Om effektiefbeheer muskieteen die voorkoms van siektes wat hulle dra, te verminder, is strategiese, volhoubare en omgewingsvriendelike alternatiewe vir chemiese plaagdoders nodig. Ons het saadmeel van sekere Brassicaceae (familie Brassica) geëvalueer as 'n bron van plant-afgeleide isotiosianate wat geproduseer word deur ensiematiese hidrolise van biologies onaktiewe glukosinolate vir gebruik in die beheer van Egiptiese Aedes (L., 1762). Vyf-ontvette saadmeel (Brassica juncea (L) Czern., 1859, Lepidium sativum L., 1753, Sinapis alba L., 1753, Thlaspi arvense L., 1753 en Thlaspi arvense – drie hooftipes termiese inaktivering en ensiematiese afbraak. Chemiese produkte: Om die toksisiteit (LC50) van allylisotiosianaat, bensielisotiosianaat en 4-hidroksibensielisotiosianaat vir Aedes aegypti-larwes te bepaal by 24-uur blootstelling = 0.04 g/120 ml dH2O). LC50-waardes vir mosterd, witmosterd en perdestert. saadmeel was onderskeidelik 0.05, 0.08 en 0.05 in vergelyking met allielisotiosianaat (LC50 = 19.35 dpm) en 4. -Hidroksibensielisotiosianaat (LC50 = 55.41 dpm) was meer giftig vir larwes binne 24 uur na behandeling as onderskeidelik 0.1 g/120 ml dH2O. Hierdie resultate stem ooreen met die produksie van lusernsaadmeel. Die hoër doeltreffendheid van bensielesters stem ooreen met die berekende LC50-waardes. Die gebruik van saadmeel kan 'n effektiewe metode vir muskietbeheer bied. die doeltreffendheid van kruisblomsaadpoeier en die hoofchemiese komponente daarvan teen muskietlarwes en toon hoe die natuurlike verbindings in kruisblomsaadpoeier as 'n belowende omgewingsvriendelike larvisid vir muskietbeheer kan dien.
Vektorgedraagde siektes wat deur Aedes-muskiete veroorsaak word, bly 'n groot wêreldwye openbare gesondheidsprobleem. Die voorkoms van muskietgedraagde siektes versprei geografies1,2,3 en kom weer voor, wat lei tot uitbrake van ernstige siektes4,5,6,7. Die verspreiding van siektes onder mense en diere (bv. chikungunya, dengue, Rift Valley-koors, geelkoors en Zika-virus) is ongekend. Dengue-koors alleen plaas ongeveer 3,6 miljard mense in gevaar vir infeksie in die trope, met 'n geraamde 390 miljoen infeksies wat jaarliks voorkom, wat lei tot 6 100–24 300 sterftes per jaar8. Die herverskyning en uitbreking van die Zika-virus in Suid-Amerika het wêreldwye aandag getrek as gevolg van die breinskade wat dit veroorsaak by kinders wat gebore word aan besmette vroue2. Kremer et al3 voorspel dat die geografiese verspreiding van Aedes-muskiete sal aanhou uitbrei en dat teen 2050 die helfte van die wêreldbevolking die risiko sal loop om deur muskietgedraagde arbovirusse besmet te word.
Met die uitsondering van die onlangs ontwikkelde entstowwe teen dengue en geelkoors, is entstowwe teen die meeste muskietgedraagde siektes nog nie ontwikkel nie9,10,11. Entstowwe is steeds in beperkte hoeveelhede beskikbaar en word slegs in kliniese proewe gebruik. Beheer van muskietvektore met behulp van sintetiese insekdoders was 'n sleutelstrategie om die verspreiding van muskietgedraagde siektes te beheer12,13. Alhoewel sintetiese plaagdoders effektief is om muskiete dood te maak, beïnvloed die voortgesette gebruik van sintetiese plaagdoders nie-teikenorganismes negatief en besoedel die omgewing14,15,16. Nog meer kommerwekkend is die tendens van toenemende muskietweerstand teen chemiese insekdoders17,18,19. Hierdie probleme wat met plaagdoders verband hou, het die soeke na effektiewe en omgewingsvriendelike alternatiewe om siektevektore te beheer, versnel.
