Para epektibokontrolin ang mga lamokat mabawasan ang insidente ng mga sakit na dala nito, kinakailangan ang mga estratehiko, napapanatiling, at environment-friendly na alternatibo sa mga kemikal na pestisidyo. Sinuri namin ang mga butil ng binhi mula sa ilang Brassicaceae (pamilyang Brassica) bilang pinagmumulan ng mga isothiocyanate na nagmula sa halaman na ginawa ng enzymatic hydrolysis ng mga biologically inactive glucosinolates para magamit sa pagkontrol ng Egyptian Aedes (L., 1762). Limang-tanggal na taba na butil ng buto (Brassica juncea (L) Czern., 1859, Lepidium sativum L., 1753, Sinapis alba L., 1753, Thlaspi arvense L., 1753 at Thlaspi arvense – tatlong pangunahing uri ng thermal inactivation at enzymatic degradation. Mga produktong kemikal. Upang matukoy ang toxicity (LC50) ng allyl isothiocyanate, benzyl isothiocyanate at 4-hydroxybenzylisothiocyanate sa larvae ng Aedes aegypti sa loob ng 24 na oras na pagkakalantad = 0.04 g/120 ml dH2O). Mga halaga ng LC50 para sa mustasa, puting mustasa at horsetail. Ang seed meal ay 0.05, 0.08 at 0.05 ayon sa pagkakabanggit kumpara sa allyl isothiocyanate (LC50 = 19.35 ppm) at 4. Ang -Hydroxybenzylisothiocyanate (LC50 = 55.41 ppm) ay mas nakakalason sa larvae 24 oras pagkatapos ng paggamot kaysa sa 0.1 g/120 ml dH2O ayon sa pagkakabanggit. Ang mga resultang ito ay naaayon sa produksyon ng alfalfa seed meal. Ang mas mataas na kahusayan ng benzyl esters ay tumutugma sa kinakalkulang mga halaga ng LC50. Ang paggamit ng seed meal ay maaaring magbigay ng isang epektibong paraan ng pagkontrol ng lamok. Ang bisa ng cruciferous seed powder at mga pangunahing kemikal na sangkap nito laban sa larvae ng lamok at nagpapakita kung paano ang mga natural na compound sa cruciferous seed powder ay maaaring magsilbing isang promising environment-friendly larvicide para sa pagkontrol ng lamok.
Ang mga sakit na dala ng vector na dulot ng mga lamok na Aedes ay nananatiling isang pangunahing pandaigdigang problema sa kalusugan ng publiko. Ang saklaw ng mga sakit na dala ng lamok ay kumakalat sa heograpiya1,2,3 at muling lumilitaw, na humahantong sa mga pagsiklab ng malalang sakit4,5,6,7. Ang pagkalat ng mga sakit sa mga tao at hayop (hal., chikungunya, dengue, Rift Valley fever, yellow fever at Zika virus) ay walang katulad. Ang dengue fever pa lamang ay naglalagay sa humigit-kumulang 3.6 bilyong tao sa panganib na mahawa sa tropiko, na may tinatayang 390 milyong impeksyon na nangyayari taun-taon, na nagreresulta sa 6,100–24,300 pagkamatay bawat taon8. Ang muling paglitaw at pagsiklab ng Zika virus sa Timog Amerika ay nakakuha ng atensyon sa buong mundo dahil sa pinsala sa utak na dulot nito sa mga batang ipinanganak sa mga babaeng may impeksyon2. Hinuhulaan nina Kremer et al 3 na ang heograpikal na saklaw ng mga lamok na Aedes ay patuloy na lalawak at sa taong 2050, kalahati ng populasyon ng mundo ay manganib na mahawa ng mga arbovirus na dala ng lamok.
Maliban sa mga bagong nabuong bakuna laban sa dengue at yellow fever, ang mga bakuna laban sa karamihan ng mga sakit na dala ng lamok ay hindi pa nabubuo9,10,11. Ang mga bakuna ay makukuha pa rin sa limitadong dami at ginagamit lamang sa mga klinikal na pagsubok. Ang pagkontrol sa mga tagapagdala ng lamok gamit ang mga sintetikong insecticide ay isang mahalagang estratehiya upang makontrol ang pagkalat ng mga sakit na dala ng lamok12,13. Bagama't epektibo ang mga sintetikong pestisidyo sa pagpatay ng mga lamok, ang patuloy na paggamit ng mga sintetikong pestisidyo ay negatibong nakakaapekto sa mga organismong hindi target at nagpaparumi sa kapaligiran14,15,16. Mas nakababahala pa ang trend ng pagtaas ng resistensya ng lamok sa mga kemikal na insecticide17,18,19. Ang mga problemang ito na nauugnay sa mga pestisidyo ay nagpabilis sa paghahanap ng epektibo at environment-friendly na mga alternatibo upang makontrol ang mga tagapagdala ng sakit.
