За ефикасноконтрола на комарции за да се намали инциденцата на болести што ги пренесуваат, потребни се стратешки, одржливи и еколошки алтернативи на хемиските пестициди. Ги евалуиравме семенските брашно од одредени Brassicaceae (семејство Brassica) како извор на изотиоцијанати добиени од растенија, произведени со ензимска хидролиза на биолошки неактивни глукозинолати за употреба во контролата на египетскиот Aedes (L., 1762). Пет-обезмастено семенско брашно (Brassica juncea (L) Czern., 1859, Lepidium sativum L., 1753, Sinapis alba L., 1753, Thlaspi arvense L., 1753 и Thlaspi arvense – три главни типа на термичка инактивација и ензимска деградација. Хемиски производи. За да се утврди токсичноста (LC50) на алил изотиоцијанат, бензил изотиоцијанат и 4-хидроксибензилизотиоцијанат за ларвите на Aedes aegypti при 24-часовна изложеност = 0,04 g/120 ml dH2O). Вредностите на LC50 за сенф, бел сенф и брашно од семе од коњско опавче беа 0,05, 0,08 и 0,05 соодветно во споредба со алил изотиоцијанат (LC50 = 19,35 ppm) и 4. Хидроксибензилизотиоцијанат (LC50 = 55,41 ppm) беше потоксичен за ларвите 24 часа по третманот отколку 0,1 g/120 ml dH2O соодветно. Овие резултати се во согласност со производството на брашно од семе од луцерка. Повисоката ефикасност на бензил естрите одговара на пресметаните вредности на LC50. Употребата на брашно од семе може да обезбеди ефикасен метод за контрола на комарци. Ефективноста на прав од семе од крстоносец и неговите главни хемиски компоненти против ларви од комарци и покажува како природните соединенија во прав од семе од крстоносец можат да послужат како ветувачки еколошки ларвицид за контрола на комарци.
Векторски преносливите болести предизвикани од комарците Aedes остануваат голем глобален проблем со јавното здравје. Инциденцата на болести што се пренесуваат преку комарци се шири географски1,2,3 и повторно се појавува, што доведува до епидемии на тешки болести4,5,6,7. Ширењето на болести кај луѓето и животните (на пр., чикунгуња, денга, треска од долината Рифт, жолта треска и вирусот Зика) е без преседан. Само денга треската става приближно 3,6 милијарди луѓе во ризик од инфекција во тропските предели, со околу 390 милиони инфекции што се случуваат годишно, што резултира со 6.100–24.300 смртни случаи годишно8. Повторното појавување и епидемијата на вирусот Зика во Јужна Америка привлече светско внимание поради оштетувањето на мозокот што го предизвикува кај децата родени од заразени жени2. Кремер и сор.3 предвидуваат дека географскиот опсег на комарците Aedes ќе продолжи да се шири и дека до 2050 година, половина од светската популација ќе биде во ризик од инфекција од арбовируси што се пренесуваат преку комарци.
Со исклучок на неодамна развиените вакцини против денга и жолта треска, вакцините против повеќето болести што се пренесуваат преку комарци сè уште не се развиени9,10,11. Вакцините сè уште се достапни во ограничени количини и се користат само во клинички испитувања. Контролата на векторите на комарци со употреба на синтетички инсектициди е клучна стратегија за контрола на ширењето на болестите што се пренесуваат преку комарци12,13. Иако синтетичките пестициди се ефикасни во убивањето на комарците, континуираната употреба на синтетички пестициди негативно влијае на организмите што не се целна група и ја загадува животната средина14,15,16. Уште поалармантен е трендот на зголемување на отпорноста на комарците на хемиски инсектициди17,18,19. Овие проблеми поврзани со пестицидите го забрзаа пребарувањето за ефикасни и еколошки алтернативи за контрола на векторите на болести.
