Да би се ефикасноконтрола комарацаи смањити учесталост болести које преносе, потребне су стратешке, одрживе и еколошки прихватљиве алтернативе хемијским пестицидима. Проценили смо семенске сачме из одређених породица Brassicaceae (породица Brassica) као извор изотиоцијаната биљног порекла произведених ензимском хидролизом биолошки неактивних глукозинолата за употребу у контроли египатског Aedes (L., 1762). Петократно обезмашћене семенске сачме (Brassica juncea (L) Czern., 1859, Lepidium sativum L., 1753, Sinapis alba L., 1753, Thlaspi arvense L., 1753 и Thlaspi arvense – три главна типа термичке инактивације и ензимске разградње. Хемијски производи. Да би се утврдила токсичност (LC50) алил изотиоцијаната, бензил изотиоцијаната и 4-хидроксибензилизотиоцијаната за ларве Aedes aegypti при 24-часовној изложености = 0,04 г/120 мл dH2O). Вредности LC50 за брашно од семена сенфа, беле сенфа и преслице биле су 0,05, 0,08 и 0,05 респективно у поређењу са алил изотиоцијанатом (LC50 = 19,35 ppm) и 4,2-хидроксибензилизотиоцијанатом (LC50 = 55,41 ppm) који је био токсичнији за ларве 24 сата након третмана него 0,1 г/120 мл dH2O респективно. Ови резултати су у складу са производњом брашна од семена луцерке. Већа ефикасност бензил естара одговара израчунатим вредностима LC50. Коришћење брашна од семена може пружити ефикасан метод сузбијања комараца. Показује ефикасност праха од семена крсташице и његових главних хемијских компоненти против ларви комараца и показује како природна једињења у праху од семена крсташице могу послужити као обећавајући еколошки прихватљив ларвицид за сузбијање комараца.
Векторске болести изазване комарцима Aedes остају велики глобални проблем јавног здравља. Учесталост болести које преносе комарци географски се шири1,2,3 и поново се јавља, што доводи до епидемија тешких болести4,5,6,7. Ширење болести међу људима и животињама (нпр. чикунгуња, денга, грозница Рифтске долине, жута грозница и вирус Зика) је без преседана. Само денга грозница доводи приближно 3,6 милијарди људи у ризик од инфекције у тропским пределима, са процењених 390 милиона инфекција које се јављају годишње, што резултира са 6.100–24.300 смртних случајева годишње8. Поновна појава и епидемија вируса Зика у Јужној Америци привукли су пажњу широм света због оштећења мозга које изазива код деце рођене од заражених жена2. Кремер и др.3 предвиђају да ће се географски распон комараца Aedes наставити ширити и да ће до 2050. године половина светске популације бити у ризику од инфекције арбовирусима које преносе комарци.
Са изузетком недавно развијених вакцина против денге и жуте грознице, вакцине против већине болести које преносе комарци још увек нису развијене9,10,11. Вакцине су још увек доступне у ограниченим количинама и користе се само у клиничким испитивањима. Сузбијање вектора комараца употребом синтетичких инсектицида била је кључна стратегија за контролу ширења болести које преносе комарци12,13. Иако су синтетички пестициди ефикасни у убијању комараца, континуирана употреба синтетичких пестицида негативно утиче на организме који нису циљани и загађује животну средину14,15,16. Још је алармантнији тренд повећања отпорности комараца на хемијске инсектициде17,18,19. Ови проблеми повезани са пестицидима убрзали су потрагу за ефикасним и еколошки прихватљивим алтернативама за контролу вектора болести.
