Om effektyfmuggen kontrolearjeen it foarkommen fan sykten dy't se drage te ferminderjen, binne strategyske, duorsume en miljeufreonlike alternativen foar gemyske bestridingsmiddels nedich. Wy hawwe siedmiel fan bepaalde Brassicaceae (famylje Brassica) evaluearre as in boarne fan plant-ôflaatte isothiocyanaten produsearre troch enzymatyske hydrolyse fan biologysk ynaktive glukosinolaten foar gebrûk yn 'e bestriding fan Egyptyske Aedes (L., 1762). Fiif-ûntfette siedmiel (Brassica juncea (L) Czern., 1859, Lepidium sativum L., 1753, Sinapis alba L., 1753, Thlaspi arvense L., 1753 en Thlaspi arvense - trije haadtypen fan termyske ynaktivaasje en enzymatyske ôfbraak Gemyske produkten Om de toksisiteit (LC50) fan allylisothiocyanaat, benzylisothiocyanaat en 4-hydroxybenzylisothiocyanaat foar Aedes aegypti-larven te bepalen by 24-oere bleatstelling = 0,04 g/120 ml dH2O). LC50-wearden foar mosterd, wite mosterd en hynstesturt. Siedmiel wie respektivelik 0,05, 0,08 en 0,05 yn ferliking mei allylisothiocyanaat (LC50 = 19,35 ppm) en 4. -Hydroxybenzylisothiocyanaat (LC50 = 55,41 ppm) wie giftiger foar larven fia 24 oeren nei behanneling as respektivelik 0,1 g/120 ml dH2O. Dizze resultaten binne yn oerienstimming mei de produksje fan alfalfa-siedmiel. De hegere effisjinsje fan benzylesters komt oerien mei de berekkene LC50-wearden. It brûken fan siedmiel kin in effektive metoade foar muggenbestriding leverje. de effektiviteit fan krúsbloemige siedpoeier en syn wichtichste gemyske komponinten tsjin muggenlarven en lit sjen hoe't de natuerlike ferbiningen yn krúsbloemige siedpoeier kinne tsjinje as in belofte miljeufreonlik larviside foar muggenbestriding.
Sykten dy't troch Aedes-muggen oerdroegen wurde, bliuwe in grut wrâldwiid probleem foar de folkssûnens. De ynsidinsje fan troch muggen oerdroegen sykten ferspriedt him geografysk1,2,3 en komt wer op, wat liedt ta útbraken fan slimme sykte4,5,6,7. De fersprieding fan sykten ûnder minsken en bisten (bygelyks chikungunya, dengue, Rift Valley-koarts, giele koarts en Zika-firus) is sûnder foarbyld. Allinnich al dengue bringt sawat 3,6 miljard minsken yn gefaar foar ynfeksje yn 'e tropen, mei nei skatting 390 miljoen ynfeksjes dy't jierliks foarkomme, wat resulteart yn 6.100-24.300 deaden per jier8. It weromkommen en útbrekken fan it Zika-firus yn Súd-Amearika hat wrâldwiid omtinken lutsen fanwegen de harsenskea dy't it feroarsaket by bern berne fan besmette froulju2. Kremer et al3 foarsizze dat it geografyske ferspriedingsgebiet fan Aedes-muggen sil trochgean út te wreidzjen en dat tsjin 2050 de helte fan 'e wrâldbefolking it risiko sil hawwe op ynfeksje troch troch muggen oerdroegen arbovirussen.
Mei útsûndering fan 'e koartlyn ûntwikkele faksins tsjin dengue en giele koarts, binne faksins tsjin de measte troch muggen oerdroegen sykten noch net ûntwikkele9,10,11. Faksins binne noch beskikber yn beheinde hoemannichten en wurde allinich brûkt yn klinyske proeven. It kontrolearjen fan muggenfektorren mei syntetyske ynsektisiden is in wichtige strategy west om de fersprieding fan troch muggen oerdroegen sykten te kontrolearjen12,13. Hoewol syntetyske bestridingsmiddels effektyf binne yn it deadzjen fan muggen, hat it trochgeande gebrûk fan syntetyske bestridingsmiddels in negative ynfloed op net-doelorganismen en fersmoarget it it miljeu14,15,16. Noch alarmearjender is de trend fan tanimmende muggenresistinsje tsjin gemyske ynsektisiden17,18,19. Dizze problemen dy't ferbûn binne mei bestridingsmiddels hawwe de syktocht nei effektive en miljeufreonlike alternativen foar it kontrolearjen fan syktefektorren fersneld.