Различни растенија се развиени како извори на фитопестициди за контрола на штетници20,21. Растителните супстанции се генерално еколошки бидејќи се биоразградливи и имаат ниска или занемарлива токсичност за организми кои не се целна група, како што се цицачи, риби и водоземци20,22. Познато е дека хербалните препарати произведуваат различни биоактивни соединенија со различни механизми на дејство за ефикасно контролирање на различните животни фази на комарците23,24,25,26. Соединенијата добиени од растенија, како што се есенцијалните масла и другите активни растителни состојки, привлекоа внимание и го отворија патот за иновативни алатки за контрола на вектори на комарци. Есенцијалните масла, монотерпените и сесквитерпените дејствуваат како репеленти, средства за хранење и овициди27,28,29,30,31,32,33. Многу растителни масла предизвикуваат смрт на ларви, кукли и возрасни комарци34,35,36, влијаејќи на нервниот, респираторниот, ендокриниот и други важни системи на инсектите37.
Неодамнешните студии дадоа увид во потенцијалната употреба на синаповите растенија и нивните семиња како извор на биоактивни соединенија. Брашното од семе од синап е тестирано како биофумигант38,39,40,41 и се користи како додаток на почвата за сузбивање на плевелите42,43,44 и контрола на растителни патогени45,46,47,48,49,50, исхрана на растенијата, нематоди 41,51, 52, 53, 54 и штетници 55, 56, 57, 58, 59, 60. Фунгицидната активност на овие прашоци од семе се припишува на заштитните соединенија за растенијата наречени изотиоцијанати38,42,60. Во растенијата, овие заштитни соединенија се складираат во растителните клетки во форма на небиоактивни глукозинолати. Меѓутоа, кога растенијата се оштетени од хранење со инсекти или инфекција со патогени, глукозинолатите се хидролизираат од мирозиназата во биоактивни изотиоцијанати55,61. Изотиоцијанатите се испарливи соединенија за кои се знае дека имаат широк спектар на антимикробна и инсектицидна активност, а нивната структура, биолошка активност и содржина варираат значително кај видовите Brassicaceae42,59,62,63.
Иако е познато дека изотиоцијанатите добиени од брашно од семе од сенф имаат инсектицидна активност, недостасуваат податоци за биолошката активност против медицински важни членконоги вектори. Нашата студија ја испита ларвицидната активност на четири обезмастени прашоци од семе против комарци од Aedes. Ларви на Aedes aegypti. Целта на студијата беше да се процени нивната потенцијална употреба како еколошки биопестициди за контрола на комарци. Три главни хемиски компоненти на брашното од семе, алил изотиоцијанат (AITC), бензил изотиоцијанат (BITC) и 4-хидроксибензилизотиоцијанат (4-HBITC) беа исто така тестирани за да се тестира биолошката активност на овие хемиски компоненти врз ларвите од комарци. Ова е првиот извештај за евалуација на ефикасноста на четири прашоци од семе од зелка и нивните главни хемиски компоненти против ларви од комарци.
Лабораториските колонии на Aedes aegypti (сој Рокфелер) беа одржувани на 26°C, 70% релативна влажност (RH) и 10:14 часа (L:D фотопериод). Спарените женки беа сместени во пластични кафези (висина 11 cm и дијаметар 9,5 cm) и хранети преку систем за хранење со шише со употреба на цитратирана говедска крв (HemoStat Laboratories Inc., Dixon, CA, САД). Хранењето со крв се спроведуваше како и обично со употреба на мембранска повеќестаклена хранилка (Chemglass, Life Sciences LLC, Vineland, NJ, САД) поврзана со цевка за циркулирачка вода (HAAKE S7, Thermo-Scientific, Waltham, MA, САД) со контрола на температурата од 37°C. Растегнете филм од Parafilm M на дното од секоја стаклена комора за хранење (површина 154 mm2). Потоа секоја хранилка беше поставена на горната решетка што го покрива кафезот што ја содржи женката за парење. Приближно 350–400 μl говедска крв беше додадена во стаклена инка за хранење со помош на Пастерова пипета (Fisherbrand, Fisher Scientific, Waltham, MA, САД) и возрасните црви беа оставани да се исцедат најмалку еден час. Потоа на бремените женки им беше даден 10% раствор на сахароза и им беше дозволено да положат јајца на влажна филтер-хартија обложена со индивидуални ултрапроѕирни чаши за суфле (големина од 1,25 fl oz, Dart Container Corp., Mason, MI, САД). кафез со вода. Филтер-хартијата што ги содржи јајцата ставете ја во затворена кеса (SC Johnsons, Racine, WI) и чувајте ја на 26°C. Јајцата беа изведени и приближно 200–250 ларви беа одгледани во пластични послужавници што содржеа мешавина од зајачка храна (ZuPreem, Premium Natural Products, Inc., Mission, KS, САД) и прав од црн дроб (MP Biomedicals, LLC, Solon, OH, САД) и рибни филе (TetraMin, Tetra GMPH, Meer, Германија) во сооднос 2:1:1. Во нашите биолошки анализи беа користени ларви од доцниот трет инстарден циклус.
