļiem, lai kontrolētu moskītu pārnēsātājus.Ēteriskās eļļas, monoterpēni un seskviterpēni darbojas kā repelenti, barošanas atbaidītāji un ovicīdi27,28,29,30,31,32,33.Daudzas augu eļļas izraisa moskītu kāpuru, zīlīšu un pieaugušo nāvi34, 35, 36, ietekmējot nervu, elpošanas, endokrīnās un citas svarīgas kukaiņu sistēmas37.
Jaunākie pētījumi ir snieguši ieskatu sinepju augu un to sēklu iespējamā izmantošanā kā bioaktīvo savienojumu avotā.Sinepju sēklu milti ir pārbaudīti kā biofumigants38, 39, 40, 41 un izmantoti kā augsnes papildinājums nezāļu apkarošanai42, 43, 44 un augsnē izplatītu augu patogēnu45, 46, 47, 48, 49, 50 kontrolei, augu barošanai.nematodes 41, 51, 52, 53, 54 un kaitēkļi 55, 56, 57, 58, 59, 60. Šo sēklu pulveru fungicīdā darbība ir saistīta ar augu aizsardzības savienojumiem, ko sauc par izotiocianātiem38, 42, 60.Augos šie aizsargājošie savienojumi tiek uzglabāti augu šūnās nebioaktīvu glikozinolātu veidā.Tomēr, ja augus bojā kukaiņu barošanās vai patogēnu infekcija, glikozinolātus mirozināze hidrolizē bioaktīvos izotiocianātos55,61.Izotiocianāti ir gaistoši savienojumi, kuriem ir zināms plaša spektra pretmikrobu un insekticīdu iedarbība, un to struktūra, bioloģiskā aktivitāte un saturs dažādās Brassicaceae sugās ir ļoti atšķirīgs42,59,62,63.
Lai gan ir zināms, ka izotiocianātiem, kas iegūti no sinepju sēklu miltiem, ir insekticīda iedarbība, trūkst datu par bioloģisko aktivitāti pret medicīniski svarīgiem posmkāju pārnēsātājiem.Mūsu pētījumā tika pārbaudīta četru attaukotu sēklu pulveru larvicīda aktivitāte pret Aedes odiem.Aedes aegypti kāpuri.Pētījuma mērķis bija novērtēt to iespējamo izmantošanu kā videi draudzīgus biopesticīdus moskītu apkarošanai.Tika pārbaudītas arī trīs galvenās sēklu miltu ķīmiskās sastāvdaļas – alilizotiocianāts (AITC), benzilizotiocianāts (BITC) un 4-hidroksibenzilizotiocianāts (4-HBITC), lai pārbaudītu šo ķīmisko komponentu bioloģisko aktivitāti uz moskītu kāpuriem.Šis ir pirmais ziņojums, kurā novērtēta četru kāpostu sēklu pulveru un to galveno ķīmisko komponentu efektivitāte pret moskītu kāpuriem.
Aedes aegypti (Rokfellera celms) laboratorijas kolonijas tika uzturētas 26°C, 70% relatīvajā mitrumā (RH) un 10:14 h (L:D fotoperiods).Pārojušās mātītes tika izmitinātas plastmasas būros (augstums 11 cm un diametrs 9,5 cm) un barotas, izmantojot pudeles barošanas sistēmu, izmantojot liellopu citrātas asinis (HemoStat Laboratories Inc., Dixon, CA, ASV).Asins padeve tika veikta kā parasti, izmantojot membrānas vairāku stiklu padevēju (Chemglass, Life Sciences LLC, Vineland, NJ, ASV), kas savienots ar cirkulācijas ūdens vannas cauruli (HAAKE S7, Thermo-Scientific, Waltham, MA, ASV) ar temperatūru. kontrole 37 °C.Izstiepiet Parafilm M plēvi katras stikla padeves kameras apakšā (laukums 154 mm2).Pēc tam katra barotava tika novietota uz augšējā režģa, kas pārklāja būru, kurā bija pārošanās mātīte.Aptuveni 350–400 μl liellopu asiņu pievienoja stikla padeves piltuvē, izmantojot Pasteur pipeti (Fisherbrand, Fisher Scientific, Waltham, MA, ASV), un pieaugušiem tārpiem ļāva notecēt vismaz vienu stundu.Pēc tam grūtniecēm tika ievadīts 10% saharozes šķīdums un ļauts dēt olas uz mitra filtrpapīra, kas izklāta atsevišķās īpaši caurspīdīgās suflē glāzēs (1,25 fl unces, Dart Container Corp., Mason, MI, ASV).būris ar ūdeni.Ievietojiet filtrpapīru ar olām noslēgtā maisiņā (SC Johnsons, Racine, WI) un uzglabājiet 26°C.Olas tika izperētas, un apmēram 200–250 kāpuri tika izaudzēti plastmasas paplātēs, kurās bija trušu gaļas maisījums (ZuPreem, Premium Natural Products, Inc., Mission, KS, ASV) un aknu pulveris (MP Biomedicals, LLC, Solon, OH, ASV).un zivju fileju (TetraMin, Tetra GMPH, Meer, Vācija) attiecībā 2:1:1.Mūsu bioloģiskajos testos tika izmantoti vēlīnā trešā stadijas kāpuri.
