Til á áhrifaríkan háttstjórna moskítóflugumog draga úr tíðni sjúkdóma sem þeir bera, er þörf á stefnumótandi, sjálfbærum og umhverfisvænum valkostum við efnafræðileg varnarefni.Við metum fræmjöl frá ákveðnum Brassicaceae (ætt Brassica) sem uppsprettu ísóþíósýanata úr plöntum framleidd með ensímvatnsrofi á líffræðilega óvirkum glúkósínólötum til notkunar við stjórn á egypskum Aedes (L., 1762).Fimm-fitusýrt fræmjöl (Brassica juncea (L) Czern., 1859, Lepidium sativum L., 1753, Sinapis alba L., 1753, Thlaspi arvense L., 1753 og Thlaspi arvense – þrjár megingerðir varma óvirkjunar og efna-ensímfræðilegrar vörur Til að ákvarða eiturhrif (LC50) allýlísóþíósýanats, bensýlísóþíósýanats og 4-hýdroxýbensýlísóþíósýanats á Aedes aegypti lirfur við 24 klst útsetningu = 0,04 g/120 ml dH2O).LC50 gildi fyrir sinnep, hvítt sinnep og hrossagauk.fræmjöl var 0,05, 0,08 og 0,05 í sömu röð samanborið við allýlísóþíósýanat (LC50 = 19,35 ppm) og 4. -Hýdroxýbensýlísótíósýanat (LC50 = 55,41 ppm) var eitraðara fyrir lirfur í 24 klst. eftir meðferð en 24 klst. eftir meðferð en 120 ml dH.Þessar niðurstöður eru í samræmi við framleiðslu á alfalfa fræmjöli.Hærri skilvirkni bensýlestera samsvarar útreiknuðum LC50 gildum.Notkun fræmjöls getur veitt árangursríka aðferð til að stjórna moskítóflugum.virkni krossblómusfrædufts og helstu efnaþátta þess gegn moskítóflugnalirfum og sýnir hvernig náttúruleg efnasambönd í krossblómafrædufti geta þjónað sem vænlegt umhverfisvænt lirfueyðandi fyrir moskítóflugnavörn.
Vektorsjúkdómar af völdum Aedes moskítóflugna eru enn stórt alþjóðlegt lýðheilsuvandamál.Tíðni sjúkdóma sem berast með moskítóflugum dreifist landfræðilega1,2,3 og kemur aftur fram, sem leiðir til uppkomu alvarlegs sjúkdóms4,5,6,7.Útbreiðsla sjúkdóma meðal manna og dýra (td chikungunya, dengue, Rift Valley hiti, gulur hiti og Zika veira) á sér engin fordæmi.Dengue hiti einn setur um það bil 3,6 milljarða manna í hættu á sýkingu í hitabeltinu, en áætlað er að 390 milljónir sýkinga eigi sér stað árlega, sem leiðir til 6.100–24.300 dauðsfalla á ári8.Endurkoma og faraldur Zika-veirunnar í Suður-Ameríku hefur vakið heimsathygli vegna heilaskaða sem hún veldur hjá börnum sem fædd eru af sýktum konum2.Kremer o.fl. 3 spá því að landfræðilegt svið Aedes moskítóflugna muni halda áfram að stækka og að árið 2050 muni helmingur jarðarbúa eiga á hættu að smitast af moskítóveirum.
Að undanskildum nýlega þróuðum bóluefnum gegn dengue og gulusótt hafa bóluefni gegn flestum moskítósjúkdómum ekki enn verið þróað9,10,11.Bóluefni eru enn fáanleg í takmörkuðu magni og eru aðeins notuð í klínískum rannsóknum.Stjórnun á smitferjum moskítóflugna með því að nota tilbúið skordýraeitur hefur verið lykilaðferð til að hafa hemil á útbreiðslu moskítósjúkdóma12,13.Þrátt fyrir að tilbúið skordýraeitur sé árangursríkt við að drepa moskítóflugur, hefur áframhaldandi notkun tilbúinna varnarefna neikvæð áhrif á lífverur sem ekki eru markhópar og mengar umhverfið14,15,16.Enn ógnvekjandi er sú þróun að auka mótstöðu moskítóflugna gegn efnafræðilegum skordýraeitri17,18,19.Þessi vandamál sem tengjast varnarefnum hafa flýtt fyrir leitinni að áhrifaríkum og umhverfisvænum valkostum til að stjórna smitberum.
