Fir effektivMoustiquen kontrolléierenan d'Inzidenz vun de Krankheeten, déi se droen, ze reduzéieren, gi strategesch, nohalteg an ëmweltfrëndlech Alternativen zu chemesche Pestiziden gebraucht. Mir hunn Sommiel vu bestëmmte Brassicaceae (Famill Brassica) als Quell vu pflanzlechen Isothiocyanate evaluéiert, déi duerch enzymatesch Hydrolyse vu biologesch inaktiven Glucosinolater fir d'Bekämpfung vun den egypteschen Aedes (L., 1762) produzéiert ginn. Fënnef-entfettete Sommiel (Brassica juncea (L) Czern., 1859, Lepidium sativum L., 1753, Sinapis alba L., 1753, Thlaspi arvense L., 1753 an Thlaspi arvense – dräi Haaptzorte vun thermescher Inaktivéierung an enzymatescher Ofbau. Chemesch Produkter: Fir d'Toxizitéit (LC50) vun Allylisothiocyanat, Benzylisothiocyanat a 4-Hydroxybenzylisothiocyanat fir Aedes aegypti-Larven bei 24-Stonne-Beliichtung = 0,04 g/120 ml dH2O ze bestëmmen. LC50-Wäerter fir Moschter, wäisse Moschter an Haas. D'Konzentratioun vu Sommiel war 0,05, 0,08 respektiv 0,05 am Verglach zum Allylisothiocyanat (LC50 = 19,35 ppm) a 4. -Hydroxybenzylisothiocyanat (LC50 = 55,41 ppm) war méi gëfteg fir d'Larven iwwer 24 Stonnen no der Behandlung wéi 0,1 g/120 ml dH2O. Dës Resultater stëmmen mat der Produktioun vun Alfalfa-Sommiel iwwereneen. Déi méi héich Effizienz vu Benzylester entsprécht de berechenten LC50-Wäerter. D'Benotzung vu Sommiel kann eng effektiv Method fir d'Moustiquebekämpfung ubidden. D'Effektivitéit vum Kräizblummensompulver a sengen Haaptchemesche Komponenten géint Moustiquelarven ënnersicht a weist, wéi déi natierlech Verbindungen am Kräizblummensompulver als e villverspriechend ëmweltfrëndlecht Larvicid fir d'Moustiquebekämpfung dénge kënnen.
Vektor-iwwerdroe Krankheeten, déi duerch Aedes-Moskitoen verursaacht ginn, bleiwen e grousst weltwäit Gesondheetsproblem. D'Heefegkeet vu Moskito-iwwerdroe Krankheeten verbreet sech geografesch1,2,3 a kënnt erëm op, wat zu Ausbréch vu schwéiere Krankheeten4,5,6,7 féiert. D'Verbreedung vu Krankheeten ënner Mënschen an Déieren (z.B. Chikungunya, Dengue, Rift Valley Féiwer, Giel Féiwer a Zika-Virus) ass ongehéiert. Dengue eleng setzt ongeféier 3,6 Milliarde Mënschen an den Tropen a Gefor vun enger Infektioun, mat geschätzten 390 Milliounen Infektiounen all Joer, wat zu 6.100–24.300 Doudesfäll pro Joer8 féiert. D'Wiederoptriede an den Ausbroch vum Zika-Virus a Südamerika huet weltwäit Opmierksamkeet op sech gezunn wéinst de Gehirschied, déi e bei Kanner verursaacht, déi vun infizéierte Frae gebuer ginn2. Kremer et al.3 prognostizéieren, datt d'geographesch Verbreedung vun den Aedes-Moskitoen weider ausdehnt a bis 2050 d'Halschent vun der Weltbevëlkerung a Gefor vun enger Infektioun duerch Moskito-iwwerdroe Arboviren ass.
Mat Ausnam vun de kierzlech entwéckelte Vakzinen géint Dengue a Gielt Féiwer goufen nach keng Vakzinen géint déi meescht duerch Moustiquen iwwerdroe Krankheeten entwéckelt9,10,11. Vakzinen sinn nach ëmmer a limitéierte Quantitéiten verfügbar a ginn nëmmen a klineschen Studien benotzt. D'Bekämpfung vu Moustiquevektoren mat syntheteschen Insektiziden war eng Schlësselstrategie fir d'Verbreedung vu duerch Moustiquen iwwerdroe Krankheeten ze kontrolléieren12,13. Och wann synthetesch Pestiziden effektiv sinn fir Moustiquen ëmzebréngen, beaflosst déi weider Notzung vu synthetesche Pestiziden d'Net-Zilorganismen negativ an d'Ëmweltverschmotzung14,15,16. Nach méi alarméierend ass den Trend vun der ëmmer méi grousser Resistenz vu Moustiquen géint chemesch Insektiziden17,18,19. Dës Problemer am Zesummenhang mat Pestiziden hunn d'Sich no effektiven an ëmweltfrëndleche Alternativen fir d'Bekämpfung vu Krankheetsvektoren beschleunegt.