Iba't ibang halaman ang nalinang bilang pinagmumulan ng mga phytopesticides para sa pagkontrol ng peste20,21. Ang mga sangkap ng halaman sa pangkalahatan ay environment-friendly dahil ang mga ito ay biodegradable at may mababa o bale-wala na toxicity sa mga organismong hindi target tulad ng mga mammal, isda at amphibian20,22. Ang mga herbal na paghahanda ay kilala na gumagawa ng iba't ibang bioactive compound na may iba't ibang mekanismo ng pagkilos upang epektibong makontrol ang iba't ibang yugto ng buhay ng mga lamok23,24,25,26. Ang mga compound na nagmula sa halaman tulad ng mga essential oil at iba pang aktibong sangkap ng halaman ay nakakuha ng atensyon at nagbukas ng daan para sa mga makabagong kagamitan upang makontrol ang mga tagapagdala ng lamok. Ang mga essential oil, monoterpenes at sesquiterpenes ay nagsisilbing repellent, feeding deterrents at ovicides27,28,29,30,31,32,33. Maraming vegetable oil ang nagiging sanhi ng pagkamatay ng larvae, pupae at adults ng lamok34,35,36, na nakakaapekto sa nervous, respiratory, endocrine at iba pang mahahalagang sistema ng mga insekto37.
Ang mga kamakailang pag-aaral ay nagbigay ng kaalaman sa potensyal na paggamit ng mga halamang mustasa at ng kanilang mga buto bilang pinagmumulan ng mga bioactive compound. Ang harina ng buto ng mustasa ay nasubok bilang isang biofumigant38,39,40,41 at ginamit bilang isang soil amendment para sa pagsugpo ng damo42,43,44 at pagkontrol ng mga pathogen ng halaman na dala ng lupa45,46,47,48,49,50, nutrisyon ng halaman. nematodes 41,51, 52, 53, 54 at mga peste 55, 56, 57, 58, 59, 60. Ang fungicidal activity ng mga seed powder na ito ay maiuugnay sa mga protective compound ng halaman na tinatawag na isothiocyanates38,42,60. Sa mga halaman, ang mga protective compound na ito ay nakaimbak sa mga selula ng halaman sa anyo ng mga non-bioactive glucosinolates. Gayunpaman, kapag ang mga halaman ay napinsala ng pagkain ng insekto o impeksyon ng pathogen, ang mga glucosinolates ay na-hydrolyze ng myrosinase sa bioactive isothiocyanates55,61. Ang mga isothiocyanate ay mga volatile compound na kilalang may broad-spectrum antimicrobial at insecticidal activity, at ang kanilang istruktura, biological activity at nilalaman ay lubhang nag-iiba sa mga species ng Brassicaceae42,59,62,63.
Bagama't ang mga isothiocyanate na nagmula sa harina ng buto ng mustasa ay kilalang may aktibidad na pamatay-insekto, kulang pa ang datos sa biyolohikal na aktibidad laban sa mga medikal na mahalagang arthropod vector. Sinuri ng aming pag-aaral ang aktibidad na pamatay-insekto ng apat na pulbos ng buto na tinanggalan ng taba laban sa mga lamok na Aedes. Larvae ng Aedes aegypti. Ang layunin ng pag-aaral ay suriin ang kanilang potensyal na paggamit bilang mga biopesticides na environment-friendly para sa pagkontrol ng lamok. Tatlong pangunahing kemikal na bahagi ng harina, ang allyl isothiocyanate (AITC), benzyl isothiocyanate (BITC), at 4-hydroxybenzylisothiocyanate (4-HBITC) ay sinubukan din upang subukan ang biyolohikal na aktibidad ng mga kemikal na bahaging ito sa larvae ng lamok. Ito ang unang ulat na sumuri sa bisa ng apat na pulbos ng buto ng repolyo at ang kanilang mga pangunahing kemikal na bahagi laban sa larvae ng lamok.
Ang mga kolonya sa laboratoryo ng Aedes aegypti (Rockefeller strain) ay pinanatili sa 26°C, 70% relative humidity (RH) at 10:14 h (L:D photoperiod). Ang mga babaeng pinares ay inilagay sa mga plastik na hawla (taas na 11 cm at diyametro na 9.5 cm) at pinakain sa pamamagitan ng isang sistema ng pagpapakain sa bote gamit ang citrated bovine blood (HemoStat Laboratories Inc., Dixon, CA, USA). Ang pagpapakain ng dugo ay isinagawa gaya ng dati gamit ang isang membrane multi-glass feeder (Chemglass, Life Sciences LLC, Vineland, NJ, USA) na konektado sa isang circulating water bath tube (HAAKE S7, Thermo-Scientific, Waltham, MA, USA) na may kontrol sa temperatura na 37 °C. Maglagay ng isang pelikula ng Parafilm M sa ilalim ng bawat glass feed chamber (lugar na 154 mm2). Ang bawat feeder ay inilagay sa itaas na grid na tumatakip sa hawla kung saan naroroon ang babaeng pinares. Humigit-kumulang 350–400 μl ng dugo ng baka ang idinagdag sa isang glass feeder funnel gamit ang Pasteur pipette (Fisherbrand, Fisher Scientific, Waltham, MA, USA) at ang mga adult worm ay hinayaang maubos nang hindi bababa sa isang oras. Ang mga buntis na babae ay binigyan ng 10% sucrose solution at hinayaan na mangitlog sa basang filter paper na may linya sa mga indibidwal na ultra-clear soufflé cups (1.25 fl oz size, Dart Container Corp., Mason, MI, USA). Kulungan na may tubig. Ilagay ang filter paper na naglalaman ng mga itlog sa isang selyadong bag (SC Johnsons, Racine, WI) at iimbak sa 26°C. Ang mga itlog ay napisa at humigit-kumulang 200–250 larvae ang pinalaki sa mga plastic tray na naglalaman ng pinaghalong rabbit chow (ZuPreem, Premium Natural Products, Inc., Mission, KS, USA) at liver powder (MP Biomedicals, LLC, Solon, OH, USA). at fish fillet (TetraMin, Tetra GMPH, Meer, Germany) sa ratio na 2:1:1. Ginamit sa aming mga bioassay ang mga larvae ng huling bahagi ng ikatlong instar.