Различите биљке су развијене као извори фитопестицида за сузбијање штеточина20,21. Биљне супстанце су генерално еколошки прихватљиве јер су биоразградиве и имају ниску или занемарљиву токсичност за организме који нису циљани, као што су сисари, рибе и водоземци20,22. Познато је да биљни препарати производе различита биоактивна једињења са различитим механизмима деловања како би ефикасно контролисали различите животне фазе комараца23,24,25,26. Једињења биљног порекла, као што су етерична уља и други активни биљни састојци, привукла су пажњу и отворила пут иновативним алатима за контролу вектора комараца. Етерична уља, монотерпени и сесквитерпени делују као репеленти, средства за одвраћање од исхране и овициди27,28,29,30,31,32,33. Многа биљна уља узрокују смрт ларви, лутака и одраслих комараца34,35,36, утичући на нервни, респираторни, ендокрини и друге важне системе инсеката37.
Недавне студије су пружиле увид у потенцијалну употребу биљака сенфа и њиховог семена као извора биоактивних једињења. Сок од семена сенфа је тестиран као биофумигант38,39,40,41 и коришћен је као додатак земљишту за сузбијање корова42,43,44 и контролу биљних патогена који се преносе земљиштем45,46,47,48,49,50, исхрану биљака, нематоде 41,51, 52, 53, 54 и штеточине 55, 56, 57, 58, 59, 60. Фунгицидна активност ових прахова од семена приписује се једињењима за заштиту биљака која се називају изотиоцијанати38,42,60. У биљкама се ова заштитна једињења складиште у биљним ћелијама у облику небиоактивних глукозинолата. Међутим, када су биљке оштећене исхраном инсеката или инфекцијом патогенима, глукозинолати се хидролизују помоћу мирозиназе у биоактивне изотиоцијанате55,61. Изотиоцијанати су испарљива једињења позната по широком спектру антимикробног и инсектицидног дејства, а њихова структура, биолошка активност и садржај се значајно разликују међу врстама Brassicaceae42,59,62,63.
Иако је познато да изотиоцијанати добијени из брашна семена сенфа имају инсектицидно дејство, недостају подаци о биолошкој активности против медицински важних вектора артропода. Наша студија је испитала ларвицидну активност четири обезмашћена праха семена против комараца Aedes. Ларве Aedes aegypti. Циљ студије био је да се процени њихова потенцијална употреба као еколошки прихватљивих биопестицида за сузбијање комараца. Три главне хемијске компоненте брашна семена, алил изотиоцијанат (AITC), бензил изотиоцијанат (BITC) и 4-хидроксибензилизотиоцијанат (4-HBITC), такође су тестиране како би се тестирала биолошка активност ових хемијских компоненти на ларвама комараца. Ово је први извештај који процењује ефикасност четири праха семена купуса и њихових главних хемијских компоненти против ларви комараца.
Лабораторијске колоније Aedes aegypti (сој Рокфелер) одржаване су на 26°C, 70% релативне влажности (RH) и 10:14 h (фотопериод L:D). Парене женке су смештене у пластичне кавезе (висине 11 цм и пречника 9,5 цм) и храњене путем система за храњење из флашице користећи цитратну говеђу крв (HemoStat Laboratories Inc., Диксон, Калифорнија, САД). Храњење крвљу је спроведено као и обично коришћењем мембранске вишестаклене хранилице (Chemglass, Life Sciences LLC, Вајнленд, Њу Џерзи, САД) повезане са цеви за циркулацију воденог купатила (HAAKE S7, Thermo-Scientific, Волтам, Масачусетс, САД) са контролом температуре од 37°C. Растегнути филм Парафилма М на дно сваке стаклене коморе за храњење (површина 154 мм2). Свака хранилица је затим постављена на горњу решетку која покрива кавез у којем се налазила женка која се парила. Приближно 350–400 μl говеђе крви додато је у стаклени левак за храњење помоћу Пастерове пипете (Fisherbrand, Fisher Scientific, Waltham, MA, САД) и одрасли црви су остављени да се цеде најмање један сат. Бременим женкама је затим дат 10% раствор сахарозе и остављено им је да положе јаја на влажан филтер папир обложен појединачним ултра-провидним шољицама за суфле (величине 1,25 течних унци, Dart Container Corp., Mason, MI, САД). Филтер папир који садржи јаја ставите у затворену кесу (SC Johnsons, Racine, WI) и чувајте на 26°C. Јаја су се излегла и приближно 200–250 ларви је узгајано у пластичним посудама које су садржавале мешавину хране за зечеве (ZuPreem, Premium Natural Products, Inc., Mission, KS, САД) и праха јетре (MP Biomedicals, LLC, Solon, OH, САД) и рибљег филета (TetraMin, Tetra GMPH, Meer, Немачка) у односу 2:1:1. У нашим биолошким тестовима коришћене су ларве касног трећег инстара.