Verschidde Planze goufen als Quelle vu Phytopestiziden fir d'Schädlingsbekämpfung entwéckelt20,21. Planzesubstanzen si generell ëmweltfrëndlech, well se biologesch ofbaubar sinn an eng niddreg oder vernoléissegbar Toxizitéit fir Net-Zilorganismen wéi Mamendéieren, Fësch an Amphibien20,22 hunn. Kräiderpräparater si bekannt dofir, eng Vielfalt vu bioaktive Verbindungen mat verschiddene Wierkungsmechanismen ze produzéieren, fir verschidde Liewensstadien vu Moustiquen effektiv ze kontrolléieren23,24,25,26. Planzeverbindungen wéi ätherescht Ueleger an aner aktiv Planzenzutaten hunn d'Opmierksamkeet op sech gezunn a de Wee fir innovativ Tools fir d'Bekämpfung vu Moustiquevektoren fräigemaach. Ätherescht Ueleger, Monoterpener a Sesquiterpener handelen als Ofwiermëttel, Nahrungsabschreckmëttel an Oviziden27,28,29,30,31,32,33. Vill Planzeueleg verursaachen den Doud vu Moustiquelarven, Poppen an Erwuessener34,35,36, wat d'Nerven-, Atmungs-, endokrin an aner wichteg Systemer vun Insekten37 beaflosst.
Rezent Studien hunn Abléck an déi potenziell Notzung vu Moschterplanzen an hire Somen als Quell vu bioaktive Verbindungen ginn. Moschtersommiel gouf als Biofumigant getest38,39,40,41 a gouf als Buedemverbesserungsmëttel fir Onkrautënnerdréckung42,43,44 a Kontroll vu Buedempathogenen45,46,47,48,49,50, Planzenernährung, Nematoden41,51, 52, 53, 54 a Schädlinge55, 56, 57, 58, 59, 60 benotzt. Déi fungizid Aktivitéit vun dëse Sompulver gëtt Planzeschutzverbindungen, déi Isothiocyanate genannt ginn38,42,60, zougeschriwwen. A Planzen ginn dës Schutzverbindungen a Planzenzellen a Form vun net-bioaktive Glucosinolate gespäichert. Wann d'Planzen awer duerch Insektenernährung oder Pathogeninfektioun beschiedegt ginn, ginn Glucosinolate vu Myrosinase a bioaktiv Isothiocyanate55,61 hydrolyséiert. Isothiocyanate si flüchteg Verbindungen, déi bekannt sinn fir hir breetspektrum antimikrobiell an insektizid Aktivitéit, an hir Struktur, biologesch Aktivitéit an Inhalt variéiere staark tëscht de Brassicaceae-Aarten42,59,62,63.
Obwuel Isothiocyanate, déi aus Moschterkärenmiel gewonnen ginn, bekannt sinn, fir hir insektizid Aktivitéit ze hunn, feelen Donnéeën iwwer biologesch Aktivitéit géint medizinesch wichteg Arthropodvektoren. Eis Studie huet d'larvizid Aktivitéit vu véier entfettete Sompulver géint Aedes-Moskitoen ënnersicht. Larve vun Aedes aegypti. Zil vun der Studie war et, hir potenziell Notzung als ëmweltfrëndlech Biopestiziden fir d'Moskitobekämpfung ze evaluéieren. Dräi wichteg chemesch Komponenten vum Somkärenmiel, Allylisothiocyanat (AITC), Benzylisothiocyanat (BITC) a 4-Hydroxybenzylisothiocyanat (4-HBITC), goufen och getest, fir déi biologesch Aktivitéit vun dëse chemesche Komponenten op Moskitoarven ze testen. Dëst ass den éischte Bericht, deen d'Effektivitéit vu véier Kabessompulver an hir Haaptchemesch Komponenten géint Moskitoarven evaluéiert.
Laborkolonien vun Aedes aegypti (Rockefeller-Stamm) goufen bei 26°C, 70% relativer Loftfiichtegkeet (RH) an 10:14 Stonnen (L:D-Fotoperiod) gehalen. Déi gepaart Weibchen goufen a Plastikkäfeg (Héicht 11 cm an Duerchmiesser 9,5 cm) ënnerbruecht a mat engem Fläschefudderungssystem mat citretem Rinderblutt (HemoStat Laboratories Inc., Dixon, CA, USA) gefiddert. D'Bluttfudderung gouf wéi gewinnt mat engem Membran-Multiglas-Fudder (Chemglass, Life Sciences LLC, Vineland, NJ, USA) duerchgefouert, deen un e Waasserbadréier (HAAKE S7, Thermo-Scientific, Waltham, MA, USA) mat enger Temperaturkontroll vun 37°C ugeschloss war. E Film Parafilm M op de Buedem vun all Glasfudderkammer spannen (Fläch 154 mm2). All Fudder gouf dann op dat iewescht Gitter placéiert, dat de Käfeg mat dem gepaartene Weibchen ofdeckt. Ongeféier 350–400 μl Rinderblutt goufen mat enger Pasteur-Pipette (Fisherbrand, Fisher Scientific, Waltham, MA, USA) an en Glasfiddertrichter bäigefüügt an déi erwuesse Wierm kruten op d'mannst eng Stonn oflafen gelooss. Schwangere Weibercher kruten duerno eng 10% Saccharoseléisung a konnten Eeër op fiichtem Filterpabeier leeën, deen an eenzelnen ultra-kloere Soufflé-Bechercher (Gréisst 1,25 fl oz, Dart Container Corp., Mason, MI, USA) ausgeleet war. Käfeg mat Waasser iwwergoss. Filterpabeier mat den Eeër an eng zoue Täsch (SC Johnsons, Racine, WI) leeën a bei 26°C lageren. D'Eeër goufen ausgeschluppt an ongeféier 200–250 Larve goufen a Plastikschalen mat enger Mëschung aus Kanéngchenfudder (ZuPreem, Premium Natural Products, Inc., Mission, KS, USA) a Liewerpulver (MP Biomedicals, LLC, Solon, OH, USA) a Fëschfilet (TetraMin, Tetra GMPH, Meer, Däitschland) am Verhältnes vun 2:1:1 opgezuucht. Larven aus dem spéiden drëtten Instar goufen an eisen Bioassays benotzt.