Ang mga buto ng halaman na ginamit sa pag-aaral na ito ay nakuha mula sa mga sumusunod na komersyal at pampublikong mapagkukunan: Brassica juncea (kayumanggi na mustasa-Pacific Gold) at Brassica juncea (puting mustasa-Ida Gold) mula sa Pacific Northwest Farmers' Cooperative, Washington State, USA; (Garden Cress) mula sa Kelly Seed and Hardware Co., Peoria, IL, USA at Thlaspi arvense (Field Pennycress-Elisabeth) mula sa USDA-ARS, Peoria, IL, USA; Wala sa mga butong ginamit sa pag-aaral ang ginamitan ng pestisidyo. Lahat ng buto ay pinoproseso at ginamit sa pag-aaral na ito alinsunod sa mga lokal at pambansang regulasyon at alinsunod sa lahat ng kaugnay na lokal at pambansang regulasyon ng estado. Hindi sinuri ng pag-aaral na ito ang mga uri ng transgenic na halaman.
Ang mga buto ng Brassica juncea (PG), Alfalfa (Ls), White mustard (IG), at Thlaspi arvense (DFP) ay giniling hanggang maging pinong pulbos gamit ang isang Retsch ZM200 ultracentrifugal mill (Retsch, Haan, Germany) na may 0.75 mm mesh at Stainless steel rotor, 12 ngipin, 10,000 rpm (Talahanayan 1). Ang giniling na pulbos ng buto ay inilipat sa isang didal na papel at tinanggalan ng taba gamit ang hexane sa isang Soxhlet apparatus sa loob ng 24 na oras. Ang isang subsample ng tinanggalan ng taba na field mustard ay initin sa 100 °C sa loob ng 1 oras upang i-denature ang myrosinase at maiwasan ang hydrolysis ng glucosinolates upang bumuo ng biologically active isothiocyanates. Ang heat-treated horsetail seed powder (DFP-HT) ay ginamit bilang negatibong kontrol sa pamamagitan ng pag-denature ng myrosinase.
Ang nilalaman ng glucosinolate ng defatted seed meal ay natukoy nang triplicate gamit ang high-performance liquid chromatography (HPLC) ayon sa isang naunang nailathalang protocol 64. Sa madaling salita, 3 mL ng methanol ang idinagdag sa isang 250 mg na sample ng defatted seed powder. Ang bawat sample ay na-sonicate sa isang water bath sa loob ng 30 minuto at iniwan sa dilim sa 23°C sa loob ng 16 na oras. Ang isang 1 mL aliquot ng organic layer ay sinala sa pamamagitan ng isang 0.45 μm filter papunta sa isang autosampler. Gamit ang isang Shimadzu HPLC system (dalawang LC 20AD pump; SIL 20A autosampler; DGU 20As degasser; SPD-20A UV-VIS detector para sa pagsubaybay sa 237 nm; at CBM-20A communication bus module), ang nilalaman ng glucosinolate ng seed meal ay natukoy nang triplicate gamit ang Shimadzu LC Solution software version 1.25 (Shimadzu Corporation, Columbia, MD, USA). Ang kolum ay isang C18 Inertsil reverse phase column (250 mm × 4.6 mm; RP C-18, ODS-3, 5u; GL Sciences, Torrance, CA, USA). Ang mga paunang kondisyon ng mobile phase ay itinakda sa 12% methanol/88% 0.01 M tetrabutylammonium hydroxide sa tubig (TBAH; Sigma-Aldrich, St. Louis, MO, USA) na may flow rate na 1 mL/min. Pagkatapos ng pag-iniksyon ng 15 μl ng sample, ang mga paunang kondisyon ay pinanatili sa loob ng 20 minuto, at pagkatapos ay inayos ang solvent ratio sa 100% methanol, na may kabuuang oras ng pagsusuri ng sample na 65 minuto. Isang standard curve (batay sa nM/mAb) ang nabuo sa pamamagitan ng mga serial dilution ng bagong inihandang sinapine, glucosinolate at myrosin standards (Sigma-Aldrich, St. Louis, MO, USA) upang tantyahin ang sulfur content ng defatted seed meal. glucosinolates. Ang mga konsentrasyon ng glucosinolate sa mga sample ay sinubukan sa isang Agilent 1100 HPLC (Agilent, Santa Clara, CA, USA) gamit ang bersyong OpenLAB CDS ChemStation (C.01.07 SR2 [255]) na may parehong column at gamit ang isang naunang inilarawan na pamamaraan. Ang mga konsentrasyon ng glucosinolate ay natukoy; maihahambing sa pagitan ng mga sistema ng HPLC.