Ferskate planten binne ûntwikkele as boarnen fan fytopestiziden foar pestkontrôle20,21. Plantsubstanzen binne oer it algemien miljeufreonlik, om't se biologysk ôfbrekber binne en in lege of ferwaarloosbere toksisiteit hawwe foar net-doelorganismen lykas sûchdieren, fisken en amfibyen20,22. Krûdepreparaten binne bekend om in ferskaat oan bioaktive ferbiningen te produsearjen mei ferskate wurkingsmeganismen om ferskate libbensstadia fan muggen effektyf te kontrolearjen23,24,25,26. Plant-ôflaatte ferbiningen lykas essensjele oaljes en oare aktive plantyngrediïnten hawwe oandacht krigen en de wei frijmakke foar ynnovative ark om muggenfektoren te kontrolearjen. Essensiële oaljes, monoterpenen en sesquiterpenen fungearje as ôfstjitters, fiedingsôfskrikmiddels en oviciden27,28,29,30,31,32,33. In protte plantaardige oaljes feroarsaakje de dea fan muggelarven, poppen en folwoeksenen34,35,36, en beynfloedzje de senuwstelsel, respiratoire systemen, endokrine systemen en oare wichtige systemen fan ynsekten37.
Resinte stúdzjes hawwe ynsjoch jûn yn it potinsjele gebrûk fan mosterplanten en harren sied as in boarne fan bioaktive ferbiningen. Mosterdsiedmiel is hifke as in biofumigant38,39,40,41 en brûkt as in boaiemferbetteringsmiddel foar ûnkrûdûnderdrukking42,43,44 en kontrôle fan boaiemborne plantpatogenen45,46,47,48,49,50, plantfieding, nematoden41,51, 52, 53, 54 en pleagen55, 56, 57, 58, 59, 60. De fungicide aktiviteit fan dizze siedpoeders wurdt taskreaun oan plantbeskermjende ferbiningen neamd isothiocyanaten38,42,60. Yn planten wurde dizze beskermjende ferbiningen opslein yn plantsellen yn 'e foarm fan net-bioaktive glukosinolaten. As planten lykwols skansearre wurde troch ynsektenfieding of patogeenynfeksje, wurde glukosinolaten hydrolysearre troch myrosinase yn bioaktive isothiocyanaten55,61. Isothiocyanaten binne flechtige ferbiningen dy't bekend binne om har breedspektrum antimikrobiële en ynsektiside aktiviteit, en har struktuer, biologyske aktiviteit en ynhâld ferskille sterk tusken Brassicaceae-soarten42,59,62,63.
Hoewol isothiocyanaten ôflaat fan mosterdsiedmiel bekend binne om ynsektiside aktiviteit te hawwen, ûntbrekke gegevens oer biologyske aktiviteit tsjin medysk wichtige arthropod-fektoren. Us stúdzje ûndersocht de larviside aktiviteit fan fjouwer ûntfette siedpoeiers tsjin Aedes-muggen. Larven fan Aedes aegypti. It doel fan 'e stúdzje wie om har potensjele gebrûk as miljeufreonlike biopesticiden foar muggenbestriding te evaluearjen. Trije wichtige gemyske komponinten fan it siedmiel, allylisothiocyanaat (AITC), benzylisothiocyanaat (BITC), en 4-hydroxybenzylisothiocyanaat (4-HBITC) waarden ek hifke om de biologyske aktiviteit fan dizze gemyske komponinten op muggelarven te testen. Dit is it earste rapport om de effektiviteit fan fjouwer koalsiedpoeiers en har wichtichste gemyske komponinten tsjin muggelarven te evaluearjen.
Laboratoariumkoloanjes fan Aedes aegypti (Rockefeller-stam) waarden hâlden by 26 °C, 70% relative fochtigens (RH) en 10:14 oeren (L:D-fotoperioade). De parende wyfkes waarden ûnderbrocht yn plestik koaien (hichte 11 sm en diameter 9,5 sm) en fiede fia in fleskefiedingsysteem mei sitrearre runderbloed (HemoStat Laboratories Inc., Dixon, CA, Feriene Steaten). Bloedfieding waard lykas gewoanlik útfierd mei in membraan multi-glêzen feeder (Chemglass, Life Sciences LLC, Vineland, NJ, Feriene Steaten) ferbûn mei in sirkulearjende wetterbadbuis (HAAKE S7, Thermo-Scientific, Waltham, MA, Feriene Steaten) mei temperatuerkontrôle 37 °C. Span in film fan Parafilm M út op 'e boaiem fan elke glêzen feederkeamer (oerflak 154 mm2). Elke feeder waard doe pleatst op it boppeste raster dat de koai bedekte mei it parende wyfke. Sawat 350–400 μl runderbloed waard tafoege oan in glêzen fiedertrechter mei in Pasteur-pipet (Fisherbrand, Fisher Scientific, Waltham, MA, FS) en de folwoeksen wjirms waarden teminsten ien oere útlekke litten. Drachtige wyfkes krigen doe in 10% sukrose-oplossing en mochten aaien lizze op fochtich filterpapier beklaaid yn yndividuele ultra-dúdlike soufflé-bekers (1.25 fl oz grutte, Dart Container Corp., Mason, MI, FS). Doch it filterpapier mei aaien yn in fersegele tas (SC Johnsons, Racine, WI) en bewarje by 26 °C. De aaien waarden útbroede en sawat 200–250 larven waarden grutbrocht yn plestik trays mei in mingsel fan kninefoer (ZuPreem, Premium Natural Products, Inc., Mission, KS, FS) en leverpoeier (MP Biomedicals, LLC, Solon, OH, FS) en fiskfilet (TetraMin, Tetra GMPH, Meer, Dútslân) yn in ferhâlding fan 2:1:1. Larven fan it lette tredde ynstar waarden brûkt yn ús bioassays.
