За да ефективноконтрол на комаритеи намаляване на честотата на болестите, които пренасят, са необходими стратегически, устойчиви и екологични алтернативи на химическите пестициди.Ние оценихме брашна от семена от някои Brassicaceae (семейство Brassica) като източник на изотиоцианати от растителен произход, произведени чрез ензимна хидролиза на биологично неактивни глюкозинолати за използване при контрола на Egyptian Aedes (L., 1762).Брашно от пет обезмаслени семена (Brassica juncea (L) Czern., 1859, Lepidium sativum L., 1753, Sinapis alba L., 1753, Thlaspi arvense L., 1753 и Thlaspi arvense – три основни вида термично инактивиране и ензимно разграждане Химически продукти За определяне на токсичността (LC50) на алил изотиоцианат, бензил изотиоцианат и 4-хидроксибензилизотиоцианат към ларвите на Aedes aegypti при 24-часова експозиция = 0,04 g/120 ml dH2O).LC50 стойности за горчица, бял синап и хвощ.брашно от семена е съответно 0,05, 0,08 и 0,05 в сравнение с алил изотиоцианат (LC50 = 19,35 ppm) и 4. -Хидроксибензилизотиоцианат (LC50 = 55,41 ppm) е по-токсичен за ларвите през 24 часа след третиране, отколкото съответно 0,1 g/120 ml dH2O.Тези резултати са в съответствие с производството на брашно от семена от люцерна.По-високата ефективност на бензиловите естери съответства на изчислените стойности на LC50.Използването на брашно от семена може да осигури ефективен метод за контрол на комарите.ефективността на праха от семена на кръстоцветни и неговите основни химически компоненти срещу ларви на комари и показва как естествените съединения в праха от семена на кръстоцветни могат да служат като обещаващ екологично чист ларвицид за контрол на комарите.
Трансмисионните болести, причинени от комари Aedes, остават основен глобален проблем за общественото здраве.Случаите на болести, пренасяни от комари, се разпространяват географски1,2,3 и се появяват отново, което води до огнища на тежко заболяване4,5,6,7.Разпространението на болести сред хората и животните (напр. чикунгуня, денга, треска от Рифт Вали, жълта треска и вирус Зика) е безпрецедентно.Само треската на денга излага приблизително 3,6 милиарда души на риск от инфекция в тропиците, като приблизително 390 милиона инфекции се случват годишно, което води до 6 100–24 300 смъртни случая годишно8.Повторната поява и огнището на вируса Зика в Южна Америка привлече вниманието на целия свят поради увреждането на мозъка, което причинява при деца, родени от заразени жени2.Kremer et al 3 прогнозират, че географският обхват на комарите Aedes ще продължи да се разширява и че до 2050 г. половината от световното население ще бъде изложено на риск от заразяване с арбовируси, пренасяни от комари.
С изключение на наскоро разработените ваксини срещу денга и жълта треска, ваксини срещу повечето болести, пренасяни от комари, все още не са разработени9,10,11.Ваксините все още се предлагат в ограничени количества и се използват само в клинични изпитвания.Контролът на векторите на комарите с помощта на синтетични инсектициди е ключова стратегия за контрол на разпространението на болести, пренасяни от комари12,13.Въпреки че синтетичните пестициди са ефективни при унищожаването на комари, продължаващата употреба на синтетични пестициди влияе отрицателно върху нецелевите организми и замърсява околната среда14,15,16.Още по-тревожна е тенденцията за увеличаване на резистентността на комарите към химически инсектициди17,18,19.Тези проблеми, свързани с пестицидите, ускориха търсенето на ефективни и щадящи околната среда алтернативи за контрол на векторите на болести.