Семенски материјал биљака коришћен у овој студији добијен је из следећих комерцијалних и владиних извора: Brassica juncea (смеђа сенфица - Pacific Gold) и Brassica juncea (бела сенфица - Ida Gold) од Pacific Northwest Farmers' Cooperative, држава Вашингтон, САД; (баштенска креса) од Kelly Seed and Hardware Co., Пеорија, Илиноис, САД и Thlaspi arvense (пољска креса - Elisabeth) од USDA-ARS, Пеорија, Илиноис, САД; Ниједно од семена коришћених у студији није третирано пестицидима. Сав семенски материјал је обрађен и коришћен у овој студији у складу са локалним и националним прописима и у складу са свим релевантним локалним државним и националним прописима. Ова студија није испитивала трансгене биљне сорте.
Семе Brassica juncea (PG), Alfalfa (Ls), беле слачице (IG), Thlaspi arvense (DFP) је самлевено у фини прах помоћу ултрацентрифугалног млина Retsch ZM200 (Retsch, Haan, Немачка) опремљеног са отворима од 0,75 mm и ротором од нерђајућег челика, 12 зубаца, 10.000 о/мин (Табела 1). Прах млевеног семена је пребачен у папирну посуду и обезмашћен хексаном у Сокслетовом апарату током 24 сата. Подузорак обезмашћене пољске слачице је термички третиран на 100 °C током 1 сата да би се денатурисала мирозиназа и спречила хидролиза глукозинолата да би се формирали биолошки активни изотиоцијанати. Термички третиран прах семена коњског репа (DFP-HT) је коришћен као негативна контрола денатурисањем мирозиназе.
Садржај глукозинолата у обезмашћеном семенском брашну одређен је у три примерка коришћењем високоефикасне течне хроматографије (HPLC) према претходно објављеном протоколу 64. Укратко, 3 mL метанола је додато у узорак од 250 mg обезмашћеног семенског праха. Сваки узорак је сонициран у воденом купатилу 30 минута и остављен у мраку на 23°C током 16 сати. Аликвот од 1 mL органског слоја је затим филтриран кроз филтер од 0,45 μm у аутосемплер. Радећи на Shimadzu HPLC систему (две LC 20AD пумпе; SIL 20A аутосемплер; DGU 20As дегазирач; SPD-20A UV-VIS детектор за праћење на 237 nm; и CBM-20A модул комуникационе магистрале), садржај глукозинолата у семенском брашну одређен је у три примерка коришћењем Shimadzu LC Solution софтвера верзије 1.25 (Shimadzu Corporation, Columbia, MD, САД). Колона је била C18 Inertsil колона са обрнутом фазом (250 mm × 4,6 mm; RP C-18, ODS-3, 5u; GL Sciences, Torrance, CA, САД). Почетни услови мобилне фазе били су подешени на 12% метанол/88% 0,01 M тетрабутиламонијум хидроксида у води (TBAH; Sigma-Aldrich, St. Louis, MO, САД) са брзином протока од 1 mL/min. Након убризгавања 15 μl узорка, почетни услови су одржавани 20 минута, а затим је однос растварача подешен на 100% метанол, са укупним временом анализе узорка од 65 минута. Стандардна крива (на бази nM/mAb) је генерисана серијским разблаживањима свеже припремљених стандарда синапина, глукозинолата и мирозина (Sigma-Aldrich, St. Louis, MO, САД) да би се проценио садржај сумпора у обезмашћеном семену глукозинолатима. Концентрације глукозинолата у узорцима су тестиране на Agilent 1100 HPLC (Agilent, Санта Клара, Калифорнија, САД) користећи OpenLAB CDS ChemStation верзију (C.01.07 SR2 [255]) опремљену истом колоном и коришћењем претходно описане методе. Концентрације глукозинолата су одређене; бити упоредиве између HPLC система.
