Në mënyrë efektivekontrollo mushkonjatdhe për të zvogëluar incidencën e sëmundjeve që ato mbartin, nevojiten alternativa strategjike, të qëndrueshme dhe miqësore me mjedisin ndaj pesticideve kimike. Ne vlerësuam miellin e farave nga disa Brassicaceae (familja Brassica) si një burim i izotiocianateve me origjinë bimore të prodhuara nga hidroliza enzimatike e glukozinolateve biologjikisht joaktive për përdorim në kontrollin e Aedes Egjiptiane (L., 1762). Miell farash pa pesë yndyrë (Brassica juncea (L) Czern., 1859, Lepidium sativum L., 1753, Sinapis alba L., 1753, Thlaspi arvense L., 1753 dhe Thlaspi arvense - tre lloje kryesore të inaktivizimit termik dhe degradimit enzimatik. Produkte kimike Për të përcaktuar toksicitetin (LC50) të alilit izotiocianatit, benzilit izotiocianatit dhe 4-hidroksibenzilizotiocianatit tek larvat e Aedes aegypti në ekspozim 24-orësh = 0.04 g/120 ml dH2O). Vlerat LC50 për miellin e farës së mustardës, mustardës së bardhë dhe bishtit të kalit ishin përkatësisht 0.05, 0.08 dhe 0.05 krahasuar me aliloziotiocianatin (LC50 = 19.35 ppm) dhe 4. Hidroksibenzilizotiocianati (LC50 = 55.41 ppm) ishte më toksik për larvat 24 orë pas trajtimit sesa përkatësisht 0.1 g/120 ml dH2O. Këto rezultate janë në përputhje me prodhimin e miellit të farës së jonxhës. Efikasiteti më i lartë i estereve të benzilit korrespondon me vlerat e llogaritura të LC50. Përdorimi i miellit të farës mund të ofrojë një metodë efektive të kontrollit të mushkonjave. Efektiviteti i pluhurit të farës së bimës kryqëzore dhe përbërësve të tij kryesorë kimikë kundër larvave të mushkonjave tregon se si komponimet natyrore në pluhurin e farës së bimës kryqëzore mund të shërbejnë si një larvicid premtues miqësor ndaj mjedisit për kontrollin e mushkonjave.
Sëmundjet e transmetuara nga vektorët e shkaktuara nga mushkonjat Aedes mbeten një problem i madh global i shëndetit publik. Incidenca e sëmundjeve të transmetuara nga mushkonjat përhapet gjeografikisht1,2,3 dhe rishfaqet, duke çuar në shpërthime të sëmundjeve të rënda4,5,6,7. Përhapja e sëmundjeve midis njerëzve dhe kafshëve (p.sh., chikungunya, dengue, ethet e Rift Valley, ethet e verdha dhe virusi Zika) është e pashembullt. Vetëm ethet e dengue-s vënë afërsisht 3.6 miliardë njerëz në rrezik infeksioni në tropikë, me rreth 390 milionë infeksione që ndodhin çdo vit, duke rezultuar në 6,100–24,300 vdekje në vit8. Rishfaqja dhe shpërthimi i virusit Zika në Amerikën e Jugut ka tërhequr vëmendjen në mbarë botën për shkak të dëmtimit të trurit që shkakton tek fëmijët e lindur nga gra të infektuara2. Kremer et al.3 parashikojnë se diapazoni gjeografik i mushkonjave Aedes do të vazhdojë të zgjerohet dhe se deri në vitin 2050, gjysma e popullsisë së botës do të jetë në rrezik infeksioni nga arboviruset e transmetuara nga mushkonjat.
Me përjashtim të vaksinave të zhvilluara së fundmi kundër dengues dhe etheve të verdha, vaksinat kundër shumicës së sëmundjeve të transmetuara nga mushkonjat nuk janë zhvilluar ende9,10,11. Vaksinat janë ende të disponueshme në sasi të kufizuara dhe përdoren vetëm në sprova klinike. Kontrolli i vektorëve të mushkonjave duke përdorur insekticide sintetike ka qenë një strategji kyçe për të kontrolluar përhapjen e sëmundjeve të transmetuara nga mushkonjat12,13. Edhe pse pesticidet sintetike janë efektive në vrasjen e mushkonjave, përdorimi i vazhdueshëm i pesticideve sintetike ndikon negativisht në organizmat jo-shënjestër dhe ndot mjedisin14,15,16. Edhe më alarmante është tendenca e rritjes së rezistencës së mushkonjave ndaj insekticideve kimike17,18,19. Këto probleme të lidhura me pesticidet kanë përshpejtuar kërkimin për alternativa efektive dhe miqësore me mjedisin për të kontrolluar vektorët e sëmundjeve.
