Hogy hatékonyanszúnyogok elleni védekezésés csökkenti az általuk hordozott betegségek előfordulását, stratégiai, fenntartható és környezetbarát alternatívákra van szükség a vegyi növényvédő szerek helyett.Egyes Brassicaceae (Brassica család) magliszteit biológiailag inaktív glükozinolátok enzimatikus hidrolízisével előállított növényi eredetű izotiocianátok forrásaként értékeltük az egyiptomi Aedes leküzdésére (L., 1762).Öt zsírtalanított magliszt (Brassica juncea (L) Czern., 1859, Lepidium sativum L., 1753, Sinapis alba L., 1753, Thlaspi arvense L., 1753 és Thlaspi arvense – a termikus inaktiválás és a kémiai enzimatikus degradáció három fő típusa termékek Allil-izotiocianát, benzil-izotiocianát és 4-hidroxi-benzil-izotiocianát toxicitásának (LC50) meghatározása Aedes aegypti lárvákkal szemben 24 órás expozíciónál = 0,04 g/120 ml dH2O).LC50 értékek a mustárhoz, a fehér mustárhoz és a zsurlóhoz.magliszt 0,05, 0,08 és 0,05 volt az allil-izotiocianáttal (LC50 = 19,35 ppm) és 4-hez képest. A hidroxi-benzil-izotiocianát (LC50 = 55,41 ppm) toxikusabb volt a lárvák számára, mint 200.1 g/10 órával a kezelés után.Ezek az eredmények összhangban vannak a lucernamagliszt előállításával.A benzil-észterek nagyobb hatékonysága megfelel a számított LC50 értékeknek.A magliszt használata hatékony módszert jelenthet a szúnyoggyérítésre.a keresztesvirágú magpor és főbb kémiai komponenseinek hatékonysága a szúnyoglárvákkal szemben, és bemutatja, hogy a keresztesvirágú magporban található természetes vegyületek hogyan szolgálhatnak ígéretes, környezetbarát lárvairtó szerként a szúnyogok elleni védekezésben.
Az Aedes szúnyogok által okozott vektorok által terjesztett betegségek továbbra is jelentős globális közegészségügyi probléma.A szúnyogok által terjesztett betegségek előfordulása földrajzilag terjed1,2,3, és újra megjelenik, ami súlyos betegségek kitöréséhez vezet4,5,6,7.A betegségek (pl. chikungunya, dengue-láz, Rift Valley-láz, sárgaláz és Zika-vírus) terjedése emberek és állatok körében példátlan.A dengue-láz önmagában hozzávetőleg 3,6 milliárd embert tesz ki a fertőzés kockázatának a trópusokon, és a becslések szerint évente 390 millió fertőzés fordul elő, ami évente 6100–24300 halálesetet okoz8.A Zika-vírus újbóli megjelenése és kitörése Dél-Amerikában világszerte felkeltette a figyelmet, mivel agykárosodást okoz a fertőzött nőktől született gyermekekben2.Kremer és munkatársai 3 azt jósolják, hogy az Aedes szúnyogok földrajzi elterjedése tovább fog bővülni, és 2050-re a világ lakosságának felét fenyegeti a szúnyogok által terjesztett arbovírusok általi fertőzés.
A közelmúltban kifejlesztett dengue-láz és sárgaláz elleni vakcinák kivételével a legtöbb szúnyogok által terjesztett betegség ellen még nem dolgoztak ki vakcinát9,10,11.A vakcinák még mindig korlátozott mennyiségben állnak rendelkezésre, és csak klinikai vizsgálatok során használják őket.A szúnyogvektorok szintetikus rovarirtó szerekkel történő védekezése kulcsfontosságú stratégia a szúnyogok által terjesztett betegségek terjedésének megfékezésében12,13.Bár a szintetikus peszticidek hatékonyak a szúnyogok elpusztításában, a szintetikus peszticidek folyamatos használata negatívan hat a nem célszervezetekre, és szennyezi a környezetet14,15,16.Még riasztóbb a szúnyogok vegyi rovarölő szerekkel szembeni rezisztenciájának növekedése17,18,19.Ezek a peszticidekkel kapcsolatos problémák felgyorsították a hatékony és környezetbarát alternatívák keresését a betegségek vektorainak leküzdésére.