Алил изотиоцијанат (94%, стабилан) и бензил изотиоцијанат (98%) су купљени од компаније Fisher Scientific (Thermo Fisher Scientific, Волтам, Масачусетс, САД). 4-Хидроксибензилизотиоцијанат је купљен од компаније ChemCruz (Santa Cruz Biotechnology, Калифорнија, САД). Када се ензимски хидролизују помоћу мирозиназе, глукозинолати, глукозинолати и глукозинолати формирају алил изотиоцијанат, бензил изотиоцијанат и 4-хидроксибензилизотиоцијанат, респективно.
Лабораторијски биолошки тестови су спроведени према методи Мутурија и др. 32 са модификацијама. У студији је коришћено пет врста семенске хране са ниским садржајем масти: DFP, DFP-HT, IG, PG и Ls. Двадесет ларви је смештено у чашу за једнократну употребу са три крака (VWR International, LLC, Radnor, PA, САД) која садржи 120 мл дејонизоване воде (dH2O). Седам концентрација семенског брашна тестирано је на токсичност за ларве комараца: 0,01, 0,02, 0,04, 0,06, 0,08, 0,1 и 0,12 г семенског брашна/120 мл dH2O за DFP семенско брашно, DFP-HT, IG и PG. Прелиминарни биолошки тестови показују да је обезмашћено Ls семенско брашно токсичније од четири друга тестирана семенска брашна. Стога смо прилагодили седам концентрација третмана семенског сачма Ls на следеће концентрације: 0,015, 0,025, 0,035, 0,045, 0,055, 0,065 и 0,075 г/120 мл dH2O.
Нетретирана контролна група (dH20, без додатка семенског брашна) је укључена ради процене нормалног морталитета инсеката под условима испитивања. Токсиколошки биолошки тестови за сваки семенски оброк обухватали су три поновљене чаше са три нагиба (20 ларви касног трећег инстара по чаши), за укупно 108 бочица. Третиране посуде су чуване на собној температури (20-21°C), а морталитет ларви је забележен током 24 и 72 сата континуираног излагања концентрацијама третмана. Ако се тело и додаци комарца не померају када се пробуше или додирну танком лопатицом од нерђајућег челика, ларве комараца се сматрају мртвим. Мртве ларве обично остају непомичне у дорзалном или вентралном положају на дну посуде или на површини воде. Експеримент је поновљен три пута у различитим данима користећи различите групе ларви, за укупно 180 ларви изложених свакој концентрацији третмана.
Токсичност AITC, BITC и 4-HBITC за ларве комараца процењена је коришћењем исте процедуре биолошког теста, али са различитим третманима. Припремити основне растворе од 100.000 ppm за сваку хемикалију додавањем 100 µL хемикалије у 900 µL апсолутног етанола у епрувети за центрифугу од 2 mL и мућкати 30 секунди да се добро промеша. Концентрације за третман су одређене на основу наших прелиминарних биолошких тестова, који су показали да је BITC много токсичнији од AITC и 4-HBITC. Да би се одредила токсичност, коришћено је 5 концентрација BITC (1, 3, 6, 9 и 12 ppm), 7 концентрација AITC (5, 10, 15, 20, 25, 30 и 35 ppm) и 6 концентрација 4-HBITC (15, 15, 20, 25, 30 и 35 ppm). 30, 45, 60, 75 и 90 ppm). Контролном третману је убризгано 108 μL апсолутног етанола, што је еквивалентно максималној запремини хемијског третмана. Биолошки тестови су поновљени као горе наведено, излажући укупно 180 ларви по концентрацији третмана. Морталитет ларви је забележен за сваку концентрацију AITC, BITC и 4-HBITC након 24 сата континуираног излагања.