Ang allyl isothiocyanate (94%, matatag) at benzyl isothiocyanate (98%) ay binili mula sa Fisher Scientific (Thermo Fisher Scientific, Waltham, MA, USA). Ang 4-Hydroxybenzylisothiocyanate ay binili mula sa ChemCruz (Santa Cruz Biotechnology, CA, USA). Kapag na-hydrolyze sa pamamagitan ng myrosinase gamit ang enzyme, ang glucosinolates, glucosinolates, at glucosinolates ay bumubuo ng allyl isothiocyanate, benzyl isothiocyanate, at 4-hydroxybenzylisothiocyanate, ayon sa pagkakabanggit.
Isinagawa ang mga bioassay sa laboratoryo ayon sa pamamaraan nina Muturi et al. 32 na may mga pagbabago. Limang low-fat seed feed ang ginamit sa pag-aaral: DFP, DFP-HT, IG, PG at Ls. Dalawampung larva ang inilagay sa isang 400 mL disposable three-way beaker (VWR International, LLC, Radnor, PA, USA) na naglalaman ng 120 mL deionized water (dH2O). Pitong konsentrasyon ng seed meal ang sinubukan para sa toxicity ng larva ng lamok: 0.01, 0.02, 0.04, 0.06, 0.08, 0.1 at 0.12 g seed meal/120 ml dH2O para sa DFP seed meal, DFP-HT, IG at PG. Ipinapahiwatig ng mga paunang bioassay na ang defatted Ls seed flour ay mas nakakalason kaysa sa apat na iba pang seed flours na sinubukan. Samakatuwid, inayos namin ang pitong konsentrasyon ng Ls seed meal sa mga sumusunod na konsentrasyon: 0.015, 0.025, 0.035, 0.045, 0.055, 0.065, at 0.075 g/120 mL dH2O.
Isang hindi ginamot na control group (dH20, walang seed meal supplement) ang isinama upang masuri ang normal na mortalidad ng insekto sa ilalim ng mga kondisyon ng assay. Kasama sa mga toxicological bioassay para sa bawat seed meal ang tatlong replicate three-slope beakers (20 late third instar larvae bawat beaker), para sa kabuuang 108 vials. Ang mga lalagyang ginamot ay iniimbak sa temperatura ng silid (20-21°C) at ang mortalidad ng larva ay naitala sa loob ng 24 at 72 oras ng patuloy na pagkakalantad sa mga konsentrasyon ng paggamot. Kung ang katawan at mga bahagi ng lamok ay hindi gumagalaw kapag tinusok o hinawakan gamit ang isang manipis na stainless steel spatula, ang larvae ng lamok ay itinuturing na patay. Ang mga patay na larvae ay karaniwang nananatiling hindi gumagalaw sa dorsal o ventral na posisyon sa ilalim ng lalagyan o sa ibabaw ng tubig. Ang eksperimento ay inulit ng tatlong beses sa iba't ibang araw gamit ang iba't ibang grupo ng larvae, para sa kabuuang 180 larvae na nalantad sa bawat konsentrasyon ng paggamot.
Ang toxicity ng AITC, BITC, at 4-HBITC sa larvae ng lamok ay tinasa gamit ang parehong pamamaraan ng bioassay ngunit may iba't ibang paggamot. Maghanda ng 100,000 ppm stock solutions para sa bawat kemikal sa pamamagitan ng pagdaragdag ng 100 µL ng kemikal sa 900 µL ng absolute ethanol sa isang 2-mL centrifuge tube at pag-alog sa loob ng 30 segundo upang maihalo nang mabuti. Ang mga konsentrasyon ng paggamot ay natukoy batay sa aming mga paunang bioassay, na natuklasan na ang BITC ay mas nakakalason kaysa sa AITC at 4-HBITC. Upang matukoy ang toxicity, 5 konsentrasyon ng BITC (1, 3, 6, 9 at 12 ppm), 7 konsentrasyon ng AITC (5, 10, 15, 20, 25, 30 at 35 ppm) at 6 na konsentrasyon ng 4-HBITC (15, 15, 20, 25, 30 at 35 ppm). (30, 45, 60, 75 at 90 ppm). Ang control treatment ay tinurukan ng 108 μL ng absolute ethanol, na katumbas ng pinakamataas na volume ng chemical treatment. Inulit ang mga bioassay gaya ng nasa itaas, kung saan nailalantad ang kabuuang 180 larvae sa bawat konsentrasyon ng treatment. Naitala ang mortality rate ng larvae para sa bawat konsentrasyon ng AITC, BITC, at 4-HBITC pagkatapos ng 24 oras na patuloy na pagkakalantad.
Isinagawa ang probit analysis ng 65 dose-related mortality data gamit ang Polo software (Polo Plus, LeOra Software, bersyon 1.0) upang kalkulahin ang 50% lethal concentration (LC50), 90% lethal concentration (LC90), slope, lethal dose coefficient, at 95% lethal concentration batay sa confidence intervals para sa lethal dose ratios para sa log-transformed concentration at dose-mortality curves. Ang mortality data ay batay sa pinagsamang replicate data ng 180 larvae na nalantad sa bawat treatment concentration. Ang probabilistic analyses ay isinagawa nang hiwalay para sa bawat seed meal at bawat kemikal na component. Batay sa 95% confidence interval ng lethal dose ratio, ang toxicity ng seed meal at mga kemikal na constituent sa larvae ng lamok ay itinuturing na makabuluhang magkaiba, kaya ang confidence interval na naglalaman ng value na 1 ay hindi makabuluhang magkaiba, P = 0.0566.