Különféle növényeket fejlesztettek ki növényvédő szerek forrásaként a kártevők elleni küzdelemben20,21.A növényi anyagok általában környezetbarátak, mivel biológiailag lebonthatók, és alacsony vagy elhanyagolható toxicitást mutatnak a nem célszervezetekre, például emlősökre, halakra és kétéltűekre20,22.Ismeretes, hogy a gyógynövénykészítmények különféle hatásmechanizmusú bioaktív vegyületeket állítanak elő a szúnyogok különböző életszakaszainak hatékony leküzdésére23,24,25,26.A növényi eredetű vegyületek, például az illóolajok és más aktív növényi összetevők felkeltették a figyelmet, és megnyitották az utat a szúnyogvektorok elleni védekezés innovatív eszközei előtt.Az illóolajok, monoterpének és szeszkviterpének riasztószerként, táplálékriasztóként és ovicidként hatnak27,28,29,30,31,32,33.Sok növényi olaj okozza a szúnyoglárvák, bábok és imágók pusztulását34,35,36, befolyásolva a rovarok idegrendszerét, légzőrendszerét, endokrin rendszerét és más fontos rendszereit37.
A közelmúltban végzett tanulmányok betekintést nyújtottak a mustárnövények és magjaik lehetséges felhasználásába bioaktív vegyületek forrásaként.A mustármaglisztet biofüstölő szerként38, 39, 40, 41 tesztelték, és talajjavítóként használták a gyomirtásra42, 43, 44 és a talajban terjedő növényi kórokozók elleni védekezésre45, 46, 47, 48, 49, 50, valamint a növények táplálására.fonálférgek 41, 51, 52, 53, 54 és kártevők 55, 56, 57, 58, 59, 60. Ezeknek a magporoknak a gombaölő hatását az izotiocianátok nevű növényvédő vegyületeknek tulajdonítják38, 42, 60.A növényekben ezek a védővegyületek a növényi sejtekben nem bioaktív glükozinolátok formájában raktározódnak.Ha azonban a növényeket rovartáplálás vagy kórokozó fertőzés károsítja, akkor a mirozináz a glükozinolátokat bioaktív izotiocianátokká hidrolizálja55,61.Az izotiocianátok illékony vegyületek, amelyekről ismert, hogy széles spektrumú antimikrobiális és rovarölő hatással rendelkeznek, és szerkezetük, biológiai aktivitásuk és tartalmuk nagymértékben változik a Brassicaceae fajok között42, 59, 62, 63.
Bár ismert, hogy a mustármaglisztből származó izotiocianátok rovarölő hatásúak, az orvosilag fontos ízeltlábú vektorokkal szembeni biológiai aktivitásra vonatkozó adatok hiányoznak.Vizsgálatunk négy zsírtalanított magpor lárvicid aktivitását vizsgálta Aedes szúnyogok ellen.Az Aedes aegypti lárvái.A tanulmány célja az volt, hogy felmérjük a lehetséges felhasználásukat környezetbarát biopeszticidként a szúnyoggyérítéshez.A magliszt három fő kémiai komponensét, az allil-izotiocianátot (AITC), a benzil-izotiocianátot (BITC) és a 4-hidroxi-benzil-izotiocianátot (4-HBITC) is tesztelték, hogy teszteljék ezeknek a kémiai összetevőknek a biológiai aktivitását szúnyoglárvákon.Ez az első olyan jelentés, amely négy káposztamagpor és főbb kémiai összetevőik hatékonyságát értékeli a szúnyoglárvák ellen.
Az Aedes aegypti (Rockefeller törzs) laboratóriumi telepeit 26°C-on, 70%-os relatív páratartalom (RH) és 10:14 óra (L:D fotoperiódus) mellett tartottuk.A párosított nőstényeket műanyag ketrecekben helyeztük el (magasságuk 11 cm és átmérője 9,5 cm), és cumisüveges etetőrendszeren keresztül etettük citrált szarvasmarhavér felhasználásával (HemoStat Laboratories Inc., Dixon, CA, USA).A véradagolás a szokásos módon, membrános többüveges adagolóval (Chemglass, Life Sciences LLC, Vineland, NJ, USA) történt, amely egy keringető vízfürdőcsőhöz (HAAKE S7, Thermo-Scientific, Waltham, MA, USA) volt csatlakoztatva hőmérsékleten. kontroll 37 °C.Feszítsen egy Parafilm M fóliát mindegyik üvegadagoló kamra aljára (154 mm2 terület).Ezután mindegyik etetőt a párzó nőstényt tartalmazó ketrec felső rácsára helyeztük.Körülbelül 350–400 μl szarvasmarha vért adtunk egy üveg adagolótölcsérbe Pasteur pipettával (Fisherbrand, Fisher Scientific, Waltham, MA, USA), és a kifejlett férgeket legalább egy órán keresztül hagytuk lecsepegni.A vemhes nőstényeknek ezután 10%-os szacharózoldatot adtunk, és hagytuk, hogy tojásokat rakjanak nedves szűrőpapírra, amely egyedi ultraátlátszó szuflépoharakba bélelt (1,25 fl oz méretű, Dart Container Corp., Mason, MI, USA).ketrec vízzel.Helyezzen tojást tartalmazó szűrőpapírt egy lezárt zacskóba (SC Johnsons, Racine, WI), és tárolja 26°C-on.A tojásokat kikeltették, és körülbelül 200-250 lárvát neveltek fel műanyag tálcákon, amelyek nyúleledel (ZuPreem, Premium Natural Products, Inc., Mission, KS, USA) és májpor (MP Biomedicals, LLC, Solon, OH, EGYESÜLT ÁLLAMOK).és halfilé (TetraMin, Tetra GMPH, Meer, Németország) 2:1:1 arányban.Biológiai vizsgálataink során késői harmadik lárvát használtunk.