Различни растения са разработени като източници на фитопестициди за контрол на вредителите 20, 21.Растителните вещества като цяло са щадящи околната среда, тъй като са биоразградими и имат ниска или пренебрежимо малка токсичност за нецелеви организми като бозайници, риби и земноводни20,22.Известно е, че билковите препарати произвеждат различни биоактивни съединения с различни механизми на действие за ефективен контрол на различни етапи от живота на комарите 23, 24, 25, 26.Съединения с растителен произход, като етерични масла и други активни растителни съставки, привлякоха вниманието и проправиха пътя за иновативни инструменти за контрол на векторите на комари.Етеричните масла, монотерпените и сесквитерпените действат като репеленти, възпиращи храни и овициди27,28,29,30,31,32,33.Много растителни масла причиняват смъртта на ларви, какавиди и възрастни комари34,35,36, засягайки нервната, дихателната, ендокринната и други важни системи на насекомите37.
Последните проучвания дадоха представа за потенциалната употреба на синапените растения и техните семена като източник на биоактивни съединения.Брашното от синапено семе е тествано като биофумигант38,39,40,41 и се използва като добавка към почвата за потискане на плевелите42,43,44 и контрол на пренасяните в почвата растителни патогени45,46,47,48,49,50, хранене на растенията.нематоди 41, 51, 52, 53, 54 и вредители 55, 56, 57, 58, 59, 60. Фунгицидната активност на тези прахове за семена се приписва на растителнозащитни съединения, наречени изотиоцианати 38, 42, 60.В растенията тези защитни съединения се съхраняват в растителните клетки под формата на небиоактивни глюкозинолати.Въпреки това, когато растенията са повредени от хранене с насекоми или патогенна инфекция, глюкозинолатите се хидролизират от мирозиназа в биоактивни изотиоцианати55,61.Изотиоцианатите са летливи съединения, за които е известно, че имат широкоспектърна антимикробна и инсектицидна активност и тяхната структура, биологична активност и съдържание варират значително сред видовете Brassicaceae42,59,62,63.
Въпреки че е известно, че изотиоцианатите, получени от брашно от синапено семе, имат инсектицидна активност, липсват данни за биологична активност срещу важни за медицината членестоноги вектори.Нашето проучване изследва ларвицидната активност на четири обезмаслени семена на прах срещу комари Aedes.Ларви на Aedes aegypti.Целта на проучването беше да се оцени тяхната потенциална употреба като екологично чисти биопестициди за контрол на комарите.Три основни химически компонента на брашното от семена, алил изотиоцианат (AITC), бензил изотиоцианат (BITC) и 4-хидроксибензилизотиоцианат (4-HBITC) също бяха тествани за тестване на биологичната активност на тези химични компоненти върху ларвите на комари.Това е първият доклад, който оценява ефективността на четири праха от зелеви семена и техните основни химически компоненти срещу ларви на комари.
Лабораторни колонии от Aedes aegypti (щам Рокфелер) се поддържат при 26°C, 70% относителна влажност (RH) и 10:14 часа (L:D фотопериод).Чифтосаните женски се настаняват в пластмасови клетки (височина 11 cm и диаметър 9,5 cm) и се хранят чрез система за хранене с бутилка, използваща цитратна говежда кръв (HemoStat Laboratories Inc., Dixon, CA, USA).Храненето с кръв се извършва както обикновено, като се използва мембранно захранващо устройство с много стъкла (Chemglass, Life Sciences LLC, Vineland, NJ, USA), свързано към тръба за циркулираща водна баня (HAAKE S7, Thermo-Scientific, Waltham, MA, USA) с температура контрол 37 °C.Опънете филм от Parafilm M върху дъното на всяка стъклена захранваща камера (площ 154 mm2).След това всяка хранилка се поставя върху горната решетка, покриваща клетката, съдържаща женската за чифтосване.Приблизително 350–400 μl говежда кръв се добавя към стъклена захранваща фуния с помощта на пипета на Пастьор (Fisherbrand, Fisher Scientific, Waltham, MA, USA) и възрастните червеи се оставят да се отцедят за поне един час.След това на бременни женски беше даден 10% разтвор на захароза и им беше позволено да снасят яйца върху влажна филтърна хартия, облицована в индивидуални ултрапрозрачни чаши за суфле (размер 1,25 течни унции, Dart Container Corp., Мейсън, Мичиган, САЩ).клетка с вода.Поставете филтърна хартия, съдържаща яйца, в запечатан плик (SC Johnsons, Racine, WI) и съхранявайте при 26°C.Яйцата бяха излюпени и приблизително 200-250 ларви бяха отгледани в пластмасови тави, съдържащи смес от заешка храна (ZuPreem, Premium Natural Products, Inc., Mission, KS, USA) и черен дроб на прах (MP Biomedicals, LLC, Solon, OH, САЩ).и рибно филе (TetraMin, Tetra GMPH, Meer, Германия) в съотношение 2:1:1.В нашите биотестове бяха използвани ларви от късен трети етап.