Ýmsar plöntur hafa verið þróaðar sem uppsprettur plöntueyðandi efna til meindýraeyðingar20,21.Plöntuefni eru almennt umhverfisvæn vegna þess að þau eru lífbrjótanleg og hafa lítil eða hverfandi eituráhrif á lífverur utan markhóps eins og spendýr, fiska og froskdýr20,22.Vitað er að jurtablöndur framleiða margs konar lífvirk efnasambönd með mismunandi verkunarháttum til að stjórna á áhrifaríkan hátt mismunandi lífsstig moskítóflugna23,24,25,26.Plöntuafleidd efnasambönd eins og ilmkjarnaolíur og önnur virk plöntuefni hafa vakið athygli og rutt brautina fyrir nýstárleg tæki til að stjórna flugnaferjum.Ilmkjarnaolíur, mónóterpenar og seskvíterpenar virka sem fráhrindandi efni, fóðrandi fælingarmöguleikar og æðarefni27,28,29,30,31,32,33.Margar jurtaolíur valda dauða moskítólirfa, púpa og fullorðinna34,35,36 og hafa áhrif á tauga-, öndunar-, innkirtla- og önnur mikilvæg kerfi skordýra37.
Nýlegar rannsóknir hafa veitt innsýn í hugsanlega notkun sinnepsplantna og fræja þeirra sem uppsprettu lífvirkra efnasambanda.Sinnepsfræmjöl hefur verið prófað sem líffræsiefni38,39,40,41 og notað sem jarðvegsbót til að bæla illgresið42,43,44 og stjórna jarðvegsbornum plöntusýkla45,46,47,48,49,50, plöntunæringu.þráðormar 41,51, 52, 53, 54 og skaðvalda 55, 56, 57, 58, 59, 60. Sveppadrepandi virkni þessara frædufta er rakin til plöntuverndarefna sem kallast ísóþíósýanöt38,42,60.Í plöntum eru þessi verndarsambönd geymd í plöntufrumum í formi ólífvirkra glúkósínólata.Hins vegar, þegar plöntur eru skemmdar af skordýrafóðrun eða sýkingarsýkingu, eru glúkósínólöt vatnsrofuð með myrosinasa í lífvirk ísótíósýanöt55,61.Ísótíósýanöt eru rokgjörn efnasambönd sem vitað er að hafa breiðvirka sýklalyfja- og skordýraeyðandi virkni og uppbygging þeirra, líffræðileg virkni og innihald er mjög mismunandi eftir Brassicaceae tegundum42,59,62,63.
Þrátt fyrir að vitað sé að ísóþíósýanöt unnin úr sinnepsfræmjöli hafi skordýraeyðandi virkni, vantar upplýsingar um líffræðilega virkni gegn læknisfræðilega mikilvægum liðdýraferjum.Rannsókn okkar kannaði lirfudrepandi virkni fjögurra fitusýrðra frædufta gegn Aedes moskítóflugum.Lirfur Aedes aegypti.Markmið rannsóknarinnar var að meta hugsanlega notkun þeirra sem umhverfisvæn lífræna varnarefni til að varna moskítóflugum.Þrír helstu efnafræðilegir þættir fræmjölsins, allýlísóþíósýanat (AITC), bensýlísóþíósýanat (BITC) og 4-hýdroxýbensýlísóþíósýanat (4-HBITC) voru einnig prófaðir til að prófa líffræðilega virkni þessara efnaþátta á moskítólirfum.Þetta er fyrsta skýrslan til að meta virkni fjögurra kálfrædufta og helstu efnaþátta þeirra gegn moskítólirfum.