Пробит анализа 65 података о морталитету повезаном са дозом извршена је коришћењем Поло софтвера (Поло Плус, ЛеОра Софтвер, верзија 1.0) да би се израчунала 50% смртоносна концентрација (ЛЦ50), 90% смртоносна концентрација (ЛЦ90), нагиб, коефицијент смртоносне дозе и 95% смртоносна концентрација, на основу интервала поверења за односе смртоносних доза за логаритамски трансформисане криве концентрације и доза-морталитет. Подаци о морталитету засновани су на комбинованим поновљеним подацима 180 ларви изложених свакој концентрацији третмана. Вероватносне анализе су извршене одвојено за сваки оброк семена и сваку хемијску компоненту. На основу 95% интервала поверења односа смртоносне дозе, токсичност оброка семена и хемијских састојака за ларве комараца сматрана је значајно различитом, тако да интервал поверења који садржи вредност 1 није био значајно другачији, П = 0,0566.
Резултати HPLC за одређивање главних глукозинолата у обезмашћеним брашнима од семена DFP, IG, PG и Ls наведени су у Табели 1. Главни глукозинолати у тестираним брашнима од семена варирали су, са изузетком DFP и PG, која су оба садржала глукозиналате мирозиназе. Садржај мирозинина у PG био је већи него у DFP, 33,3 ± 1,5 и 26,5 ± 0,9 мг/г, респективно. Прах од семена Ls садржао је 36,6 ± 1,2 мг/г глукогликона, док је прах од семена IG садржао 38,0 ± 0,5 мг/г синапина.
Ларве комараца врсте Ae. Aedes aegypti су убијене када су третиране обезмашћеним семенским брашном, иако је ефикасност третмана варирала у зависности од врсте биљке. Само DFP-NT није био токсичан за ларве комараца након 24 и 72 сата излагања (Табела 2). Токсичност активног семенског праха повећавала се са повећањем концентрације (Сл. 1А, Б). Токсичност семенског брашна за ларве комараца значајно је варирала на основу 95% CI односа смртоносне дозе LC50 вредности при проценама након 24 и 72 сата (Табела 3). Након 24 сата, токсични ефекат семенског брашна Ls био је већи него код других третмана семенским брашном, са највећом активношћу и максималном токсичношћу за ларве (LC50 = 0,04 г/120 мл dH2O). Ларве су биле мање осетљиве на DFP након 24 сата у поређењу са третманима прахом семена IG, Ls и PG, са вредностима LC50 од 0,115, 0,04 и 0,08 г/120 мл dH2O респективно, што је било статистички више од вредности LC50 од 0,211 г/120 мл dH2O (Табела 3). Вредности LC90 DFP, IG, PG и Ls биле су 0,376, 0,275, 0,137 и 0,074 г/120 мл dH2O, респективно (Табела 2). Највећа концентрација DPP била је 0,12 г/120 мл dH2O. Након 24 сата процене, просечна смртност ларви била је само 12%, док је просечна смртност ларви IG и PG достигла 51% и 82%, респективно. Након 24 сата евалуације, просечна смртност ларви за третман семеном Ls највећом концентрацијом (0,075 г/120 мл dH2O) била је 99% (Слика 1А).
Криве морталитета су процењене на основу одговора на дозу (Probit) ларви Ae. Egyptian (ларве 3. инстара) на концентрацију семенског брашна 24 сата (А) и 72 сата (Б) након третмана. Испрекидана линија представља LC50 третмана семенским брашном. DFP Thlaspi arvense, DFP-HT Топлотно инактивирани Thlaspi arvense, IG Sinapsis alba (Ida Gold), PG Brassica juncea (Pacific Gold), Ls Lepidium sativum.