Šajā pētījumā izmantotais augu sēklu materiāls tika iegūts no šādiem komerciāliem un valdības avotiem: Brassica juncea (brūnās sinepes-Pacific Gold) un Brassica juncea (baltās sinepes-Ida Gold) no Klusā okeāna ziemeļrietumu lauksaimnieku kooperatīva Vašingtonas štatā, ASV;(Garden Cress) no Kelly Seed and Hardware Co., Peoria, IL, ASV un Thlaspi arvense (Field Pennycress-Elisabeth) no USDA-ARS, Peoria, IL, ASV;Neviena no pētījumā izmantotajām sēklām netika apstrādāta ar pesticīdiem.Viss sēklu materiāls tika apstrādāts un izmantots šajā pētījumā saskaņā ar vietējiem un valsts noteikumiem un saskaņā ar visiem attiecīgajiem vietējiem valsts un valsts noteikumiem.Šajā pētījumā netika pārbaudītas transgēnu augu šķirnes.
Brassica juncea (PG), lucernas (Ls), balto sinepju (IG), Thlaspi arvense (DFP) sēklas tika samaltas smalkā pulverī, izmantojot Retsch ZM200 ultracentrbēdzes dzirnavas (Retsch, Haan, Vācija), kas aprīkotas ar 0,75 mm sietu un nerūsējošā tērauda. tērauda rotors, 12 zobi, 10 000 apgr./min (1. tabula).Malto sēklu pulveris tika pārnests uz papīra uzpirksteni un attaukots ar heksānu Soksleta aparātā 24 stundas.Attaukotu lauka sinepju apakšparaugu termiski apstrādāja 100 ° C temperatūrā 1 stundu, lai denaturētu mirozināzi un novērstu glikozinolātu hidrolīzi, veidojot bioloģiski aktīvus izotiocianātus.Termiski apstrādāts kosa sēklu pulveris (DFP-HT) tika izmantots kā negatīva kontrole, denaturējot mirozināzi.
Attaukotu sēklu miltu glikozinolātu saturs tika noteikts trīs eksemplāros, izmantojot augstas izšķirtspējas šķidruma hromatogrāfiju (HPLC) saskaņā ar iepriekš publicētu protokolu64.Īsumā, 250 mg attaukota sēklu pulvera paraugam tika pievienoti 3 ml metanola.Katrs paraugs tika apstrādāts ar ultraskaņu ūdens vannā 30 minūtes un atstāts tumsā 23 ° C temperatūrā 16 stundas.Pēc tam 1 ml organiskā slāņa alikvotu daļu filtrēja caur 0, 45 μm filtru automātiskajā paraugu ņemšanas ierīcē.Darbojoties ar Shimadzu HPLC sistēmu (divi LC 20AD sūkņi; SIL 20A autosampler; DGU 20As degazētājs; SPD-20A UV-VIS detektors uzraudzībai pie 237 nm; un CBM-20A sakaru kopnes modulis), tika noteikts glikozinolāta saturs sēklu miltos. trīs eksemplāros.izmantojot Shimadzu LC Solution programmatūras versiju 1.25 (Shimadzu Corporation, Columbia, MD, ASV).Kolonna bija C18 Inertsil apgrieztās fāzes kolonna (250 mm × 4,6 mm; RP C-18, ODS-3, 5u; GL Sciences, Torrance, CA, ASV).Sākotnējie kustīgās fāzes apstākļi tika iestatīti 12% metanola/88% 0,01 M tetrabutilamonija hidroksīda ūdenī (TBAH; Sigma-Aldrich, Sentluisa, MO, ASV) ar plūsmas ātrumu 1 ml/min.Pēc 15 μl parauga ievadīšanas sākotnējie apstākļi tika uzturēti 20 minūtes, un pēc tam šķīdinātāja attiecība tika noregulēta uz 100% metanolu