Широка употреба синтетичких пестицида довела је до многих проблема, укључујући појаву отпорних организама, деградацију животне средине и штету по људско здравље.Због тога су хитно потребни нови микробни пестициди који су безбедни за здравље људи и животну средину.У овој студији, рамнолипидни биосурфактант произведен од Ентеробацтер цлоацае СЈ2 је коришћен за процену токсичности за ларве комараца (Цулек куинкуефасциатус) и термита (Одонтотермес обесус).Резултати су показали да између третмана постоји стопа морталитета зависна од дозе.Вредност ЛЦ50 (50% смртоносне концентрације) на 48 сати за биосурфактанте термита и ларви комараца је одређена коришћењем методе прилагођавања криве нелинеарне регресије.Резултати су показали да су 48-часовне ЛЦ50 вредности (95% интервал поверења) ларвицидне и антитермитне активности биосурфактанта биле 26,49 мг/Л (опсег 25,40 до 27,57) и 33,43 мг/Л (опсег 31,09 до 35,68), респективно, 33,43 мг/Л (опсег 31,09 до 35,68), респективно.Према хистопатолошком прегледу, третман биосурфактантима је изазвао тешка оштећења ткива органела ларви и термита.Резултати ове студије показују да је микробни биосурфактант који производи Ентеробацтер цлоацае СЈ2 одличан и потенцијално ефикасан алат за контролу Цк.куинкуефасциатус и О. обесус.
Тропске земље доживљавају велики број болести које преносе комарци1.Релевантност болести које преносе комарци је широко распрострањена.Више од 400.000 људи умре од маларије сваке године, а неки велики градови доживљавају епидемије озбиљних болести као што су денга, жута грозница, чикунгуња и зика.2 Векторске болести повезане су са једном од шест инфекција широм света, а највише изазивају комарци. значајни случајеви3 ,4.Цулек, Анопхелес и Аедес су три рода комараца који се најчешће повезују са преносом болести5.Преваленција денга грознице, инфекције коју преноси комарац Аедес аегипти, порасла је током протекле деценије и представља значајну претњу по јавно здравље4,7,8.Према Светској здравственој организацији (СЗО), више од 40% светске популације је у опасности од денга грознице, са 50-100 милиона нових случајева годишње у више од 100 земаља9,10,11.Денга грозница је постала велики јавноздравствени проблем јер се њена инциденца повећала широм света12,13,14.Анопхелес гамбиае, познатији као афрички комарац Анопхелес, најважнији је вектор људске маларије у тропским и суптропским регионима15.Вирус Западног Нила, енцефалитис Сент Луиса, јапански енцефалитис и вирусне инфекције коња и птица преносе Цулек комарци, који се често називају обични кућни комарци.Поред тога, они су и преносиоци бактеријских и паразитских болести16.У свету постоји више од 3.000 врста термита, који постоје више од 150 милиона година17.Већина штеточина живи у земљишту и храни се дрветом и производима од дрвета који садрже целулозу.Индијски термит Одонтотермес обесус је важна штеточина која узрокује озбиљна оштећења важних усева и плантажног дрвећа18.У пољопривредним областима, термитске инфестације у различитим фазама могу да изазову огромну економску штету разним усевима, врстама дрвећа и грађевинском материјалу.Термити такође могу изазвати проблеме са здрављем људи19.
Питање отпорности микроорганизама и штеточина у данашњим фармацеутским и пољопривредним областима је сложено20,21.Стога, обе компаније треба да траже нове исплативе антимикробне лекове и безбедне биопестициде.Синтетички пестициди су сада доступни и показало се да су заразни и одбијају нециљане корисне инсекте22.Последњих година истраживања о биосурфактантима су се проширила због њихове примене у различитим индустријама.Биосурфактанти су веома корисни и витални у пољопривреди, санацији земљишта, екстракцији нафте, уклањању бактерија и инсеката и преради хране23,24.Биосурфактанти или микробиолошки сурфактанти су хемикалије биосурфактанта које производе микроорганизми као што су бактерије, квасци и гљиве у приобалним стаништима и нафтом контаминираним подручјима25,26.Хемијски добијени сурфактанти и биосурфактанти су две врсте које се добијају директно из природног окружења27.Различити биосурфактанти се добијају из морских станишта28,29.Због тога научници траже нове технологије за производњу биосурфактаната на бази природних бактерија30,31.Напредак у таквим истраживањима показује значај ових биолошких једињења за заштиту животне средине32.Бациллус, Псеудомонас, Рходоцоццус, Алцалигенес, Цоринебацтериум и ови родови бактерија су добро проучени представници23,33.