Rannsóknarstofum af Aedes aegypti (Rockefeller stofni) var haldið við 26°C, 70% rakastig (RH) og 10:14 klst (L:D ljóstímabil).Pöruðum kvendýrum var hýst í plastbúrum (hæð 11 cm og þvermál 9,5 cm) og fóðruð í gegnum flöskufóðurkerfi með því að nota sítratblóð úr nautgripum (HemoStat Laboratories Inc., Dixon, CA, Bandaríkjunum).Blóðfóðrun var framkvæmd eins og venjulega með því að nota himnu fjölglera fóðrari (Chemglass, Life Sciences LLC, Vineland, NJ, USA) tengdur við vatnsbaðslöngu í hringrás (HAAKE S7, Thermo-Scientific, Waltham, MA, Bandaríkjunum) með hitastigi stjórna 37 °C.Teygðu filmu af Parafilm M á botn hvers fóðurhólfs úr gleri (flatarmál 154 mm2).Hver fóðrari var síðan settur á efstu ristina sem þekur búrið sem innihélt mökunarkonuna.Um það bil 350–400 μl af nautgripablóði var bætt í glerfóðurtrekt með Pasteur pípettu (Fisherbrand, Fisher Scientific, Waltham, MA, Bandaríkjunum) og fullorðnu ormunum var leyft að tæmast í að minnsta kosti eina klukkustund.Þungaðar konur fengu síðan 10% súkrósalausn og þær leyfðar að verpa eggjum á rökum síupappír klæddur í einstaka ofurtæra soufflébolla (1,25 fl oz stærð, Dart Container Corp., Mason, MI, Bandaríkjunum).búr með vatni.Setjið síupappír sem inniheldur egg í lokaðan poka (SC Johnsons, Racine, WI) og geymið við 26°C.Eggin voru klekjað út og um það bil 200–250 lirfur ræktaðar í plastbökkum sem innihéldu blöndu af kanínukæfu (ZuPreem, Premium Natural Products, Inc., Mission, KS, USA) og lifrardufti (MP Biomedicals, LLC, Solon, OH, BANDARÍKIN).og fiskflök (TetraMin, Tetra GMPH, Meer, Þýskalandi) í hlutfallinu 2:1:1.Seint þriðja stigs lirfur voru notaðar í lífgreiningu okkar.
Plöntufræefni sem notað var í þessari rannsókn var fengið frá eftirfarandi viðskiptalegum og opinberum aðilum: Brassica juncea (brúnt sinnep-Pacific Gold) og Brassica juncea (hvítt sinnep-Ida Gold) frá Pacific Northwest Farmers' Cooperative, Washington fylki, Bandaríkjunum;(Garden Cress) frá Kelly Seed and Hardware Co., Peoria, IL, Bandaríkjunum og Thlaspi arvense (Field Pennycress-Elisabeth) frá USDA-ARS, Peoria, IL, Bandaríkjunum;Ekkert fræanna sem notað var í rannsókninni var meðhöndlað með varnarefnum.Allt fræefni var unnið og notað í þessari rannsókn í samræmi við staðbundnar og landsbundnar reglur og í samræmi við allar viðeigandi staðbundnar ríki og landsreglur.Þessi rannsókn rannsakaði ekki erfðabreytt plöntuafbrigði.
Brassica juncea (PG), Alfalfa (Ls), hvítt sinnep (IG), Thlaspi arvense (DFP) fræ voru möluð að fínu dufti með Retsch ZM200 útflóttamilli (Retsch, Haan, Þýskalandi) búin með 0,75 mm möskva og ryðfríu. stálrotor, 12 tennur, 10.000 snúninga á mínútu (tafla 1).Malaða fræduftið var flutt yfir í pappírsfingur og fituhreinsað með hexani í Soxhlet tæki í 24 klst.Undirsýni af fitusnauðu akri sinnepi var hitameðhöndlað við 100 °C í 1 klst. til að denaturera myrosinasa og koma í veg fyrir vatnsrof á glúkósínólötum til að mynda líffræðilega virk ísóþíósýanöt.Hitameðhöndlað hrossagauksfræduft (DFP-HT) var notað sem neikvæð viðmiðun með því að denaturera myrosinasa.