Plantsiedmateriaal dat yn dizze stúdzje brûkt waard, waard krigen fan 'e folgjende kommersjele en oerheidsboarnen: Brassica juncea (brúne mosterd-Pacific Gold) en Brassica juncea (wite mosterd-Ida Gold) fan 'e Pacific Northwest Farmers' Cooperative, Washington State, Feriene Steaten; (Garden Cress) fan Kelly Seed and Hardware Co., Peoria, IL, Feriene Steaten en Thlaspi arvense (Field Pennycress-Elisabeth) fan USDA-ARS, Peoria, IL, Feriene Steaten; Gjin fan 'e siedden dy't yn 'e stúdzje brûkt waarden, waarden behannele mei bestridingsmiddels. Al it siedmateriaal waard ferwurke en brûkt yn dizze stúdzje yn oerienstimming mei lokale en nasjonale regeljouwing en yn oerienstimming mei alle relevante lokale steats- en nasjonale regeljouwing. Dizze stúdzje hat gjin transgene plantesoarten ûndersocht.
Brassica juncea (PG), Alfalfa (Ls), Wite mosterd (IG), Thlaspi arvense (DFP) siedden waarden ta in fyn poeier fermalen mei in Retsch ZM200 ultrasentrifugale mûne (Retsch, Haan, Dútslân) foarsjoen fan in 0,75 mm gaas en in roestfrij stielen rotor, 12 tosken, 10.000 rpm (Tabel 1). It fermalen siedpoeier waard oerbrocht nei in papieren fingerhoed en 24 oeren ûntfette mei hexaan yn in Soxhlet-apparaat. In submonster fan ûntfette fjildmosterd waard 1 oere waarmtebehannele by 100 °C om myrosinase te denaturearjen en hydrolyse fan glukosinolaten te foarkommen om biologysk aktive isothiocyanaten te foarmjen. Waarmtebehannele hynstesturtsiedpoeier (DFP-HT) waard brûkt as in negative kontrôle troch myrosinase te denaturearjen.
De glukosinolaatynhâld fan ûntfette siedmiel waard yn triplikaat bepaald mei hege-prestaasje floeistofchromatografy (HPLC) neffens in earder publisearre protokol 64. Koartsein, 3 mL methanol waard tafoege oan in 250 mg stekproef fan ûntfette siedpoeier. Elk stekproef waard 30 minuten sonikearre yn in wetterbad en 16 oeren yn it tsjuster litten by 23 °C. In aliquot fan 1 mL fan 'e organyske laach waard doe filtere troch in 0,45 μm filter yn in autosampler. Mei in Shimadzu HPLC-systeem (twa LC 20AD-pompen; SIL 20A autosampler; DGU 20As ûntgasser; SPD-20A UV-VIS-detektor foar monitoring by 237 nm; en CBM-20A kommunikaasjebusmodule), waard de glukosinolaatynhâld fan siedmiel yn triplikaat bepaald mei Shimadzu LC Solution-softwareferzje 1.25 (Shimadzu Corporation, Columbia, MD, Feriene Steaten). De kolom wie in C18 Inertsil omkearde fazekolom (250 mm × 4,6 mm; RP C-18, ODS-3, 5u; GL Sciences, Torrance, CA, Feriene Steaten). De earste mobile faze-omstannichheden waarden ynsteld op 12% methanol/88% 0,01 M tetrabutylammoniumhydrokside yn wetter (TBAH; Sigma-Aldrich, St. Louis, MO, Feriene Steaten) mei in streamingsnelheid fan 1 mL/min. Nei ynjeksje fan 15 μl fan it stekproef waarden de earste omstannichheden 20 minuten hanthavene, en doe waard de oplosmiddelferhâlding oanpast nei 100% methanol, mei in totale stekproefanalysetiid fan 65 minuten. In standertkromme (basearre op nM/mAb) waard generearre troch seriële ferdunningen fan farske tariede sinapine-, glukosinolaat- en myrosine-standerts (Sigma-Aldrich, St. Louis, MO, Feriene Steaten) om it swevelgehalte fan ûntfette siedmiel te skatten. glukosinolaten. Glukosinolaatkonsintraasjes yn 'e samples waarden hifke op in Agilent 1100 HPLC (Agilent, Santa Clara, CA, Feriene Steaten) mei de OpenLAB CDS ChemStation-ferzje (C.01.07 SR2 [255]) foarsjoen fan deselde kolom en mei in earder beskreaune metoade. Glukosinolaatkonsintraasjes waarden bepaald; fergelykber wêze tusken HPLC-systemen.