При евалуацији након 72 сата, вредности LC50 за DFP, IG и PG семенски прах биле су 0,111, 0,085 и 0,051 г/120 мл dH2O, респективно. Скоро све ларве изложене Ls семенском брашну угинуле су након 72 сата излагања, тако да подаци о морталитету нису били у складу са Probit анализом. У поређењу са другим семенским брашном, ларве су биле мање осетљиве на третман DFP семенским брашном и имале су статистички веће LC50 вредности (Табеле 2 и 3). Након 72 сата, вредности LC50 за третмане DFP, IG и PG семенским брашном процењене су на 0,111, 0,085 и 0,05 г/120 мл dH2O, респективно. Након 72 сата евалуације, вредности LC90 за DFP, IG и PG семенски прах биле су 0,215, 0,254 и 0,138 г/120 мл dH2O, респективно. Након 72 сата евалуације, просечна смртност ларви за третмане семенским брашном DFP, IG и PG при максималној концентрацији од 0,12 г/120 мл dH2O била је 58%, 66% и 96%, респективно (Сл. 1Б). Након 72 сата евалуације, утврђено је да је семенско брашно PG токсичније од семенског брашна IG и DFP.
Синтетички изотиоцијанати, алил изотиоцијанат (AITC), бензил изотиоцијанат (BITC) и 4-хидроксибензилизотиоцијанат (4-HBITC) могу ефикасно убити ларве комараца. 24 сата након третмана, BITC је био токсичнији за ларве са LC50 вредношћу од 5,29 ppm у поређењу са 19,35 ppm за AITC и 55,41 ppm за 4-HBITC (Табела 4). У поређењу са AITC и BITC, 4-HBITC има нижу токсичност и вишу LC50 вредност. Постоје значајне разлике у токсичности за ларве комараца два главна изотиоцијаната (Ls и PG) у најјачем семену. Токсичност заснована на односу леталних доза LC50 између AITC, BITC и 4-HBITC показала је статистичку разлику такву да 95% CI односа леталних доза LC50 није укључивао вредност од 1 (P = 0,05, Табела 4). Процењено је да највише концентрације и BITC-а и AITC-а убијају 100% тестираних ларви (слика 2).
Криве морталитета су процењене на основу одговора на дозу (Probit) Ae. 24 сата након третмана, египатске ларве (ларве 3. инстара) су достигле концентрације синтетичког изотиоцијаната. Испрекидана линија представља LC50 за третман изотиоцијанатом. Бензил изотиоцијанат BITC, алил изотиоцијанат AITC и 4-HBITC.
Употреба биљних биопестицида као средстава за сузбијање вектора комараца је дуго проучавана. Многе биљке производе природне хемикалије које имају инсектицидно дејство37. Њихова биоактивна једињења пружају атрактивну алтернативу синтетичким инсектицидима са великим потенцијалом у сузбијању штеточина, укључујући комарце.
Биљке сенфа се гаје као усев због свог семена, користе се као зачин и извор уља. Када се уље сенфа екстрахује из семена или када се сенф екстрахује за употребу као биогориво, 69 нуспроизвод је обезмашћено семе. Ово семе задржава многе своје природне биохемијске компоненте и хидролитичке ензиме. Токсичност овог семеног брашна приписује се производњи изотиоцијаната55,60,61. Изотиоцијанати настају хидролизом глукозинолата помоћу ензима мирозиназе током хидратације семеног брашна38,55,70 и познато је да имају фунгицидна, бактерицидна, нематицидна и инсектицидна дејства, као и друга својства, укључујући хемијске сензорне ефекте и хемотерапеутска својства61,62,70. Неколико студија је показало да биљке сенфа и семено брашно ефикасно делују као фумиганти против штеточина у земљишту и складиштеној храни57,59,71,72. У овој студији, проценили смо токсичност сачма од четири зрна и његова три биоактивна производа AITC, BITC и 4-HBITC за ларве комараца Aedes. Aedes aegypti. Очекује се да ће додавање сачма од семена директно у воду која садржи ларве комараца активирати ензимске процесе који производе изотиоцијанате који су токсични за ларве комараца. Ова биотрансформација је делимично демонстрирана примећеном ларвицидном активношћу сачма од семена и губитком инсектицидне активности када је сачма од семена патуљасте слачице термички обрађена пре употребе. Очекује се да ће термичка обрада уништити хидролитичке ензиме који активирају глукозинолате, чиме се спречава стварање биоактивних изотиоцијаната. Ово је прва студија која потврђује инсектицидна својства праха семена купуса против комараца у воденом окружењу.