Семенскиот материјал од растението што се користеше во оваа студија беше добиен од следниве комерцијални и владини извори: Brassica juncea (кафеав сенф - Pacific Gold) и Brassica juncea (бел сенф - Ida Gold) од Пацифичката северозападна земјоделска кооператива, државата Вашингтон, САД; (Градинарен крес) од Kelly Seed and Hardware Co., Пеорија, Илиноис, САД и Thlaspi arvense (Field Pennycress-Elisabeth) од USDA-ARS, Пеорија, Илиноис, САД; Ниедно од семето што се користеше во студијата не беше третирано со пестициди. Целиот семенски материјал беше преработен и користен во оваа студија во согласност со локалните и националните прописи и во согласност со сите релевантни локални државни и национални прописи. Оваа студија не испитуваше трансгени растителни сорти.
Семињата од Brassica juncea (PG), луцерка (Ls), бел сенф (IG), Thlaspi arvense (DFP) беа мелени до фин прав со помош на ултрацентрифугална мелница Retsch ZM200 (Retsch, Haan, Германија) опремена со мрежа од 0,75 mm и ротор од не'рѓосувачки челик, 12 заби, 10.000 вртежи во минута (Табела 1). Мелениот прав од семе беше префрлен во хартиена напрсток и обезмастен со хексан во Soxhlet апарат во тек на 24 часа. Подпримерок од обезмастен полски сенф беше термички обработен на 100 °C во тек на 1 час за да се денатурира мирозиназата и да се спречи хидролиза на глукозинолатите за да се формираат биолошки активни изотиоцијанати. Термички обработениот прав од семе од коњско опавче (DFP-HT) беше користен како негативна контрола со денатурирање на мирозиназата.
Содржината на глукозинолат во обезмастеното брашно од семе беше одредена во три примероци со употреба на високо-перформансна течна хроматографија (HPLC) според претходно објавен протокол 64. Накратко, 3 mL метанол беа додадени во примерок од 250 mg од обезмастено брашно од семе. Секој примерок беше сонифициран во водена бања 30 минути и оставен во темница на 23°C 16 часа. Аликвот од 1 mL од органскиот слој потоа беше филтриран низ филтер од 0,45 μm во автосемплер. Работијќи на Shimadzu HPLC систем (две LC 20AD пумпи; SIL 20A автосемплер; DGU 20A дегасер; SPD-20A UV-VIS детектор за следење на 237 nm; и CBM-20A комуникациски магистрален модул), содржината на глукозинолат во брашното од семе беше одредена во три примероци со употреба на софтверот Shimadzu LC Solution верзија 1.25 (Shimadzu Corporation, Колумбија, Мериленд, САД). Колоната беше C18 Inertsil колона со обратна фаза (250 mm × 4,6 mm; RP C-18, ODS-3, 5u; GL Sciences, Torrance, CA, САД). Почетните услови на мобилната фаза беа поставени на 12% метанол/88% 0,01 M тетрабутиламониум хидроксид во вода (TBAH; Sigma-Aldrich, St. Louis, MO, САД) со брзина на проток од 1 mL/min. По инјектирањето на 15 μl од примерокот, почетните услови беа одржувани 20 минути, а потоа односот на растворувачот беше прилагоден на 100% метанол, со вкупно време на анализа на примерокот од 65 минути. Стандардна крива (врз основа на nM/mAb) беше генерирана со сериски разредувања на свежо подготвени стандарди за синапин, глукозинолат и мирозин (Sigma-Aldrich, St. Louis, MO, САД) за да се процени содржината на сулфур во обезмастеното брашно од семиња. глукозинолати. Концентрациите на глукозинолат во примероците беа тестирани на Agilent 1100 HPLC (Agilent, Санта Клара, Калифорнија, САД) користејќи ја верзијата OpenLAB CDS ChemStation (C.01.07 SR2 [255]) опремена со истата колона и користејќи го претходно опишаниот метод. Концентрациите на глукозинолат беа утврдени; да бидат споредливи помеѓу HPLC системите.