A tanulmányban használt növényi maganyagokat a következő kereskedelmi és kormányzati forrásokból szereztük be: Brassica juncea (barna mustár-Pacific Gold) és Brassica juncea (fehér mustár-Ida arany) a Pacific Northwest Farmers' Cooperative-tól, Washington állam, USA;(Garden Cress) a Kelly Seed and Hardware Co.-tól, Peoria, IL, USA és Thlaspi arvense (Field Pennycress-Elisabeth) az USDA-ARS-től, Peoria, IL, USA;A vizsgálatban használt vetőmagok közül egyiket sem kezelték peszticidekkel.Ebben a vizsgálatban minden vetőmaganyagot a helyi és nemzeti előírásoknak, valamint az összes vonatkozó helyi állami és nemzeti előírásnak megfelelően dolgoztak fel és használtak fel.Ez a tanulmány nem vizsgálta a transzgenikus növényfajtákat.
A Brassica juncea (PG), a lucerna (Ls), a fehér mustár (IG), a Thlaspi arvense (DFP) magjait Retsch ZM200 ultracentrifugális malomban (Retsch, Haan, Németország) 0,75 mm-es hálóval és rozsdamentes acélból készítették. acél rotor, 12 fog, 10 000 ford/perc (1. táblázat).Az őrölt magport egy papírgyűszűre helyeztük, és hexánnal zsírtalanítottuk Soxhlet-készülékben 24 órán át.A zsírtalanított mezei mustár almintáját 100 °C-on 1 órán át hőkezeltük, hogy a mirozináz denaturálódjon, és megakadályozzuk a glükozinolátok hidrolízisét, így biológiailag aktív izotiocianátok keletkeznek.Negatív kontrollként hőkezelt zsurlómag port (DFP-HT) használtunk mirozináz denaturálásával.
A zsírtalanított magliszt glükozinolát tartalmát három párhuzamosban határoztuk meg nagy teljesítményű folyadékkromatográfiával (HPLC) egy korábban publikált protokoll szerint 64 .Röviden, 3 ml metanolt adtunk egy 250 mg-os zsírtalanított magpor mintájához.Mindegyik mintát 30 percig ultrahanggal kezeltük vízfürdőben, és 16 órán át sötétben hagytuk 23 °C-on.A szerves réteg 1 ml-es aliquot részét ezután 0,45 μm-es szűrőn átszűrtük egy automatikus mintavevőbe.Shimadzu HPLC rendszeren (két LC 20AD szivattyú; SIL 20A automatikus mintavevő; DGU 20As gáztalanító; SPD-20A UV-VIS detektor 237 nm-en történő monitorozáshoz; és CBM-20A kommunikációs busz modul) futtatva meghatároztuk a magliszt glükozinolát tartalmát. három példányban.a Shimadzu LC Solution szoftver 1.25-ös verziójával (Shimadzu Corporation, Columbia, MD, USA).Az oszlop egy C18 Inertsil fordított fázisú oszlop volt (250 mm × 4,6 mm; RP C-18, ODS-3, 5u; GL Sciences, Torrance, CA, USA).A kezdeti mozgófázis körülményei 12% metanol/88% 0,01 M tetrabutil-ammónium-hidroxid vízben (TBAH; Sigma-Aldrich, St. Louis, MO, USA) voltak, 1 ml/perc áramlási sebességgel.15 μl minta befecskendezése után a kezdeti körülményeket 20 percig fenntartottuk, majd az oldószerarányt 100%-os metanolra állítottuk, a teljes mintaelemzési idő 65 perc volt.Egy standard görbét (nM/mAb alapú) állítottunk elő a frissen készített szinapin, glükozinolát és mirozin standardok sorozathígításaival (Sigma-Aldrich, St. Louis, MO, USA) a zsírtalanított magliszt kéntartalmának becslésére.glükozinolátok.A minták glükozinolát koncentrációit Agilent 1100 HPLC-vel (Agilent, Santa Clara, CA, USA) vizsgáltuk az OpenLAB CDS ChemStation verziójával (C.01.07 SR2 [255]), amely ugyanilyen oszloppal volt felszerelve, és egy korábban leírt módszert alkalmazva.Meghatároztuk a glükozinolát koncentrációkat;összehasonlíthatóak legyenek a HPLC rendszerek között.