Постоји много врста биосурфактаната са широким спектром примене34.Значајна предност ових једињења је што нека од њих имају антибактеријско, ларвицидно и инсектицидно дејство.То значи да се могу користити у пољопривредној, хемијској, фармацеутској и козметичкој индустрији35,36,37,38.Пошто су биосурфактанти генерално биоразградиви и еколошки корисни, они се користе у интегрисаним програмима управљања штеточинама за заштиту усева39.Тако су добијена основна знања о ларвицидној и антитермитској активности микробних биосурфактаната које производи Ентеробацтер цлоацае СЈ2.Испитивали смо морталитет и хистолошке промене када смо били изложени различитим концентрацијама рамнолипидних биосурфактаната.Поред тога, проценили смо широко коришћени компјутерски програм Квантитативна структура-активност (КСАР) Ецологицал Струцтуре-Ацтивити (ЕЦОСАР) да бисмо одредили акутну токсичност за микроалге, дафније и рибе.
У овој студији, антитермитска активност (токсичност) пречишћених биосурфактаната у различитим концентрацијама у распону од 30 до 50 мг/мл (у интервалима од 5 мг/мл) је тестирана против индијских термита, О. обесус и четврте врсте )Евалуате.Ларве инстара Цк.Ларве комараца куинкуефасциатус.Концентрације биосурфактанта ЛЦ50 током 48 сати против О. обесус и Цк.Ц. соланацеарум.Ларве комараца су идентификоване коришћењем методе прилагођавања криве нелинеарне регресије.Резултати су показали да се смртност термита повећава са повећањем концентрације биосурфактанта.Резултати су показали да је биосурфактант имао ларвицидну активност (слика 1) и антитермитну активност (слика 2), са 48-часовним ЛЦ50 вредностима (95% ЦИ) од 26,49 мг/Л (25,40 до 27,57) и 33,43 мг/ л (сл. 31.09 до 35.68), респективно (табела 1).У смислу акутне токсичности (48 сати), биосурфактант је класификован као „штетан“ за тестиране организме.Биосурфактант произведен у овој студији показао је одличну ларвицидну активност са 100% смртношћу у року од 24-48 сати од излагања.
Израчунајте ЛЦ50 вредност за ларвицидну активност.Прилагођавање криве нелинеарне регресије (пуна линија) и 95% интервал поузданости (осенчена област) за релативни морталитет (%).
Израчунајте ЛЦ50 вредност за антитермитску активност.Прилагођавање криве нелинеарне регресије (пуна линија) и 95% интервал поузданости (осенчена област) за релативни морталитет (%).
На крају експеримента под микроскопом су уочене морфолошке промене и аномалије.Морфолошке промене су примећене у контролној и третираној групи при увећању од 40к.Као што је приказано на слици 3, дошло је до поремећаја раста код већине ларви третираних биосурфактантима.Слика 3а приказује нормалан Цк.куинкуефасциатус, Слика 3б приказује аномалан Цк.Узрокује пет ларви нематода.
Ефекат сублеталних (ЛЦ50) доза биосурфактаната на развој ларви Цулек куинкуефасциатус.Слика светлосне микроскопије (а) нормалног Цк при увећању од 40к.куинкуефасциатус (б) Абнормални Цк.Узрокује пет ларви нематода.
У овој студији, хистолошки преглед третираних ларви (слика 4) и термита (слика 5) открио је неколико абнормалности, укључујући смањење абдоминалне области и оштећење мишића, епителних слојева и коже.средњег црева.Хистологија је открила механизам инхибиторне активности биосурфактанта коришћеног у овој студији.
Хистопатологија нормалних нетретираних ларви Цк 4. степена.ларве куинкуефасциатус (контрола: (а,б)) и третиране биосурфактантом (третман: (ц,д)).Стрелице показују третирани цревни епител (епи), језгра (н) и мишић (му).Бар = 50 µм.