Allylisothiocyanaat (94%, stabyl) en benzylisothiocyanaat (98%) waarden kocht fan Fisher Scientific (Thermo Fisher Scientific, Waltham, MA, Feriene Steaten). 4-Hydroxybenzylisothiocyanaat waard kocht fan ChemCruz (Santa Cruz Biotechnology, CA, Feriene Steaten). As se enzymatysk hydrolysearre wurde troch myrosinase, foarmje glukosinolaten, glukosinolaten en glukosinolaten respektivelik allylisothiocyanaat, benzylisothiocyanaat en 4-hydroxybenzylisothiocyanaat.
Laboratoariumbioassays waarden útfierd neffens de metoade fan Muturi et al. 32 mei oanpassingen. Fiif fetarme siedfoer waarden brûkt yn 'e stúdzje: DFP, DFP-HT, IG, PG en Ls. Tweintich larven waarden pleatst yn in 400 mL wegwerpbeker mei trije mooglikheden (VWR International, LLC, Radnor, PA, Feriene Steaten) mei 120 mL deionisearre wetter (dH2O). Sân siedmielkonsintraasjes waarden test op muggenlarvetoksisiteit: 0.01, 0.02, 0.04, 0.06, 0.08, 0.1 en 0.12 g siedmiel/120 ml dH2O foar DFP-siedmiel, DFP-HT, IG en PG. Foarriedige bioassays jouwe oan dat ûntfette Ls-siedmiel giftiger is as fjouwer oare testen siedmiel. Dêrom hawwe wy de sân behannelingkonsintraasjes fan Ls-siedmiel oanpast nei de folgjende konsintraasjes: 0.015, 0.025, 0.035, 0.045, 0.055, 0.065, en 0.075 g/120 mL dH2O.
In net-behannele kontrôlegroep (dH20, gjin siedmiel-supplement) waard opnommen om de normale ynsektenmortaliteit ûnder assayomstannichheden te beoardieljen. Toksikologyske bioassays foar elke siedmiel omfette trije replikaatbekers mei trije hellingen (20 lette tredde instarlarven per beker), foar in totaal fan 108 fleskes. Behannele konteners waarden opslein by keamertemperatuer (20-21 °C) en larvale mortaliteit waard registrearre tidens 24 en 72 oeren fan trochgeande bleatstelling oan behannelingkonsintraasjes. As it lichem en de oanhingsels fan 'e mug net bewege as se trochstutsen of oanrekke wurde mei in tinne roestfrij stielen spatel, wurde de muggelarven as dea beskôge. Deade larven bliuwe meastentiids bewegingsleas yn in dorsale of ventrale posysje op 'e boaiem fan' e kontener of op it oerflak fan it wetter. It eksperimint waard trije kear werhelle op ferskate dagen mei ferskate groepen larven, foar in totaal fan 180 larven dy't bleatsteld waarden oan elke behannelingkonsintraasje.
De toksisiteit fan AITC, BITC, en 4-HBITC foar muggenlarven waard beoardiele mei deselde bioassayproseduere, mar mei ferskillende behannelingen. Tariede 100.000 ppm stockoplossingen foar elke gemyske stof troch 100 µL fan 'e gemyske stof ta te foegjen oan 900 µL absolute ethanol yn in sintrifugenbuis fan 2 mL en 30 sekonden te skodzjen om goed te mingen. Behannelingskonsintraasjes waarden bepaald op basis fan ús foarriedige bioassays, dy't fûnen dat BITC folle giftiger wie as AITC en 4-HBITC. Om toksisiteit te bepalen, waarden 5 konsintraasjes BITC (1, 3, 6, 9 en 12 ppm), 7 konsintraasjes AITC (5, 10, 15, 20, 25, 30 en 35 ppm) en 6 konsintraasjes 4-HBITC (15, 15, 20, 25, 30 en 35 ppm) brûkt. De kontrôlebehanneling waard ynjektearre mei 108 μL absolute ethanol, wat lykweardich is oan it maksimale folume fan 'e gemyske behanneling. Bioassays waarden werhelle lykas hjirboppe, wêrby't yn totaal 180 larven per behannelingskonsintraasje bleatsteld waarden. Larvale mortaliteit waard registrearre foar elke konsintraasje fan AITC, BITC en 4-HBITC nei 24 oeren fan trochgeande bleatstelling.