D'Somenmaterial, dat an dëser Studie benotzt gouf, gouf vun de folgende kommerziellen a staatleche Quelle kritt: Brassica juncea (braune Moschter-Pacific Gold) a Brassica juncea (wäisse Moschter-Ida Gold) vun der Pacific Northwest Farmers' Cooperative, Washington State, USA; (Garden Cress) vun der Kelly Seed and Hardware Co., Peoria, IL, USA an Thlaspi arvense (Field Pennycress-Elisabeth) vun der USDA-ARS, Peoria, IL, USA; Kee vun de Somen, déi an der Studie benotzt goufen, gouf mat Pestiziden behandelt. All Sommaterial gouf an dëser Studie am Aklang mat de lokalen a nationalen Reglementer a mat all relevante lokalen, staatlechen a nationalen Reglementer veraarbecht a benotzt. Dës Studie huet keng transgen Planzenzorten ënnersicht.
Brassica juncea (PG), Alfalfa (Ls), Wäisse Moschter (IG) an Thlaspi arvense (DFP) Some goufen mat enger Retsch ZM200 Ultrazentrifugalmill (Retsch, Haan, Däitschland) mat engem 0,75 mm Maschendraht an engem Edelstahlrotor, 12 Zänn, 10.000 rpm (Tabell 1) zu engem feine Pulver gemuel. De gemuelene Sompulver gouf an eng Pabeierfingerhülse transferéiert an 24 Stonnen an engem Soxhlet-Apparat mat Hexan entfett. Eng Ënnerprouf vun entfettetem Feldmoschter gouf 1 Stonn bei 100 °C hëtzebehandelt, fir d'Myrosinase ze denaturéieren an d'Hydrolyse vu Glucosinolate fir biologesch aktiv Isothiocyanate ze verhënneren. Hëtzebehandelt Schäferkappsompulver (DFP-HT) gouf als negativ Kontroll duerch denaturéiert Myrosinase benotzt.
De Glucosinolatgehalt vum entfettete Sommiel gouf dräimol mat Hëllef vun der Héichleistungsflëssegkeetschromatographie (HPLC) no engem virdru publizéierte Protokoll 64 bestëmmt. Kuerz gesot, goufen 3 ml Methanol zu enger 250 mg Prouf vum entfettete Sompulver bäigefüügt. All Prouf gouf 30 Minutten an engem Waasserbad sonikéiert an 16 Stonnen am Däischteren bei 23 °C gelooss. En 1 ml Aliquot vun der organescher Schicht gouf dann duerch e 0,45 μm Filter an en Autosampler gefiltert. De Glucosinolatgehalt vum Sommiel gouf dräimol mat Hëllef vun der Shimadzu LC Solution Software Versioun 1.25 (Shimadzu Corporation, Columbia, MD, USA) bestëmmt. D'Kolonn war eng C18 Inertsil Réckphas-Kolonn (250 mm × 4,6 mm; RP C-18, ODS-3, 5u; GL Sciences, Torrance, CA, USA). Déi initial mobil Phas-Konditioune goufen op 12% Methanol/88% 0,01 M Tetrabutylammoniumhydroxid a Waasser (TBAH; Sigma-Aldrich, St. Louis, MO, USA) mat enger Duerchflussrate vun 1 mL/min festgeluecht. Nom Sprëtzen vun 15 μl Prouf goufen déi initial Konditioune fir 20 Minutten erhale bliwwen, an duerno gouf de Léisungsmëttelverhältnis op 100% Methanol ugepasst, mat enger Gesamtanalysezäit vun der Prouf vu 65 Minutten. Eng Standardkurve (baséiert op nM/mAb) gouf duerch seriell Verdënnunge vu frësch preparéierte Sinapin-, Glucosinolat- a Myrosin-Standarden (Sigma-Aldrich, St. Louis, MO, USA) generéiert, fir de Schwefelgehalt vun entfettetem Sommiel Glucosinolate ze schätzen. D'Glucosinolatkonzentratioune an de Prouwe goufen op engem Agilent 1100 HPLC (Agilent, Santa Clara, CA, USA) mat der OpenLAB CDS ChemStation Versioun (C.01.07 SR2 [255]) getest, déi mat der selwechter Kolonn ausgestatt war an eng virdru beschriwwe Method benotzt huet. D'Glucosinolatkonzentratioune goufen bestëmmt; si solle tëscht HPLC-Systemer vergläichbar sinn.