Az allil-izotiocianátot (94%, stabil) és a benzil-izotiocianátot (98%) a Fisher Scientific-től (Thermo Fisher Scientific, Waltham, MA, USA) vásároltuk.A 4-hidroxi-benzil-izotiocianátot a ChemCruz-tól (Santa Cruz Biotechnology, CA, USA) vásároltuk.Amikor a mirozináz enzimatikusan hidrolizálja, a glükozinolátok, glükozinolátok és glükozinolátok allil-izotiocianátot, benzil-izotiocianátot és 4-hidroxi-benzil-izotiocianátot képeznek.
A laboratóriumi biológiai vizsgálatokat Muturi et al.32 módosításokkal.A vizsgálat során öt alacsony zsírtartalmú magtakarmányt használtak: DFP, DFP-HT, IG, PG és Ls.Húsz lárvát helyeztünk egy 400 ml-es eldobható háromutas főzőpohárba (VWR International, LLC, Radnor, PA, USA), amely 120 ml ionmentesített vizet (dH2O) tartalmazott.Hét magliszt-koncentrációt teszteltek szúnyoglárva toxicitás szempontjából: 0,01, 0,02, 0,04, 0,06, 0,08, 0,1 és 0,12 g magliszt/120 ml dH2O DFP magliszt, DFP-HT, IG és PG esetében.Az előzetes biológiai vizsgálatok azt mutatják, hogy a zsírtalanított Ls magliszt mérgezőbb, mint négy másik vizsgált magliszt.Ezért az Ls magliszt hét kezelési koncentrációját a következő koncentrációkra állítottuk be: 0,015, 0,025, 0,035, 0,045, 0,055, 0,065 és 0,075 g/120 ml dH2O.
Egy kezeletlen kontrollcsoportot (dH20, magliszt-kiegészítő nélkül) vettünk fel a normál rovarpusztulás értékelésére a vizsgálati körülmények között.A toxikológiai biológiai vizsgálatok minden magliszt esetében három ismétlődő háromszögű főzőpoharat tartalmaztak (20 késői harmadik állapotú lárva főzőpoháronként), összesen 108 fiolát.A kezelt tartályokat szobahőmérsékleten (20-21 °C) tároltuk, és a lárvapusztulást 24 és 72 órán át folyamatosan kezeltük a kezelési koncentrációknak.Ha a szúnyog teste és függelékei nem mozdulnak el, ha vékony rozsdamentes acél spatulával átszúrják vagy megérintik, a szúnyoglárvákat elpusztultnak tekintik.Az elpusztult lárvák általában mozdulatlanul maradnak dorsalis vagy ventrális helyzetben a tartály alján vagy a víz felszínén.A kísérletet háromszor megismételtük különböző napokon, különböző lárvacsoportokkal, összesen 180 lárvát tettek ki minden egyes kezelési koncentrációnak.
Az AITC, BITC és 4-HBITC szúnyoglárvákra gyakorolt toxicitását ugyanazzal a biológiai vizsgálati eljárással, de eltérő kezelésekkel értékelték.Minden vegyi anyaghoz készítsen 100 000 ppm törzsoldatot úgy, hogy 100 µL vegyszert ad 900 µl abszolút etanolhoz egy 2 ml-es centrifugacsőben, és 30 másodpercig rázza az alapos elkeveredés érdekében.A kezelési koncentrációkat előzetes biológiai vizsgálataink alapján határoztuk meg, amelyek szerint a BITC sokkal toxikusabb, mint az AITC és a 4-HBITC.A toxicitás meghatározásához 5 koncentrációjú BITC (1, 3, 6, 9 és 12 ppm), 7 koncentrációs AITC (5, 10, 15, 20, 25, 30 és 35 ppm) és 6 koncentráció 4-HBITC (15 ppm) , 15, 20, 25, 30 és 35 ppm).30, 45, 60, 75 és 90 ppm).A kontroll kezeléshez 108 μl abszolút etanolt fecskendeztünk, ami megfelel a vegyszeres kezelés maximális térfogatának.A biológiai vizsgálatokat a fentiek szerint megismételtük, és kezelési koncentrációnként összesen 180 lárvát tettek ki.A lárvapusztulást minden AITC, BITC és 4-HBITC koncentrációnál rögzítettük 24 órás folyamatos expozíció után.