Растителният посевен материал, използван в това изследване, е получен от следните търговски и правителствени източници: Brassica juncea (кафяв синап-Pacific Gold) и Brassica juncea (бял синап-Ida Gold) от Pacific Northwest Farmers' Cooperative, щат Вашингтон, САЩ;(Garden Cress) от Kelly Seed and Hardware Co., Peoria, IL, САЩ и Thlaspi arvense (Field Pennycress-Elisabeth) от USDA-ARS, Peoria, IL, САЩ;Нито едно от семената, използвани в изследването, не е било третирано с пестициди.Целият посевен материал е обработен и използван в това проучване в съответствие с местните и национални разпоредби и в съответствие с всички съответни местни държавни и национални разпоредби.Това проучване не изследва трансгенни сортове растения.
Семената на Brassica juncea (PG), люцерна (Ls), бял синап (IG), Thlaspi arvense (DFP) бяха смлени до фин прах с помощта на ултрацентробежна мелница Retsch ZM200 (Retsch, Haan, Германия), оборудвана с мрежа 0,75 mm и неръждаема стомана. стоманен ротор, 12 зъба, 10 000 об./мин (Таблица 1).Стритите семена на прах се прехвърлят в хартиен напръстник и се обезмасляват с хексан в апарат на Soxhlet за 24 часа.Подпроба от обезмаслена полска горчица беше термично обработена при 100 °C в продължение на 1 час, за да денатурира мирозиназата и да предотврати хидролизата на глюкозинолатите за образуване на биологично активни изотиоцианати.Термично обработен прах от семена от хвощ (DFP-HT) се използва като отрицателна контрола чрез денатуриране на мирозиназа.
Съдържанието на глюкозинолат в обезмасленото брашно от семена се определя в три екземпляра с помощта на високоефективна течна хроматография (HPLC) съгласно публикуван по-рано протокол 64 .Накратко, 3 mL метанол се добавят към 250 mg проба от обезмаслен прах от семена.Всяка проба се обработва с ултразвук във водна баня в продължение на 30 минути и се оставя на тъмно при 23°C в продължение на 16 часа.След това аликвотна част от 1 mL от органичния слой се филтрира през 0,45 μm филтър в автосамплер.Работейки на Shimadzu HPLC система (две LC 20AD помпи; SIL 20A автосамплер; DGU 20As дегазатор; SPD-20A UV-VIS детектор за наблюдение при 237 nm; и CBM-20A модул за комуникационна шина), беше определено съдържанието на глюкозинолат в брашното от семена в три екземпляра.с помощта на софтуер Shimadzu LC Solution версия 1.25 (Shimadzu Corporation, Колумбия, Мериленд, САЩ).Колоната беше колона с обратна фаза C18 Inertsil (250 mm × 4.6 mm; RP C-18, ODS-3, 5u; GL Sciences, Torrance, CA, USA).Условията на началната подвижна фаза бяха определени на 12% метанол/88% 0,01 М тетрабутиламониев хидроксид във вода (TBAH; Sigma-Aldrich, St. Louis, MO, USA) със скорост на потока 1 mL/min.След инжектиране на 15 μl проба, първоначалните условия се поддържат в продължение на 20 минути и след това съотношението на разтворителя се коригира до 100% метанол, с общо време за анализ на пробата от 65 минути.Стандартна крива (базирана на nM/mAb) се генерира чрез серийни разреждания на прясно приготвени стандарти на синапин, глюкозинолат и мирозин (Sigma-Aldrich, St. Louis, MO, USA) за оценка на съдържанието на сяра в обезмасленото брашно от семена.глюкозинолати.Концентрациите на глюкозинолат в пробите бяха тествани на Agilent 1100 HPLC (Agilent, Санта Клара, Калифорния, САЩ), използвайки версията OpenLAB CDS ChemStation (C.01.07 SR2 [255]), оборудвана със същата колона и използвайки описан по-горе метод.Определят се концентрациите на глюкозинолат;да бъдат сравними между HPLC системите.