Allylisothiocyanat (94%, stabil) a Benzylisothiocyanat (98%) goufe vu Fisher Scientific (Thermo Fisher Scientific, Waltham, MA, USA) kaaft. 4-Hydroxybenzylisothiocyanat gouf vu ChemCruz (Santa Cruz Biotechnology, CA, USA) kaaft. Wann se enzymatesch duerch Myrosinase hydrolyséiert ginn, bilden Glucosinolate, Glucosinolate a Glucosinolate respektiv Allylisothiocyanat, Benzylisothiocyanat a 4-Hydroxybenzylisothiocyanat.
Laboratoire Bioassays goufen no der Method vum Muturi et al. 32 mat Modifikatiounen duerchgefouert. Fënnef fettarme Somfuddermëttel goufen an der Studie benotzt: DFP, DFP-HT, IG, PG an Ls. Zwanzeg Larve goufen an e 400 ml Wegwerf-Dräi-Weeër-Becherglas (VWR International, LLC, Radnor, PA, USA) mat 120 ml deioniséiertem Waasser (dH2O) geluecht. Siwe Sommielkonzentratioune goufen op d'Toxizitéit vu Moustiquelarven getest: 0,01, 0,02, 0,04, 0,06, 0,08, 0,1 an 0,12 g Sommiel/120 ml dH2O fir DFP Sommiel, DFP-HT, IG a PG. Virleefeg Bioassays weisen datt entfettet Ls Sommiel méi gëfteg ass wéi véier aner geteste Sommieler. Dofir hu mir déi siwe Behandlungskonzentratioune vum Ls-Sommiel op déi folgend Konzentratioune ugepasst: 0,015, 0,025, 0,035, 0,045, 0,055, 0,065 an 0,075 g/120 mL dH2O.
Eng onbehandelt Kontrollgrupp (dH20, kee Sommiel-Ergänzung) gouf abegraff, fir déi normal Insektensterblechkeet ënner den Assaybedingungen ze evaluéieren. Toxikologesch Bioassays fir all Sommiel hunn dräi Widderhuelungs-Dräi-Schréiegt-Becherglas (20 Larven aus dem spéiden drëtte Stadium pro Becherglas) abegraff, fir insgesamt 108 Fläschecher. Déi behandelt Behälter goufen bei Raumtemperatur (20-21°C) gelagert, an d'Larvesterblechkeet gouf während 24 an 72 Stonne vun kontinuéierlecher Belaaschtung mat Behandlungskonzentratioune opgeholl. Wann de Kierper an d'Unhäng vun der Moustique sech net beweegen, wann se mat engem dënnen Edelstahl-Spatel duerchgebrach oder beréiert ginn, gëllen d'Moustiquelarven als dout. Doudeg Larve bleiwen normalerweis onbeweeglech an enger dorsaler oder ventraler Positioun um Buedem vum Behälter oder op der Uewerfläch vum Waasser. Den Experiment gouf dräimol un verschiddenen Deeg mat verschiddene Larvegruppen widderholl, fir insgesamt 180 Larven, déi all Behandlungskonzentratioun ausgesat waren.
D'Toxizitéit vun AITC, BITC a 4-HBITC fir Moustiquelarven gouf mat der selwechter Bioassay-Prozedur, awer mat verschiddene Behandlungen, bewäert. Bereet 100.000 ppm Stammléisunge fir all Chemikalie vir, andeems Dir 100 µL vun der Chemikalie zu 900 µL absolutem Ethanol an engem 2-ml Zentrifugrube bäigëtt a 30 Sekonne laang schëddelt, fir grëndlech ze vermëschen. D'Behandlungskonzentratioune goufen op Basis vun eise virleefege Bioassays bestëmmt, déi festgestallt hunn, datt BITC vill méi gëfteg ass wéi AITC a 4-HBITC. Fir d'Toxizitéit ze bestëmmen, goufen 5 Konzentratioune vu BITC (1, 3, 6, 9 an 12 ppm), 7 Konzentratioune vun AITC (5, 10, 15, 20, 25, 30 an 35 ppm) a 6 Konzentratioune vu 4-HBITC (15, 15, 20, 25, 30 an 35 ppm) benotzt. D'Kontrollbehandlung gouf mat 108 μL absolutem Ethanol injizéiert, wat dem maximale Volumen vun der chemescher Behandlung entsprécht. D'Bioassays goufen wéi uewen widderholl, wouduerch insgesamt 180 Larven pro Behandlungskonzentratioun exposéiert goufen. D'Larvesterblechkeet gouf fir all Konzentratioun vun AITC, BITC a 4-HBITC no 24 Stonnen kontinuéierlecher Belaaschtung opgeholl.