Verskeie plante is ontwikkel as bronne van fitopestisiede vir plaagbeheer20,21. Plantstowwe is oor die algemeen omgewingsvriendelik omdat hulle bioafbreekbaar is en lae of weglaatbare toksisiteit vir nie-teikenorganismes soos soogdiere, visse en amfibieë het20,22. Kruiepreparate is bekend daarvoor dat hulle 'n verskeidenheid bioaktiewe verbindings met verskillende werkingsmeganismes produseer om verskillende lewensfases van muskiete effektief te beheer23,24,25,26. Plant-afgeleide verbindings soos essensiële olies en ander aktiewe plantbestanddele het aandag getrek en die weg gebaan vir innoverende gereedskap om muskietvektore te beheer. Essensiële olies, monoterpene en seskwiterpene tree op as afweermiddels, voedingsafskrikmiddels en ovidoders27,28,29,30,31,32,33. Baie plantaardige olies veroorsaak die dood van muskietlarwes, papies en volwassenes34,35,36, wat die senuwee-, respiratoriese, endokriene en ander belangrike stelsels van insekte37 beïnvloed.
Onlangse studies het insig gegee in die potensiële gebruik van mosterdplante en hul sade as 'n bron van bioaktiewe verbindings. Mosterdsaadmeel is getoets as 'n bioberokingsmiddel38,39,40,41 en word gebruik as 'n grondverbeteringsmiddel vir onkruidonderdrukking42,43,44 en beheer van grondgedraagde plantpatogene45,46,47,48,49,50, plantvoeding, nematodes41,51, 52, 53, 54 en plae55, 56, 57, 58, 59, 60. Die swamdodende aktiwiteit van hierdie saadpoeiers word toegeskryf aan plantbeskermende verbindings genaamd isotiosianate38,42,60. In plante word hierdie beskermende verbindings in plantselle gestoor in die vorm van nie-bioaktiewe glukosinolate. Wanneer plante egter beskadig word deur insekvoeding of patogeeninfeksie, word glukosinolate deur mirosinase gehidroliseer in bioaktiewe isotiosianate55,61. Isotiosianate is vlugtige verbindings wat bekend is vir hul breëspektrum antimikrobiese en insekdodende aktiwiteit, en hul struktuur, biologiese aktiwiteit en inhoud wissel wyd tussen Brassicaceae-spesies42,59,62,63.
Alhoewel isotiosianate afgelei van mosterdsaadmeel bekend is vir insekdodende aktiwiteit, ontbreek data oor biologiese aktiwiteit teen medies belangrike geleedpotige vektore. Ons studie het die larviside aktiwiteit van vier ontvette saadpoeiers teen Aedes-muskiete ondersoek. Larwes van Aedes aegypti. Die doel van die studie was om hul potensiële gebruik as omgewingsvriendelike bioplaagdoders vir muskietbeheer te evalueer. Drie hoof chemiese komponente van die saadmeel, allielisotiosianaat (AITC), bensielisotiosianaat (BITC), en 4-hidroksibensielisotiosianaat (4-HBITC), is ook getoets om die biologiese aktiwiteit van hierdie chemiese komponente op muskietlarwes te toets. Dit is die eerste verslag wat die doeltreffendheid van vier koolsaadpoeiers en hul hoofchemiese komponente teen muskietlarwes evalueer.
Laboratoriumkolonies van Aedes aegypti (Rockefeller-stam) is gehou by 26°C, 70% relatiewe humiditeit (RH) en 10:14 h (L:D fotoperiode). Gepaarde wyfies is in plastiekhokke (hoogte 11 cm en deursnee 9.5 cm) gehuisves en gevoer via 'n bottelvoedingstelsel met behulp van sitreerde beesbloed (HemoStat Laboratories Inc., Dixon, CA, VSA). Bloedvoeding is soos gewoonlik uitgevoer met behulp van 'n membraan-multiglasvoerder (Chemglass, Life Sciences LLC, Vineland, NJ, VSA) gekoppel aan 'n sirkulerende waterbadbuis (HAAKE S7, Thermo-Scientific, Waltham, MA, VSA) met temperatuurbeheer van 37°C. Rek 'n film Parafilm M oor die bodem van elke glasvoerkamer (area 154 mm2). Elke voerder is toe op die boonste rooster geplaas wat die hok bevat wat die paringswyfie bevat. Ongeveer 350–400 μl beesbloed is met behulp van 'n Pasteur-pipet (Fisherbrand, Fisher Scientific, Waltham, MA, VSA) by 'n glasvoertrechter gevoeg en die volwasse wurms is vir ten minste een uur toegelaat om te dreineer. Dragtige wyfies is toe 'n 10% sukrose-oplossing gegee en toegelaat om eiers te lê op klam filterpapier wat in individuele ultra-deursigtige soufflé-koppies (1.25 fl oz grootte, Dart Container Corp., Mason, MI, VSA) uitgevoer is. Plaas die filterpapier wat die eiers bevat in 'n verseëlde sak (SC Johnsons, Racine, WI) en bêre by 26°C. Die eiers is uitgebroei en ongeveer 200–250 larwes is grootgemaak in plastiekbakkies wat 'n mengsel van konynkos (ZuPreem, Premium Natural Products, Inc., Mission, KS, VSA) en lewerpoeier (MP Biomedicals, LLC, Solon, OH, VSA) en visfilet (TetraMin, Tetra GMPH, Meer, Duitsland) in 'n verhouding van 2:1:1 bevat. Laat derde instarlarwes is in ons bioassays gebruik.