ar kopējo parauga analīzes laiku 65 minūtes.Standarta līkne (pamatojoties uz nM/mAb) tika izveidota, sērijveidā atšķaidot svaigi pagatavotu sinapīnu, glikozinolātu un mirozīna standartus (Sigma-Aldrich, Sentluisa, MO, ASV), lai novērtētu sēra saturu attaukotā sēklu miltos.glikozinolāti.Glikozinolāta koncentrācijas paraugos tika pārbaudītas ar Agilent 1100 HPLC (Agilent, Santa Clara, CA, ASV), izmantojot OpenLAB CDS ChemStation versiju (C.01.07 SR2 [255]), kas aprīkota ar to pašu kolonnu un izmantojot iepriekš aprakstīto metodi.Tika noteikta glikozinolāta koncentrācija;jābūt salīdzināmiem starp HPLC sistēmām.
Alilizotiocianāts (94%, stabils) un benzilizotiocianāts (98%) tika iegādāti no Fisher Scientific (Thermo Fisher Scientific, Waltham, MA, ASV).4-hidroksibenzilizotiocianāts tika iegādāts no ChemCruz (Santa Cruz Biotechnology, CA, ASV).Enzimātiski hidrolizējot ar mirozināzi, glikozinolāti, glikozinolāti un glikozinolāti veido attiecīgi alilizotiocianātu, benzilizotiocianātu un 4-hidroksibenzilizotiocianātu.
Laboratorijas biotesti tika veikti saskaņā ar Muturi et al. metodi.32 ar izmaiņām.Pētījumā tika izmantotas piecas zema tauku satura sēklu barības: DFP, DFP-HT, IG, PG un Ls.Divdesmit kāpuri tika ievietoti 400 ml vienreizējās lietošanas trīsceļu vārglāzē (VWR International, LLC, Radnor, PA, ASV), kas satur 120 ml dejonizēta ūdens (dH2O).Tika pārbaudītas septiņas sēklu miltu koncentrācijas attiecībā uz toksicitāti pret moskītu kāpuriem: 0,01, 0,02, 0,04, 0,06, 0,08, 0,1 un 0,12 g sēklu miltu/120 ml dH2O DFP sēklu miltiem, DFP-HT, IG un PG.Sākotnējie biotesti liecina, ka attaukotie Ls sēklu milti ir toksiskāki nekā četri citi pārbaudītie sēklu milti.Tāpēc mēs pielāgojām septiņas Ls sēklu miltu apstrādes koncentrācijas uz šādām koncentrācijām: 0,015, 0,025, 0,035, 0,045, 0,055, 0,065 un 0,075 g/120 ml dH2O.
Tika iekļauta neapstrādāta kontroles grupa (dH20, bez sēklu miltu piedevas), lai novērtētu normālu kukaiņu mirstību testa apstākļos.Katras sēklu miltu toksikoloģiskās biopārbaudes ietvēra trīs atkārtotas trīsslīpu vārglāzes (20 trešās stadijas kāpuri katrā vārglāzē), kopā 108 flakonus.Apstrādātie konteineri tika uzglabāti istabas temperatūrā (20–21 °C), un kāpuru mirstība tika reģistrēta 24 un 72 stundu nepārtrauktas iedarbības laikā ar apstrādes koncentrāciju.Ja odu ķermenis un piedēkļi nepārvietojas, kad to caurdur vai pieskaras ar plānu nerūsējošā tērauda lāpstiņu, moskītu kāpuri tiek uzskatīti par mirušiem.Mirušie kāpuri parasti paliek nekustīgi mugurā vai vēderā trauka apakšā vai uz ūdens virsmas.Eksperiments tika atkārtots trīs reizes dažādās dienās, izmantojot dažādas kāpuru grupas, kopā katrai apstrādes koncentrācijai pakļauti 180 kāpuri.