Алил изотиоцијанат (94%, стабилен) и бензил изотиоцијанат (98%) беа купени од Fisher Scientific (Thermo Fisher Scientific, Waltham, MA, САД). 4-хидроксибензилизотиоцијанат беше купен од ChemCruz (Santa Cruz Biotechnology, CA, САД). Кога ензимски се хидролизираат од мирозиназа, глукозинолатите, глукозинолатите и глукозинолатите формираат алил изотиоцијанат, бензил изотиоцијанат и 4-хидроксибензилизотиоцијанат, соодветно.
Лабораториските биолошки анализи беа извршени според методот на Мутури и сор. 32 со модификации. Во студијата беа користени пет нискокалорични храни за семе: DFP, DFP-HT, IG, PG и Ls. Дваесет ларви беа ставени во чаша за еднократна употреба од 400 mL со три страни (VWR International, LLC, Radnor, PA, САД) што содржеше 120 mL дејонизирана вода (dH2O). Седум концентрации на семенски брашно беа тестирани за токсичност на ларви од комарци: 0,01, 0,02, 0,04, 0,06, 0,08, 0,1 и 0,12 g семенски брашно/120 ml dH2O за DFP семенски брашно, DFP-HT, IG и PG. Прелиминарните биолошки анализи покажуваат дека обезмастеното семенско брашно Ls е потоксично од четири други тестирани семенски брашно. Затоа, ги прилагодивме седумте концентрации на третман на брашно од семе од Ls на следните концентрации: 0,015, 0,025, 0,035, 0,045, 0,055, 0,065 и 0,075 g/120 mL dH2O.
За да се процени нормалната смртност на инсектите под услови на анализа, вклучена е нетретирана контролна група (dH20, без додаток на семенски оброк). Токсиколошките биолошки тестови за секој семенски оброк вклучуваа три репликативни чаши со три наклони (20 ларви од доцниот трет стадиум по чаша), за вкупно 108 ампули. Третираните садови се чуваа на собна температура (20-21°C) и смртноста на ларвите беше евидентирана во текот на 24 и 72 часа континуирана изложеност на концентрации на третман. Ако телото и додатоците на комарецот не се движат кога се прободуваат или допираат со тенка шпатула од не'рѓосувачки челик, ларвите на комарците се сметаат за мртви. Мртвите ларви обично остануваат неподвижни во дорзална или вентрална положба на дното на садот или на површината на водата. Експериментот беше повторен три пати во различни денови користејќи различни групи ларви, за вкупно 180 ларви изложени на секоја концентрација на третман.
Токсичноста на AITC, BITC и 4-HBITC за ларви од комарци беше оценета со користење на истата постапка на биолошки тест, но со различни третмани. Подгответе 100.000 ppm основни раствори за секоја хемикалија со додавање на 100 µL од хемикалијата во 900 µL апсолутен етанол во центрифугална епрувета од 2 mL и тресење 30 секунди за темелно мешање. Концентрациите на третманот беа утврдени врз основа на нашите прелиминарни биолошки тестови, кои покажаа дека BITC е многу потоксичен од AITC и 4-HBITC. За да се утврди токсичноста, беа користени 5 концентрации на BITC (1, 3, 6, 9 и 12 ppm), 7 концентрации на AITC (5, 10, 15, 20, 25, 30 и 35 ppm) и 6 концентрации на 4-HBITC (15, 15, 20, 25, 30 и 35 ppm). 30, 45, 60, 75 и 90 ppm). Контролниот третман беше инјектиран со 108 μL апсолутен етанол, што е еквивалентно на максималниот волумен на хемискиот третман. Биолошките тестови беа повторени како погоре, изложувајќи вкупно 180 ларви по концентрација на третман. Смртноста на ларвите беше забележана за секоја концентрација на AITC, BITC и 4-HBITC по 24 часа континуирана изложеност.