Probit-analyze fan 65 dosis-relatearre mortaliteitsgegevens waard útfierd mei Polo-software (Polo Plus, LeOra Software, ferzje 1.0) om 50% letale konsintraasje (LC50), 90% letale konsintraasje (LC90), helling, letale doaskoëffisjint en 95% letale konsintraasje te berekkenjen, basearre op fertrouwensintervallen foar letale doazeferhâldingen foar log-transformearre konsintraasje- en dosis-mortaliteitskurven. Mortaliteitsgegevens binne basearre op kombineare replikaatgegevens fan 180 larven dy't bleatsteld waarden oan elke behannelingkonsintraasje. Probabilistyske analyses waarden apart útfierd foar elke siedmiel en elke gemyske komponint. Op basis fan it 95% fertrouwensynterval fan 'e letale doazeferhâlding waard de toksisiteit fan siedmiel en gemyske komponinten foar muggenlarven beskôge as signifikant oars, dus in fertrouwensynterval mei in wearde fan 1 wie net signifikant oars, P = 0.0566.
De HPLC-resultaten foar it bepalen fan 'e wichtichste glukosinolaten yn ûntfette siedmoal DFP, IG, PG en Ls binne neamd yn tabel 1. De wichtichste glukosinolaten yn 'e testen siedmoal farieare mei útsûndering fan DFP en PG, dy't beide myrosinaseglukosinolaten befette. It myrosinine-gehalte yn PG wie heger as yn DFP, respektivelik 33,3 ± 1,5 en 26,5 ± 0,9 mg/g. Ls-siedpoeier befette 36,6 ± 1,2 mg/g glukoglycon, wylst IG-siedpoeier 38,0 ± 0,5 mg/g sinapine befette.
Larven fan Ae. Aedes aegypti-muggen waarden deade doe't se behannele waarden mei ûntfette siedmiel, hoewol de effektiviteit fan 'e behanneling farieare ôfhinklik fan' e plantesoarte. Allinnich DFP-NT wie net giftich foar muggelarven nei 24 en 72 oeren bleatstelling (Tabel 2). De toksisiteit fan it aktive siedpoeier naam ta mei tanimmende konsintraasje (Fig. 1A, B). De toksisiteit fan siedmiel foar muggelarven farieare signifikant op basis fan 'e 95% CI fan' e deadlike dosisferhâlding fan LC50-wearden by 24-oere en 72-oere beoardielingen (Tabel 3). Nei 24 oeren wie it toksyske effekt fan Ls-siedmiel grutter as oare siedmielbehannelingen, mei de heechste aktiviteit en maksimale toksisiteit foar larven (LC50 = 0,04 g/120 ml dH2O). Larven wiene minder gefoelich foar DFP nei 24 oeren yn ferliking mei behannelingen mei IG-, Ls- en PG-siedpoeier, mei LC50-wearden fan respektivelik 0,115, 0,04 en 0,08 g/120 ml dH2O, dy't statistysk heger wiene as de LC50-wearde fan 0,211 g/120 ml dH2O (Tabel 3). De LC90-wearden fan DFP, IG, PG en Ls wiene respektivelik 0,376, 0,275, 0,137 en 0,074 g/120 ml dH2O (Tabel 2). De heechste konsintraasje fan DPP wie 0,12 g/120 ml dH2O. Nei 24 oeren beoardieling wie de gemiddelde larvale mortaliteit mar 12%, wylst de gemiddelde mortaliteit fan IG- en PG-larven respektivelik 51% en 82% berikte. Nei 24 oeren evaluaasje wie de gemiddelde larvale mortaliteit foar de heechste konsintraasje fan Ls-siedmielbehanneling (0,075 g/120 ml dH2O) 99% (Fig. 1A).
Sterfteskrommen waarden skatte út 'e dosisrespons (Probit) fan Ae. Egyptyske larven (3e instarlarven) op siedmielkonsintraasje 24 oeren (A) en 72 oeren (B) nei behanneling. De stippele line fertsjintwurdiget de LC50 fan 'e siedmielbehanneling. DFP Thlaspi arvense, DFP-HT Waarmte-ynaktivearre Thlaspi arvense, IG Sinapsis alba (Ida Gold), PG Brassica juncea (Pacific Gold), Ls Lepidium sativum.