AITC, BITC un 4-HBITC toksicitāte moskītu kāpuriem tika novērtēta, izmantojot to pašu biotesta procedūru, bet ar atšķirīgu apstrādi.Sagatavojiet 100 000 ppm izejas šķīdumu katrai ķīmiskajai vielai, pievienojot 100 µL ķīmiskās vielas 900 µL absolūtā etanola 2 ml centrifūgas mēģenē un kratot 30 sekundes, lai rūpīgi sajauktos.Ārstēšanas koncentrācijas tika noteiktas, pamatojoties uz mūsu provizoriskajiem biotestiem, kas atklāja, ka BITC ir daudz toksiskāks nekā AITC un 4-HBITC.Lai noteiktu toksicitāti, 5 koncentrācijas BITC (1, 3, 6, 9 un 12 ppm), 7 koncentrācijas AITC (5, 10, 15, 20, 25, 30 un 35 ppm) un 6 koncentrācijas 4-HBITC (15 , 15, 20, 25, 30 un 35 ppm).30, 45, 60, 75 un 90 ppm).Kontroles apstrāde tika injicēta ar 108 μL absolūtā etanola, kas ir līdzvērtīgs maksimālajam ķīmiskās apstrādes tilpumam.Biotesti tika atkārtoti, kā norādīts iepriekš, kopumā pakļaujot 180 kāpurus uz vienu apstrādes koncentrāciju.Kāpuru mirstība tika reģistrēta katrai AITC, BITC un 4-HBITC koncentrācijai pēc 24 stundu nepārtrauktas iedarbības.
65 ar devu saistītu mirstības datu probitu analīze tika veikta, izmantojot programmatūru Polo (Polo Plus, LeOra Software, versija 1.0), lai aprēķinātu 50% letālo koncentrāciju (LC50), 90% letālo koncentrāciju (LC90), slīpumu, letālās devas koeficientu un 95. % letāla koncentrācija.pamatojoties uz ticamības intervāliem letālo devu attiecībām log-transformētas koncentrācijas un devas-mirstības līknēm.Mirstības dati ir balstīti uz kombinētiem atkārtojuma datiem par 180 kāpuriem, kas pakļauti katrai apstrādes koncentrācijai.Varbūtības analīzes tika veiktas atsevišķi katram sēklu miltam un katrai ķīmiskajai sastāvdaļai.Pamatojoties uz letālās devas attiecības 95% ticamības intervālu, tika uzskatīts, ka sēklu miltu un ķīmisko sastāvdaļu toksicitāte pret moskītu kāpuriem būtiski atšķiras, tāpēc ticamības intervāls, kas satur vērtību 1, būtiski neatšķīrās, P = 0,0566.
HPLC rezultāti galveno glikozinolātu noteikšanai attaukotos sēklu miltos DFP, IG, PG un Ls ir uzskaitīti 1. tabulā. Galvenie glikozinolāti pārbaudītajos sēklu miltos bija atšķirīgi, izņemot DFP un PG, kuri abi saturēja mirozināzes glikozinolātus.Mirozinīna saturs PG bija augstāks nekā DFP, attiecīgi 33,3 ± 1,5 un 26,5 ± 0,9 mg/g.Ls sēklu pulveris saturēja 36,6 ± 1,2 mg/g glikoglikona, savukārt IG sēklu pulveris saturēja 38,0 ± 0,5 mg/g sinapīna.