Међу тестираним праховима семена, прах семена поточарке (Ls) био је најтоксичнији, узрокујући висок морталитет Aedes albopictus. Ларве Aedes aegypti су континуирано обрађиване 24 сата. Преостала три праха семена (PG, IG и DFP) имала су спорију активност и даље су изазивала значајан морталитет након 72 сата континуираног третмана. Само сачма семена Ls садржала је значајне количине глукозинолата, док су PG и DFP садржали мирозиназу, а IG глукозинолат као главни глукозинолат (Табела 1). Глукотропаелин се хидролизује до BITC, а синалбин се хидролизује до 4-HBITC61,62. Наши резултати биолошког теста показују да су и сачма семена Ls и синтетички BITC веома токсични за ларве комараца. Главна компонента сачме семена PG и DFP је мирозиназа глукозинолат, који се хидролизује до AITC. AITC је ефикасан у убијању ларви комараца са LC50 вредношћу од 19,35 ppm. У поређењу са AITC и BITC, 4-HBITC изотиоцијанат је најмање токсичан за ларве. Иако је AITC мање токсичан од BITC, њихове LC50 вредности су ниже од многих етеричних уља тестираних на ларвама комараца32,73,74,75.
Наш прах од семена крсташица за употребу против ларви комараца садржи један главни глукозинолат, који чини преко 98-99% укупних глукозинолата, одређено HPLC-ом. Детектовани су трагови других глукозинолата, али су њихови нивои били мањи од 0,3% укупних глукозинолата. Прах од семена поточарке (L. sativum) садржи секундарне глукозинолате (синигрин), али њихов удео је 1% укупних глукозинолата, а њихов садржај је и даље безначајан (око 0,4 мг/г праха семена). Иако PG и DFP садрже исти главни глукозинолат (мирозин), ларвицидна активност њихових семенских оброка значајно се разликује због њихових LC50 вредности. Варира у токсичности за пепелницу. Појава ларви Aedes aegypti може бити последица разлика у активности мирозиназе или стабилности између два начина исхране семеном. Активност мирозиназе игра важну улогу у биодоступности производа хидролизе као што су изотиоцијанати код биљака Brassicaceae76. Претходни извештаји Покока и др.77 и Вилкинсона и др.78 показали су да промене у активности и стабилности мирозиназе могу бити повезане и са генетским и факторима животне средине.
Очекивани садржај биоактивних изотиоцијаната израчунат је на основу вредности LC50 сваког семенског брашна након 24 и 72 сата (Табела 5) ради поређења са одговарајућим хемијским применама. Након 24 сата, изотиоцијанати у семенском брашну били су токсичнији од чистих једињења. Вредности LC50 израчунате на основу делова на милион (ppm) третмана семена изотиоцијанатом биле су ниже од вредности LC50 за примене BITC, AITC и 4-HBITC. Посматрали смо ларве које конзумирају пелете семенског брашна (Слика 3А). Сходно томе, ларве могу бити концентрисаније изложене токсичним изотиоцијанатима гутањем пелета семенског брашна. Ово је било најочигледније код третмана семенског брашна IG и PG при изложености од 24 сата, где су концентрације LC50 биле 75% и 72% ниже од третмана чистим AITC и 4-HBITC, респективно. Третмани Ls и DFP били су токсичнији од чистог изотиоцијаната, са вредностима LC50 нижим за 24% и 41%, респективно. Ларве у контролном третману су се успешно учауриле (Сл. 3Б), док се већина ларви у третману семенским брашном није учаурила и развој ларви је био значајно одложен (Сл. 3Б,Д). Код Spodopteralitura, изотиоцијанати су повезани са успоравањем раста и кашњењем у развоју79.