Bimë të ndryshme janë zhvilluar si burime fitopesticidesh për kontrollin e dëmtuesve20,21. Substancat bimore janë përgjithësisht miqësore me mjedisin sepse janë të biodegradueshme dhe kanë toksicitet të ulët ose të papërfillshëm ndaj organizmave jo-target siç janë gjitarët, peshqit dhe amfibët20,22. Përgatitjet bimore dihet se prodhojnë një sërë komponimesh bioaktive me mekanizma të ndryshëm veprimi për të kontrolluar në mënyrë efektive fazat e ndryshme të jetës së mushkonjave23,24,25,26. Komponimet e derivuara nga bimët siç janë vajrat esencialë dhe përbërës të tjerë aktivë të bimëve kanë tërhequr vëmendjen dhe kanë hapur rrugën për mjete inovative për të kontrolluar vektorët e mushkonjave. Vajrat esencialë, monoterpenet dhe seskuiterpenet veprojnë si repelentë, frenues ushqyes dhe ovicide27,28,29,30,31,32,33. Shumë vajra bimorë shkaktojnë vdekjen e larvave, pupave dhe të rriturve të mushkonjave34,35,36, duke prekur sistemet nervore, respiratore, endokrine dhe sisteme të tjera të rëndësishme të insekteve37.
Studimet e fundit kanë dhënë informacion mbi përdorimin potencial të bimëve të sinapit dhe farave të tyre si burim i komponimeve bioaktive. Mielli i farave të sinapit është testuar si biofumigant38,39,40,41 dhe është përdorur si një përmirësues i tokës për shtypjen e barërave të këqija42,43,44 dhe kontrollin e patogjenëve të bimëve që përhapen në tokë45,46,47,48,49,50, ushqyerjen e bimëve, nematodat 41,51, 52, 53, 54 dhe dëmtuesit 55, 56, 57, 58, 59, 60. Aktiviteti fungicid i këtyre pluhurave të farave i atribuohet komponimeve mbrojtëse të bimëve të quajtura izotiocianate38,42,60. Në bimë, këto komponime mbrojtëse ruhen në qelizat bimore në formën e glukozinolateve jo-bioaktive. Megjithatë, kur bimët dëmtohen nga ushqyerja e insekteve ose infeksioni nga patogjenët, glukozinolatet hidrolizohen nga mirizoinaza në izotiocianate bioaktive55,61. Izotiocianatet janë komponime të paqëndrueshme që njihen për aktivitetin e tyre antimikrobik dhe insekticid me spektër të gjerë, dhe struktura, aktiviteti biologjik dhe përmbajtja e tyre ndryshojnë shumë midis specieve Brassicaceae42,59,62,63.
Edhe pse izotiocianatet e nxjerra nga mielli i farës së sinapit dihet se kanë aktivitet insekticid, mungojnë të dhëna mbi aktivitetin biologjik kundër vektorëve artropodë të rëndësishëm mjekësorë. Studimi ynë shqyrtoi aktivitetin larvicid të katër pluhurave të farave të çyndyrosura kundër mushkonjave Aedes. Larvat e Aedes aegypti. Qëllimi i studimit ishte të vlerësohej përdorimi i tyre i mundshëm si biopesticide miqësore me mjedisin për kontrollin e mushkonjave. Tre përbërësit kryesorë kimikë të miellit të farës, alili izotiocianati (AITC), benzili izotiocianati (BITC) dhe 4-hidroksibenzilizotiocianati (4-HBITC) u testuan gjithashtu për të testuar aktivitetin biologjik të këtyre përbërësve kimikë në larvat e mushkonjave. Ky është raporti i parë që vlerëson efektivitetin e katër pluhurave të farave të lakrës dhe përbërësve të tyre kryesorë kimikë kundër larvave të mushkonjave.
Kolonitë laboratorike të Aedes aegypti (lloji Rockefeller) u mbajtën në 26°C, lagështi relative (RH) 70% dhe 10:14 orë (fotoperiod L:D). Femrat e çiftëzuara u vendosën në kafaze plastike (lartësi 11 cm dhe diametër 9.5 cm) dhe u ushqyen nëpërmjet një sistemi ushqyerjeje me shishe duke përdorur gjak gjedhi të citratuar (HemoStat Laboratories Inc., Dixon, CA, SHBA). Ushqyerja me gjak u krye si zakonisht duke përdorur një ushqyes membranor me shumë qelqe (Chemglass, Life Sciences LLC, Vineland, NJ, SHBA) të lidhur me një tub vaske me ujë që qarkullon (HAAKE S7, Thermo-Scientific, Waltham, MA, SHBA) me kontroll temperature 37°C. Shtrijeni një film Parafilm M në fund të secilës dhomë ushqyese qelqi (sipërfaqja 154 mm2). Çdo ushqyes u vendos më pas në rrjetën e sipërme që mbulon kafazin që përmbante femrën që po çiftëzohej. Përafërsisht 350–400 μl gjak gjedhi u shtuan në një hinkë qelqi ushqyese duke përdorur një pipetë Pasteur (Fisherbrand, Fisher Scientific, Waltham, MA, SHBA) dhe krimbat e rritur u lanë të kullonin për të paktën një orë. Femrave shtatzëna iu dha më pas një tretësirë 10% saharoze dhe u lanë të vendosnin vezë në letër filtri të lagësht të shtruar në gota individuale ultra-transparente për sufle (madhësia 1.25 fl oz, Dart Container Corp., Mason, MI, SHBA). Vendosni letrën e filtrit që përmban vezët në një qese të mbyllur (SC Johnsons, Racine, WI) dhe ruajeni në 26°C. Vezët u çelën dhe afërsisht 200–250 larva u rritën në tabaka plastike që përmbanin një përzierje ushqimi për lepuj (ZuPreem, Premium Natural Products, Inc., Mission, KS, SHBA) dhe pluhur mëlçie (MP Biomedicals, LLC, Solon, OH, SHBA). dhe fileto peshku (TetraMin, Tetra GMPH, Meer, Gjermani) në një raport prej 2:1:1. Në biotestet tona u përdorën larva të fazës së tretë të vonë.