Ang mga resulta ng HPLC para sa pagtukoy ng mga pangunahing glucosinolates sa mga defatted seed flours na DFP, IG, PG at Ls ay nakalista sa Table 1. Ang mga pangunahing glucosinolates sa mga sinubok na seed flours ay iba-iba maliban sa DFP at PG, na parehong naglalaman ng myrosinase glucosinolates. Ang nilalaman ng myrosinin sa PG ay mas mataas kaysa sa DFP, 33.3 ± 1.5 at 26.5 ± 0.9 mg/g, ayon sa pagkakabanggit. Ang pulbos ng binhi ng Ls ay naglalaman ng 36.6 ± 1.2 mg/g glucoglycone, samantalang ang pulbos ng binhi ng IG ay naglalaman ng 38.0 ± 0.5 mg/g sinapine.
Napatay ang mga larvae ng Ae. Aedes aegypti na lamok nang gamutin gamit ang defatted seed meal, bagama't ang bisa ng paggamot ay iba-iba depende sa uri ng halaman. Tanging ang DFP-NT lamang ang hindi nakakalason sa larvae ng lamok pagkatapos ng 24 at 72 oras na pagkakalantad (Talahanayan 2). Ang toxicity ng aktibong seed powder ay tumaas kasabay ng pagtaas ng konsentrasyon (Fig. 1A, B). Ang toxicity ng seed meal sa larvae ng lamok ay iba-iba nang malaki batay sa 95% CI ng lethal dose ratio ng mga halaga ng LC50 sa 24-oras at 72-oras na pagtatasa (Talahanayan 3). Pagkatapos ng 24 na oras, ang toxicity effect ng Ls seed meal ay mas malaki kaysa sa iba pang mga paggamot sa seed meal, na may pinakamataas na aktibidad at maximum toxicity sa larvae (LC50 = 0.04 g/120 ml dH2O). Ang mga larvae ay hindi gaanong sensitibo sa DFP sa loob ng 24 na oras kumpara sa mga paggamot gamit ang IG, Ls at PG seed powder, na may mga halaga ng LC50 na 0.115, 0.04 at 0.08 g/120 ml dH2O ayon sa pagkakabanggit, na istatistikal na mas mataas kaysa sa halaga ng LC50. 0.211 g/120 ml dH2O (Talahanayan 3). Ang mga halaga ng LC90 ng DFP, IG, PG at Ls ay 0.376, 0.275, 0.137 at 0.074 g/120 ml dH2O, ayon sa pagkakabanggit (Talahanayan 2). Ang pinakamataas na konsentrasyon ng DPP ay 0.12 g/120 ml dH2O. Pagkatapos ng 24 na oras ng pagtatasa, ang average na mortalidad ng larva ay 12% lamang, habang ang average na mortalidad ng IG at PG larvae ay umabot sa 51% at 82%, ayon sa pagkakabanggit. Pagkatapos ng 24 na oras ng ebalwasyon, ang karaniwang mortalidad ng larva para sa pinakamataas na konsentrasyon ng Ls seed meal treatment (0.075 g/120 ml dH2O) ay 99% (Larawan 1A).
Ang mga kurba ng mortalidad ay tinantya mula sa tugon ng dosis (Probit) ng larvae ng Ae. Egyptian (ika-3 instar larvae) sa konsentrasyon ng seed meal 24 oras (A) at 72 oras (B) pagkatapos ng paggamot. Ang tuldok-tuldok na linya ay kumakatawan sa LC50 ng paggamot ng seed meal. DFP Thlaspi arvense, DFP-HT Heat inactivated Thlaspi arvense, IG Sinapsis alba (Ida Gold), PG Brassica juncea (Pacific Gold), Ls Lepidium sativum.
Sa 72-oras na pagsusuri, ang mga halaga ng LC50 ng DFP, IG at PG seed meal ay 0.111, 0.085 at 0.051 g/120 ml dH2O, ayon sa pagkakabanggit. Halos lahat ng larvae na nalantad sa Ls seed meal ay namatay pagkatapos ng 72 oras na pagkakalantad, kaya ang datos ng mortalidad ay hindi naaayon sa pagsusuri ng Probit. Kung ikukumpara sa ibang seed meal, ang larvae ay hindi gaanong sensitibo sa paggamot ng DFP seed meal at may istatistikal na mas mataas na mga halaga ng LC50 (Talahanayan 2 at 3). Pagkatapos ng 72 oras, ang mga halaga ng LC50 para sa paggamot ng DFP, IG at PG seed meal ay tinatayang nasa 0.111, 0.085 at 0.05 g/120 ml dH2O, ayon sa pagkakabanggit. Pagkatapos ng 72 oras na pagsusuri, ang mga halaga ng LC90 ng DFP, IG at PG seed powder ay 0.215, 0.254 at 0.138 g/120 ml dH2O, ayon sa pagkakabanggit. Pagkatapos ng 72 oras na pagsusuri, ang karaniwang mortalidad ng larva para sa mga paggamot gamit ang DFP, IG at PG seed meal sa pinakamataas na konsentrasyon na 0.12 g/120 ml dH2O ay 58%, 66% at 96%, ayon sa pagkakabanggit (Larawan 1B). Pagkatapos ng 72 oras na pagsusuri, ang PG seed meal ay natuklasang mas nakakalason kaysa sa IG at DFP seed meal.