Хистопатологија нормалног нелеченог О. обесус (контрола: (а,б)) и третираног биосурфактантом (третман: (ц,д)).Стрелице означавају цревни епител (епи) и мишић (му), респективно.Бар = 50 µм.
У овој студији, ЕЦОСАР је коришћен за предвиђање акутне токсичности производа рамнолипидног биосурфактанта на примарне произвођаче (зелене алге), примарне потрошаче (водене буве) и секундарне потрошаче (рибе).Овај програм користи софистициране квантитативне моделе једињења структуре и активности за процену токсичности на основу молекуларне структуре.Модел користи софтвер структурне активности (САР) за израчунавање акутне и дуготрајне токсичности супстанци за водене врсте.Конкретно, табела 2 сумира процењене средње смртоносне концентрације (ЛЦ50) и средње ефективне концентрације (ЕЦ50) за неколико врста.Сумња на токсичност је категорисана у четири нивоа коришћењем Глобално хармонизованог система класификације и обележавања хемикалија (Табела 3).
Контрола векторских болести, посебно сојева комараца и Аедес комараца.Египћани, сада тежак посао 40,41,42,43,44,45,46.Иако су неки хемијски доступни пестициди, као што су пиретроиди и органофосфати, донекле корисни, они представљају значајне ризике по људско здравље, укључујући дијабетес, репродуктивне поремећаје, неуролошке поремећаје, рак и респираторне болести.Штавише, током времена ови инсекти могу постати отпорни на њих13,43,48.Тако ће ефикасне и еколошки прихватљиве биолошке мере контроле постати популарнији метод контроле комараца49,50.Бенели51 је сугерисао да би рана контрола вектора комараца била ефикаснија у урбаним срединама, али нису препоручили употребу ларвицида у руралним областима52.Том и сарадници 53 такође су сугерисали да би сузбијање комараца у њиховим незрелим фазама била сигурна и једноставна стратегија јер су они осетљивији на агенсе за контролу 54 .
Производња биосурфактанта снажним сојем (Ентеробацтер цлоацае СЈ2) показала је доследну и обећавајућу ефикасност.Наша претходна студија је известила да Ентеробацтер цлоацае СЈ2 оптимизује производњу биосурфактанта користећи физичко-хемијске параметре26.Према њиховој студији, оптимални услови за производњу биосурфактанта потенцијалним изолатом Е. цлоацае били су инкубација од 36 сати, мешање на 150 обртаја у минути, пХ 7,5, 37 °Ц, салинитет 1 ппт, 2% глукозе као извор угљеника, 1% квасца .екстракт је коришћен као извор азота да се добије 2,61 г/Л биосурфактанта.Поред тога, биосурфактанти су окарактерисани коришћењем ТЛЦ, ФТИР и МАЛДИ-ТОФ-МС.Ово је потврдило да је рамнолипид биосурфактант.Гликолипидни биосурфактанти су најинтензивније проучавана класа других врста биосурфактаната55.Састоје се од угљених хидрата и липидних делова, углавном ланаца масних киселина.Међу гликолипидима, главни представници су рамнолипид и софоролипид56.Рамнолипиди садрже два дела рамнозе повезана са моно- или ди-β-хидроксидеканском киселином 57 .Употреба рамнолипида у медицинској и фармацеутској индустрији је добро позната 58 , поред њихове недавне употребе као пестицида 59 .
Интеракција биосурфактанта са хидрофобним регионом респираторног сифона омогућава води да прође кроз његову стоматалну шупљину, чиме се повећава контакт ларви са воденим окружењем.Присуство биосурфактаната утиче и на душник чија је дужина близу површине, што олакшава ларвама да пузе на површину и дишу.Као резултат, површински напон воде се смањује.Пошто ларве не могу да се прикаче на површину воде, оне падају на дно резервоара, ремете хидростатички притисак, што доводи до прекомерног трошења енергије и смрти услед утапања38,60.Сличне резултате је добио Гхриби61, где је биосурфактант произведен од стране Бациллус субтилис показао ларвицидну активност против Епхестиа куехниелла.Слично, ларвицидна активност Цк.Дас и Мукхерјее23 су такође проценили ефекат цикличних липопептида на ларве куинкуефасциатус.