Алил изотиоцианат (94%, стабилен) и бензил изотиоцианат (98%) са закупени от Fisher Scientific (Thermo Fisher Scientific, Waltham, MA, USA).4-хидроксибензилизотиоцианатът е закупен от ChemCruz (Santa Cruz Biotechnology, Калифорния, САЩ).Когато се хидролизират ензимно от мирозиназа, глюкозинолатите, глюкозинолатите и глюкозинолатите образуват съответно алил изотиоцианат, бензил изотиоцианат и 4-хидроксибензилизотиоцианат.
Лабораторните биотестове се извършват съгласно метода на Muturi et al.32 с модификации.В проучването са използвани пет фуражи с ниско съдържание на мазнини: DFP, DFP-HT, IG, PG и Ls.Двадесет ларви бяха поставени в 400 ml трипътна чаша за еднократна употреба (VWR International, LLC, Radnor, PA, САЩ), съдържаща 120 ml дейонизирана вода (dH2O).Седем концентрации на брашно от семена бяха тествани за токсичност от ларви на комари: 0,01, 0,02, 0,04, 0,06, 0,08, 0,1 и 0,12 g брашно от семена/120 ml dH2O за брашно от семена DFP, DFP-HT, IG и PG.Предварителните биотестове показват, че обезмасленото брашно от семена Ls е по-токсично от четири други тествани брашна от семена.Следователно, ние коригирахме седемте концентрации на третиране на брашно от семена Ls до следните концентрации: 0,015, 0,025, 0,035, 0,045, 0,055, 0,065 и 0,075 g/120 mL dH2O.
Нетретирана контролна група (dH20, без добавка от брашно от семена) беше включена, за да се оцени нормалната смъртност на насекоми при условия на анализ.Токсикологичните биотестове за всяко брашно от семена включват три повторни чаши с три наклона (20 ларви от късна трета възраст на чаша), за общо 108 флакона.Обработените контейнери се съхраняват при стайна температура (20-21°C) и смъртността на ларвите се записва по време на 24 и 72 часа непрекъснато излагане на третираните концентрации.Ако тялото и придатъците на комара не се движат при пробиване или докосване с тънка шпатула от неръждаема стомана, ларвите на комара се считат за мъртви.Мъртвите ларви обикновено остават неподвижни в гръбначно или вентрално положение на дъното на съда или на повърхността на водата.Експериментът се повтаря три пъти в различни дни, като се използват различни групи ларви, за общо 180 ларви, изложени на всяка концентрация на третиране.
Токсичността на AITC, BITC и 4-HBITC към ларви на комари беше оценена с помощта на същата процедура за биоанализ, но с различни лечения.Пригответе 100 000 ppm изходни разтвори за всеки химикал, като добавите 100 µL от химикала към 900 µL абсолютен етанол в 2-mL центрофужна епруветка и разклатите за 30 секунди, за да се смесят напълно.Концентрациите за лечение бяха определени въз основа на нашите предварителни биотестове, които установиха, че BITC е много по-токсичен от AITC и 4-HBITC.За определяне на токсичността се използват 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).Контролното третиране се инжектира със 108 μL абсолютен етанол, което е еквивалентно на максималния обем на химическото третиране.Биотестовете се повтарят както по-горе, като се излагат общо 180 ларви на третирана концентрация.Смъртността на ларвите се записва за всяка концентрация на AITC, BITC и 4-HBITC след 24 часа непрекъсната експозиция.