Plantsaadmateriaal wat in hierdie studie gebruik is, is verkry van die volgende kommersiële en regeringsbronne: Brassica juncea (bruin mosterd-Pacific Gold) en Brassica juncea (wit mosterd-Ida Gold) van die Pacific Northwest Farmers' Cooperative, Washington State, VSA; (Garden Cress) van Kelly Seed and Hardware Co., Peoria, IL, VSA en Thlaspi arvense (Field Pennycress-Elisabeth) van USDA-ARS, Peoria, IL, VSA; Geen van die sade wat in die studie gebruik is, is met plaagdoders behandel nie. Alle saadmateriaal is verwerk en in hierdie studie gebruik in ooreenstemming met plaaslike en nasionale regulasies en in ooreenstemming met alle relevante plaaslike staats- en nasionale regulasies. Hierdie studie het nie transgeniese plantvariëteite ondersoek nie.
Brassica juncea (PG), Alfalfa (Ls), Witmosterd (IG), Thlaspi arvense (DFP) sade is tot 'n fyn poeier gemaal met behulp van 'n Retsch ZM200 ultrasentrifugale meul (Retsch, Haan, Duitsland) toegerus met 'n 0.75 mm maas en vlekvrye staal rotor, 12 tande, 10,000 rpm (Tabel 1). Die gemaalde saadpoeier is oorgedra na 'n papiervingerhoed en ontvet met heksaan in 'n Soxhlet-apparaat vir 24 uur. 'n Submonster van ontvette veldmosterd is hittebehandel teen 100 °C vir 1 uur om mirosinase te denatureer en hidrolise van glukosinolate te voorkom om biologies aktiewe isotiosianate te vorm. Hittebehandelde perdestert saadpoeier (DFP-HT) is as 'n negatiewe kontrole gebruik deur mirosinase te denatureer.
Die glukosinolaatinhoud van ontvette saadmeel is in drievoud bepaal met behulp van hoëprestasievloeistofchromatografie (HPLC) volgens 'n voorheen gepubliseerde protokol 64. Kortliks, 3 mL metanol is by 'n 250 mg monster van ontvette saadpoeier gevoeg. Elke monster is vir 30 minute in 'n waterbad gesonikeer en vir 16 uur in die donker by 23°C gelaat. 'n 1 mL-aliquot van die organiese laag is toe deur 'n 0.45 μm-filter in 'n outomatiese monsternemer gefiltreer. Deur op 'n Shimadzu HPLC-stelsel te loop (twee LC 20AD-pompe; SIL 20A outomatiese monsternemer; DGU 20As-ontgasser; SPD-20A UV-VIS-detektor vir monitering by 237 nm; en CBM-20A-kommunikasiebusmodule), is die glukosinolaatinhoud van saadmeel in drievoud bepaal met behulp van Shimadzu LC Solution-sagteware weergawe 1.25 (Shimadzu Corporation, Columbia, MD, VSA). Die kolom was 'n C18 Inertsil omgekeerde fasekolom (250 mm × 4.6 mm; RP C-18, ODS-3, 5u; GL Sciences, Torrance, CA, VSA). Aanvanklike mobiele fasetoestande is gestel op 12% metanol/88% 0.01 M tetrabutielammoniumhidroksied in water (TBAH; Sigma-Aldrich, St. Louis, MO, VSA) met 'n vloeitempo van 1 mL/min. Na inspuiting van 15 μl monster, is die aanvanklike toestande vir 20 minute gehandhaaf, en toe is die oplosmiddelverhouding aangepas na 100% metanol, met 'n totale monsteranalisetyd van 65 minute. 'n Standaardkurwe (gebaseer op nM/mAb) is gegenereer deur reeksverdunnings van vars voorbereide sinapien-, glukosinolaat- en mirosienstandaarde (Sigma-Aldrich, St. Louis, MO, VSA) om die swaelinhoud van ontvette saadmeel, glukosinolate, te skat. Glukosinolaatkonsentrasies in die monsters is getoets op 'n Agilent 1100 HPLC (Agilent, Santa Clara, CA, VSA) met behulp van die OpenLAB CDS ChemStation-weergawe (C.01.07 SR2 [255]) toegerus met dieselfde kolom en met behulp van 'n voorheen beskryfde metode. Glukosinolaatkonsentrasies is bepaal; vergelykbaar tussen HPLC-stelsels.