Пробит анализата на 65 податоци за смртност поврзана со дозата беше извршена со користење на софтверот Polo (Polo Plus, LeOra Software, верзија 1.0) за да се пресметаат 50% летална концентрација (LC50), 90% летална концентрација (LC90), наклон, коефициент на летална доза и 95% летална концентрација, врз основа на интервали на доверба за соодноси на летална доза за логаритам-трансформирана концентрација и криви на доза-морталитет. Податоците за смртност се базираат на комбинирани репликативни податоци од 180 ларви изложени на секоја концентрација на третман. Веројатносните анализи беа извршени одделно за секој семенски оброк и секоја хемиска компонента. Врз основа на интервалот на доверба од 95% на соодносот на летална доза, токсичноста на семенскиот оброк и хемиските состојки за ларвите од комарци се сметаше за значително различна, па затоа интервалот на доверба што содржи вредност од 1 не беше значително различен, P = 0,0566.
Резултатите од HPLC за одредување на главните глукозинолати во обезмастените брашна од семе DFP, IG, PG и Ls се наведени во Табела 1. Главните глукозинолати во тестираните брашна од семе варираа, со исклучок на DFP и PG, кои и двата содржеа мирозиназни глукозинолати. Содржината на мирозинин во PG беше поголема отколку во DFP, 33,3 ± 1,5 и 26,5 ± 0,9 mg/g, соодветно. Правот од семе Ls содржеше 36,6 ± 1,2 mg/g глукогликон, додека правот од семе IG содржеше 38,0 ± 0,5 mg/g синапин.
Ларвите на комарците Ae. Aedes aegypti беа убиени кога беа третирани со обезмастено брашно од семе, иако ефикасноста на третманот варираше во зависност од видот на растението. Само DFP-NT не беше токсичен за ларвите од комарци по 24 и 72 часа изложеност (Табела 2). Токсичноста на активниот прав од семе се зголемуваше со зголемување на концентрацијата (Сл. 1А, Б). Токсичноста на брашното од семе за ларвите од комарци значително варираше врз основа на 95% CI на односот на летална доза на вредностите на LC50 при 24-часовни и 72-часовни проценки (Табела 3). По 24 часа, токсичниот ефект на брашното од семе Ls беше поголем од другите третмани со брашно од семе, со највисока активност и максимална токсичност за ларвите (LC50 = 0,04 g/120 ml dH2O). Ларвите беа помалку чувствителни на DFP по 24 часа во споредба со третманите со IG, Ls и PG прашок за семе, со вредности на LC50 од 0,115, 0,04 и 0,08 g/120 ml dH2O соодветно, кои беа статистички повисоки од вредноста на LC50. 0,211 g/120 ml dH2O (Табела 3). Вредностите на LC90 на DFP, IG, PG и Ls беа 0,376, 0,275, 0,137 и 0,074 g/120 ml dH2O, соодветно (Табела 2). Највисоката концентрација на DPP беше 0,12 g/120 ml dH2O. По 24 часа проценка, просечната смртност на ларвите беше само 12%, додека просечната смртност на IG и PG ларвите достигна 51% и 82%, соодветно. По 24 часа евалуација, просечната ларвална смртност за третман со највисока концентрација на семенски брашно од Ls (0,075 g/120 ml dH2O) беше 99% (Сл. 1А).
Кривите на смртност беа проценети од одговорот на дозата (Probit) на Ae. Египетски ларви (ларви од трета фаза) до концентрацијата на семенски оброк 24 часа (A) и 72 часа (B) по третманот. Испрекинатата линија ја претставува LC50 на третманот со семенски оброк. DFP Thlaspi arvense, DFP-HT Термички инактивиран Thlaspi arvense, IG Sinapsis alba (Ida Gold), PG Brassica juncea (Pacific Gold), Ls Lepidium sativum.