Ang mga sintetikong isothiocyanate, allyl isothiocyanate (AITC), benzyl isothiocyanate (BITC) at 4-hydroxybenzylisothiocyanate (4-HBITC) ay maaaring epektibong pumatay ng mga larvae ng lamok. 24 oras pagkatapos ng paggamot, ang BITC ay mas nakakalason sa mga larvae na may halagang LC50 na 5.29 ppm kumpara sa 19.35 ppm para sa AITC at 55.41 ppm para sa 4-HBITC (Talahanayan 4). Kung ikukumpara sa AITC at BITC, ang 4-HBITC ay may mas mababang toxicity at mas mataas na halaga ng LC50. May mga makabuluhang pagkakaiba sa toxicity ng larvae ng lamok ng dalawang pangunahing isothiocyanate (Ls at PG) sa pinakamalakas na seed meal. Ang toxicity batay sa lethal dose ratio ng mga halaga ng LC50 sa pagitan ng AITC, BITC, at 4-HBITC ay nagpakita ng istatistikal na pagkakaiba kung kaya't ang 95% CI ng LC50 lethal dose ratio ay hindi kasama ang halaga na 1 (P = 0.05, Table 4). Ang pinakamataas na konsentrasyon ng parehong BITC at AITC ay tinatayang nakapatay ng 100% ng larvae na sinubukan (Figure 2).
Ang mga kurba ng mortalidad ay tinantya mula sa tugon ng dosis (Probit) ng Ae. 24 oras pagkatapos ng paggamot, ang Egyptian larvae (ika-3 instar larvae) ay umabot sa mga konsentrasyon ng sintetikong isothiocyanate. Ang tuldok-tuldok na linya ay kumakatawan sa LC50 para sa paggamot ng isothiocyanate. Benzyl isothiocyanate BITC, allyl isothiocyanate AITC at 4-HBITC.
Matagal nang pinag-aaralan ang paggamit ng mga biopesticide ng halaman bilang mga ahente sa pagkontrol ng lamok. Maraming halaman ang gumagawa ng mga natural na kemikal na may aktibidad na pamatay-insekto37. Ang kanilang mga bioactive compound ay nagbibigay ng isang kaakit-akit na alternatibo sa mga sintetikong insecticide na may malaking potensyal sa pagkontrol ng mga peste, kabilang ang mga lamok.
Ang mga halamang mustasa ay itinatanim bilang pananim para sa kanilang mga buto, ginagamit bilang pampalasa at pinagmumulan ng langis. Kapag ang langis ng mustasa ay kinukuha mula sa mga buto o kapag ang mustasa ay kinukuha para gamitin bilang biofuel, 69 ang by-product ay defatted seed meal. Ang seed meal na ito ay nagpapanatili ng marami sa mga natural na biochemical component at hydrolytic enzymes nito. Ang toxicity ng seed meal na ito ay maiuugnay sa produksyon ng isothiocyanates55,60,61. Ang mga isothiocyanates ay nabubuo sa pamamagitan ng hydrolysis ng glucosinolates ng enzyme myrosinase habang hydration ng seed meal38,55,70 at kilalang may fungicidal, bactericidal, nematicidal at insecticidal effect, pati na rin ang iba pang mga katangian kabilang ang mga chemical sensory effect at chemotherapeutic properties61,62,70. Ilang pag-aaral ang nagpakita na ang mga halamang mustasa at seed meal ay epektibong kumikilos bilang fumigant laban sa lupa at mga nakaimbak na peste ng pagkain57,59,71,72. Sa pag-aaral na ito, sinuri namin ang toxicity ng four-seed meal at ang tatlong bioactive product nito na AITC, BITC, at 4-HBITC sa larvae ng lamok na Aedes. Aedes aegypti. Ang direktang pagdaragdag ng seed meal sa tubig na naglalaman ng larvae ng lamok ay inaasahang magpapagana ng mga prosesong enzymatic na gumagawa ng mga isothiocyanate na nakakalason sa larvae ng lamok. Ang biotransformation na ito ay bahagyang ipinakita ng naobserbahang larvicidal activity ng seed meal at pagkawala ng insecticidal activity kapag ang dwarf mustard seed meal ay initin bago gamitin. Inaasahang sisirain ng heat treatment ang mga hydrolytic enzyme na nagpapagana ng glucosinolates, sa gayon ay pinipigilan ang pagbuo ng bioactive isothiocyanates. Ito ang unang pag-aaral na nagkumpirma sa mga insecticidal properties ng cabbage seed powder laban sa mga lamok sa isang aquatic environment.