By evaluaasje nei 72 oeren wiene de LC50-wearden fan DFP, IG en PG siedmiel respektivelik 0,111, 0,085 en 0,051 g/120 ml dH2O. Hast alle larven dy't bleatsteld waarden oan Ls-siedmiel stoaren nei 72 oeren bleatstelling, sadat de mortaliteitsgegevens net oerienkomme mei de Probit-analyze. Yn ferliking mei oare siedmiel wiene larven minder gefoelich foar DFP-siedmielbehanneling en hienen se statistysk hegere LC50-wearden (Tabel 2 en 3). Nei 72 oeren waarden de LC50-wearden foar DFP-, IG- en PG-siedmielbehannelingen rûsd op respektivelik 0,111, 0,085 en 0,05 g/120 ml dH2O. Nei 72 oeren evaluaasje wiene de LC90-wearden fan DFP-, IG- en PG-siedpoeiers respektivelik 0,215, 0,254 en 0,138 g/120 ml dH2O. Nei 72 oeren evaluaasje wie de gemiddelde larvale mortaliteit foar de DFP-, IG- en PG-siedmielbehannelingen by in maksimale konsintraasje fan 0,12 g/120 ml dH2O respektivelik 58%, 66% en 96% (Fig. 1B). Nei 72 oeren evaluaasje die bliken dat PG-siedmiel giftiger wie as IG- en DFP-siedmiel.
Syntetyske isothiocyanaten, allylisothiocyanaat (AITC), benzylisothiocyanaat (BITC) en 4-hydroxybenzylisothiocyanaat (4-HBITC) kinne muggenlarven effektyf deadzje. 24 oeren nei behanneling wie BITC giftiger foar larven mei in LC50-wearde fan 5,29 ppm yn ferliking mei 19,35 ppm foar AITC en 55,41 ppm foar 4-HBITC (Tabel 4). Yn ferliking mei AITC en BITC hat 4-HBITC in legere toksisiteit en in hegere LC50-wearde. Der binne wichtige ferskillen yn 'e muggenlarvetoksisiteit fan' e twa wichtichste isothiocyanaten (Ls en PG) yn it machtichste siedmiel. Toksisiteit basearre op 'e deadlike dosisferhâlding fan LC50-wearden tusken AITC, BITC en 4-HBITC liet in statistysk ferskil sjen, sadat de 95% CI fan' e LC50 deadlike dosisferhâlding gjin wearde fan 1 omfette (P = 0,05, Tabel 4). De heechste konsintraasjes fan sawol BITC as AITC waarden rûsd om 100% fan 'e testen larven te deadzjen (Ofbylding 2).
Sterfteskrommen waarden skatte út 'e dosisrespons (Probit) fan Ae. 24 oeren nei behanneling berikten Egyptyske larven (larven fan it tredde stadium) syntetyske isothiocyanaatkonsintraasjes. De stippele line stiet foar de LC50 foar isothiocyanaatbehanneling. Benzylisothiocyanaat BITC, allylisothiocyanaat AITC en 4-HBITC.
It gebrûk fan plantbiopestiziden as aginten foar it bestriden fan muggenvektors is al lang bestudearre. In protte planten produsearje natuerlike gemikaliën dy't ynsektizide aktiviteit hawwe37. Harren bioaktive ferbiningen biede in oantreklik alternatyf foar syntetyske ynsektiziden mei in grut potinsjeel yn it bestriden fan pleagen, ynklusyf muggen.
Mosterplanten wurde groeid as in gewaaks foar har sied, brûkt as in krûd en in boarne fan oalje. As mosteroalje út 'e sied helle wurdt of as moster helle wurdt foar gebrûk as biobrânstof, 69 is it byprodukt ûntfette siedmiel. Dit siedmiel behâldt in protte fan syn natuerlike biogemyske komponinten en hydrolytyske enzymen. De toksisiteit fan dit siedmiel wurdt taskreaun oan 'e produksje fan isothiocyanaten 55,60,61. Isothiocyanaten wurde foarme troch de hydrolyse fan glukosinolaten troch it enzyme myrosinase tidens hydrataasje fan siedmiel 38,55,70 en binne bekend om fungicide, bakteriside, nematicide en ynsekticide effekten te hawwen, lykas oare eigenskippen, ynklusyf gemyske sensoryske effekten en gemoterapy 61,62,70. Ferskate stúdzjes hawwe oantoand dat mosterplanten en siedmiel effektyf fungearje as fumiganten tsjin boaiem- en opsleine itenpleagen 57,59,71,72. Yn dizze stúdzje hawwe wy de toksisiteit fan fjouwersiedmiel en syn trije bioaktive produkten AITC, BITC, en 4-HBITC foar Aedes-muggenlarven beoardiele. Aedes aegypti. It direkt tafoegjen fan siedmiel oan wetter mei muggelarven wurdt ferwachte enzymatyske prosessen te aktivearjen dy't isothiocyanaten produsearje dy't giftich binne foar muggelarven. Dizze biotransformaasje waard foar in part oantoand troch de waarnommen larviside aktiviteit fan it siedmiel en ferlies fan ynsektiside aktiviteit doe't dwerchmosterdsiedmiel foar gebrûk waarmtebehannele waard. Waarmtebehanneling wurdt ferwachte de hydrolytyske enzymen te ferneatigjen dy't glukosinolaten aktivearje, wêrtroch't de foarming fan bioaktive isothiocyanaten foarkomt. Dit is de earste stúdzje dy't de ynsektiside eigenskippen fan koalsiedpoeier tsjin muggen yn in wetterige omjouwing befêstiget.