Eng Probit-Analyse vu 65 dosisbezunnen Mortalitéitsdaten gouf mat der Polo-Software (Polo Plus, LeOra Software, Versioun 1.0) duerchgefouert fir 50% lethal Konzentratioun (LC50), 90% lethal Konzentratioun (LC90), Steigung, lethal Dosis-Koeffizient a 95% lethal Konzentratioun ze berechnen, baséiert op Vertrauensintervaller fir lethal Dosis-Verhältnisser fir log-transforméiert Konzentratiouns- a Dosis-Mortalitéitskurven. D'Mortalitéitsdaten baséieren op kombinéierte Widderhuelungsdaten vun 180 Larven, déi all Behandlungskonzentratioun ausgesat waren. Probabilistesch Analysen goufen separat fir all Sommiel an all chemesch Komponent duerchgefouert. Baséierend op dem 95% Vertrauensintervall vum lethalen Dosis-Verhältnis gouf d'Toxizitéit vum Sommiel a chemesche Bestanddeeler fir Moustiquelarven als signifikant ënnerschiddlech ugesinn, sou datt e Vertrauensintervall mat engem Wäert vun 1 net signifikant ënnerschiddlech war, P = 0,0566.
D'HPLC-Resultater fir d'Bestimmung vun den Haaptglucosinolate an den entfetteten Sommiel DFP, IG, PG an Ls sinn an der Tabell 1 opgezielt. Déi Haaptglucosinolate an de geteste Sommiel ware variéieren, mat Ausnam vun DFP a PG, déi allebéid Myrosinase-Glucosinolate enthalen hunn. De Myrosiningehalt am PG war méi héich wéi am DFP, 33,3 ± 1,5 respektiv 26,5 ± 0,9 mg/g. Ls-Sompulver huet 36,6 ± 1,2 mg/g Glucoglykon enthalen, während IG-Sompulver 38,0 ± 0,5 mg/g Sinapin enthält huet.
D'Larve vun den Ae. Aedes aegypti Moustiquen goufen ëmbruecht, wa se mat entfettetem Sommiel behandelt goufen, obwuel d'Effektivitéit vun der Behandlung jee no der Planzenaart variéiert huet. Nëmmen DFP-NT war net gëfteg fir Moustiquelarven no 24 an 72 Stonnen Belaaschtung (Tabell 2). D'Toxizitéit vum aktiven Sompulver ass mat zouhuelender Konzentratioun eropgaang (Fig. 1A, B). D'Toxizitéit vum Sommiel fir Moustiquelarven variéiert signifikant baséiert op dem 95% CI vum lethalen Dosisverhältnis vun LC50-Wäerter bei 24-Stonne- an 72-Stonne-Bewäertungen (Tabell 3). No 24 Stonnen war den toxeschen Effekt vum Ls-Sommiel méi grouss wéi bei anere Sommielbehandlungen, mat der héchster Aktivitéit a maximaler Toxizitéit fir Larven (LC50 = 0,04 g/120 ml dH2O). D'Larve ware manner empfindlech op DFP no 24 Stonnen am Verglach mat IG-, Ls- a PG-Saatpulverbehandlungen, mat LC50-Wäerter vun 0,115, 0,04 respektiv 0,08 g/120 ml dH2O, déi statistesch méi héich waren wéi den LC50-Wäert vun 0,211 g/120 ml dH2O (Tabell 3). D'LC90-Wäerter vun DFP, IG, PG an Ls ware respektiv 0,376, 0,275, 0,137 respektiv 0,074 g/120 ml dH2O (Tabell 2). Déi héchst Konzentratioun vun DPP war 0,12 g/120 ml dH2O. No 24 Stonne Bewäertung war déi duerchschnëttlech Larvesterblechkeet nëmmen 12%, während déi duerchschnëttlech Mortalitéit vun IG- a PG-Larven 51% respektiv 82% erreecht huet. No 24 Stonnen Evaluatioun war déi duerchschnëttlech Larvesterblechkeet fir déi héchst Konzentratioun vun Ls-Sommielbehandlung (0,075 g/120 ml dH2O) 99% (Fig. 1A).
Mortalitéitskurve goufen aus der Dosis-Äntwert (Probit) vun Ae. egyptesche Larven (Larven vum 3. Instar) op d'Somelmielkonzentratioun 24 Stonnen (A) an 72 Stonnen (B) no der Behandlung geschat. Déi gepunktete Linn representéiert den LC50 vun der Somemielbehandlung. DFP Thlaspi arvense, DFP-HT Hëtztinaktivéiert Thlaspi arvense, IG Sinapsis alba (Ida Gold), PG Brassica juncea (Pacific Gold), Ls Lepidium sativum.
Bei der 72-Stonne-Evaluatioun louchen d'LC50-Wäerter vun DFP, IG a PG Sommiel bei 0,111, 0,085 an 0,051 g/120 ml dH2O. Bal all Larven, déi dem Ls-Somelmiel ausgesat waren, sinn no 72 Stonne Belaaschtung gestuerwen, sou datt d'Mortalitéitsdaten net mat der Probit-Analyse kompatibel waren. Am Verglach mat anere Sommiel waren d'Larven manner empfindlech op d'DFP-Somelmielbehandlung an haten statesch méi héich LC50-Wäerter (Tabellen 2 an 3). No 72 Stonnen goufen d'LC50-Wäerter fir DFP-, IG- a PG-Somelmielbehandlungen op 0,111, 0,085 an 0,05 g/120 ml dH2O geschat. No 72 Stonnen Evaluatioun louchen d'LC90-Wäerter vun DFP-, IG- a PG-Somepulver bei 0,215, 0,254 an 0,138 g/120 ml dH2O. No 72 Stonnen Evaluatioun louch déi duerchschnëttlech Larvesterblechkeet fir d'DFP-, IG- a PG-Saatmielbehandlungen bei enger maximaler Konzentratioun vun 0,12 g/120 ml dH2O bei 58%, 66% respektiv 96% (Fig. 1B). No 72 Stonnen Evaluatioun gouf festgestallt, datt PG-Saatmiel méi gëfteg ass wéi IG- an DFP-Saatmiel.