Allielisotiosianaat (94%, stabiel) en bensielisotiosianaat (98%) is aangekoop van Fisher Scientific (Thermo Fisher Scientific, Waltham, MA, VSA). 4-Hidroksibensielisotiosianaat is aangekoop van ChemCruz (Santa Cruz Biotechnology, CA, VSA). Wanneer ensiematies gehidroliseer word deur mirosinase, vorm glukosinolate, glukosinolate en glukosinolate onderskeidelik allielisotiosianaat, bensielisotiosianaat en 4-hidroksibensielisotiosianaat.
Laboratorium-biotoetse is uitgevoer volgens die metode van Muturi et al. 32 met wysigings. Vyf laevet-saadvoere is in die studie gebruik: DFP, DFP-HT, IG, PG en Ls. Twintig larwes is in 'n 400 mL weggooibare driewegbeker (VWR International, LLC, Radnor, PA, VSA) geplaas wat 120 mL gedeïoniseerde water (dH2O) bevat. Sewe saadmeelkonsentrasies is getoets vir muskietlarwetoksisiteit: 0.01, 0.02, 0.04, 0.06, 0.08, 0.1 en 0.12 g saadmeel/120 ml dH2O vir DFP-saadmeel, DFP-HT, IG en PG. Voorlopige biotoetse dui daarop dat ontvette Ls-saadmeel meer toksies is as vier ander saadmeelsoorte wat getoets is. Daarom het ons die sewe behandelingskonsentrasies van Ls-saadmeel aangepas na die volgende konsentrasies: 0.015, 0.025, 0.035, 0.045, 0.055, 0.065 en 0.075 g/120 mL dH2O.
'n Onbehandelde kontrolegroep (dH20, geen saadmeelaanvulling nie) is ingesluit om normale insekmortaliteit onder toetstoestande te bepaal. Toksikologiese bio-assays vir elke saadmeel het drie replikaat drie-helling bekers (20 laat derde instar larwes per beker) ingesluit, vir 'n totaal van 108 flessies. Behandelde houers is by kamertemperatuur (20-21°C) gestoor en larwale mortaliteit is aangeteken gedurende 24 en 72 uur van deurlopende blootstelling aan behandelingskonsentrasies. As die muskiet se liggaam en aanhangsels nie beweeg wanneer dit deurboor of aangeraak word met 'n dun vlekvrye staal spatel nie, word die muskietlarwes as dood beskou. Dooie larwes bly gewoonlik bewegingloos in 'n dorsale of ventrale posisie aan die onderkant van die houer of op die oppervlak van die water. Die eksperiment is drie keer op verskillende dae herhaal met verskillende groepe larwes, vir 'n totaal van 180 larwes wat aan elke behandelingskonsentrasie blootgestel is.
Die toksisiteit van AITC, BITC en 4-HBITC vir muskietlarwes is met dieselfde bio-toetsprosedure bepaal, maar met verskillende behandelings. Berei 100 000 dpm voorraadoplossings vir elke chemikalie voor deur 100 µL van die chemikalie by 900 µL absolute etanol in 'n 2-ml sentrifugebuis te voeg en vir 30 sekondes te skud om deeglik te meng. Behandelingskonsentrasies is bepaal op grond van ons voorlopige bio-toetse, wat bevind het dat BITC baie meer toksies is as AITC en 4-HBITC. Om toksisiteit te bepaal, is 5 konsentrasies BITC (1, 3, 6, 9 en 12 dpm), 7 konsentrasies AITC (5, 10, 15, 20, 25, 30 en 35 dpm) en 6 konsentrasies 4-HBITC (15, 15, 20, 25, 30 en 35 dpm) gebruik. Die kontrolebehandeling is ingespuit met 108 μL absolute etanol, wat gelykstaande is aan die maksimum volume van die chemiese behandeling. Bio-assays is soos hierbo herhaal, met 'n totaal van 180 larwes per behandelingskonsentrasie blootgestel. Larwale mortaliteit is aangeteken vir elke konsentrasie van AITC, BITC en 4-HBITC na 24 uur van deurlopende blootstelling.