Пробит анализ на 65 данни за свързана с дозата смъртност беше извършен с помощта на софтуер Polo (Polo Plus, LeOra Software, версия 1.0) за изчисляване на 50% летална концентрация (LC50), 90% летална концентрация (LC90), наклон, коефициент на летална доза и 95 % смъртоносна концентрация.въз основа на доверителни интервали за съотношенията на леталните дози за логаритмично трансформирана концентрация и криви доза-смъртност.Данните за смъртността се основават на комбинирани повторни данни от 180 ларви, изложени на всяка концентрация на третиране.Вероятностните анализи бяха извършени отделно за всяко брашно от семена и всеки химичен компонент.Въз основа на 95% доверителен интервал на съотношението на леталната доза, токсичността на брашното от семена и химическите съставки за ларвите на комарите се счита за значително различна, така че доверителният интервал, съдържащ стойност 1, не се различава значително, P = 0,0566.
Резултатите от HPLC за определяне на основните глюкозинолати в обезмаслените брашна от семена DFP, IG, PG и Ls са изброени в таблица 1. Основните глюкозинолати в тестваните брашна от семена варират с изключение на DFP и PG, които и двете съдържат мирозиназни глюкозинолати.Съдържанието на мирозинин в PG е по-високо, отколкото в DFP, съответно 33,3 ± 1,5 и 26,5 ± 0,9 mg/g.Прахът от семена на Ls съдържа 36,6 ± 1,2 mg/g глюкогликон, докато прахът от семена на IG съдържа 38,0 ± 0,5 mg/g синапин.
Ларви на Ae.Комарите Aedes aegypti бяха убити, когато се третираха с обезмаслено брашно от семена, въпреки че ефективността на лечението варираше в зависимост от растителния вид.Само DFP-NT не е токсичен за ларвите на комари след 24 и 72 часа експозиция (Таблица 2).Токсичността на активния прах от семена нараства с увеличаване на концентрацията (фиг. 1A, B).Токсичността на брашното от семена за ларви на комари варира значително въз основа на 95% CI на съотношението на леталната доза на стойностите на LC50 при 24-часови и 72-часови оценки (Таблица 3).След 24 часа токсичният ефект на брашно от семена Ls е по-голям от други третирания със семена от семена, с най-висока активност и максимална токсичност за ларвите (LC50 = 0,04 g/120 ml dH2O).Ларвите са по-малко чувствителни към DFP на 24-ия час в сравнение с третирането на семена на прах с IG, Ls и PG, със стойности на LC50 съответно от 0,115, 0,04 и 0,08 g/120 ml dH2O, които са статистически по-високи от стойността на LC50.0,211 g/120 ml dH2O (Таблица 3).Стойностите LC90 на DFP, IG, PG и Ls са съответно 0,376, 0,275, 0,137 и 0,074 g/120 ml dH2O (Таблица 2).Най-високата концентрация на DPP е 0,12 g/120 ml dH2O.След 24 часа оценка средната смъртност на ларвите беше само 12%, докато средната смъртност на ларвите на IG и PG достигна съответно 51% и 82%.След 24 часа оценка средната смъртност на ларвите за най-високата концентрация на третиране с брашно от Ls семена (0,075 g/120 ml dH2O) е 99% (фиг. 1A).
Кривите на смъртност бяха оценени от отговора на дозата (Probit) на Ae.Египетски ларви (ларви от 3-та възраст) до концентрация на брашно от семена 24 часа (A) и 72 часа (B) след третиране.Пунктираната линия представлява LC50 на обработката на брашно от семена.DFP Thlaspi arvense, DFP-HT Термично инактивиран Thlaspi arvense, IG Sinapsis alba (Ida Gold), PG Brassica juncea (Pacific Gold), Ls Lepidium sativum.