65 dózisfüggő mortalitási adat probit-analízisét Polo szoftverrel (Polo Plus, LeOra Software, 1.0-s verzió) végezték el az 50%-os halálos koncentráció (LC50), a 90%-os halálos koncentráció (LC90), a meredekség, a halálos dózis együttható és a 95 kiszámítására. % halálos koncentráció.a log-transzformált koncentráció és a dózis-mortalitás görbék halálos dózisarányainak konfidenciaintervallumán alapul.A mortalitási adatok az egyes kezelési koncentrációknak kitett 180 lárva kombinált ismétlési adatain alapulnak.A valószínűségi elemzést minden maglisztre és minden kémiai komponensre külön-külön végeztük.A letális dózisarány 95%-os konfidencia intervalluma alapján a magliszt és a kémiai összetevők szúnyoglárvákra gyakorolt toxicitását szignifikánsan eltérőnek tekintettük, így az 1-es értéket tartalmazó konfidencia intervallum nem különbözött szignifikánsan, P = 0,0566.
A DFP, IG, PG és Ls zsírtalanított maglisztekben a főbb glükozinolátok meghatározására vonatkozó HPLC-eredményeket az 1. táblázat sorolja fel. A vizsgált maglisztekben található főbb glükozinolátok eltérőek voltak, kivéve a DFP-t és a PG-t, amelyek mindkettő mirozináz-glükozinolátot tartalmazott.A PG mirozinin tartalma magasabb volt, mint a DFP-ben, 33,3 ± 1,5 és 26,5 ± 0,9 mg/g.Az Ls magpor 36,6 ± 1,2 mg/g glükoglikont, míg az IG magpor 38,0 ± 0,5 mg/g szinapint tartalmazott.
Az Ae lárvái.Az Aedes aegypti szúnyogok elpusztultak, amikor zsírtalanított magliszttel kezelték, bár a kezelés hatékonysága a növényfajtól függően változott.Csak a DFP-NT nem volt mérgező a szúnyoglárvákra 24 és 72 órás expozíció után (2. táblázat).Az aktív magpor toxicitása a koncentráció növekedésével nőtt (1A, B ábra).A magliszt szúnyoglárvákra gyakorolt toxicitása szignifikánsan változott az LC50 értékek halálos dózisarányának 95%-os CI-je alapján 24 órás és 72 órás értékelésnél (3. táblázat).24 óra elteltével az Ls magliszt toxikus hatása nagyobb volt, mint más magliszt kezeléseknél, a legnagyobb aktivitással és a lárvákra gyakorolt maximális toxicitással (LC50 = 0,04 g/120 ml dH2O).A lárvák 24 óra elteltével kevésbé voltak érzékenyek a DFP-re, mint az IG, Ls és PG magporos kezeléseknél, az LC50 értéke 0,115, 0,04 és 0,08 g/120 ml dH2O volt, ami statisztikailag magasabb volt, mint az LC50 érték.0,211 g/120 ml dH2O (3. táblázat).A DFP, IG, PG és Ls LC90 értéke 0,376, 0,275, 0,137 és 0,074 g/120 ml dH2O volt (2. táblázat).A DPP legmagasabb koncentrációja 0,12 g/120 ml dH2O volt.24 órás vizsgálat után a lárva átlagos mortalitása már csak 12%, míg az IG és PG lárvák átlagos mortalitása elérte az 51%-ot, illetve a 82%-ot.24 órás kiértékelés után az átlagos lárvapusztulás a legmagasabb koncentrációjú Ls magliszt kezelésnél (0,075 g/120 ml dH2O) 99% volt (1A. ábra).
A mortalitási görbéket az Ae dózisválaszából (Probit) becsültük.Az egyiptomi lárvák (3. instar lárvák) a magliszt koncentrációjához 24 órával (A) és 72 órával (B) a kezelés után.A szaggatott vonal a magliszt kezelés LC50 értékét jelzi.DFP Thlaspi arvense, DFP-HT hővel inaktivált Thlaspi arvense, IG Sinapsis alba (Ida Gold), PG Brassica juncea (Pacific Gold), Ls Lepidium sativum.