При 72-часовна евалуација, вредностите на LC50 на DFP, IG и PG семенски прашок беа 0,111, 0,085 и 0,051 g/120 ml dH2O, соодветно. Речиси сите ларви изложени на Ls семенски прашок умреа по 72 часа изложеност, па податоците за смртност беа неконзистентни со Probit анализата. Во споредба со другите семенски прашоци, ларвите беа помалку чувствителни на третманот со DFP семенски прашок и имаа статистички повисоки вредности на LC50 (Табели 2 и 3). По 72 часа, вредностите на LC50 за третманите со DFP, IG и PG семенски прашок беа проценети на 0,111, 0,085 и 0,05 g/120 ml dH2O, соодветно. По 72 часа евалуација, вредностите на LC90 на DFP, IG и PG семенски прашоци беа 0,215, 0,254 и 0,138 g/120 ml dH2O, соодветно. По 72 часа евалуација, просечната ларвална смртност за третманите со DFP, IG и PG семенски брашно при максимална концентрација од 0,12 g/120 ml dH2O беше 58%, 66% и 96%, соодветно (Сл. 1Б). По 72-часовна евалуација, се покажа дека PG семенскиот брашно е потоксичен од IG и DFP семенскиот брашно.
Синтетичките изотиоцијанати, алил изотиоцијанат (AITC), бензил изотиоцијанат (BITC) и 4-хидроксибензилизотиоцијанат (4-HBITC) можат ефикасно да ги убијат ларвите од комарци. 24 часа по третманот, BITC беше потоксичен за ларвите со вредност LC50 од 5,29 ppm во споредба со 19,35 ppm за AITC и 55,41 ppm за 4-HBITC (Табела 4). Во споредба со AITC и BITC, 4-HBITC има помала токсичност и повисока вредност LC50. Постојат значајни разлики во токсичноста на ларвите од комарци на двата главни изотиоцијанати (Ls и PG) во најмоќното семенско брашно. Токсичноста базирана на односот на летална доза на вредностите на LC50 помеѓу AITC, BITC и 4-HBITC покажа статистичка разлика таква што 95% CI на односот на летална доза на LC50 не вклучуваше вредност од 1 (P = 0,05, Табела 4). Се проценува дека највисоките концентрации и на BITC и на AITC убиваат 100% од тестираните ларви (Слика 2).
Кривите на смртност беа проценети од дозниот одговор (Probit) на Ae. 24 часа по третманот, египетските ларви (ларви од трета фаза) достигнаа концентрации на синтетички изотиоцијанат. Испрекинатата линија ја претставува LC50 за третман со изотиоцијанат. Бензил изотиоцијанат BITC, алил изотиоцијанат AITC и 4-HBITC.
Употребата на растителни биопестициди како средства за контрола на вектори на комарци е долго време проучувана. Многу растенија произведуваат природни хемикалии кои имаат инсектицидно дејство37. Нивните биоактивни соединенија обезбедуваат привлечна алтернатива на синтетичките инсектициди со голем потенцијал во контролата на штетници, вклучувајќи ги и комарците.
Растенијата од синап се одгледуваат како култура за нивните семиња, кои се користат како зачин и извор на масло. Кога маслото од синап се екстрахира од семето или кога синапот се екстрахира за употреба како биогориво, 69 нуспроизводот е обезмастено брашно од семе. Ова брашно од семе ги задржува многу од своите природни биохемиски компоненти и хидролитички ензими. Токсичноста на ова брашно од семе се припишува на производството на изотиоцијанати55,60,61. Изотиоцијанатите се формираат со хидролиза на глукозинолати од ензимот мирозиназа за време на хидратацијата на брашното од семе38,55,70 и се знае дека имаат фунгицидни, бактерицидни, нематицидни и инсектицидни ефекти, како и други својства, вклучувајќи хемиски сензорни ефекти и хемотерапевтски својства61,62,70. Неколку студии покажаа дека растенијата од синап и брашното од семе дејствуваат ефикасно како фумиганти против штетници во почвата и складираната храна57,59,71,72. Во оваа студија, ја проценивме токсичноста на брашното од четири семиња и неговите три биоактивни производи AITC, BITC и 4-HBITC за ларвите од комарци Aedes. Aedes aegypti. Се очекува додавањето на брашно од семиња директно во вода што содржи ларви од комарци да активира ензимски процеси кои произведуваат изотиоцијанати кои се токсични за ларвите од комарци. Оваа биотрансформација беше делумно демонстрирана со набљудуваната ларвицидна активност на брашното од семиња и губењето на инсектицидната активност кога брашното од џуџести семки од сенф беше термички обработено пред употреба. Се очекува термичката обработка да ги уништи хидролитичките ензими кои ги активираат глукозинолатите, со што се спречува формирање на биоактивни изотиоцијанати. Ова е прва студија што ги потврдува инсектицидните својства на правот од семе од зелка против комарци во водена средина.