Sa mga pulbos ng buto na sinubukan, ang pulbos ng buto ng watercress (Ls) ang pinakanakakalason, na nagdulot ng mataas na mortalidad ng Aedes albopictus. Ang larvae ng Aedes aegypti ay patuloy na pinoproseso sa loob ng 24 na oras. Ang natitirang tatlong pulbos ng buto (PG, IG at DFP) ay may mas mabagal na aktibidad at nagdulot pa rin ng malaking mortalidad pagkatapos ng 72 oras ng patuloy na paggamot. Tanging ang Ls seed meal ang naglalaman ng malaking dami ng glucosinolates, samantalang ang PG at DFP ay naglalaman ng myrosinase at ang IG ay naglalaman ng glucosinolate bilang pangunahing glucosinolate (Talahanayan 1). Ang Glucotropaeolin ay na-hydrolyze sa BITC at ang sinalbine ay na-hydrolyze sa 4-HBITC61,62. Ang aming mga resulta ng bioassay ay nagpapahiwatig na ang parehong Ls seed meal at synthetic BITC ay lubhang nakalalason sa larvae ng lamok. Ang pangunahing bahagi ng PG at DFP seed meal ay ang myrosinase glucosinolate, na na-hydrolyze sa AITC. Ang AITC ay epektibo sa pagpatay sa larvae ng lamok na may LC50 na halaga na 19.35 ppm. Kung ikukumpara sa AITC at BITC, ang 4-HBITC isothiocyanate ang pinakakaunting nakakalason sa larvae. Bagama't hindi gaanong nakakalason ang AITC kaysa sa BITC, ang kanilang mga halaga ng LC50 ay mas mababa kaysa sa maraming mahahalagang langis na sinubukan sa larvae ng lamok32,73,74,75.
Ang aming cruciferous seed powder para gamitin laban sa larvae ng lamok ay naglalaman ng isang pangunahing glucosinolate, na bumubuo sa mahigit 98-99% ng kabuuang glucosinolate ayon sa HPLC. May nakitang kaunting dami ng iba pang glucosinolate, ngunit ang kanilang mga antas ay mas mababa sa 0.3% ng kabuuang glucosinolate. Ang watercress (L. sativum) seed powder ay naglalaman ng secondary glucosinolates (sinigrin), ngunit ang kanilang proporsyon ay 1% ng kabuuang glucosinolates, at ang kanilang nilalaman ay hindi pa rin gaanong mahalaga (humigit-kumulang 0.4 mg/g seed powder). Bagama't ang PG at DFP ay naglalaman ng parehong pangunahing glucosinolate (myrosin), ang larvicidal activity ng kanilang mga seed meal ay lubhang magkaiba dahil sa kanilang LC50 values. Nag-iiba-iba ang toxicity nito sa powdery mildew. Ang paglitaw ng Aedes aegypti larvae ay maaaring dahil sa mga pagkakaiba sa myrosinase activity o stability sa pagitan ng dalawang seed feeds. Ang aktibidad ng myrosinase ay may mahalagang papel sa bioavailability ng mga produktong hydrolysis tulad ng isothiocyanates sa mga halamang Brassicaceae76. Ipinakita ng mga nakaraang ulat nina Pocock et al.77 at Wilkinson et al.78 na ang mga pagbabago sa aktibidad at katatagan ng myrosinase ay maaari ring maiugnay sa mga genetic at environmental factor.
Ang inaasahang bioactive isothiocyanate content ay kinalkula batay sa mga LC50 values ng bawat seed meal sa loob ng 24 at 72 oras (Table 5) para sa paghahambing sa mga kaukulang kemikal na aplikasyon. Pagkatapos ng 24 oras, ang mga isothiocyanate sa seed meal ay mas nakakalason kaysa sa mga purong compound. Ang mga LC50 values na kinalkula batay sa parts per million (ppm) ng isothiocyanate seed treatments ay mas mababa kaysa sa mga LC50 values para sa mga aplikasyon ng BITC, AITC, at 4-HBITC. Naobserbahan namin ang larvae na kumakain ng seed meal pellets (Figure 3A). Dahil dito, ang larvae ay maaaring makatanggap ng mas concentrated exposure sa mga toxic isothiocyanates sa pamamagitan ng paglunok ng seed meal pellets. Ito ay pinaka-kita sa mga IG at PG seed meal treatments sa loob ng 24-oras na exposure, kung saan ang LC50 concentrations ay 75% at 72% na mas mababa kaysa sa mga purong AITC at 4-HBITC treatments, ayon sa pagkakabanggit. Ang mga paggamot na may Ls at DFP ay mas nakakalason kaysa sa purong isothiocyanate, na may 24% at 41% na mas mababa na halaga ng LC50, ayon sa pagkakabanggit. Ang mga larvae sa control treatment ay matagumpay na naging pupa (Fig. 3B), habang ang karamihan sa mga larvae sa seed meal treatment ay hindi naging pupa at ang pag-unlad ng larva ay lubhang naantala (Fig. 3B,D). Sa Spodopteralitura, ang mga isothiocyanate ay nauugnay sa pagkaantala sa paglaki at pagkaantala sa pag-unlad79.