При 72-часова оценка, LC50 стойностите на DFP, IG и PG брашно от семена са съответно 0,111, 0,085 и 0,051 g/120 ml dH2O.Почти всички ларви, изложени на Ls брашно от семена, умират след 72 часа експозиция, така че данните за смъртността са несъвместими с анализа на Probit.В сравнение с друго брашно от семена, ларвите са по-малко чувствителни към третиране с брашно от семена с DFP и имат статистически по-високи стойности на LC50 (Таблици 2 и 3).След 72 часа стойностите на LC50 за третиране с брашно от семена с DFP, IG и PG бяха оценени съответно на 0,111, 0,085 и 0,05 g/120 ml dH2O.След 72 часа оценка, LC90 стойностите на DFP, IG и PG семена на прах бяха съответно 0,215, 0,254 и 0,138 g/120 ml dH2O.След 72 часа оценка, средната смъртност на ларвите за третиране с брашно от семена с DFP, IG и PG при максимална концентрация от 0,12 g/120 ml dH2O беше съответно 58%, 66% и 96% (фиг. 1B).След 72-часова оценка беше установено, че брашното от семена на PG е по-токсично от брашното от семена на IG и DFP.
Синтетичните изотиоцианати, алил изотиоцианат (AITC), бензил изотиоцианат (BITC) и 4-хидроксибензилизотиоцианат (4-HBITC) могат ефективно да убиват ларвите на комари.24 часа след третирането, BITC е по-токсичен за ларвите със стойност на LC50 от 5,29 ppm в сравнение с 19,35 ppm за AITC и 55,41 ppm за 4-HBITC (Таблица 4).В сравнение с AITC и BITC, 4-HBITC има по-ниска токсичност и по-висока стойност на LC50.Има значителни разлики в токсичността на ларвите на комарите на двата основни изотиоцианата (Ls и PG) в най-мощното брашно от семена.Токсичността, основана на съотношението на леталната доза на стойностите на LC50 между AITC, BITC и 4-HBITC, показва статистическа разлика, така че 95% CI на съотношението на леталната доза LC50 не включва стойност 1 (P = 0,05, Таблица 4).Изчислено е, че най-високите концентрации на BITC и AITC убиват 100% от тестваните ларви (Фигура 2).
Кривите на смъртност бяха оценени от отговора на дозата (Probit) на Ae.24 часа след третирането египетските ларви (ларви от 3-ти стадий на развитие) достигат концентрации на синтетичен изотиоцианат.Пунктираната линия представлява LC50 за третиране с изотиоцианат.Бензил изотиоцианат BITC, алил изотиоцианат AITC и 4-HBITC.
Използването на растителни биопестициди като агенти за контрол на вектори срещу комари отдавна е проучвано.Много растения произвеждат естествени химикали, които имат инсектицидна активност37.Техните биоактивни съединения осигуряват привлекателна алтернатива на синтетичните инсектициди с голям потенциал за контролиране на вредители, включително комари.
Синапените растения се отглеждат като култура за техните семена, използвани като подправка и източник на масло.Когато синапеното масло се извлича от семената или когато синапът се извлича за използване като биогориво, 69 страничният продукт е обезмаслено брашно от семена.Това брашно от семена запазва много от своите естествени биохимични компоненти и хидролитични ензими.Токсичността на това брашно от семена се дължи на производството на изотиоцианати55,60,61.Изотиоцианатите се образуват чрез хидролиза на глюкозинолати от ензима мирозиназа по време на хидратиране на брашно от семена 38, 55, 70 и е известно, че имат фунгицидни, бактерицидни, нематоцидни и инсектицидни ефекти, както и други свойства, включително химични сензорни ефекти и химиотерапевтични свойства 61, 62, 70.Няколко проучвания показват, че синапените растения и брашното от семена действат ефективно като фумиганти срещу почвени и съхранявани хранителни вредители57,59,71,72.В това проучване ние оценихме токсичността на брашно от четири семена и неговите три биоактивни продукта AITC, BITC и 4-HBITC за ларвите на комари Aedes.Aedes aegypti.Очаква се добавянето на брашно от семена директно към вода, съдържаща ларви на комари, да активира ензимни процеси, които произвеждат изотиоцианати, които са токсични за ларвите на комари.Тази биотрансформация е демонстрирана отчасти чрез наблюдаваната ларвицидна активност на брашното от семена и загуба на инсектицидна активност, когато брашното от синапено семе е термично обработено преди употреба.Очаква се топлинната обработка да унищожи хидролитичните ензими, които активират глюкозинолатите, като по този начин предотвратява образуването на биоактивни изотиоцианати.Това е първото изследване, което потвърждава инсектицидните свойства на праха от зелеви семена срещу комари във водна среда.