Меѓу тестираните прашоци од семе, прашокот од семе од поточарка (Ls) беше најтоксичен, предизвикувајќи висока смртност кај Aedes albopictus. Ларвите од Aedes aegypti беа обработени континуирано 24 часа. Останатите три прашоци од семе (PG, IG и DFP) имаа побавна активност и сепак предизвикаа значителна смртност по 72 часа континуиран третман. Само брашното од семе од Ls содржеше значителни количини на глукозинолати, додека PG и DFP содржеа мирозиназа, а IG содржеше глукозинолат како главен глукозинолат (Табела 1). Глукотропеолинот се хидролизира до BITC, а синалбинот се хидролизира до 4-HBITC61,62. Резултатите од нашите биолошки анализи покажуваат дека и брашното од семе од Ls и синтетичкиот BITC се многу токсични за ларвите од комарци. Главната компонента на брашното од семе од PG и DFP е мирозиназа глукозинолат, кој се хидролизира до AITC. AITC е ефикасен во убивањето на ларвите од комарци со вредност LC50 од 19,35 ppm. Во споредба со AITC и BITC, 4-HBITC изотиоцијанатот е најмалку токсичен за ларвите. Иако AITC е помалку токсичен од BITC, нивните вредности на LC50 се пониски од многу есенцијални масла тестирани на ларви од комарци32,73,74,75.
Нашиот прашок од семе од крстоносец за употреба против ларви од комарци содржи еден главен глукозинолат, кој сочинува над 98-99% од вкупните глукозинолати, утврдени со HPLC. Откриени се траги од други глукозинолати, но нивните нивоа беа помали од 0,3% од вкупните глукозинолати. Правот од семе од поточарка (L. sativum) содржи секундарни глукозинолати (синигрин), но нивниот сооднос е 1% од вкупните глукозинолати, а нивната содржина е сè уште незначителна (околу 0,4 mg/g прашок од семе). Иако PG и DFP содржат ист главен глукозинолат (мирозин), ларвицидната активност на нивните семенски оброци значително се разликува поради нивните LC50 вредности. Варира во токсичност кон прашкаста мувла. Појавата на ларви од Aedes aegypti може да се должи на разлики во активноста на мирозиназата или стабилноста помеѓу двете храни за семе. Активноста на мирозиназата игра важна улога во биорасположивоста на производите на хидролиза како што се изотиоцијанатите кај растенијата Brassicaceae76. Претходните извештаи од Покок и сор.77 и Вилкинсон и сор.78 покажаа дека промените во активноста и стабилноста на мирозиназата може да бидат поврзани и со генетски и фактори на животната средина.
Очекуваната содржина на биоактивен изотиоцијанат беше пресметана врз основа на вредностите на LC50 на секој семенски оброк на 24 и 72 часа (Табела 5) за споредба со соодветните хемиски апликации. По 24 часа, изотиоцијанатите во семенскиот оброк беа потоксични од чистите соединенија. Вредностите на LC50 пресметани врз основа на делови на милион (ppm) од третманите со семе со изотиоцијанат беа пониски од вредностите на LC50 за апликациите со BITC, AITC и 4-HBITC. Забележавме ларви кои консумираат пелети од семенски оброк (Слика 3А). Следствено, ларвите може да добијат поконцентрирана изложеност на токсични изотиоцијанати со ингестија на пелети од семенски оброк. Ова беше најочигледно кај третманите со IG и PG семенски оброк при 24-часовна изложеност, каде што концентрациите на LC50 беа 75% и 72% пониски од третманите со чист AITC и 4-HBITC, соодветно. Третманите со Ls и DFP беа потоксични од чистиот изотиоцијанат, со вредности на LC50 пониски за 24% и 41%, соодветно. Ларвите во контролниот третман успешно се развиле во форма на кукли (Сл. 3Б), додека повеќето ларви во третманот со семенски оброк не се развиле во форма на кукли, а развојот на ларвите беше значително одложен (Сл. 3Б, Д). Кај Spodopteralitura, изотиоцијанатите се поврзани со ретардација на растот и доцнење во развојот79.