Ang mga larvae ng mga lamok na Ae. Aedes aegypti ay patuloy na nalantad sa pulbos ng buto ng Brassica sa loob ng 24-72 oras. (A) Patay na larvae na may mga partikulo ng harina ng buto sa mga bibig (nabilog); (B) Ang kontrol na paggamot (dH20 nang walang idinagdag na harina ng buto) ay nagpapakita na ang mga larvae ay normal na lumalaki at nagsisimulang mag-pupate pagkatapos ng 72 oras (C, D) Ang mga larvae na ginamitan ng harina ng buto; ang harina ng buto ay nagpakita ng mga pagkakaiba sa pag-unlad at hindi nag-pupate.
Hindi pa namin napag-aralan ang mekanismo ng mga nakalalasong epekto ng isothiocyanates sa larvae ng lamok. Gayunpaman, ipinakita ng mga nakaraang pag-aaral sa mga red fire ants (Solenopsis invicta) na ang pagsugpo sa glutathione S-transferase (GST) at esterase (EST) ang pangunahing mekanismo ng bioactivity ng isothiocyanate, at ang AITC, kahit na sa mababang aktibidad, ay maaari ring pumigil sa aktibidad ng GST. Ang dosis ay 0.5 µg/ml80. Sa kabaligtaran, pinipigilan ng AITC ang acetylcholinesterase sa mga adult corn weevil (Sitophilus zeamais)81. Kailangang isagawa ang mga katulad na pag-aaral upang maipaliwanag ang mekanismo ng aktibidad ng isothiocyanate sa larvae ng lamok.
Gumagamit kami ng heat-inactivated DFP treatment upang suportahan ang panukala na ang hydrolysis ng mga glucosinolates ng halaman upang bumuo ng mga reactive isothiocyanates ay nagsisilbing mekanismo para sa pagkontrol ng larva ng lamok sa pamamagitan ng mustard seed meal. Ang DFP-HT seed meal ay hindi nakakalason sa mga rate ng aplikasyon na sinubukan. Iniulat nina Lafarga et al. 82 na ang mga glucosinolates ay sensitibo sa degradasyon sa mataas na temperatura. Inaasahan din na ang heat treatment ay magde-denature sa myrosinase enzyme sa seed meal at pipigil sa hydrolysis ng glucosinolates upang bumuo ng mga reactive isothiocyanates. Kinumpirma rin ito nina Okunade et al. 75 na ipinakita na ang myrosinase ay sensitibo sa temperatura, na nagpapakita na ang aktibidad ng myrosinase ay ganap na na-inactivate kapag ang mustasa, itim na mustasa, at mga buto ng bloodroot ay nalantad sa mga temperaturang higit sa 80°C. Ang mga mekanismong ito ay maaaring magresulta sa pagkawala ng aktibidad na insecticidal ng heat-treated DFP seed meal.
Kaya naman, ang mustard seed meal at ang tatlong pangunahing isothiocyanates nito ay nakakalason sa larvae ng lamok. Dahil sa mga pagkakaibang ito sa pagitan ng seed meal at mga kemikal na paggamot, ang paggamit ng seed meal ay maaaring isang epektibong paraan ng pagkontrol ng lamok. Kailangang tukuyin ang mga angkop na pormulasyon at epektibong sistema ng paghahatid upang mapabuti ang bisa at katatagan ng paggamit ng mga pulbos ng buto. Ipinapahiwatig ng aming mga resulta ang potensyal na paggamit ng mustard seed meal bilang alternatibo sa mga sintetikong pestisidyo. Ang teknolohiyang ito ay maaaring maging isang makabagong kasangkapan para sa pagkontrol ng mga tagapagdala ng lamok. Dahil ang larvae ng lamok ay nabubuhay sa mga kapaligirang aquatic at ang mga glucosinolates ng seed meal ay nako-convert sa mga aktibong isothiocyanates sa pamamagitan ng enzymatically kapag na-hydrate, ang paggamit ng mustard seed meal sa tubig na puno ng lamok ay nag-aalok ng makabuluhang potensyal na kontrol. Bagama't nag-iiba-iba ang larvicidal activity ng isothiocyanates (BITC > AITC > 4-HBITC), kailangan ng mas maraming pananaliksik upang matukoy kung ang pagsasama-sama ng seed meal na may maraming glucosinolates ay synergistically nagpapataas ng toxicity. Ito ang unang pag-aaral na nagpakita ng mga insecticidal effect ng defatted cruciferous seed meal at tatlong bioactive isothiocyanates sa mga lamok. Ang mga resulta ng pag-aaral na ito ay nagbukas ng bagong landas sa pamamagitan ng pagpapakita na ang defatted cabbage seed meal, isang byproduct ng oil extraction mula sa mga buto, ay maaaring magsilbing isang promising larvicidal agent para sa pagkontrol ng lamok. Ang impormasyong ito ay makakatulong sa karagdagang pagtuklas ng mga plant biocontrol agent at ang kanilang pag-unlad bilang mura, praktikal, at environment-friendly na biopesticides.
Ang mga dataset na nabuo para sa pag-aaral na ito at ang mga resultang pagsusuri ay makukuha mula sa kaukulang may-akda sa makatuwirang kahilingan. Sa pagtatapos ng pag-aaral, lahat ng materyales na ginamit sa pag-aaral (mga insekto at butil ng buto) ay sinira.
Oras ng pag-post: Hulyo 29, 2024