Materiali i farës së bimëve të përdorura në këtë studim u mor nga burimet e mëposhtme komerciale dhe qeveritare: Brassica juncea (mustardë kafe-Pacific Gold) dhe Brassica juncea (mustardë e bardhë-Ida Gold) nga Kooperativa e Fermerëve të Paqësorit Veriperëndimor, Shteti i Uashingtonit, SHBA; (Lëpjetë kopshti) nga Kelly Seed and Hardware Co., Peoria, IL, SHBA dhe Thlaspi arvense (Field Pennycress-Elisabeth) nga USDA-ARS, Peoria, IL, SHBA; Asnjë nga farat e përdorura në studim nuk u trajtua me pesticide. I gjithë materiali i farës u përpunua dhe u përdor në këtë studim në përputhje me rregulloret lokale dhe kombëtare dhe në përputhje me të gjitha rregulloret përkatëse lokale shtetërore dhe kombëtare. Ky studim nuk shqyrtoi varietetet e bimëve transgjenike.
Farat e Brassica juncea (PG), Jonxhës (Ls), Mustardës së Bardhë (IG), Thlaspi arvense (DFP) u bluan në pluhur të imët duke përdorur një mulli ultracentrifugal Retsch ZM200 (Retsch, Haan, Gjermani) të pajisur me një rrjetë 0.75 mm dhe rotor çeliku inox, 12 dhëmbë, 10,000 rpm (Tabela 1). Pluhuri i farës së bluar u transferua në një gishtëz letre dhe u çyndyrnua me hekzan në një aparat Soxhlet për 24 orë. Një nëngrup i mustardës së fushës së çyndyrnuar u trajtua me nxehtësi në 100 °C për 1 orë për të denatyruar mirizoinazën dhe për të parandaluar hidrolizën e glukozinolateve për të formuar izotiocianate biologjikisht aktive. Pluhuri i farës së bishtit të kalit (DFP-HT) i trajtuar me nxehtësi u përdor si kontroll negativ duke denatyruar mirizoinazën.
Përmbajtja e glukozinolatit në miellin e farës së çyndyrosur u përcaktua në trefish duke përdorur kromatografi të lëngshme me performancë të lartë (HPLC) sipas një protokolli të publikuar më parë 64. Shkurtimisht, 3 mL metanol u shtuan në një mostër prej 250 mg pluhuri të farës së çyndyrosur. Çdo mostër u trajtua me ultratinguj në një banjë uji për 30 minuta dhe u la në errësirë në 23°C për 16 orë. Një alikuot prej 1 mL i shtresës organike u filtrua më pas përmes një filtri 0.45 μm në një automompler. Duke punuar në një sistem Shimadzu HPLC (dy pompa LC 20AD; automompler SIL 20A; degazues DGU 20A; detektor SPD-20A UV-VIS për monitorim në 237 nm; dhe modul bus komunikimi CBM-20A), përmbajtja e glukozinolatit në miellin e farës u përcaktua në trefish duke përdorur versionin 1.25 të softuerit Shimadzu LC Solution (Shimadzu Corporation, Columbia, MD, SHBA). Kolona ishte një kolonë me fazë të kundërt C18 Inertsil (250 mm × 4.6 mm; RP C-18, ODS-3, 5u; GL Sciences, Torrance, CA, SHBA). Kushtet fillestare të fazës mobile u vendosën në 12% metanol/88% hidroksid tetrabutilamoniumi 0.01 M në ujë (TBAH; Sigma-Aldrich, St. Louis, MO, SHBA) me një shpejtësi rrjedhjeje prej 1 mL/min. Pas injektimit të 15 μl të mostrës, kushtet fillestare u mbajtën për 20 minuta, dhe më pas raporti i tretësit u rregullua në 100% metanol, me një kohë totale të analizës së mostrës prej 65 minutash. Një kurbë standarde (bazuar në nM/mAb) u gjenerua nga hollimet serike të standardeve të përgatitura fllad të sinapinës, glukozinolatit dhe mirozinës (Sigma-Aldrich, St. Louis, MO, SHBA) për të vlerësuar përmbajtjen e squfurit të miellit të farës së çyndyrosur. glukozinolatet. Përqendrimet e glukozinolatit në mostra u testuan në një Agilent 1100 HPLC (Agilent, Santa Clara, CA, SHBA) duke përdorur versionin OpenLAB CDS ChemStation (C.01.07 SR2 [255]) të pajisur me të njëjtën kolonë dhe duke përdorur një metodë të përshkruar më parë. Përqendrimet e glukozinolatit u përcaktuan; të jenë të krahasueshme midis sistemeve HPLC.