Probit-analise van 65 dosisverwante mortaliteitsdata is uitgevoer met behulp van Polo-sagteware (Polo Plus, LeOra Software, weergawe 1.0) om 50% letale konsentrasie (LC50), 90% letale konsentrasie (LC90), helling, letale dosiskoëffisiënt en 95% letale konsentrasie te bereken, gebaseer op vertrouensintervalle vir letale dosisverhoudings vir log-getransformeerde konsentrasie- en dosis-mortaliteitskurwes. Mortaliteitsdata is gebaseer op gekombineerde replikaatdata van 180 larwes wat aan elke behandelingskonsentrasie blootgestel is. Probabilistiese analises is afsonderlik uitgevoer vir elke saadmeel en elke chemiese komponent. Gebaseer op die 95%-vertrouensinterval van die letale dosisverhouding, is die toksisiteit van saadmeel en chemiese bestanddele vir muskietlarwes as beduidend verskillend beskou, dus was 'n vertrouensinterval met 'n waarde van 1 nie beduidend verskillend nie, P = 0.0566.
Die HPLC-resultate vir die bepaling van die belangrikste glukosinolate in ontvette saadmeel DFP, IG, PG en Ls word in Tabel 1 gelys. Die belangrikste glukosinolate in die getoetste saadmeel het gewissel met die uitsondering van DFP en PG, wat albei mirosinase-glukosinolate bevat het. Die mirosinieninhoud in PG was hoër as in DFP, onderskeidelik 33.3 ± 1.5 en 26.5 ± 0.9 mg/g. Ls-saadpoeier het 36.6 ± 1.2 mg/g glukoglikoon bevat, terwyl IG-saadpoeier 38.0 ± 0.5 mg/g sinapien bevat het.
Larwes van Ae. Aedes aegypti-muskiete is doodgemaak toe hulle met ontvette saadmeel behandel is, alhoewel die effektiwiteit van die behandeling gewissel het na gelang van die plantspesie. Slegs DFP-NT was nie toksies vir muskietlarwes na 24 en 72 uur blootstelling nie (Tabel 2). Die toksisiteit van die aktiewe saadpoeier het toegeneem met toenemende konsentrasie (Fig. 1A, B). Die toksisiteit van saadmeel vir muskietlarwes het beduidend gewissel gebaseer op die 95% KI van die dodelike dosisverhouding van LC50-waardes by 24-uur en 72-uur assesserings (Tabel 3). Na 24 uur was die toksiese effek van Ls-saadmeel groter as ander saadmeelbehandelings, met die hoogste aktiwiteit en maksimum toksisiteit vir larwes (LC50 = 0.04 g/120 ml dH2O). Larwes was minder sensitief vir DFP na 24 uur in vergelyking met IG-, Ls- en PG-saadpoeierbehandelings, met LC50-waardes van onderskeidelik 0.115, 0.04 en 0.08 g/120 ml dH2O, wat statisties hoër was as die LC50-waarde van 0.211 g/120 ml dH2O (Tabel 3). Die LC90-waardes van DFP, IG, PG en Ls was onderskeidelik 0.376, 0.275, 0.137 en 0.074 g/120 ml dH2O (Tabel 2). Die hoogste konsentrasie DPP was 0.12 g/120 ml dH2O. Na 24 uur se assessering was die gemiddelde larwale mortaliteit slegs 12%, terwyl die gemiddelde mortaliteit van IG- en PG-larwes onderskeidelik 51% en 82% bereik het. Na 24 uur se evaluering was die gemiddelde larwale mortaliteit vir die hoogste konsentrasie Ls-saadmeelbehandeling (0.075 g/120 ml dH2O) 99% (Fig. 1A).
Mortaliteitskurwes is beraam vanaf die dosisrespons (Probit) van Ae. Egiptiese larwes (3de instarlarwes) tot saadmeelkonsentrasie 24 uur (A) en 72 uur (B) na behandeling. Die stippellyn verteenwoordig die LC50 van die saadmeelbehandeling. DFP Thlaspi arvense, DFP-HT Hitte-geïnaktiveerde Thlaspi arvense, IG Sinapsis alba (Ida-goud), PG Brassica juncea (Stille Oseaan-goud), Ls Lepidium sativum.