Synthetesch Isothiocyanate, Allylisothiocyanat (AITC), Benzylisothiocyanat (BITC) a 4-Hydroxybenzylisothiocyanat (4-HBITC) kënnen d'Méckenlarven effektiv ëmbréngen. 24 Stonnen no der Behandlung war BITC méi gëfteg fir d'Larven mat engem LC50-Wäert vu 5,29 ppm am Verglach zu 19,35 ppm fir AITC an 55,41 ppm fir 4-HBITC (Tabell 4). Am Verglach mat AITC a BITC huet 4-HBITC eng méi niddreg Toxizitéit an en méi héije LC50-Wäert. Et gëtt bedeitend Ënnerscheeder an der Toxizitéit vun de Méckenlarven vun den zwou wichtegsten Isothiocyanate (Ls a PG) am potentsten Sommiel. D'Toxizitéit baséiert op dem Verhältnes vum lethalen Dosis vun den LC50-Wäerter tëscht AITC, BITC a 4-HBITC huet en statisteschen Ënnerscheed gewisen, sou datt de 95%-Kontrollintervall vum LC50-Verhältnes vum lethalen Dosis kee Wäert vun 1 enthält huet (P = 0,05, Tabell 4). Déi héchst Konzentratioune vu souwuel BITC wéi och AITC hunn 100% vun de geteste Larven ëmbruecht (Figur 2).
Mortalitéitskurve goufen aus der Dosis-Äntwert (Probit) vun Ae geschat. 24 Stonnen no der Behandlung hunn d'egyptesch Larven (Larven aus dem 3. Instar) synthetesch Isothiocyanatkonzentratioune erreecht. Déi gepunkelt Linn stellt den LC50 fir d'Isothiocyanatbehandlung duer. Benzylisothiocyanat BITC, Allylisothiocyanat AITC a 4-HBITC.
D'Benotzung vu Planzebiopestiziden als Mëttel fir d'Bekämpfung vu Moustiquen gëtt scho laang ënnersicht. Vill Planzen produzéieren natierlech Chemikalien, déi eng insektizid Aktivitéit hunn37. Hir bioaktiv Verbindungen bidden eng attraktiv Alternativ zu syntheteschen Insektiziden mat engem grousse Potenzial fir d'Bekämpfung vu Schädlinge wéi Moustiquen.
Moschterplanze gi fir hir Som ugebaut a ginn als Gewierz a Quell vun Ueleg benotzt. Wann Moschterueleg aus de Somen extrahéiert gëtt oder wann Moschter fir d'Benotzung als Biokraftstoff extrahéiert gëtt, 69 ass den Nieweprodukt entfettet Sommiel. Dëst Sommiel behält vill vu senge natierleche biocheemesche Komponenten an hydrolyteschen Enzymer. D'Toxizitéit vun dësem Sommiel gëtt op d'Produktioun vun Isothiocyanaten zréckgefouert 55,60,61. Isothiocyanaten ginn duerch d'Hydrolyse vu Glucosinolate vum Enzym Myrosinase während der Hydratatioun vum Sommiel 38,55,70 geformt a si bekannt fir fungizid, bakterizid, nematizid an insektizid Effekter, souwéi aner Eegeschafte wéi chemesch sensoresch Effekter a chemotherapeutesch Eegeschafte 61,62,70. Verschidde Studien hunn gewisen, datt Moschterplanzen a Sommiel effektiv als Befeuchtungsmëttel géint Buedem- a gespäichert Liewensmëttelschied wierken 57,59,71,72. An dëser Studie hu mir d'Toxizitéit vu Véiersomenmiel a senge dräi bioaktive Produkter AITC, BITC a 4-HBITC fir Aedes-Moskitolarven ënnersicht. Aedes aegypti. D'Direktioun vum Somenmiel an d'Waasser mat Moskitolarven ze bäifügen, soll enzymatesch Prozesser aktivéieren, déi Isothiocyanate produzéieren, déi fir Moskitolarven gëfteg sinn. Dës Biotransformatioun gouf deelweis duerch déi observéiert larvizid Aktivitéit vum Somenmiel an de Verloscht vun der insektizider Aktivitéit demonstréiert, wann Zwergsenfsomenmiel virum Gebrauch hëtzebehandelt gouf. Et gëtt erwaart, datt d'Hëtzebehandlung déi hydrolytesch Enzymer zerstéiert, déi Glucosinolate aktivéieren, wouduerch d'Bildung vu bioaktiven Isothiocyanate verhënnert gëtt. Dëst ass déi éischt Studie, déi d'insektizid Eegeschafte vu Kabessomenpulver géint Moskitoen an engem aquateschen Ëmfeld bestätegt.