72 órás értékeléskor a DFP, IG és PG magliszt LC50 értéke 0,111, 0,085 és 0,051 g/120 ml dH2O volt.Szinte minden Ls maglisztnek kitett lárva elpusztult 72 órás expozíció után, így a mortalitási adatok nem voltak összhangban a Probit analízissel.A többi magliszthez képest a lárvák kevésbé voltak érzékenyek a DFP magliszt-kezelésre, és statisztikailag magasabb LC50-értékekkel rendelkeztek (2. és 3. táblázat).72 óra elteltével a DFP, IG és PG magliszt-kezelések LC50 értékeit 0,111, 0,085 és 0,05 g/120 ml dH2O-ra becsülték.72 órás kiértékelés után a DFP, IG és PG magporok LC90 értéke 0,215, 0,254 és 0,138 g/120 ml dH2O volt.72 órás kiértékelés után az átlagos lárvapusztulás a DFP, IG és PG magliszt-kezelések esetén 0,12 g/120 ml dH2O maximális koncentrációnál 58%, 66% és 96% volt (1B. ábra).72 órás értékelés után a PG magliszt toxikusabbnak bizonyult, mint az IG és a DFP magliszt.
A szintetikus izotiocianátok, az allil-izotiocianát (AITC), a benzil-izotiocianát (BITC) és a 4-hidroxi-benzil-izotiocianát (4-HBITC) hatékonyan pusztítják el a szúnyoglárvákat.A kezelés után 24 órával a BITC toxikusabb volt a lárvákra, LC50-értéke 5,29 ppm, szemben az AITC 19,35 ppm-ével és a 4-HBITC 55,41 ppm-ével (4. táblázat).Az AITC-hez és a BITC-hez képest a 4-HBITC alacsonyabb toxicitással és magasabb LC50-értékkel rendelkezik.Jelentős különbségek vannak a két fő izotiocianát (Ls és PG) szúnyoglárva toxicitásában a legerősebb maglisztben.Az LC50 értékek halálos dózisarányán alapuló toxicitás az AITC, BITC és 4-HBITC között olyan statisztikai különbséget mutatott, hogy az LC50 letális dózisarány 95%-os CI-je nem tartalmazott 1-es értéket (P = 0,05, táblázat). 4).A BITC és az AITC legmagasabb koncentrációi a becslések szerint a vizsgált lárvák 100%-át elpusztítják (2. ábra).
A mortalitási görbéket az Ae dózisválaszából (Probit) becsültük.24 órával a kezelés után az egyiptomi lárvák (3. instar lárvák) elérték a szintetikus izotiocianát koncentrációt.A szaggatott vonal az izotiocianátos kezelés LC50 értékét jelöli.Benzil-izotiocianát BITC, allil-izotiocianát AITC és 4-HBITC.
A növényi biopeszticidek szúnyogvektor-irtó szerként való alkalmazását régóta tanulmányozták.Sok növény természetes vegyszereket állít elő, amelyek inszekticid hatásúak37.Bioaktív vegyületeik vonzó alternatívát jelentenek a szintetikus rovarirtó szerek helyett, amelyek nagy potenciállal rendelkeznek a kártevők, köztük a szúnyogok elleni védekezésben.
A mustárnövényeket vetőmagként termesztik, fűszerként és olajforrásként használják.Ha a mustárolajat a magokból vonják ki, vagy ha a mustárt bioüzemanyagként való felhasználás céljából vonják ki, 69 a melléktermék zsírtalanított magliszt.Ez a magliszt megőriz számos természetes biokémiai komponensét és hidrolitikus enzimét.Ennek a maglisztnek a toxicitása az izotiocianátok termelésének tulajdonítható55,60,61.Az izotiocianátok a glikozinolátoknak a mirozináz enzim által a magliszt hidratálása során történő hidrolízisével képződnek38, 55, 70, és ismerten gombaölő, baktericid, nematocid és rovarölő hatásúak, valamint egyéb tulajdonságokkal rendelkeznek, beleértve a kémiai érzékszervi hatásokat és a kemoterápiás tulajdonságokat61,62. 70.Számos tanulmány kimutatta, hogy a mustárnövények és a magliszt hatékonyan fertőtlenítik a talajt és a tárolt élelmiszerek kártevőit57, 59, 71, 72.Ebben a vizsgálatban a négymagos liszt és három bioaktív terméke, az AITC, a BITC és a 4-HBITC toxicitását értékeltük az Aedes szúnyoglárvákra.Aedes aegypti.Ha a maglisztet közvetlenül a szúnyoglárvákat tartalmazó vízhez adják, az várhatóan aktiválja az enzimatikus folyamatokat, amelyek a szúnyoglárvákra mérgező izotiocianátokat termelnek.Ezt a biotranszformációt részben a magliszt megfigyelt lárvicid aktivitása és az inszekticid aktivitás elvesztése bizonyítja, amikor a törpe mustármaglisztet felhasználás előtt hőkezelték.A hőkezelés várhatóan elpusztítja a glükozinolátokat aktiváló hidrolitikus enzimeket, ezáltal megakadályozza a bioaktív izotiocianátok képződését.Ez az első olyan tanulmány, amely megerősítette a káposztamagpor rovarölő tulajdonságait a szúnyogok ellen vízi környezetben.