Izotiocianati alil (94%, i qëndrueshëm) dhe izotiocianati benzil (98%) u blenë nga Fisher Scientific (Thermo Fisher Scientific, Waltham, MA, SHBA). 4-Hidroksibenzilizotiocianati u ble nga ChemCruz (Santa Cruz Biotechnology, CA, SHBA). Kur hidrolizohen enzimatikisht nga mirozinaza, glukozinolatet, glukozinolatet dhe glukozinolatet formojnë përkatësisht izotiocianat alil, izotiocianat benzil dhe 4-hidroksibenzilizotiocianat.
Biotestet laboratorike u kryen sipas metodës së Muturi et al. 32 me modifikime. Në studim u përdorën pesë ushqime farash me pak yndyrë: DFP, DFP-HT, IG, PG dhe Ls. Njëzet larva u vendosën në një gotë të disponueshme trepalëshe prej 400 mL (VWR International, LLC, Radnor, PA, SHBA) që përmbante 120 mL ujë të dejonizuar (dH2O). Shtatë përqendrime të miellit të farës u testuan për toksicitetin e larvave të mushkonjave: 0.01, 0.02, 0.04, 0.06, 0.08, 0.1 dhe 0.12 g miell farash/120 ml dH2O për miellin e farës DFP, DFP-HT, IG dhe PG. Biotestet paraprake tregojnë se mielli i farës Ls pa yndyrë është më toksik se katër miellra të tjerë farash të testuar. Prandaj, ne i rregulluam shtatë përqendrimet e trajtimit të miellit të farës Ls në përqendrimet e mëposhtme: 0.015, 0.025, 0.035, 0.045, 0.055, 0.065 dhe 0.075 g/120 mL dH2O.
Një grup kontrolli i patrajtuar (dH20, pa shtesë të miellit të farës) u përfshi për të vlerësuar vdekshmërinë normale të insekteve në kushtet e analizës. Biotestet toksikologjike për secilën miell farash përfshinin tre gota me tre pjerrësi të përsëritura (20 larva të fazës së tretë të vonë për gotë), për një total prej 108 shishesh. Enët e trajtuara u ruajtën në temperaturë ambienti (20-21°C) dhe vdekshmëria larvore u regjistrua gjatë 24 dhe 72 orëve të ekspozimit të vazhdueshëm ndaj përqendrimeve të trajtimit. Nëse trupi dhe shtojcat e mushkonjës nuk lëvizin kur shpohen ose preken me një shpatull të hollë çeliku inox, larvat e mushkonjës konsiderohen të ngordhura. Larvat e ngordhura zakonisht mbeten të palëvizshme në një pozicion dorsal ose ventral në fund të enës ose në sipërfaqen e ujit. Eksperimenti u përsërit tre herë në ditë të ndryshme duke përdorur grupe të ndryshme larvash, për një total prej 180 larvash të ekspozuara ndaj çdo përqendrimi trajtimi.
Toksiciteti i AITC, BITC dhe 4-HBITC për larvat e mushkonjave u vlerësua duke përdorur të njëjtën procedurë bioanalize, por me trajtime të ndryshme. Përgatitni tretësira bazë prej 100,000 ppm për secilën kimikat duke shtuar 100 µL të kimikatit në 900 µL etanol absolut në një tub centrifuge prej 2 mL dhe duke e tundur për 30 sekonda për ta përzier plotësisht. Përqendrimet e trajtimit u përcaktuan bazuar në bioanalizat tona paraprake, të cilat zbuluan se BITC është shumë më toksik se AITC dhe 4-HBITC. Për të përcaktuar toksicitetin, u përdorën 5 përqendrime të BITC (1, 3, 6, 9 dhe 12 ppm), 7 përqendrime të AITC (5, 10, 15, 20, 25, 30 dhe 35 ppm) dhe 6 përqendrime të 4-HBITC (15, 15, 20, 25, 30 dhe 35 ppm). 30, 45, 60, 75 dhe 90 ppm). Trajtimi i kontrollit u injektua me 108 μL etanol absolut, që është ekuivalent me vëllimin maksimal të trajtimit kimik. Biotestet u përsëritën si më sipër, duke ekspozuar një total prej 180 larvash për përqendrim trajtimi. Vdekshmëria larvore u regjistrua për secilin përqendrim të AITC, BITC dhe 4-HBITC pas 24 orësh ekspozimi të vazhdueshëm.