Na 72 uur se evaluering was die LC50-waardes van DFP, IG en PG-saadmeel onderskeidelik 0.111, 0.085 en 0.051 g/120 ml dH2O. Byna alle larwes wat aan Ls-saadmeel blootgestel is, het na 72 uur se blootstelling gesterf, dus was mortaliteitsdata teenstrydig met Probit-analise. In vergelyking met ander saadmeel was larwes minder sensitief vir DFP-saadmeelbehandeling en het statisties hoër LC50-waardes gehad (Tabelle 2 en 3). Na 72 uur is die LC50-waardes vir DFP-, IG- en PG-saadmeelbehandelings onderskeidelik 0.111, 0.085 en 0.05 g/120 ml dH2O geskat. Na 72 uur se evaluering was die LC90-waardes van DFP-, IG- en PG-saadpoeiers onderskeidelik 0.215, 0.254 en 0.138 g/120 ml dH2O. Na 72 uur van evaluering was die gemiddelde larwale mortaliteit vir die DFP-, IG- en PG-saadmeelbehandelings teen 'n maksimum konsentrasie van 0.12 g/120 ml dH2O onderskeidelik 58%, 66% en 96% (Fig. 1B). Na 72 uur van evaluering is gevind dat PG-saadmeel meer toksies is as IG- en DFP-saadmeel.
Sintetiese isotiosianate, allielisotiosianaat (AITC), bensielisotiosianaat (BITC) en 4-hidroksibensielisotiosianaat (4-HBITC) kan muskietlarwes effektief doodmaak. 24 uur na behandeling was BITC meer toksies vir larwes met 'n LC50-waarde van 5.29 dpm in vergelyking met 19.35 dpm vir AITC en 55.41 dpm vir 4-HBITC (Tabel 4). In vergelyking met AITC en BITC, het 4-HBITC laer toksisiteit en 'n hoër LC50-waarde. Daar is beduidende verskille in die muskietlarwe-toksisiteit van die twee belangrikste isotiosianate (Ls en PG) in die sterkste saadmeel. Toksisiteit gebaseer op die dodelike dosisverhouding van LC50-waardes tussen AITC, BITC en 4-HBITC het 'n statistiese verskil getoon sodat die 95% KI van die LC50 dodelike dosisverhouding nie 'n waarde van 1 ingesluit het nie (P = 0.05, Tabel 4). Daar is beraam dat die hoogste konsentrasies van beide BITC en AITC 100% van die getoetste larwes doodmaak (Figuur 2).
Mortaliteitskurwes is beraam vanaf die dosisrespons (Probit) van Ae. 24 uur na behandeling het Egiptiese larwes (3de instarlarwes) sintetiese isotiosianaatkonsentrasies bereik. Die stippellyn verteenwoordig die LC50 vir isotiosianaatbehandeling. Bensielisotiosianaat BITC, allylisotiosianaat AITC en 4-HBITC.
Die gebruik van plantbioplaagdoders as muskietvektorbeheermiddels word al lank bestudeer. Baie plante produseer natuurlike chemikalieë wat insekdodende aktiwiteit het37. Hul bioaktiewe verbindings bied 'n aantreklike alternatief vir sintetiese insekdoders met groot potensiaal in die beheer van plae, insluitend muskiete.
Mosterdplante word as 'n gewas vir hul sade gekweek, gebruik as 'n spesery en 'n bron van olie. Wanneer mosterdolie uit die sade onttrek word of wanneer mosterd onttrek word vir gebruik as biobrandstof, 69 is die neweproduk ontvette saadmeel. Hierdie saadmeel behou baie van sy natuurlike biochemiese komponente en hidrolitiese ensieme. Die toksisiteit van hierdie saadmeel word toegeskryf aan die produksie van isotiosianate 55,60,61. Isotiosianate word gevorm deur die hidrolise van glukosinolate deur die ensiem mirosinase tydens hidrasie van saadmeel 38,55,70 en is bekend daarvoor dat hulle swamdodende, bakteriedodende, nematode- en insekdodende effekte het, sowel as ander eienskappe, insluitend chemiese sensoriese effekte en chemoterapeutiese eienskappe 61,62,70. Verskeie studies het getoon dat mosterdplante en saadmeel effektief as berokingsmiddels teen grond- en gestoorde voedselplae optree 57,59,71,72. In hierdie studie het ons die toksisiteit van viersaadmeel en die drie bioaktiewe produkte daarvan, AITC, BITC, en 4-HBITC, vir Aedes-muskietlarwes beoordeel. Aedes aegypti. Daar word verwag dat die direk byvoeging van saadmeel tot water wat muskietlarwes bevat, ensiematiese prosesse sal aktiveer wat isotiosianate produseer wat toksies is vir muskietlarwes. Hierdie biotransformasie is deels gedemonstreer deur die waargenome larvisidiese aktiwiteit van die saadmeel en die verlies aan insekdodende aktiwiteit toe dwergmosterdsaadmeel voor gebruik hittebehandel is. Daar word verwag dat hittebehandeling die hidrolitiese ensieme wat glukosinolate aktiveer, sal vernietig, waardeur die vorming van bioaktiewe isotiosianate voorkom word. Dit is die eerste studie wat die insekdodende eienskappe van koolsaadpoeier teen muskiete in 'n akwatiese omgewing bevestig.