Ënnert de geteste Sompulveren war Waasserkresssompulver (Ls) am gëftegsten, wat eng héich Mortalitéit vun Aedes albopictus verursaacht huet. Aedes aegypti Larve goufen 24 Stonnen kontinuéierlech veraarbecht. Déi dräi reschtlech Sompulveren (PG, IG an DFP) haten eng méi lues Aktivitéit a verursaachten ëmmer nach eng bedeitend Mortalitéit no 72 Stonne kontinuéierlecher Behandlung. Nëmmen Ls Sommiel huet bedeitend Quantitéiten u Glucosinolate enthalen, während PG an DFP Myrosinase enthalen hunn an IG Glucosinolat als Haaptglucosinolat enthält (Tabell 1). Glucotropaeolin gëtt zu BITC hydrolyséiert a Sinalbin gëtt zu 4-HBITC hydrolyséiert61,62. Eis Bioassayresultater weisen datt souwuel Ls Sommiel wéi och synthetesch BITC héich gëfteg fir Moustiquelarven sinn. Den Haaptbestanddeel vum PG an DFP Sommiel ass Myrosinase Glucosinolat, wat zu AITC hydrolyséiert gëtt. AITC ass effektiv beim Töten vu Moustiquelarven mat engem LC50-Wäert vun 19,35 ppm. Am Verglach mat AITC a BITC ass 4-HBITC-Isothiocyanat am mannsten gëfteg fir Larven. Och wann AITC manner gëfteg ass wéi BITC, sinn hir LC50-Wäerter méi niddreg wéi déi vu ville äthereschen Ueleger, déi op Moustiquelarven getest goufen32,73,74,75.
Eist Kräizbamsompulver fir géint Moustiquelarven ze benotzen enthält ee wichtege Glucosinolat, deen iwwer 98-99% vun de gesamte Glucosinolate ausmécht, wéi duerch HPLC bestëmmt. Spuermengen vun anere Glucosinolate goufen nogewise, awer hir Niveauen ware manner wéi 0,3% vun de gesamte Glucosinolate. Waasserkress (L. sativum) Sompulver enthält sekundär Glucosinolate (Sinigrin), awer hiren Undeel ass 1% vun de gesamte Glucosinolate, an hiren Inhalt ass nach ëmmer onbedeitend (ongeféier 0,4 mg/g Sompulver). Obwuel PG an DFP datselwecht Haaptglucosinolat (Myrosin) enthalen, ënnerscheet sech d'larvizid Aktivitéit vun hire Sommiel wesentlech wéinst hiren LC50-Wäerter. Variéiert an der Toxizitéit géint Mehltau. D'Entstoe vun Aedes aegypti Larve kann op Ënnerscheeder an der Myrosinaseaktivitéit oder Stabilitéit tëscht den zwou Sommielzorten zréckzeféieren sinn. D'Myrosinase-Aktivitéit spillt eng wichteg Roll an der Bioverfügbarkeet vun Hydrolyseprodukter wéi Isothiocyanate a Brassicaceae-Planzen76. Fréier Berichter vum Pocock et al.77 a Wilkinson et al.78 hunn gewisen, datt Ännerungen an der Myrosinase-Aktivitéit a Stabilitéit och mat geneteschen an Ëmweltfaktoren zesummenhänken.
Den erwaarten bioaktiven Isothiocyanatgehalt gouf op Basis vun den LC50-Wäerter vun all Sommiel no 24 an 72 Stonnen (Tabell 5) berechent, fir mat de jeeweilege chemeschen Uwendungen ze vergläichen. No 24 Stonnen waren d'Isothiocyanate am Sommiel méi gëfteg wéi déi reng Verbindungen. D'LC50-Wäerter, déi op Basis vun Deeler pro Millioun (ppm) vun den Isothiocyanat-Somebehandlungen berechent goufen, ware méi niddreg wéi d'LC50-Wäerter fir BITC-, AITC- an 4-HBITC-Uwendungen. Mir hunn observéiert, datt Larven Sommielpellets konsuméiert hunn (Figur 3A). Dofir kënnen d'Larven duerch d'Konsuméiere vu Sommielpellets méi konzentréiert mat gëftegen Isothiocyanate beliicht ginn. Dëst war am evidentsten an den IG- a PG-Somemielbehandlungen bei 24-Stonne-Beliichtung, wou d'LC50-Konzentratioune 75% respektiv 72% méi niddreg waren wéi bei rengen AITC- a 4-HBITC-Behandlungen. Ls- an DFP-Behandlungen ware méi gëfteg wéi reng Isothiocyanat, mat LC50-Wäerter, déi 24% respektiv 41% méi niddreg waren. D'Larven an der Kontrollbehandlung hunn sech erfollegräich verpoppet (Fig. 3B), während déi meescht Larven an der Sommielbehandlung sech net verpoppet hunn an d'Larvenentwécklung däitlech verlangsamt gouf (Fig. 3B, D). Bei Spodopteralitura ginn Isothiocyanate mat Wuestumsverzögerung an Entwécklungsverzögerung a Verbindung bruecht79.