A vizsgált magporok közül a vízitormapor (Ls) volt a legmérgezőbb, ami az Aedes albopictus magas mortalitását okozta.Az Aedes aegypti lárvákat 24 órán keresztül folyamatosan dolgoztuk fel.A maradék három magpor (PG, IG és DFP) lassabb aktivitást mutatott, és 72 órás folyamatos kezelés után is jelentős mortalitást okozott.Csak az Ls magliszt tartalmazott jelentős mennyiségű glükozinolátot, míg a PG és a DFP mirozinázt, az IG pedig glükozinolátot tartalmazott fő glükozinolátként (1. táblázat).A glükotropaeolint BITC-vé, a szinalbint pedig 4-HBITC61,62-vé hidrolizálják.Biológiai vizsgálati eredményeink azt mutatják, hogy mind az Ls magliszt, mind a szintetikus BITC erősen mérgező a szúnyoglárvákra.A PG és DFP magliszt fő összetevője a mirozináz-glükozinolát, amely AITC-vé hidrolizálódik.Az AITC hatékonyan pusztítja el a szúnyoglárvákat 19,35 ppm LC50 értékkel.Az AITC-hez és a BITC-hez képest a 4-HBITC izotiocianát a legkevésbé mérgező a lárvákra.Bár az AITC kevésbé mérgező, mint a BITC, LC50 értékeik alacsonyabbak, mint sok szúnyoglárvákon tesztelt illóolajé32,73,74,75.
A szúnyoglárvák elleni használatra szánt keresztesvirágú magporunk egy fő glükozinolátot tartalmaz, amely a HPLC-vel meghatározott összes glükozinolát több mint 98-99%-át teszi ki.Nyomokban más glükozinolátokat is kimutattunk, de ezek szintje az összes glükozinolát 0,3%-ánál kisebb volt.A vízitorma (L. sativum) magpora másodlagos glükozinolátokat (sinigrin) tartalmaz, de arányuk az összes glükozinolát 1%-a, tartalmuk továbbra is elenyésző (kb. 0,4 mg/g magpor).Bár a PG és a DFP ugyanazt a fő glükozinolátot (mirozint) tartalmazzák, a maglisztek larvicid aktivitása jelentősen eltér az LC50 értékük miatt.A lisztharmattól eltérő toxicitású.Az Aedes aegypti lárvák megjelenése a két magtakarmány mirozináz aktivitásában vagy stabilitásában mutatkozó különbségeknek tudható be.A mirozináz aktivitás fontos szerepet játszik a hidrolízistermékek, például az izotiocianátok biológiai hozzáférhetőségében a Brassicaceae növényekben76.Pocock és munkatársai 77 és Wilkinson és munkatársai 78 korábbi jelentései kimutatták, hogy a mirozináz aktivitásban és stabilitásban bekövetkező változások genetikai és környezeti tényezőkkel is összefüggésbe hozhatók.
A várható bioaktív izotiocianát-tartalmat az egyes maglisztek LC50-értékei alapján számítottuk ki 24 és 72 óra után (5. táblázat), a megfelelő vegyszerekkel való összehasonlításhoz.24 óra elteltével a maglisztben lévő izotiocianátok mérgezőbbek voltak, mint a tiszta vegyületek.Az izotiocianátos vetőmag-kezelések ppm (ppm) részei alapján számított LC50 értékek alacsonyabbak voltak, mint a BITC, AITC és 4-HBITC alkalmazások LC50 értékei.Megfigyeltük, hogy a lárvák magliszt pelletet fogyasztottak (3A. ábra).Következésképpen a lárvák koncentráltabban érintkezhetnek a toxikus izotiocianátokkal, ha magliszt-szemcséket fogyasztanak.Ez a legnyilvánvalóbban az IG és PG magliszt kezeléseknél volt látható 24 órás expozíciónál, ahol az LC50 koncentráció 75%-kal, illetve 72%-kal volt alacsonyabb, mint a tiszta AITC és 4-HBITC kezeléseknél.Az Ls- és DFP-kezelések toxikusabbak voltak, mint a tiszta izotiocianát, az LC50-értékek 24%-kal, illetve 41%-kal alacsonyabbak voltak.A kontroll kezelés lárvái sikeresen bebábozódtak (3B. ábra), míg a maglisztes kezelésben a lárvák többsége nem bábozódott be, és a lárvafejlődés jelentősen késett (3B., D. ábra).A Spodopteralitura esetében az izotiocianátok növekedési késleltetéssel és fejlődési késleltetéssel járnak79.