Ae kāpuri.Aedes aegypti odi tika nogalināti, apstrādājot ar attaukotu sēklu miltiem, lai gan apstrādes efektivitāte mainījās atkarībā no augu sugas.Tikai DFP-NT nebija toksisks moskītu kāpuriem pēc 24 un 72 stundu iedarbības (2. tabula).Aktīvā sēklu pulvera toksicitāte palielinājās, palielinoties koncentrācijai (1.A, B att.).Sēklu miltu toksicitāte pret moskītu kāpuriem ievērojami mainījās, pamatojoties uz 95% TI no letālās devas attiecības LC50 vērtībās 24 stundu un 72 stundu novērtējumos (3.Pēc 24 stundām Ls sēklu miltu toksiskā iedarbība bija lielāka nekā citiem sēklu miltu apstrādes veidiem, ar visaugstāko aktivitāti un maksimālo toksicitāti pret kāpuriem (LC50 = 0,04 g/120 ml dH2O).Kāpuri 24 stundās bija mazāk jutīgi pret DFP, salīdzinot ar IG, Ls un PG sēklu pulvera apstrādi, ar LC50 vērtībām attiecīgi 0,115, 0,04 un 0,08 g/120 ml dH2O, kas bija statistiski augstākas par LC50 vērtību.0,211 g/120 ml dH2O (3. tabula).DFP, IG, PG un Ls LC90 vērtības bija attiecīgi 0,376, 0,275, 0,137 un 0,074 g/120 ml dH2O (2. tabula).Augstākā DPP koncentrācija bija 0,12 g/120 ml dH2O.Pēc 24 stundu novērtējuma vidējā kāpuru mirstība bija tikai 12%, savukārt IG un PG kāpuru vidējā mirstība sasniedza attiecīgi 51% un 82%.Pēc 24 stundu novērtējuma vidējā kāpuru mirstība Ls sēklu miltu apstrādei (0,075 g/120 ml dH2O) bija 99% (1.A att.).
Mirstības līknes tika noteiktas pēc Ae devas atbildes reakcijas (Probit).Ēģiptes kāpuri (3. stadijas kāpuri) līdz sēklu miltu koncentrācijai 24 stundas (A) un 72 stundas (B) pēc apstrādes.Punktētā līnija apzīmē sēklu miltu apstrādes LC50.DFP Thlaspi arvense, DFP-HT Heat inaktivēts Thlaspi arvense, IG Sinapsis alba (Ida Gold), PG Brassica juncea (Pacific Gold), Ls Lepidium sativum.
72 stundu novērtējumā DFP, IG un PG sēklu miltu LC50 vērtības bija attiecīgi 0,111, 0,085 un 0,051 g/120 ml dH2O.Gandrīz visi kāpuri, kas tika pakļauti Ls sēklu miltiem, nomira pēc 72 stundu iedarbības, tāpēc mirstības dati neatbilst Probit analīzei.Salīdzinot ar citiem sēklu miltiem, kāpuri bija mazāk jutīgi pret DFP sēklu miltu apstrādi, un tiem bija statistiski augstākas LC50 vērtības (2. un 3. tabula).Pēc 72 stundām tika lēsts, ka LC50 vērtības DFP, IG un PG sēklu miltu apstrādei bija attiecīgi 0,111, 0,085 un 0,05 g/120 ml dH2O.Pēc 72 stundu novērtējuma DFP, IG un PG sēklu pulveru LC90 vērtības bija attiecīgi 0,215, 0,254 un 0,138 g/120 ml dH2O.Pēc 72 stundu novērtējuma vidējā kāpuru mirstība DFP, IG un PG sēklu miltu apstrādei ar maksimālo koncentrāciju 0,12 g/120 ml dH2O bija attiecīgi 58%, 66% un 96% (1.B attēls).Pēc 72 stundu novērtējuma tika konstatēts, ka PG sēklu milti ir toksiskāki nekā IG un DFP sēklu milti.
Sintētiskie izotiocianāti, alilizotiocianāts (AITC), benzilizotiocianāts (BITC) un 4-hidroksibenzilizotiocianāts (4-HBITC) var efektīvi iznīcināt moskītu kāpurus.24 stundas pēc apstrādes BITC bija toksiskāks kāpuriem ar LC50 vērtību 5,29 ppm, salīdzinot ar 19,35 ppm AITC un 55,41 ppm 4-HBITC (4. tabula).Salīdzinot ar AITC un BITC, 4-HBITC ir zemāka toksicitāte un augstāka LC50 vērtība.Spēcīgākajā sēklu miltā divu galveno izotiocianātu (Ls un PG) toksicitātē moskītu kāpuriem ir būtiskas atšķirības.Toksiskums, pamatojoties uz letālo devu attiecību LC50 vērtībās starp AITC, BITC un 4-HBITC, uzrādīja tādu statistisku atšķirību, ka LC50 letālās devas attiecības 95% TI neietvēra vērtību 1 (P = 0,05, tabula 4).Tika lēsts, ka augstākās BITC un AITC koncentrācijas nogalina 100% pārbaudīto kāpuru (2. attēls).