Сред тестваните прахове от семена прахът от семена на кресон (Ls) е най-токсичен, причинявайки висока смъртност на Aedes albopictus.Ларвите на Aedes aegypti се обработват непрекъснато в продължение на 24 часа.Останалите три праха от семена (PG, IG и DFP) имат по-бавна активност и все още причиняват значителна смъртност след 72 часа непрекъснато третиране.Само брашното от семена Ls съдържаше значителни количества глюкозинолати, докато PG и DFP съдържаха мирозиназа, а IG съдържаше глюкозинолат като основен глюкозинолат (Таблица 1).Глюкотропаеолинът се хидролизира до BITC, а синалбинът се хидролизира до 4-HBITC61,62.Нашите резултати от биотеста показват, че брашното от Ls семена и синтетичният BITC са силно токсични за ларвите на комарите.Основният компонент на брашното от семена на PG и DFP е мирозиназа глюкозинолат, който се хидролизира до AITC.AITC е ефективен при унищожаването на ларви на комари със стойност на LC50 от 19,35 ppm.В сравнение с AITC и BITC, 4-HBITC изотиоцианатът е най-малко токсичен за ларвите.Въпреки че AITC е по-малко токсичен от BITC, техните стойности на LC50 са по-ниски от много етерични масла, тествани върху ларви на комари32,73,74,75.
Нашият прах от семена от кръстоцветни за употреба срещу ларви на комари съдържа един основен глюкозинолат, който представлява над 98-99% от общите глюкозинолати, определени чрез HPLC.Открити са следи от други глюкозинолати, но нивата им са по-малко от 0,3% от общите глюкозинолати.Прахът от семена на кресон (L. sativum) съдържа вторични глюкозинолати (синигрин), но техният дял е 1% от общите глюкозинолати и съдържанието им е все още незначително (около 0,4 mg/g прах от семена).Въпреки че PG и DFP съдържат един и същ основен глюкозинолат (мирозин), ларвицидната активност на техните семена се различава значително поради техните LC50 стойности.Различава се по токсичност към брашнеста мана.Появата на ларвите на Aedes aegypti може да се дължи на разлики в активността на мирозиназата или стабилността между двете семена.Мирозиназната активност играе важна роля в бионаличността на хидролизни продукти като изотиоцианати в растения Brassicaceae76.Предишни доклади на Pocock et al.77 и Wilkinson et al.78 показват, че промените в активността и стабилността на мирозиназата също могат да бъдат свързани с генетични фактори и фактори на околната среда.
Очакваното съдържание на биоактивен изотиоцианат беше изчислено въз основа на стойностите LC50 на всяко брашно от семена на 24 и 72 часа (Таблица 5) за сравнение със съответните химически приложения.След 24 часа изотиоцианатите в брашното от семена са по-токсични от чистите съединения.Стойностите на LC50, изчислени въз основа на части на милион (ppm) от третиране на семена с изотиоцианат, са по-ниски от стойностите на LC50 за приложения BITC, AITC и 4-HBITC.Наблюдавахме ларви, които консумират пелети от брашно от семена (Фигура 3А).Следователно, ларвите могат да получат по-концентрирано излагане на токсични изотиоцианати чрез поглъщане на пелети от брашно от семена.Това беше най-очевидно при третирането с брашно от семена на IG и PG при 24-часова експозиция, където концентрациите на LC50 бяха съответно 75% и 72% по-ниски от третиранията с чисто AITC и 4-HBITC.Обработките с Ls и DFP са по-токсични от чистия изотиоцианат, със стойности на LC50 съответно с 24% и 41% по-ниски.Ларвите при контролното третиране успешно са какавидирали (Фиг. 3B), докато повечето ларви при третирането с брашно от семена не са какавидирали и развитието на ларвите е значително забавено (Фиг. 3B, D).В Spodopteralitura изотиоцианатите се свързват със забавяне на растежа и забавяне на развитието79.