Резултати ове студије односе се на ларвицидну активност рамнолипидних биосурфактаната против Цк.Убијање комараца куинкуефасциатус је у складу са претходно објављеним резултатима.На пример, користе се биосурфактанти на бази сурфактана које производе различите бактерије из рода Бациллус.и Псеудомонас спп.Неки рани извештаји64,65,66 извештавају о активности липопептидних биосурфактаната из Бациллус субтилис23 убијања ларви.Деепали ет ал.63 су открили да рамнолипидни биосурфактант изолован из Стенотропомонас малтопхилиа има моћну ларвицидну активност у концентрацији од 10 мг/Л.Силва и др.67 је известио о ларвицидној активности рамнолипидног биосурфактанта против Ае у концентрацији од 1 г/Л.Аедес аегипти.Канакданде и др.68 је известило да липопептидни биосурфактанти произведени од стране Бациллус субтилис изазивају укупну смртност Цулек ларви и термита са липофилном фракцијом еукалиптуса.Слично, Масендра ет ал.69 пријавило је морталитет мрава радника (Цриптотермес циноцепхалус Лигхт.) од 61,7% у липофилним фракцијама н-хексана и ЕтОАц сировог екстракта Е..
Партхипан и сарадници 70 су известили о инсектицидној употреби липопептидних биосурфактаната произведених од стране Бациллус субтилис А1 и Псеудомонас стутзери НА3 против Анопхелес Степхенси, вектора паразита маларије Пласмодиум.Они су приметили да су ларве и кукуљице дуже преживеле, имале краће периоде овипозиције, биле су стерилне и имале краћи животни век када су третиране различитим концентрацијама биосурфактаната.Уочене вредности ЛЦ50 биосурфактанта А1 Б. субтилис биле су 3,58, 4,92, 5,37, 7,10 и 7,99 мг/Л за различита стања ларве (тј. ларве И, ИИ, ИИИ, ИВ и стадијум лутке).Поређења ради, биосурфактанти за стадијуме ларве И-ИВ и кукуљице Псеудомонас стутзери НА3 били су 2,61, 3,68, 4,48, 5,55 и 6,99 мг/Л, респективно.Сматра се да је одложена фенологија преживелих ларви и кукуљица резултат значајних физиолошких и метаболичких поремећаја изазваних третманима инсектицидима71.
Вицкерхамомицес аномалус сој ЦЦМА 0358 производи биосурфактант са 100% ларвицидном активношћу против Аедес комараца.аегипти 24-часовни интервал 38 био је већи него што су пријавили Силва ет ал.Показало се да биосурфактант произведен од Псеудомонас аеругиноса користећи сунцокретово уље као извор угљеника убија 100% ларви у року од 48 сати 67 .Абинаиа ет ал.72 и Прадхан ет ал.73 су такође демонстрирали ларвицидне или инсектицидне ефекте сурфактаната произведених од неколико изолата рода Бациллус.Претходно објављена студија Сентхил-Натхана ет ал.открили да ће 100% ларви комараца изложених биљним лагунама вероватно умрети.74.
Процена сублеталних ефеката инсектицида на биологију инсеката је критична за програме интегрисаног управљања штеточинама јер сублеталне дозе/концентрације не убијају инсекте, али могу смањити популацију инсеката у будућим генерацијама нарушавањем биолошких карактеристика10.Сикуеира и сарадници 75 су приметили потпуну ларвицидну активност (100% морталитет) рамнолипидног биосурфактанта (300 мг/мл) када су тестирани у различитим концентрацијама у распону од 50 до 300 мг/мл.Ларвални стадијум сојева Аедес аегипти.Они су анализирали ефекте времена до смрти и сублеталне концентрације на преживљавање ларви и активност пливања.Поред тога, приметили су смањење брзине пливања након 24-48 сати излагања сублеталним концентрацијама биосурфактанта (нпр. 50 мг/мЛ и 100 мг/мЛ).Сматра се да су отрови који имају обећавајућу сублеталну улогу ефикаснији у наношењу вишеструке штете изложеним штеточинама76.