Under de siedpoeiers dy't testen waarden, wie wetterkerssiedpoeier (Ls) it meast giftich, wêrtroch't in hege mortaliteit fan Aedes albopictus feroarsake waard. Aedes aegypti-larven waarden 24 oeren kontinu ferwurke. De oerbleaune trije siedpoeiers (PG, IG en DFP) hienen in stadiger aktiviteit en feroarsaken noch altyd wichtige mortaliteit nei 72 oeren fan trochgeande behanneling. Allinnich Ls-siedmiel befette wichtige hoemannichten glukosinolaten, wylst PG en DFP myrosinase befette en IG glukosinolaat befette as it wichtichste glukosinolaat (Tabel 1). Glukotropaeoline wurdt hydrolysearre ta BITC en sinalbine wurdt hydrolysearre ta 4-HBITC61,62. Us bioassay-resultaten jouwe oan dat sawol Ls-siedmiel as syntetyske BITC tige giftich binne foar muggelarven. De wichtichste komponint fan PG- en DFP-siedmiel is myrosinaseglukosinolaat, dat hydrolysearre wurdt ta AITC. AITC is effektyf yn it deadzjen fan muggelarven mei in LC50-wearde fan 19,35 ppm. Yn ferliking mei AITC en BITC is 4-HBITC-isothiocyanaat it minst giftich foar larven. Hoewol AITC minder giftich is as BITC, binne har LC50-wearden leger as in protte essensjele oaljes dy't op muggelarven testen binne32,73,74,75.
Us krúsbloemige siedpoeier foar gebrûk tsjin muggelarven befettet ien wichtige glukosinolaat, goed foar mear as 98-99% fan 'e totale glukosinolaten lykas bepaald troch HPLC. Spoarhoeveelheden fan oare glukosinolaten waarden ûntdutsen, mar har nivo's wiene minder as 0,3% fan 'e totale glukosinolaten. Wetterkers (L. sativum) siedpoeier befettet sekundêre glukosinolaten (sinigrin), mar har oandiel is 1% fan 'e totale glukosinolaten, en har ynhâld is noch altyd ûnbelangryk (sawat 0,4 mg/g siedpoeier). Hoewol PG en DFP deselde haadglukosinolaat (myrosine) befetsje, ferskilt de larviside aktiviteit fan har siedmiel signifikant fanwegen har LC50-wearden. Farieare yn toksisiteit foar skimmel. It ûntstean fan Aedes aegypti-larven kin te tankjen wêze oan ferskillen yn myrosinase-aktiviteit of stabiliteit tusken de twa siedfieding. Myrosinase-aktiviteit spilet in wichtige rol yn 'e biobeskikberens fan hydrolyseprodukten lykas isothiocyanaten yn Brassicaceae-planten76. Eardere rapporten fan Pocock et al.77 en Wilkinson et al.78 hawwe oantoand dat feroaringen yn myrosinase-aktiviteit en stabiliteit ek kinne wurde assosjeare mei genetyske en miljeufaktoaren.
De ferwachte bioaktive isothiocyanaatynhâld waard berekkene op basis fan 'e LC50-wearden fan elke siedmiel nei 24 en 72 oeren (Tabel 5) foar ferliking mei oerienkommende gemyske tapassingen. Nei 24 oeren wiene de isothiocyanaten yn 'e siedmiel giftiger as de suvere ferbiningen. LC50-wearden berekkene op basis fan dielen per miljoen (ppm) fan isothiocyanaat-siedbehannelingen wiene leger as LC50-wearden foar BITC-, AITC- en 4-HBITC-tapassingen. Wy observearren larven dy't siedmielpellets konsumearren (Ofbylding 3A). Dêrtroch kinne larven mear konsintrearre bleatstelling oan giftige isothiocyanaten krije troch it opnimmen fan siedmielpellets. Dit wie it dúdlikst yn 'e IG- en PG-siedmielbehannelingen by 24-oere bleatstelling, wêrby't LC50-konsintraasjes 75% en 72% leger wiene as suvere AITC- en 4-HBITC-behannelingen, respektivelik. Ls- en DFP-behannelingen wiene giftiger as suvere isothiocyanaat, mei LC50-wearden 24% en 41% leger, respektivelik. Larven yn 'e kontrôlebehanneling hawwe mei súkses ferpoppe (Fig. 3B), wylst de measte larven yn 'e siedmielbehanneling net ferpoppe en de larvale ûntwikkeling signifikant fertrage waard (Fig. 3B, D). Yn Spodopteralitura wurde isothiocyanaten assosjeare mei groeifertraging en ûntwikkelingsfertraging79.