Analiza probit e 65 të dhënave të vdekshmërisë të lidhura me dozën u krye duke përdorur softuerin Polo (Polo Plus, LeOra Software, versioni 1.0) për të llogaritur përqendrimin vdekjeprurës 50% (LC50), përqendrimin vdekjeprurës 90% (LC90), pjerrësinë, koeficientin e dozës vdekjeprurëse dhe përqendrimin vdekjeprurës 95%. Bazuar në intervalet e besimit për raportet e dozave vdekjeprurëse për përqendrimin e transformuar logaritmik dhe kurbat e dozës-vdekshmërisë. Të dhënat e vdekshmërisë bazohen në të dhënat e kombinuara të replikuara të 180 larvave të ekspozuara ndaj secilit përqendrim trajtimi. Analizat probabilistike u kryen veçmas për secilën miell farash dhe çdo përbërës kimik. Bazuar në intervalin e besimit 95% të raportit të dozës vdekjeprurëse, toksiciteti i miellit të farës dhe përbërësve kimikë për larvat e mushkonjave u konsiderua të jetë dukshëm i ndryshëm, kështu që një interval besimi që përmbante një vlerë prej 1 nuk ishte dukshëm i ndryshëm, P = 0.0566.
Rezultatet e HPLC për përcaktimin e glukozinolateve kryesore në miellrat e farërave të çyndyrosura DFP, IG, PG dhe Ls janë renditur në Tabelën 1. Glukozinolatet kryesore në miellrat e farërave të testuara varionin me përjashtim të DFP dhe PG, të cilat të dyja përmbanin glukozinolate të mikozinazës. Përmbajtja e mikozinës në PG ishte më e lartë se në DFP, përkatësisht 33.3 ± 1.5 dhe 26.5 ± 0.9 mg/g. Pluhuri i farës Ls përmbante 36.6 ± 1.2 mg/g glukoglikon, ndërsa pluhuri i farës IG përmbante 38.0 ± 0.5 mg/g sinapinë.
Larvat e mushkonjave Ae. Aedes aegypti u vranë kur u trajtuan me miell farash pa yndyrë, megjithëse efektiviteti i trajtimit varionte në varësi të specieve të bimës. Vetëm DFP-NT nuk ishte toksik për larvat e mushkonjave pas 24 dhe 72 orësh ekspozimi (Tabela 2). Toksiciteti i pluhurit aktiv të farës u rrit me rritjen e përqendrimit (Fig. 1A, B). Toksiciteti i miellit të farës për larvat e mushkonjave varionte ndjeshëm bazuar në IC 95% të raportit të dozës vdekjeprurëse të vlerave LC50 në vlerësimet 24-orëshe dhe 72-orëshe (Tabela 3). Pas 24 orësh, efekti toksik i miellit të farës Ls ishte më i madh se trajtimet e tjera të miellit të farës, me aktivitetin më të lartë dhe toksicitetin maksimal ndaj larvave (LC50 = 0.04 g/120 ml dH2O). Larvat ishin më pak të ndjeshme ndaj DFP në 24 orë krahasuar me trajtimet me pluhur farash IG, Ls dhe PG, me vlera LC50 prej 0.115, 0.04 dhe 0.08 g/120 ml dH2O përkatësisht, të cilat ishin statistikisht më të larta se vlera LC50 prej 0.211 g/120 ml dH2O (Tabela 3). Vlerat LC90 të DFP, IG, PG dhe Ls ishin përkatësisht 0.376, 0.275, 0.137 dhe 0.074 g/120 ml dH2O (Tabela 2). Përqendrimi më i lartë i DPP ishte 0.12 g/120 ml dH2O. Pas 24 orësh vlerësimi, vdekshmëria mesatare e larvave ishte vetëm 12%, ndërsa vdekshmëria mesatare e larvave IG dhe PG arriti përkatësisht 51% dhe 82%. Pas 24 orësh vlerësimi, vdekshmëria mesatare e larvave për trajtimin me përqendrimin më të lartë të miellit të farës Ls (0.075 g/120 ml dH2O) ishte 99% (Fig. 1A).
Kurbat e vdekshmërisë u vlerësuan nga përgjigja ndaj dozës (Probit) e larvave egjiptiane të Ae. (larvat e fazës së tretë) ndaj përqendrimit të miellit të farës 24 orë (A) dhe 72 orë (B) pas trajtimit. Vija me pika përfaqëson LC50 të trajtimit të miellit të farës. DFP Thlaspi arvense, DFP-HT Thlaspi arvense i inaktivizuar nga nxehtësia, IG Sinapsis alba (Ida Gold), PG Brassica juncea (Pacific Gold), Ls Lepidium sativum.