Onder die saadpoeiers wat getoets is, was waterkerssaadpoeier (Ls) die giftigste, wat hoë mortaliteit van Aedes albopictus veroorsaak het. Aedes aegypti-larwes is vir 24 uur aaneenlopend verwerk. Die oorblywende drie saadpoeiers (PG, IG en DFP) het stadiger aktiwiteit gehad en steeds beduidende mortaliteit veroorsaak na 72 uur se aaneenlopende behandeling. Slegs Ls-saadmeel het beduidende hoeveelhede glukosinolate bevat, terwyl PG en DFP mirosinase bevat het en IG glukosinolaat as die belangrikste glukosinolaat bevat het (Tabel 1). Glukotropaeolien word gehidroliseer tot BITC en sinalbien word gehidroliseer tot 4-HBITC61,62. Ons bio-analise-resultate dui daarop dat beide Ls-saadmeel en sintetiese BITC hoogs giftig is vir muskietlarwes. Die hoofkomponent van PG- en DFP-saadmeel is mirosinaseglukosinolaat, wat gehidroliseer word tot AITC. AITC is effektief in die doodmaak van muskietlarwes met 'n LC50-waarde van 19.35 dpm. In vergelyking met AITC en BITC, is 4-HBITC-isotiosianaat die minste toksies vir larwes. Alhoewel AITC minder toksies is as BITC, is hul LC50-waardes laer as baie essensiële olies wat op muskietlarwes getoets is32,73,74,75.
Ons kruisblomsaadpoeier vir gebruik teen muskietlarwes bevat een hoofglukosinolaat, wat meer as 98-99% van die totale glukosinolate uitmaak, soos bepaal deur HPLC. Spoorhoeveelhede van ander glukosinolate is opgespoor, maar hul vlakke was minder as 0.3% van die totale glukosinolate. Waterkers (L. sativum) saadpoeier bevat sekondêre glukosinolate (sinigrin), maar hul proporsie is 1% van die totale glukosinolate, en hul inhoud is steeds onbeduidend (ongeveer 0.4 mg/g saadpoeier). Alhoewel PG en DFP dieselfde hoofglukosinolaat (mirosien) bevat, verskil die larvisidiese aktiwiteit van hul saadmeel aansienlik as gevolg van hul LC50-waardes. Wissel in toksisiteit vir poeieragtige skimmel. Die opkoms van Aedes aegypti-larwes kan te wyte wees aan verskille in mirosinase-aktiwiteit of stabiliteit tussen die twee saadvoedingstowwe. Mirosinase-aktiwiteit speel 'n belangrike rol in die biobeskikbaarheid van hidroliseprodukte soos isotiosianate in Brassicaceae-plante76. Vorige verslae deur Pocock et al.77 en Wilkinson et al.78 het getoon dat veranderinge in mirosinase-aktiwiteit en -stabiliteit ook met genetiese en omgewingsfaktore geassosieer kan word.
Die verwagte bioaktiewe isotiosianaatinhoud is bereken op grond van die LC50-waardes van elke saadmeel na 24 en 72 uur (Tabel 5) vir vergelyking met ooreenstemmende chemiese toepassings. Na 24 uur was die isotiosianate in die saadmeel meer toksies as die suiwer verbindings. LC50-waardes bereken op grond van dele per miljoen (dpm) van isotiosianaat-saadbehandelings was laer as LC50-waardes vir BITC-, AITC- en 4-HBITC-toepassings. Ons het waargeneem dat larwes saadmeelpellets inneem (Figuur 3A). Gevolglik kan larwes meer gekonsentreerde blootstelling aan toksiese isotiosianate ontvang deur saadmeelpellets in te neem. Dit was die duidelikste in die IG- en PG-saadmeelbehandelings na 24-uur blootstelling, waar LC50-konsentrasies onderskeidelik 75% en 72% laer was as suiwer AITC- en 4-HBITC-behandelings. Ls- en DFP-behandelings was meer toksies as suiwer isotiosianaat, met LC50-waardes onderskeidelik 24% en 41% laer. Larwes in die kontrolebehandeling het suksesvol gepoppie (Fig. 3B), terwyl die meeste larwes in die saadmeelbehandeling nie gepoppie het nie en larwale ontwikkeling aansienlik vertraag is (Fig. 3B, D). In Spodopteralitura word isotiosianate geassosieer met groeivertraging en ontwikkelingsvertraging79.