Mirstības līknes tika noteiktas pēc Ae devas atbildes reakcijas (Probit).24 stundas pēc apstrādes Ēģiptes kāpuri (3. stadijas kāpuri) sasniedza sintētiskā izotiocianāta koncentrāciju.Punktētā līnija apzīmē LC50 apstrādei ar izotiocianātu.Benzilizotiocianāts BITC, alilizotiocianāts AITC un 4-HBITC.
Augu biopesticīdu izmantošana kā moskītu pārnēsātāju kontroles līdzekļi ir pētīta jau sen.Daudzi augi ražo dabiskas ķīmiskas vielas, kurām ir insekticīda iedarbība37.To bioaktīvie savienojumi nodrošina pievilcīgu alternatīvu sintētiskiem insekticīdiem ar lielu potenciālu kaitēkļu, tostarp odu, kontrolē.
Sinepju augus audzē kā kultūru to sēklām, izmanto kā garšvielu un eļļas avotu.Ja sinepju eļļu ekstrahē no sēklām vai ja sinepes ekstrahē izmantošanai kā biodegvielu69, blakusprodukts ir attaukoti sēklu milti.Šajā sēklu miltā ir saglabāti daudzi dabīgie bioķīmiskie komponenti un hidrolītiskie enzīmi.Šī sēklu miltu toksicitāte ir saistīta ar izotiocianātu ražošanu55, 60, 61.Izotiocianātus veido glikozinolātu hidrolīze, ko veic enzīms mirozināze sēklu miltu hidratācijas laikā38, 55, 70, un ir zināms, ka tiem piemīt fungicīda, baktericīda, nematocīda un insekticīda iedarbība, kā arī citas īpašības, tostarp ķīmiska sensora iedarbība un ķīmijterapijas īpašības61,62. 70.Vairāki pētījumi ir parādījuši, ka sinepju augi un sēklu milti efektīvi darbojas kā fumiganti pret augsnes un uzglabātās pārtikas kaitēkļiem57,59,71,72.Šajā pētījumā mēs novērtējām četru sēklu miltu un tā trīs bioaktīvo produktu AITC, BITC un 4-HBITC toksicitāti Aedes moskītu kāpuriem.Aedes aegypti.Paredzams, ka, pievienojot sēklu miltus tieši ūdenim, kurā ir moskītu kāpuri, tiek aktivizēti fermentatīvie procesi, kas rada izotiocianātus, kas ir toksiski moskītu kāpuriem.Šo biotransformāciju daļēji pierādīja novērotā sēklu miltu kāpuru aktivitāte un insekticīdu aktivitātes zudums, kad punduru sinepju sēklu miltus pirms lietošanas termiski apstrādāja.Paredzams, ka termiskā apstrāde iznīcinās hidrolītiskos enzīmus, kas aktivizē glikozinolātus, tādējādi novēršot bioaktīvo izotiocianātu veidošanos.Šis ir pirmais pētījums, kas apstiprina kāpostu sēklu pulvera insekticīdu īpašības pret odiem ūdens vidē.
No pārbaudītajiem sēklu pulveriem toksiskākais bija kreses sēklu pulveris (Ls), kas izraisīja augstu Aedes albopictus mirstību.Aedes aegypti kāpuri tika nepārtraukti apstrādāti 24 stundas.Atlikušajiem trim sēklu pulveriem (PG, IG un DFP) bija lēnāka aktivitāte un tie joprojām izraisīja ievērojamu mirstību pēc 72 stundu nepārtrauktas apstrādes.Tikai Ls sēklu milti saturēja ievērojamu daudzumu glikozinolātu, turpretim PG un DFP saturēja mirozināzi un IG saturēja glikozinolātu kā galveno glikozinolātu (1. tabula).Glikotropaeolīns tiek hidrolizēts līdz BITC un sinalbīns tiek hidrolizēts līdz 4-HBITC61,62.Mūsu biotesta rezultāti liecina, ka gan Ls sēklu milti, gan sintētiskais BITC ir ļoti toksisks moskītu kāpuriem.PG un DFP sēklu miltu galvenā sastāvdaļa ir mirozināzes glikozinolāts, kas tiek hidrolizēts līdz AITC.AITC ir efektīvs moskītu kāpuru nogalināšanā ar LC50 vērtību 19,35 ppm.Salīdzinot ar AITC un BITC, 4-HBITC izotiocianāts ir vismazāk toksisks kāpuriem.Lai gan AITC ir mazāk toksisks nekā BITC, to LC50 vērtības ir zemākas nekā daudzām ēteriskajām eļļām, kas pārbaudītas uz moskītu kāpuriem32,73,74,75.