Në vlerësimin 72-orësh, vlerat LC50 të miellit të farës DFP, IG dhe PG ishin përkatësisht 0.111, 0.085 dhe 0.051 g/120 ml dH2O. Pothuajse të gjitha larvat e ekspozuara ndaj miellit të farës Ls ngordhën pas 72 orësh ekspozimi, kështu që të dhënat e vdekshmërisë nuk ishin në përputhje me analizën Probit. Krahasuar me miellin tjetër të farës, larvat ishin më pak të ndjeshme ndaj trajtimit të miellit të farës DFP dhe kishin vlera statistikisht më të larta LC50 (Tabelat 2 dhe 3). Pas 72 orësh, vlerat LC50 për trajtimet e miellit të farës DFP, IG dhe PG u vlerësuan të ishin përkatësisht 0.111, 0.085 dhe 0.05 g/120 ml dH2O. Pas 72 orësh vlerësimi, vlerat LC90 të pluhurave të farës DFP, IG dhe PG ishin përkatësisht 0.215, 0.254 dhe 0.138 g/120 ml dH2O. Pas 72 orësh vlerësimi, vdekshmëria mesatare e larvave për trajtimet me miell farash DFP, IG dhe PG në një përqendrim maksimal prej 0.12 g/120 ml dH2O ishte përkatësisht 58%, 66% dhe 96% (Fig. 1B). Pas vlerësimi 72-orësh, mielli i farave PG u gjet më toksik se mielli i farave IG dhe DFP.
Izotiocianatet sintetike, alili izotiocianati (AITC), benzili izotiocianati (BITC) dhe 4-hidroksibenzilizotiocianati (4-HBITC) mund të vrasin në mënyrë efektive larvat e mushkonjave. 24 orë pas trajtimit, BITC ishte më toksik për larvat me një vlerë LC50 prej 5.29 ppm krahasuar me 19.35 ppm për AITC dhe 55.41 ppm për 4-HBITC (Tabela 4). Krahasuar me AITC dhe BITC, 4-HBITC ka toksicitet më të ulët dhe një vlerë LC50 më të lartë. Ka dallime të konsiderueshme në toksicitetin larval të mushkonjave të dy izotiocianateve kryesore (Ls dhe PG) në miellin më të fuqishëm të farës. Toksiciteti bazuar në raportin e dozës vdekjeprurëse të vlerave të LC50 midis AITC, BITC dhe 4-HBITC tregoi një ndryshim statistikor të tillë që CI 95% e raportit të dozës vdekjeprurëse LC50 nuk përfshinte një vlerë prej 1 (P = 0.05, Tabela 4). Përqendrimet më të larta të të dyve, BITC dhe AITC, u vlerësuan se vrisnin 100% të larvave të testuara (Figura 2).
Kurbat e vdekshmërisë u vlerësuan nga përgjigja ndaj dozës (Probit) e Ae. 24 orë pas trajtimit, larvat egjiptiane (larvat e fazës së tretë) arritën përqendrime të izotiocianatit sintetik. Vija me pika përfaqëson LC50 për trajtimin me izotiocianat. Izotiocianati benzil BITC, izotiocianati alil AITC dhe 4-HBITC.
Përdorimi i biopesticideve të bimëve si agjentë të kontrollit të vektorëve të mushkonjave është studiuar prej kohësh. Shumë bimë prodhojnë kimikate natyrale që kanë aktivitet insekticid37. Komponimet e tyre bioaktive ofrojnë një alternativë tërheqëse ndaj insekticideve sintetike me potencial të madh në kontrollin e dëmtuesve, përfshirë mushkonjat.
Bimët e sinapit kultivohen si kulturë për farat e tyre, përdoren si erëz dhe burim vaji. Kur vaji i sinapit nxirret nga farat ose kur sinapi nxirret për t’u përdorur si biokarburant, 69 nënprodukti është mielli i farës i çyndyrosur. Ky miell farash ruan shumë nga përbërësit e tij natyrorë biokimikë dhe enzimat hidrolitike. Toksiciteti i këtij mielli farash i atribuohet prodhimit të izotiocianateve 55,60,61. Izotiocianatet formohen nga hidroliza e glukozinolateve nga enzima mirozinazë gjatë hidratimit të miellit të farës 38,55,70 dhe dihet se kanë efekte fungicidale, baktericide, nematicide dhe insekticide, si dhe veti të tjera duke përfshirë efektet kimike shqisore dhe vetitë kimioterapeutike 61,62,70. Disa studime kanë treguar se bimët e sinapit dhe mielli i farës veprojnë në mënyrë efektive si fumigantë kundër dëmtuesve të tokës dhe ushqimit të ruajtur 57,59,71,72. Në këtë studim, ne vlerësuam toksicitetin e miellit me katër fara dhe tre produkteve të tij bioaktive AITC, BITC dhe 4-HBITC për larvat e mushkonjave Aedes. Aedes aegypti. Shtimi i miellit të farës direkt në ujin që përmban larva mushkonjash pritet të aktivizojë procese enzimatike që prodhojnë izotiocianate që janë toksike për larvat e mushkonjave. Ky biotransformim u demonstrua pjesërisht nga aktiviteti larvicid i vëzhguar i miellit të farës dhe humbja e aktivitetit insekticid kur mielli i farës së sinapit xhuxh u trajtua me nxehtësi para përdorimit. Trajtimi me nxehtësi pritet të shkatërrojë enzimat hidrolitike që aktivizojnë glukozinolatet, duke parandaluar kështu formimin e izotiocianateve bioaktive. Ky është studimi i parë që konfirmon vetitë insekticidale të pluhurit të farës së lakrës kundër mushkonjave në një mjedis ujor.