Az Ae lárvái.Az Aedes aegypti szúnyogokat 24–72 órán keresztül folyamatosan kitettük a Brassica magpornak.(A) Elpusztult lárvák magliszt-részecskékkel a szájrészekben (karikázva);(B) A kontroll kezelés (dH20 hozzáadott magliszt nélkül) azt mutatja, hogy a lárvák normálisan növekednek és 72 óra elteltével kezdenek bábozni (C, D) Magliszttel kezelt lárvák;a magliszt fejlettségi különbségeket mutatott, és nem bábozódtak be.
Nem vizsgáltuk az izotiocianátok szúnyoglárvákra gyakorolt toxikus hatásának mechanizmusát.A vörös tűzhangyákon (Solenopsis invicta) végzett korábbi vizsgálatok azonban kimutatták, hogy a glutation S-transzferáz (GST) és az észteráz (EST) gátlása az izotiocianát bioaktivitásának fő mechanizmusa, és az AITC még alacsony aktivitás mellett is gátolja a GST aktivitását. .vörös importált tűzhangyák alacsony koncentrációban.Az adag 0,5 µg/ml80.Ezzel szemben az AITC gátolja az acetilkolinészterázt kifejlett kukoricazsizsiknál (Sitophilus zeamais)81.Hasonló vizsgálatokat kell végezni a szúnyoglárvák izotiocianát aktivitásának mechanizmusának tisztázására.
Hővel inaktivált DFP-kezelést alkalmazunk annak alátámasztására, hogy a növényi glükozinolátok hidrolízise reaktív izotiocianátokká alakítja a szúnyoglárva-szabályozást mustármagliszttel.A DFP-HT magliszt nem volt mérgező a vizsgált kijuttatási arányok mellett.Lafarga et al.82 arról számolt be, hogy a glükozinolátok érzékenyek a magas hőmérsékleten történő lebomlásra.A hőkezelés várhatóan denaturálja a maglisztben lévő mirozináz enzimet, és megakadályozza a glükozinolátok reaktív izotiocianátokká történő hidrolízisét.Ezt Okunade és mtsai is megerősítették.75 kimutatta, hogy a mirozináz hőmérsékletérzékeny, ami azt mutatja, hogy a mirozináz aktivitása teljesen inaktiválódott, amikor a mustárt, a fekete mustárt és a vérgyökér magokat 80 °C feletti hőmérsékletnek tették ki.C. Ezek a mechanizmusok a hőkezelt DFP magliszt inszekticid aktivitásának elvesztését eredményezhetik.
Így a mustármag liszt és három fő izotiocianátja mérgező a szúnyoglárvákra.Tekintettel a magliszt és a kémiai kezelések közötti különbségekre, a magliszt használata hatékony módszer lehet a szúnyoggyérítésre.Szükség van a megfelelő készítmények és hatékony bejuttatási rendszerek azonosítására a magporok alkalmazásának hatékonyságának és stabilitásának javítása érdekében.Eredményeink azt mutatják, hogy a mustármagliszt a szintetikus növényvédő szerek alternatívájaként lehetséges.Ez a technológia innovatív eszközzé válhat a szúnyogvektorok elleni küzdelemben.Mivel a szúnyoglárvák vízi környezetben szaporodnak, és a magliszt glükozinolátok enzimatikusan átalakulnak aktív izotiocianátokká a hidratálás során, a mustármagliszt szúnyogok által fertőzött vízben való felhasználása jelentős védekezési lehetőséget kínál.Bár az izotiocianátok lárvicid aktivitása változó (BITC > AITC > 4-HBITC), további kutatásokra van szükség annak meghatározására, hogy a magliszt és több glükozinolát kombinációja szinergikusan növeli-e a toxicitást.Ez az első olyan tanulmány, amely bemutatja a zsírtalanított keresztesvirágú magliszt és három bioaktív izotiocianát rovarölő hatását a szúnyogokra.A tanulmány eredményei új utat törnek meg azáltal, hogy kimutatták, hogy a zsírtalanított káposztamagliszt, amely a magvakból történő olajkivonás mellékterméke, ígéretes lárvaölő szerként szolgálhat a szúnyoggyérítésben.Ezek az információk elősegíthetik a növényi biokontroll szerek felfedezését és olcsó, praktikus és környezetbarát biopeszticidként való kifejlesztését.
Az ehhez a tanulmányhoz generált adatkészletek és a kapott elemzések ésszerű kérésre elérhetők a megfelelő szerzőtől.A vizsgálat végén minden, a vizsgálatban felhasznált anyagot (rovarok és magliszt) megsemmisítettek.
Feladás időpontja: 2024. július 29