Mūsu krustziežu sēklu pulveris lietošanai pret moskītu kāpuriem satur vienu galveno glikozinolātu, kas veido vairāk nekā 98–99% no kopējā glikozinolātu daudzuma, kā noteikts ar HPLC.Tika konstatēti nelieli citu glikozinolātu daudzumi, bet to līmenis bija mazāks par 0,3% no kopējā glikozinolātu daudzuma.Kreses (L. sativum) sēklu pulveris satur sekundāros glikozinolātus (sinigrīnu), bet to īpatsvars ir 1% no kopējiem glikozinolātiem, un to saturs joprojām ir niecīgs (apmēram 0,4 mg/g sēklu pulvera).Lai gan PG un DFP satur vienu un to pašu galveno glikozinolātu (mirozīnu), to sēklu miltu larvicīdu aktivitāte ievērojami atšķiras to LC50 vērtību dēļ.Atšķiras pēc miltrasas toksicitātes.Aedes aegypti kāpuru parādīšanās var būt saistīta ar atšķirībām mirozināzes aktivitātē vai stabilitātē starp abām sēklu barībām.Mirozināzes aktivitātei ir svarīga loma hidrolīzes produktu, piemēram, izotiocianātu, biopieejamībā Brassicaceae augos76.Iepriekšējie Pokoka et al.77 un Wilkinson et al.78 ziņojumi ir parādījuši, ka izmaiņas mirozināzes aktivitātē un stabilitātē var būt saistītas arī ar ģenētiskiem un vides faktoriem.
Paredzamais bioaktīvā izotiocianāta saturs tika aprēķināts, pamatojoties uz katra sēklu miltu LC50 vērtībām 24 un 72 stundās (5. tabula), lai salīdzinātu ar atbilstošiem ķīmiskiem lietojumiem.Pēc 24 stundām izotiocianāti sēklu miltos bija toksiskāki nekā tīrie savienojumi.LC50 vērtības, kas aprēķinātas, pamatojoties uz izotiocianāta sēklu apstrādes daļām uz miljonu (ppm), bija zemākas par LC50 vērtībām BITC, AITC un 4-HBITC lietojumiem.Mēs novērojām kāpurus, kas patērē sēklu miltu granulas (3.A attēls).Līdz ar to kāpuri var iegūt koncentrētāku toksisko izotiocianātu iedarbību, uzņemot sēklu miltu granulas.Tas visspilgtāk bija redzams IG un PG sēklu miltu apstrādē ar 24 stundu iedarbību, kur LC50 koncentrācija bija attiecīgi par 75% un 72% zemāka nekā tīra AITC un 4-HBITC ārstēšana.Ls un DFP apstrādes bija toksiskākas nekā tīrs izotiocianāts, ar LC50 vērtībām attiecīgi par 24% un 41% zemākas.Kāpuri kontrolapstrādē veiksmīgi kucēja (3.B att.), savukārt vairums kāpuru sēklu miltu apstrādes laikā nelepoja un kāpuru attīstība bija ievērojami aizkavēta (3.B, D att.).Spodopteraliturā izotiocianāti ir saistīti ar augšanas aizkavēšanos un attīstības kavēšanos79.
Kāpuri Ae.Aedes aegypti odi tika nepārtraukti pakļauti Brassica sēklu pulverim 24–72 stundas.(A) beigti kāpuri ar sēklu miltu daļiņām mutes daļā (apvilkti);(B) Kontroles apstrāde (dH20 bez pievienotiem sēklu miltiem) liecina, ka kāpuri aug normāli un sāk kucēt pēc 72 stundām (C, D) Kāpuri, kas apstrādāti ar sēklu miltiem;sēklu milti uzrādīja attīstības atšķirības un neveidojās.