Ndër pluhurat e farave të testuara, pluhuri i farave të lakrës së ujit (Ls) ishte më toksik, duke shkaktuar vdekshmëri të lartë të Aedes albopictus. Larvat e Aedes aegypti u përpunuan vazhdimisht për 24 orë. Tre pluhurat e mbetura të farave (PG, IG dhe DFP) kishin aktivitet më të ngadaltë dhe prapë shkaktuan vdekshmëri të konsiderueshme pas 72 orësh trajtimi të vazhdueshëm. Vetëm mielli i farës Ls përmbante sasi të konsiderueshme të glukozinolateve, ndërsa PG dhe DFP përmbanin mirizinazë dhe IG përmbante glukozinolat si glukozinolat kryesor (Tabela 1). Glukotropaeolina hidrolizohet në BITC dhe sinalibina hidrolizohet në 4-HBITC61,62. Rezultatet tona të bioanalizës tregojnë se si mielli i farës Ls ashtu edhe BITC sintetike janë shumë toksike për larvat e mushkonjave. Komponenti kryesor i miellit të farës PG dhe DFP është glukozinolati i mirizinazës, i cili hidrolizohet në AITC. AITC është efektiv në vrasjen e larvave të mushkonjave me një vlerë LC50 prej 19.35 ppm. Krahasuar me AITC dhe BITC, izotiocianati 4-HBITC është më pak toksik për larvat. Edhe pse AITC është më pak toksik se BITC, vlerat e tyre LC50 janë më të ulëta se shumë vajra esencialë të testuar në larvat e mushkonjave32,73,74,75.
Pluhuri ynë i farës së lakrës kryqëzore për përdorim kundër larvave të mushkonjave përmban një glukozinolat kryesor, që përbën mbi 98-99% të totalit të glukozinolateve, siç përcaktohet nga HPLC. U zbuluan sasi gjurmë të glukozinolateve të tjera, por nivelet e tyre ishin më pak se 0.3% të totalit të glukozinolateve. Pluhuri i farës së lakrës së ujit (L. sativum) përmban glukozinolate sekondare (sinigrinë), por përqindja e tyre është 1% e totalit të glukozinolateve, dhe përmbajtja e tyre është ende e parëndësishme (rreth 0.4 mg/g pluhur farash). Edhe pse PG dhe DFP përmbajnë të njëjtin glukozinolat kryesor (mirozinë), aktiviteti larvicid i miellit të tyre të farës ndryshon ndjeshëm për shkak të vlerave të tyre LC50. Ndryshon në toksicitet ndaj mykut pluhuror. Shfaqja e larvave Aedes aegypti mund të jetë për shkak të ndryshimeve në aktivitetin e mikozinazës ose stabilitetin midis dy ushqimeve të farës. Aktiviteti i mikozinazës luan një rol të rëndësishëm në biodisponueshmërinë e produkteve të hidrolizës, të tilla si izotiocianatet, në bimët Brassicaceae76. Raportet e mëparshme nga Pocock et al.77 dhe Wilkinson et al.78 kanë treguar se ndryshimet në aktivitetin dhe stabilitetin e mirozinazës mund të shoqërohen gjithashtu me faktorë gjenetikë dhe mjedisorë.
Përmbajtja e pritur e izotiocianatit bioaktiv u llogarit bazuar në vlerat LC50 të secilës miell farash në 24 dhe 72 orë (Tabela 5) për krahasim me aplikimet kimike përkatëse. Pas 24 orësh, izotiocianatet në miellin e farës ishin më toksike sesa komponimet e pastra. Vlerat LC50 të llogaritura bazuar në pjesë për milion (ppm) të trajtimeve të farës me izotiocianat ishin më të ulëta se vlerat LC50 për aplikimet BITC, AITC dhe 4-HBITC. Ne vumë re larva që konsumonin kokrriza të miellit të farës (Figura 3A). Si pasojë, larvat mund të marrin ekspozim më të përqendruar ndaj izotiocianateve toksike duke gëlltitur kokrriza të miellit të farës. Kjo ishte më e dukshme në trajtimet e miellit të farës me IG dhe PG në ekspozim 24-orësh, ku përqendrimet LC50 ishin 75% dhe 72% më të ulëta se trajtimet me AITC dhe 4-HBITC të pastër, përkatësisht. Trajtimet me Ls dhe DFP ishin më toksike sesa izotiocianati i pastër, me vlera LC50 përkatësisht 24% dhe 41% më të ulëta. Larvat në trajtimin e kontrollit u shndërruan me sukses në pupë (Fig. 3B), ndërsa shumica e larvave në trajtimin me miell farash nuk u shndërruan në pupë dhe zhvillimi i larvave u vonua ndjeshëm (Fig. 3B, D). Në Spodopteralitura, izotiocianatet shoqërohen me prapambetje të rritjes dhe vonesë në zhvillim79.