Ларве комараца *Ae. Aedes aegypti* биле су континуирано изложене праху од семена Brassica током 24–72 сата. (А) Мртве ларве са честицама семенског брашна у устима (заокружене); (Б) Контролни третман (dH20 без додатог семенског брашна) показује да ларве нормално расту и почињу да се чачкају након 72 сата (Ц, Д) Ларве третиране семенским брашном; семенско брашно је показало разлике у развоју и није се чачкало.
Нисмо проучавали механизам токсичних ефеката изотиоцијаната на ларве комараца. Међутим, претходне студије на црвеним ватреним мравима (Solenopsis invicta) показале су да је инхибиција глутатион С-трансферазе (GST) и естеразе (EST) главни механизам биолошке активности изотиоцијаната, а AITC, чак и при ниској активности, такође може инхибирати GST активност. црвени увезени ватрени мрави у ниским концентрацијама. Доза је 0,5 µг/мл80. Насупрот томе, AITC инхибира ацетилхолинестеразу код одраслих кукурузних жижака (Sitophilus zeamais)81. Сличне студије морају се спровести како би се разјаснио механизам активности изотиоцијаната код ларви комараца.
Користимо третман DFP инактивираним топлотом како бисмо подржали предлог да хидролиза биљних глукозинолата да би се формирали реактивни изотиоцијанати служи као механизам за контролу ларви комараца помоћу сачме семена слачице. DFP-HT сачма семена није била токсична при тестираним количинама примене. Лафарга и др. 82 су известили да су глукозинолати осетљиви на разградњу на високим температурама. Очекује се да ће термичка обрада такође денатурисати ензим мирозиназу у сачми семена и спречити хидролизу глукозинолата да би се формирали реактивни изотиоцијанати. Ово су такође потврдили Окунаде и др. 75 који су показали да је мирозиназа осетљива на температуру, показујући да је активност мирозиназе потпуно инактивирана када су семе слачице, црне слачице и крвавог корена изложене температурама изнад 80°C. Ови механизми могу довести до губитка инсектицидне активности термички третиране сачме семена DFP.
Дакле, брашно од семена сенфа и његова три главна изотиоцијаната су токсични за ларве комараца. С обзиром на ове разлике између брашна од семена и хемијских третмана, употреба брашна од семена може бити ефикасна метода сузбијања комараца. Потребно је идентификовати одговарајуће формулације и ефикасне системе испоруке како би се побољшала ефикасност и стабилност употребе праха од семена. Наши резултати указују на потенцијалну употребу брашна од семена сенфа као алтернативе синтетичким пестицидима. Ова технологија би могла постати иновативно средство за сузбијање вектора комараца. Пошто ларве комараца напредују у воденим срединама, а глукозинолати из брашна од семена се ензимски претварају у активне изотиоцијанате након хидратације, употреба брашна од семена сенфа у води зараженој комарцима нуди значајан потенцијал сузбијања. Иако ларвицидна активност изотиоцијаната варира (BITC > AITC > 4-HBITC), потребна су додатна истраживања како би се утврдило да ли комбиновање брашна од семена са више глукозинолата синергистички повећава токсичност. Ово је прва студија која показује инсектицидне ефекте обезмашћеног брашна од семена крсташица и три биоактивна изотиоцијаната на комарце. Резултати ове студије откривају нове могућности показујући да обезмашћено брашно од семена купуса, нуспроизвод екстракције уља из семена, може послужити као обећавајуће ларвицидно средство за сузбијање комараца. Ове информације могу помоћи у даљем откривању средстава за биоконтролу биљака и њиховом развоју као јефтиних, практичних и еколошки прихватљивих биопестицида.
Скупови података генерисани за ову студију и резултујуће анализе доступни су од одговарајућег аутора на разуман захтев. На крају студије, сви материјали коришћени у студији (инсекти и семенско брашно) су уништени.
Време објаве: 29. јул 2024.