Хистолошка запажања наших резултата показују да биосурфактанти произведени од Ентеробацтер цлоацае СЈ2 значајно мењају ткива ларви комараца (Цк. куинкуефасциатус) и термита (О. обесус).Сличне аномалије изазвали су препарати уља босиљка у Ан.гамбиаес.с и Ан.арабицу је описао Оцхола77.Камарај и сар.78 су такође описали исте морфолошке абнормалности код Ан.Стефанине ларве су биле изложене наночестицама злата.Васантха-Сринивасан и сар.79 су такође известили да је етерично уље пастирске торбице озбиљно оштетило комору и епителне слојеве Аедес албопицтус.Аедес аегипти.Рагхавендран и сарадници су известили да су ларве комараца третиране са 500 мг/мл мицелијског екстракта локалне пеницилијумске гљиве.Ае показују тешка хистолошка оштећења.аегипти и Цк.Стопа морталитета 80. Раније, Абинаиа ет ал.Проучаване су ларве четвртог степена Ан.Степхенси и Ае.аегипти је пронашао бројне хистолошке промене код Аедес аегипти леченог егзополисахаридима Б. лицхениформис, укључујући цекум желуца, атрофију мишића, оштећење и дезорганизацију ганглија нервних мождина72.Према Рагхавендрану и сарадницима, након третмана екстрактом мицелија П. далеае, ћелије средњег црева тестираних комараца (ларве 4. степена) показале су отицање лумена црева, смањење међућелијског садржаја и нуклеарну дегенерацију81.Исте хистолошке промене уочене су код ларви комараца третираних екстрактом листа ехинацее, што указује на инсектицидни потенцијал третираних једињења50.
Коришћење софтвера ЕЦОСАР добило је међународно признање82.Садашња истраживања сугеришу да акутна токсичност ЕЦОСАР биосурфактаната на микроалге (Ц. вулгарис), рибе и водене буве (Д. магна) спада у категорију „токсичности“ коју дефинишу Уједињене нације83.ЕЦОСАР модел екотоксичности користи САР и КСАР за предвиђање акутне и дугорочне токсичности супстанци и често се користи за предвиђање токсичности органских загађивача82,84.
Параформалдехид, натријум фосфатни пуфер (пХ 7,4) и све друге хемикалије коришћене у овој студији купљени су од ХиМедиа Лабораториес, Индија.
Производња биосурфактанта је изведена у ерленмајеровим боцама од 500 мЛ које садрже 200 мЛ стерилног Бусхнелл Хаас медијума са додатком 1% сировог уља као јединог извора угљеника.Прекултура Ентеробацтер цлоацае СЈ2 (1,4 × 104 ЦФУ/мл) је инокулисана и култивисана на орбиталном шејкеру на 37°Ц, 200 рпм током 7 дана.Након периода инкубације, биосурфактант је екстрахован центрифугирањем медијума културе на 3400 × г током 20 минута на 4 ° Ц и добијени супернатант је коришћен за потребе скрининга.Процедуре оптимизације и карактеризација биосурфактаната су усвојене из наше раније студије26.
Ларве Цулек куинкуефасциатус добијене су из Центра за напредне студије у биологији мора (ЦАС), Паланцхипетаи, Тамил Наду (Индија).Ларве су узгајане у пластичним посудама напуњеним дејонизованом водом на 27 ± 2°Ц и фотопериоду од 12:12 (светло:тамно).Ларве комараца су храњене 10% раствором глукозе.
Ларве Цулек куинкуефасциатус пронађене су у отвореним и незаштићеним септичким јамама.Користите стандардне смернице за класификацију за идентификацију и култивацију ларви у лабораторији85.Ларвицидна испитивања су спроведена у складу са препорукама Светске здравствене организације 86 .СХ.Ларве четвртог узраста куинкуефасциатус сакупљене су у затворене епрувете у групама од 25 мл и 50 мл са ваздушним отвором од две трећине њиховог капацитета.Биосурфактант (0-50 мг/мл) је додат у сваку епрувету појединачно и чуван на 25 °Ц.Контролна епрувета је користила само дестиловану воду (50 мл).Мртвим ларвама су сматране оне које нису показивале знаке пливања током периода инкубације (12–48 сати) 87 .Израчунајте проценат смртности ларви користећи једначину.(1)88.