Larvat e mushkonjave Ae. Aedes aegypti u ekspozuan vazhdimisht ndaj pluhurit të farës Brassica për 24-72 orë. (A) Larva të ngordhura me grimca të miellit të farës në pjesët e gojës (të rrethuara); (B) Trajtimi i kontrollit (dH20 pa miell të shtuar të farës) tregon se larvat rriten normalisht dhe fillojnë të shndërrohen në pupël pas 72 orësh (C, D) Larvat e trajtuara me miell farash; mielli i farës tregoi ndryshime në zhvillim dhe nuk shndërruan në pupël.
Ne nuk e kemi studiuar mekanizmin e efekteve toksike të izotiocianateve në larvat e mushkonjave. Megjithatë, studimet e mëparshme në milingonat e kuqe të zjarrit (Solenopsis invicta) kanë treguar se frenimi i glutation S-transferazës (GST) dhe esterazës (EST) është mekanizmi kryesor i bioaktivitetit të izotiocianatit, dhe AITC, edhe në aktivitet të ulët, mund të frenojë gjithashtu aktivitetin e GST. milingonat e kuqe të zjarrit të importuara në përqendrime të ulëta. Doza është 0.5 µg/ml80. Në të kundërt, AITC frenon acetilkolinesterazën në milingonat e rritura të misrit (Sitophilus zeamais)81. Studime të ngjashme duhet të kryhen për të sqaruar mekanizmin e aktivitetit të izotiocianatit në larvat e mushkonjave.
Ne përdorim trajtimin DFP të inaktivizuar me nxehtësi për të mbështetur propozimin se hidroliza e glukozinolateve të bimëve për të formuar izotiocianate reaktive shërben si një mekanizëm për kontrollin e larvave të mushkonjave nga mielli i farës së sinapit. Mielli i farës DFP-HT nuk ishte toksik në shkallët e aplikimit të testuara. Lafarga et al. 82 raportuan se glukozinolatet janë të ndjeshme ndaj degradimit në temperatura të larta. Trajtimi termik pritet gjithashtu të denatyrojë enzimën e mirozinazës në miellin e farës dhe të parandalojë hidrolizën e glukozinolateve për të formuar izotiocianate reaktive. Kjo u konfirmua edhe nga Okunade et al. 75 që treguan se mirozinaza është e ndjeshme ndaj temperaturës, duke treguar se aktiviteti i mirozinazës u inaktivua plotësisht kur farat e sinapit, sinapit të zi dhe rrënojave të gjakut u ekspozuan në temperatura mbi 80°C. Këto mekanizma mund të rezultojnë në humbjen e aktivitetit insekticid të miellit të farës DFP të trajtuar me nxehtësi.
Kështu, mielli i farës së sinapit dhe tre izotiocianatet e tij kryesore janë toksike për larvat e mushkonjave. Duke pasur parasysh këto ndryshime midis miellit të farës dhe trajtimeve kimike, përdorimi i miellit të farës mund të jetë një metodë efektive e kontrollit të mushkonjave. Ekziston nevoja për të identifikuar formulime të përshtatshme dhe sisteme efektive të shpërndarjes për të përmirësuar efikasitetin dhe stabilitetin e përdorimit të pluhurave të farës. Rezultatet tona tregojnë përdorimin potencial të miellit të farës së sinapit si një alternativë ndaj pesticideve sintetike. Kjo teknologji mund të bëhet një mjet inovativ për kontrollin e vektorëve të mushkonjave. Meqenëse larvat e mushkonjave lulëzojnë në mjedise ujore dhe glukozinolatet e miellit të farës shndërrohen enzimatikisht në izotiocianate aktive pas hidratimit, përdorimi i miellit të farës së sinapit në ujin e infektuar nga mushkonjat ofron potencial të konsiderueshëm kontrolli. Megjithëse aktiviteti larvicid i izotiocianateve ndryshon (BITC > AITC > 4-HBITC), nevojiten më shumë kërkime për të përcaktuar nëse kombinimi i miellit të farës me glukozinolate të shumta rrit në mënyrë sinergjike toksicitetin. Ky është studimi i parë që demonstron efektet insekticide të miellit të farës së cruciferous pa yndyrë dhe tre izotiocianateve bioaktive në mushkonja. Rezultatet e këtij studimi hapin rrugë të reja duke treguar se mielli i farave të lakrës pa yndyrë, një nënprodukt i nxjerrjes së vajit nga farat, mund të shërbejë si një agjent premtues larvicid për kontrollin e mushkonjave. Ky informacion mund të ndihmojë më tej zbulimin e agjentëve të biokontrollit të bimëve dhe zhvillimin e tyre si biopesticide të lira, praktike dhe miqësore me mjedisin.
Setet e të dhënave të gjeneruara për këtë studim dhe analizat që rezultojnë janë të disponueshme nga autori përkatës me kërkesë të arsyeshme. Në fund të studimit, të gjitha materialet e përdorura në studim (insektet dhe mielli i farës) u shkatërruan.
Koha e postimit: 29 korrik 2024