Ларви на Ae.Комарите Aedes aegypti са били непрекъснато изложени на прах от семена на Brassica за 24–72 часа.(A) Мъртви ларви с частици брашно от семена в устния апарат (оградени в кръг);(B) Контролно третиране (dH20 без добавено брашно от семена) показва, че ларвите растат нормално и започват да какавидират след 72 часа (C, D) Ларви, третирани с брашно от семена;брашното от семена показва разлики в развитието и не е какавидирало.
Не сме изследвали механизма на токсичните ефекти на изотиоцианатите върху ларвите на комари.Въпреки това, предишни проучвания при червени огнени мравки (Solenopsis invicta) показват, че инхибирането на глутатион S-трансфераза (GST) и естераза (EST) е основният механизъм на биоактивност на изотиоцианата и AITC, дори при ниска активност, може също да инхибира активността на GST .червени внесени огнени мравки в ниски концентрации.Дозата е 0,5 µg/ml80.За разлика от това, AITC инхибира ацетилхолинестеразата при възрастни царевични дългоносици (Sitophilus zeamais)81.Подобни изследвания трябва да бъдат извършени, за да се изясни механизмът на изотиоцианатната активност в ларвите на комари.
Ние използваме термично инактивирана DFP обработка, за да подкрепим предложението, че хидролизата на растителни глюкозинолати за образуване на реактивни изотиоцианати служи като механизъм за контрол на ларвите на комари чрез брашно от синапено семе.Брашното от семена на DFP-HT не е токсично при тестваните количества на приложение.Лафарга и др.82 съобщават, че глюкозинолатите са чувствителни към разграждане при високи температури.Очаква се също така топлинната обработка да денатурира ензима мирозиназа в брашното от семена и да предотврати хидролизата на глюкозинолатите за образуване на реактивни изотиоцианати.Това беше потвърдено и от Okunade et al.75 показва, че мирозиназата е чувствителна към температурата, показвайки, че активността на мирозиназата е напълно инактивирана, когато семената на синап, черен синап и кървави корени са били изложени на температури над 80°.C. Тези механизми могат да доведат до загуба на инсектицидна активност на топлинно обработено брашно от DFP семена.
По този начин брашното от синапено семе и неговите три основни изотиоцианата са токсични за ларвите на комарите.Предвид тези разлики между брашно от семена и химическо третиране, използването на брашно от семена може да бъде ефективен метод за контрол на комарите.Има нужда да се идентифицират подходящи формулировки и ефективни системи за доставяне, за да се подобри ефикасността и стабилността на употребата на прахове за семена.Нашите резултати показват потенциалната употреба на брашно от синапено семе като алтернатива на синтетичните пестициди.Тази технология може да се превърне в иновативен инструмент за контролиране на векторите на комари.Тъй като ларвите на комарите виреят във водна среда и глюкозинолатите от брашно от семена се превръщат ензимно в активни изотиоцианати при хидратиране, използването на брашно от синапено семе във вода, заразена с комари, предлага значителен контролен потенциал.Въпреки че ларвицидната активност на изотиоцианатите варира (BITC > AITC > 4-HBITC), са необходими повече изследвания, за да се определи дали комбинирането на брашно от семена с множество глюкозинолати синергично повишава токсичността.Това е първото проучване, което демонстрира инсектицидните ефекти на обезмасленото брашно от семена на кръстоцветни и три биоактивни изотиоцианата върху комарите.Резултатите от това проучване разкриват нови позиции, като показват, че обезмасленото брашно от зелеви семена, страничен продукт от извличането на масло от семената, може да служи като обещаващ ларвициден агент за контрол на комарите.Тази информация може да помогне за по-нататъшното откриване на растителни биоконтролиращи агенти и тяхното разработване като евтини, практични и екологично чисти биопестициди.
Генерираните набори от данни за това проучване и получените анализи са достъпни от съответния автор при разумно искане.В края на изследването всички материали, използвани в изследването (насекоми и брашно от семена), са унищожени.
Време на публикуване: 29 юли 2024 г