D'Larve vun den Ae. Aedes aegypti-Moskitoen goufen 24–72 Stonnen kontinuéierlech Brassica-Somepulver ausgesat. (A) Doudeg Larve mat Sommielpartikelen an de Monddeeler (agekreest); (B) Kontrollbehandlung (dH20 ouni bäigefüügt Sommiel) weist, datt d'Larve normal wuessen a sech no 72 Stonnen verpoppen. (C, D) Larve, déi mat Sommiel behandelt goufen; d'Somemiel huet Ënnerscheeder an der Entwécklung gewisen a sech net verpoppen.
Mir hunn de Mechanismus vun den toxeschen Effekter vun Isothiocyanate op Moustikörver net ënnersicht. Fréier Studien u roude Feierameisen (Solenopsis invicta) hunn awer gewisen, datt d'Inhibitioun vu Glutathion-S-Transferase (GST) an Esterase (EST) den Haaptmechanismus vun der Isothiocyanat-Bioaktivitéit ass, an AITC, och bei gerénger Aktivitéit, kann och d'GST-Aktivitéit hemmen. rout importéiert Feierameisen a gerénger Konzentratioun. D'Dosis ass 0,5 µg/ml80. Am Géigesaz dozou hemmt AITC d'Acetylcholinesterase bei erwuessene Maiskäfer (Sitophilus zeamais)81. Ähnlech Studien musse duerchgefouert ginn, fir de Mechanismus vun der Isothiocyanat-Aktivitéit bei Moustikörver ze klären.
Mir benotzen eng hëtzeinaktivéiert DFP-Behandlung fir d'Propositioun z'ënnerstëtzen, datt d'Hydrolyse vu Planzeglucosinolate fir reaktiv Isothiocyanate ze bilden als Mechanismus fir d'Bekämpfung vu Moustiquelarven duerch Moschterkärenmiel déngt. DFP-HT Somkärenmiel war bei den getesteten Uwendungsmengen net gëfteg. Lafarga et al. 82 hunn bericht, datt Glucosinolate empfindlech op Degradatioun bei héijen Temperaturen reagéieren. Et gëtt erwaart, datt d'Hëtzebehandlung och den Myrosinase-Enzym am Somkärenmiel denaturéiert an d'Hydrolyse vu Glucosinolate fir reaktiv Isothiocyanate ze bilden verhënnert. Dëst gouf och vum Okunade et al. 75 bestätegt, déi gewisen hunn, datt Myrosinase temperaturempfindlech ass, wat weist, datt d'Myrosinase-Aktivitéit komplett inaktivéiert war, wann Moschter-, schwaarze Moschter- a Bluttwurzelsomen Temperaturen iwwer 80°C ausgesat waren. Dës Mechanismen kënnen zu engem Verloscht vun der insektizider Aktivitéit vum hëtzebehandelten DFP Somkärenmiel féieren.
Dofir si Moschterkärmiel an seng dräi Haaptisothiocyanate gëfteg fir Moustiquelarven. Wéinst dësen Ënnerscheeder tëscht Somkärmiel a chemesche Behandlungen kéint d'Benotzung vu Somkärmiel eng effektiv Method fir d'Moustiquebekämpfung sinn. Et ass néideg, gëeegent Formuléierungen an effektiv Liwwersystemer z'identifizéieren, fir d'Effizienz an d'Stabilitéit vun der Notzung vu Sompulver ze verbesseren. Eis Resultater weisen op déi potenziell Notzung vu Moschterkärmiel als Alternativ zu synthetesche Pestiziden hin. Dës Technologie kéint en innovativt Instrument fir d'Bekämpfung vu Moustiquevektoren ginn. Well Moustiquelarven an aquateschen Ëmfeld gutt gedeien an d'Glukosinolate aus Somkärmiel enzymatesch an aktiv Isothiocyanate ëmgewandelt ginn, bitt d'Notzung vu Moschterkärmiel a Moustiquebefallswaasser e bedeitend Kontrollpotenzial. Och wann d'larvizid Aktivitéit vun Isothiocyanate variéiert (BITC > AITC > 4-HBITC), ass méi Fuerschung néideg fir festzestellen, ob d'Kombinatioun vu Somkärmiel mat verschiddene Glukosinolate synergistesch d'Toxizitéit erhéicht. Dëst ass déi éischt Studie, déi d'insektizid Effekter vu fettentkräizeligem Somkärmiel an dräi bioaktiven Isothiocyanate op Moustiquen demonstréiert. D'Resultater vun dëser Studie sinn nei Weeër fir nei ze weisen, andeems se weisen, datt entfettet Kabessommiel, e Nieweprodukt vun der Uelegextraktioun aus de Somen, als e villverspriechend larvicid Mëttel fir d'Bekämpfung vu Moustiquen dénge kéint. Dës Informatioun kann hëllefen, d'Entdeckung vu Planzebiokontrollmëttelen an hir Entwécklung als bëlleg, praktesch an ëmweltfrëndlech Biopestiziden weiderzeféieren.
D'Datensätz, déi fir dës Studie generéiert goufen, an déi resultéierend Analysen sinn op Ufro vum entspriechenden Auteur verfügbar. Um Enn vun der Studie goufen all Materialien, déi an der Studie benotzt goufen (Insekten a Sommiel), zerstéiert.
Zäitpunkt vun der Verëffentlechung: 29. Juli 2024