Mēs neesam pētījuši izotiocianātu toksiskās ietekmes mehānismu uz moskītu kāpuriem.Tomēr iepriekšējie pētījumi ar sarkanajām uguns skudrām (Solenopsis invicta) ir parādījuši, ka glutationa S-transferāzes (GST) un esterāzes (EST) inhibīcija ir galvenais izotiocianāta bioaktivitātes mehānisms, un AITC pat ar zemu aktivitāti var arī kavēt GST aktivitāti. .sarkanās ievestās ugunsskudras zemā koncentrācijā.Deva ir 0,5 µg/ml80.Turpretī AITC inhibē acetilholīnesterāzi pieaugušiem kukurūzas smeceriem (Sitophilus zeamais)81.Līdzīgi pētījumi jāveic, lai noskaidrotu izotiocianāta aktivitātes mehānismu moskītu kāpuros.
Mēs izmantojam termiski inaktivētu DFP apstrādi, lai atbalstītu priekšlikumu, ka augu glikozinolātu hidrolīze, veidojot reaktīvus izotiocianātus, kalpo kā mehānisms moskītu kāpuru kontrolei ar sinepju sēklu miltiem.DFP-HT sēklu milti nebija toksiski pārbaudītajos lietošanas daudzumos.Lafarga et al.82 ziņoja, ka glikozinolāti ir jutīgi pret sadalīšanos augstā temperatūrā.Paredzams, ka arī termiskā apstrāde denaturēs mirozināzes enzīmu sēklu miltos un novērsīs glikozinolātu hidrolīzi, veidojot reaktīvus izotiocianātus.To apstiprināja arī Okunade et al.75 parādīja, ka mirozināze ir jutīga pret temperatūru, parādot, ka mirozināzes aktivitāte tika pilnībā inaktivēta, kad sinepes, melnās sinepes un asinssakņu sēklas tika pakļautas temperatūrai virs 80 °.C. Šie mehānismi var izraisīt termiski apstrādātu DFP sēklu miltu insekticīdu aktivitātes zudumu.
Tādējādi sinepju sēklu milti un trīs galvenie izotiocianāti ir toksiski moskītu kāpuriem.Ņemot vērā šīs atšķirības starp sēklu miltiem un ķīmisko apstrādi, sēklu miltu izmantošana var būt efektīva moskītu kontroles metode.Ir nepieciešams noteikt piemērotus preparātus un efektīvas ievadīšanas sistēmas, lai uzlabotu sēklu pulveru lietošanas efektivitāti un stabilitāti.Mūsu rezultāti liecina par iespējamu sinepju sēklu miltu izmantošanu kā alternatīvu sintētiskiem pesticīdiem.Šī tehnoloģija varētu kļūt par novatorisku līdzekli moskītu pārnēsātāju kontrolei.Tā kā moskītu kāpuri plaukst ūdens vidē un sēklu miltu glikozinolāti pēc hidratācijas fermentatīvi pārvēršas par aktīviem izotiocianātiem, sinepju sēklu miltu izmantošana odu inficētā ūdenī piedāvā ievērojamu kontroles potenciālu.Lai gan izotiocianātu larvicīda aktivitāte atšķiras (BITC > AITC > 4-HBITC), ir jāveic vairāk pētījumu, lai noteiktu, vai sēklu miltu apvienošana ar vairākiem glikozinolātiem sinerģiski palielina toksicitāti.Šis ir pirmais pētījums, kas demonstrē attaukotu krustziežu sēklu miltu un trīs bioaktīvo izotiocianātu insekticīdu iedarbību uz odiem.Šī pētījuma rezultāti atklāj jaunus ceļus, parādot, ka attaukotie kāpostu sēklu milti, kas ir blakusprodukts eļļas ekstrakcijai no sēklām, var kalpot kā daudzsološs kāpuru līdzeklis odu kontrolei.Šī informācija var palīdzēt turpināt augu biokontroles līdzekļu atklāšanu un to kā lētu, praktisku un videi draudzīgu biopesticīdu izstrādi.
Šim pētījumam ģenerētās datu kopas un iegūtās analīzes ir pieejamas no attiecīgā autora pēc pamatota pieprasījuma.Pētījuma beigās visi pētījumā izmantotie materiāli (kukaiņi un sēklu milti) tika iznīcināti.
Izlikšanas laiks: 29. jūlijs 2024