Ларвите на комарците Ae. Aedes aegypti биле континуирано изложени на прав од семе од Brassica во тек на 24-72 часа. (A) Мртви ларви со честички од семенски брашно во усните делови (заокружени); (B) Контролниот третман (dH20 без додадено семенски брашно) покажува дека ларвите растат нормално и почнуваат да се куклираат по 72 часа (C, D) Ларви третирани со семенски брашно; семенскиот брашно покажал разлики во развојот и не се куклирал.
Не го проучувавме механизмот на токсичните ефекти на изотиоцијанатите врз ларвите од комарци. Сепак, претходните студии кај црвените огнени мравки (Solenopsis invicta) покажаа дека инхибицијата на глутатион S-трансферазата (GST) и естеразата (EST) е главниот механизам на биоактивноста на изотиоцијанатот, а AITC, дури и при ниска активност, може да ја инхибира и активноста на GST. црвени увезени огнени мравки во ниски концентрации. Дозата е 0,5 µg/ml80. Спротивно на тоа, AITC ја инхибира ацетилхолинестеразата кај возрасни пченкарни трскари (Sitophilus zeamais)81. Слични студии мора да се спроведат за да се разјасни механизмот на активноста на изотиоцијанатот кај ларвите од комарци.
Користиме термички инактивиран DFP третман за да го поддржиме предлогот дека хидролизата на растителните глукозинолати за формирање на реактивни изотиоцијанати служи како механизам за контрола на ларвите на комарците со брашно од семе од сенф. DFP-HT брашното од семе не беше токсично при тестираните количини на апликација. Лафарга и сор. 82 објавија дека глукозинолатите се чувствителни на деградација на високи температури. Се очекува и термичката обработка да го денатурира ензимот мирозиназа во брашното од семе и да ја спречи хидролизата на глукозинолатите за формирање на реактивни изотиоцијанати. Ова беше потврдено и од Окунаде и сор. 75, кои покажаа дека мирозиназата е чувствителна на температура, покажувајќи дека активноста на мирозиназата била целосно инактивирана кога семето од сенф, црн сенф и корен од крв биле изложени на температури над 80°C. Овие механизми може да резултираат со губење на инсектицидната активност на термички третираното брашно од семе од DFP.
Според тоа, брашното од семе од синап и неговите три главни изотиоцијанати се токсични за ларвите од комарци. Со оглед на овие разлики помеѓу брашното од семе и хемиските третмани, употребата на брашно од семе може да биде ефикасен метод за контрола на комарците. Постои потреба да се идентификуваат соодветни формулации и ефикасни системи за испорака за да се подобри ефикасноста и стабилноста на употребата на прашоци од семе. Нашите резултати укажуваат на потенцијална употреба на брашно од семе од синап како алтернатива на синтетичките пестициди. Оваа технологија би можела да стане иновативна алатка за контрола на вектори на комарци. Бидејќи ларвите од комарци напредуваат во водни средини, а глукозинолатите од брашно од семе се ензимски конвертираат во активни изотиоцијанати по хидратацијата, употребата на брашно од семе од синап во вода заразена со комарци нуди значаен потенцијал за контрола. Иако ларвицидната активност на изотиоцијанатите варира (BITC > AITC > 4-HBITC), потребни се повеќе истражувања за да се утврди дали комбинирањето на брашно од семе со повеќе глукозинолати синергистички ја зголемува токсичноста. Ова е прва студија што ги демонстрира инсектицидните ефекти на обезмастеното брашно од семе од крстоцет и три биоактивни изотиоцијанати врз комарците. Резултатите од оваа студија отвораат нови патишта покажувајќи дека обезмастеното брашно од семки од зелка, нуспроизвод на екстракција на масло од семето, може да послужи како ветувачки ларвициден агенс за контрола на комарци. Овие информации можат да помогнат во понатамошното откривање на агенси за биоконтрола на растенијата и нивниот развој како евтини, практични и еколошки биопестициди.
Групите податоци генерирани за оваа студија и добиените анализи се достапни од соодветниот автор по разумно барање. На крајот од студијата, сите материјали што се користеа во студијата (инсекти и семенски брашно) беа уништени.
Време на објавување: 29 јули 2024 година