Larwes van Ae. Aedes aegypti-muskiete is vir 24–72 uur aanhoudend aan Brassica-saadpoeier blootgestel. (A) Dooie larwes met deeltjies saadmeel in die monddele (omsirkel); (B) Kontrolebehandeling (dH20 sonder bygevoegde saadmeel) toon dat larwes normaal groei en na 72 uur begin verpop. (C, D) Larwes behandel met saadmeel; die saadmeel het verskille in ontwikkeling getoon en het nie verpop nie.
Ons het nie die meganisme van toksiese effekte van isotiocyanate op muskietlarwes bestudeer nie. Vorige studies in rooi vuurmiere (Solenopsis invicta) het egter getoon dat inhibisie van glutatioon S-transferase (GST) en esterase (EST) die hoofmeganisme van isotiocyanaat-bioaktiwiteit is, en AITC, selfs teen lae aktiwiteit, kan ook GST-aktiwiteit inhibeer. rooi ingevoerde vuurmiere in lae konsentrasies. Die dosis is 0.5 µg/ml80. In teenstelling hiermee inhibeer AITC asetielcholinesterase in volwasse mieliekalanders (Sitophilus zeamais)81. Soortgelyke studies moet uitgevoer word om die meganisme van isotiocyanaat-aktiwiteit in muskietlarwes te verduidelik.
Ons gebruik hitte-geïnaktiveerde DFP-behandeling om die voorstel te ondersteun dat hidrolise van plantglukosinolate om reaktiewe isotiosianate te vorm, dien as 'n meganisme vir muskietlarwebeheer deur mosterdsaadmeel. DFP-HT-saadmeel was nie toksies teen die toedieningshoeveelhede wat getoets is nie. Lafarga et al. 82 het berig dat glukosinolate sensitief is vir afbraak by hoë temperature. Hittebehandeling sal na verwagting ook die mirosinase-ensiem in saadmeel denatureer en die hidrolise van glukosinolate om reaktiewe isotiosianate te vorm, voorkom. Dit is ook bevestig deur Okunade et al. 75 wat getoon het dat mirosinase temperatuursensitief is, wat toon dat mirosinase-aktiwiteit heeltemal geïnaktiveer is toe mosterd-, swartmosterd- en bloedwortelsade aan temperature bo 80°C blootgestel is. Hierdie meganismes kan lei tot 'n verlies aan insekdodende aktiwiteit van hittebehandelde DFP-saadmeel.
Dus, mosterdsaadmeel en sy drie hoof isotiosianate is giftig vir muskietlarwes. Gegewe hierdie verskille tussen saadmeel en chemiese behandelings, kan die gebruik van saadmeel 'n effektiewe metode van muskietbeheer wees. Daar is 'n behoefte om geskikte formulerings en effektiewe afleweringstelsels te identifiseer om die doeltreffendheid en stabiliteit van die gebruik van saadpoeiers te verbeter. Ons resultate dui op die potensiële gebruik van mosterdsaadmeel as 'n alternatief vir sintetiese plaagdoders. Hierdie tegnologie kan 'n innoverende instrument word vir die beheer van muskietvektore. Omdat muskietlarwes in akwatiese omgewings floreer en saadmeelglukosinolate ensiematies omgeskakel word na aktiewe isotiosianate na hidrasie, bied die gebruik van mosterdsaadmeel in muskietbesmette water beduidende beheerpotensiaal. Alhoewel die larvisidiese aktiwiteit van isotiosianate wissel (BITC > AITC > 4-HBITC), is meer navorsing nodig om te bepaal of die kombinasie van saadmeel met veelvuldige glukosinolate sinergisties die toksisiteit verhoog. Dit is die eerste studie wat die insekdodende effekte van ontvette kruisbloemige saadmeel en drie bioaktiewe isotiosianate op muskiete demonstreer. Die resultate van hierdie studie baan nuwe terrein deur aan te toon dat ontvette koolsaadmeel, 'n neweproduk van olie-ekstraksie uit die sade, as 'n belowende larvisidende middel vir muskietbeheer kan dien. Hierdie inligting kan help om die ontdekking van plantbiobeheermiddels en hul ontwikkeling as goedkoop, praktiese en omgewingsvriendelike bioplaagdoders te bevorder.
Die datastelle wat vir hierdie studie gegenereer is en die gevolglike ontledings is op redelike versoek by die ooreenstemmende outeur beskikbaar. Aan die einde van die studie is alle materiale wat in die studie gebruik is (insekte en saadmeel) vernietig.
Plasingstyd: 29 Julie 2024