Larven fan Ae. Aedes aegypti-muggen waarden 24–72 oeren kontinu bleatsteld oan Brassica-siedpoeier. (A) Deade larven mei dieltsjes siedmiel yn 'e mûledielen (omsirkele); (B) Kontrôlebehanneling (dH20 sûnder tafoege siedmiel) lit sjen dat larven normaal groeie en nei 72 oeren begjinne te ferpoppen (C, D) Larven behannele mei siedmiel; it siedmiel liet ferskillen yn ûntwikkeling sjen en ferpoppe net.
Wy hawwe it meganisme fan giftige effekten fan isothiocyanaten op muggenlarven net bestudearre. Eardere stúdzjes yn reade fjoermieren (Solenopsis invicta) hawwe lykwols oantoand dat ynhibysje fan glutathion S-transferase (GST) en esterase (EST) it wichtichste meganisme is fan isothiocyanaat-bioaktiviteit, en AITC, sels by lege aktiviteit, kin ek GST-aktiviteit remme. reade ymportearre fjoermieren yn lege konsintraasjes. De doasis is 0,5 µg/ml80. Yn tsjinstelling, AITC remt acetylcholinesterase yn folwoeksen maiskevers (Sitophilus zeamais)81. Ferlykbere stúdzjes moatte wurde útfierd om it meganisme fan isothiocyanaat-aktiviteit yn muggenlarven te ferdúdlikjen.
Wy brûke waarmte-ynaktivearre DFP-behanneling om it foarstel te stypjen dat hydrolyse fan plantglukosinolaten om reaktive isothiocyanaten te foarmjen tsjinnet as in meganisme foar muggenlarvekontrôle troch mosterdsiedmiel. DFP-HT-siedmiel wie net giftich by de testen tapassingshoeveelheden. Lafarga et al. 82 rapportearren dat glukosinolaten gefoelich binne foar degradaasje by hege temperatueren. Waarmtebehanneling wurdt ek ferwachte it myrosinase-enzyme yn siedmiel te denaturearjen en de hydrolyse fan glukosinolaten om reaktive isothiocyanaten te foarmjen te foarkommen. Dit waard ek befêstige troch Okunade et al. 75 lieten sjen dat myrosinase temperatuergefoelich is, wat oantoande dat myrosinase-aktiviteit folslein ynaktivearre waard doe't mosterd-, swarte mosterd- en bloedwoartelsiedden bleatsteld waarden oan temperatueren boppe 80°C. Dizze meganismen kinne resultearje yn ferlies fan ynsektizide aktiviteit fan waarmtebehannele DFP-siedmiel.
Sa binne mosterdsiedmiel en syn trije wichtichste isothiocyanaten giftig foar muggenlarven. Mei it each op dizze ferskillen tusken siedmiel en gemyske behannelingen, kin it gebrûk fan siedmiel in effektive metoade wêze foar muggenbestriding. Der is in needsaak om geskikte formulearringen en effektive leveringssystemen te identifisearjen om de effektiviteit en stabiliteit fan it gebrûk fan siedpoeier te ferbetterjen. Us resultaten jouwe oan dat mosterdsiedmiel potinsjeel brûkt wurde kin as alternatyf foar syntetyske bestridingsmiddels. Dizze technology koe in ynnovatyf ark wurde foar it kontrolearjen fan muggenfektoren. Omdat muggenlarven goed groeie yn wetterige omjouwings en siedmielglukosinolaten enzymatysk omset wurde yn aktive isothiocyanaten by hydrataasje, biedt it gebrûk fan mosterdsiedmiel yn muggenryk wetter in wichtige kontrôlepotinsjeel. Hoewol de larviside aktiviteit fan isothiocyanaten ferskilt (BITC > AITC > 4-HBITC), is mear ûndersyk nedich om te bepalen oft it kombinearjen fan siedmiel mei meardere glukosinolaten synergistysk de toksisiteit fergruttet. Dit is de earste stúdzje dy't de ynsekticide effekten fan ûntfette krúsbloemige siedmiel en trije bioaktive isothiocyanaten op muggen oantoant. De resultaten fan dizze stúdzje binne baanbrekkend troch oan te toanen dat ûntfette koalsiedmiel, in byprodukt fan oaljewinning út 'e siedden, kin tsjinje as in beloftefol larvisidaal middel foar muggenbestriding. Dizze ynformaasje kin helpe by de ûntdekking fan plantbiokontrôlemiddels en har ûntwikkeling as goedkeape, praktyske en miljeufreonlike biopesticiden.
De datasets dy't foar dizze stúdzje generearre binne en de resultearjende analyses binne op ridlik fersyk beskikber by de oerienkommende auteur. Oan 'e ein fan 'e stúdzje binne alle materialen dy't yn 'e stúdzje brûkt binne (ynsekten en siedmiel) ferneatige.
Pleatsingstiid: 29 july 2024