Породица Одонтотермитидае укључује индијске термите Одонтотермес обесус, пронађене у трулим трупцима у Пољопривредном кампусу (Универзитет Аннамалаи, Индија).Тестирајте овај биосурфактант (0–50 мг/мл) користећи нормалне процедуре да бисте утврдили да ли је штетан.Након сушења у ламинарном протоку ваздуха током 30 минута, свака трака Вхатман папира је обложена биосурфактантом у концентрацији од 30, 40 или 50 мг/мл.Претходно премазане и непремазане папирне траке су тестиране и упоређене у центру Петријеве посуде.Свака петријева посуда садржи тридесетак активних термита О. обесус.Контролним и тестним термитима је дат мокар папир као извор хране.Све плоче су држане на собној температури током периода инкубације.Термити су умирали након 12, 24, 36 и 48 сати89,90.Једначина 1 је затим коришћена за процену процента смртности термита при различитим концентрацијама биосурфактанта.(2).
Узорци су држани на леду и упаковани у микроепрувете које садрже 100 мл 0,1 М натријум фосфатног пуфера (пХ 7,4) и послате у Централну лабораторију за патологију аквакултуре (ЦАПЛ) Центра за аквакултуру Рајив Гандхи (РГЦА).Хистолошка лабораторија, Сиркали, Маииладутхураи.Дистрикт, Тамил Наду, Индија за даљу анализу.Узорци су одмах фиксирани у 4% параформалдехиду на 37°Ц током 48 сати.
Након фазе фиксације, материјал је испран три пута са 0,1 М натријум-фосфатним пуфером (пХ 7,4), постепено дехидриран у етанолу и натопљен ЛЕИЦА смолом током 7 дана.Супстанца се затим ставља у пластични калуп напуњен смолом и полимеризатором, а затим се ставља у рерну загрејану на 37°Ц док се блок који садржи супстанцу потпуно не полимеризује.
Након полимеризације, блокови су исечени коришћењем ЛЕИЦА РМ2235 микротома (Ранкин Биомедицал Цорпоратион 10,399 Ентерприсе Др. Дависбург, МИ 48,350, УСА) на дебљину од 3 мм.Делови су груписани на слајдовима, са шест секција по слајду.Плоче су осушене на собној температури, затим обојене хематоксилином 7 минута и испране текућом водом 4 минута.Поред тога, нанесите раствор еозина на кожу 5 минута и исперите текућом водом 5 минута.
Акутна токсичност је предвиђена коришћењем водених организама са различитих тропских нивоа: 96-часовне рибе ЛЦ50, 48-часовне Д. магна ЛЦ50 и 96-часовне зелене алге ЕЦ50.Токсичност рамнолипидних биосурфактаната за рибе и зелене алге процењена је коришћењем ЕЦОСАР софтвера верзије 2.2 за Виндовс који је развила Америчка агенција за заштиту животне средине.(Доступно на мрежи на хттпс://ввв.епа.гов/тсца-сцреенинг-тоолс/ецологицал-струцт-ацтивити-релатионсхипс-ецосар-предицтиве-модел).
Сви тестови на ларвицидну и антитермитну активност су спроведени у три примерка.Извршена је нелинеарна регресија (лог варијабли одговора на дозу) података о смртности ларви и термита да би се израчунала средња смртоносна концентрација (ЛЦ50) са интервалом поверења од 95%, а криве концентрације одговора су генерисане коришћењем Присм® (верзија 8.0, ГрапхПад Софтваре) Инц., САД) 84, 91.
Ова студија открива потенцијал микробних биосурфактаната које производи Ентеробацтер цлоацае СЈ2 као ларвицидне и антитермитне агенсе против комараца, а овај рад ће допринети бољем разумевању механизама ларвицидног и антитермитног деловања.Хистолошка испитивања ларви третираних биосурфактантима су показала оштећење дигестивног тракта, средњег црева, церебралног кортекса и хиперплазију епителних ћелија црева.Резултати: Токсиколошком проценом антитермитне и ларвицидне активности рамнолипидног биосурфактанта који производи Ентеробацтер цлоацае СЈ2 откривено је да је овај изолат потенцијални биопестицид за сузбијање векторских болести комараца (Цк куинкуефасциатус) и термита (О. обесус).Постоји потреба да се разуме основна токсичност биосурфактаната по животну средину и њихов потенцијални утицај на животну средину.Ова студија пружа научну основу за процену еколошког ризика од биосурфактаната.
Време поста: Апр-09-2024