Glúkósínólatinnihald í fitusýrðu fræmjöli var ákvarðað í þríriti með hágæða vökvaskiljun (HPLC) samkvæmt áður birtri siðareglum 64 .Í stuttu máli var 3 ml af metanóli bætt við 250 mg sýni af fitulausu frædufti.Hvert sýni var hljóðbeitt í vatnsbaði í 30 mínútur og látið liggja í myrkri við 23°C í 16 klukkustundir.1 ml skammtur af lífræna laginu var síðan síaður í gegnum 0,45 μm síu í sjálfvirka sýnatökutæki.Með því að keyra á Shimadzu HPLC kerfi (tvær LC 20AD dælur; SIL 20A sjálfvirkur sýnatakari; DGU 20As afgasvél; SPD-20A UV-VIS skynjari til eftirlits við 237 nm; og CBM-20A samskiptarútueiningu), var glúkósínólatinnihald fræmjöls ákvarðað í þríriti.með Shimadzu LC Solution hugbúnaðarútgáfu 1.25 (Shimadzu Corporation, Columbia, MD, Bandaríkjunum).Súlan var C18 Inertsil bakfasa súla (250 mm × 4,6 mm; RP C-18, ODS-3, 5u; GL Sciences, Torrance, CA, Bandaríkjunum).Upphafleg hreyfanlegur fasaskilyrði voru stillt á 12% metanól/88% 0,01 M tetrabútýlammoníumhýdroxíð í vatni (TBAH; Sigma-Aldrich, St. Louis, MO, Bandaríkjunum) með flæðihraða 1 ml/mín.Eftir inndælingu á 15 μl af sýni var upphafsskilyrðum haldið í 20 mínútur og síðan var leysihlutfallið stillt á 100% metanól, með heildarsýnisgreiningartíma 65 mínútur.Stöðluð ferill (nM/mAb byggt) var mynduð með raðþynningum af nýútbúnu sinapíni, glúkósínólati og myrosínstöðlum (Sigma-Aldrich, St. Louis, MO, Bandaríkjunum) til að áætla brennisteinsinnihald fituhreinsaðs fræmjöls.glúkósínólöt.Styrkur glúkósínólats í sýnunum var prófaður á Agilent 1100 HPLC (Agilent, Santa Clara, CA, USA) með OpenLAB CDS ChemStation útgáfunni (C.01.07 SR2 [255]) búin sömu súlu og með áður lýstri aðferð.Styrkur glúkósínólats var ákvarðaður;vera sambærileg milli HPLC kerfa.
Allýlísóþíósýanat (94%, stöðugt) og bensýlísóþíósýanat (98%) voru keypt frá Fisher Scientific (Thermo Fisher Scientific, Waltham, MA, Bandaríkjunum).4-Hydroxybenzylisothiocyanate var keypt frá ChemCruz (Santa Cruz Biotechnology, CA, Bandaríkjunum).Þegar þau eru vatnsrofin með myrosinasa, mynda glúkósínólöt, glúkósínólöt og glúkósínólöt allýlísóþíósýanat, bensýlísóþíósýanat og 4-hýdroxýbensýlísóþíósýanat, í sömu röð.
Lífgreiningar á rannsóknarstofu voru gerðar samkvæmt aðferð Muturi o.fl.32 með breytingum.Fimm fitusnauð fræfóður voru notuð í rannsókninni: DFP, DFP-HT, IG, PG og Ls.Tuttugu lirfur voru settar í 400 ml einnota þríhliða bikarglas (VWR International, LLC, Radnor, PA, USA) sem innihélt 120 ml afjónaðs vatns (dH2O).Sjö fræmjölsstyrkur var prófaður með tilliti til eiturverkana á moskítólirfu: 0,01, 0,02, 0,04, 0,06, 0,08, 0,1 og 0,12 g fræmjöl/120 ml dH2O fyrir DFP fræmjöl, DFP-HT, IG og PG.Bráðabirgðalífgreiningar benda til þess að fitulaust Ls fræmjöl sé eitraðra en fjögur önnur fræmjöl sem prófuð voru.Þess vegna breyttum við sjö meðferðarstyrkjum Ls fræmjöls í eftirfarandi styrk: 0,015, 0,025, 0,035, 0,045, 0,055, 0,065 og 0,075 g/120 ml dH2O.
Ómeðhöndlaður samanburðarhópur (dH20, engin fræmjölsuppbót) var með til að meta eðlilegan skordýradauða við prófunaraðstæður.Eiturefnafræðilegar lífgreiningar fyrir hverja fræmjöl innihéldu þrjú endurtekin þriggja halla bikarglas (20 lirfur seint á þriðja stigi í hvert bikarglas), fyrir samtals 108 hettuglös.Meðhöndluð ílát voru geymd við stofuhita (20-21°C) og lirfudauði var skráður í 24 og 72 klukkustundir af samfelldri útsetningu fyrir meðferðarstyrk.Ef líkami og viðhengi moskítóflugunnar hreyfast ekki við göt eða snertingu með þunnum spaða úr ryðfríu stáli eru moskítólirfurnar taldar dauðar.Dauðar lirfur haldast venjulega hreyfingarlausar í bak- eða kviðstöðu neðst í ílátinu eða á yfirborði vatnsins.Tilraunin var endurtekin þrisvar sinnum á mismunandi dögum með því að nota mismunandi hópa af lirfum, fyrir alls 180 lirfur sem voru útsettar fyrir hverjum meðferðarstyrk.
Eiturverkanir AITC, BITC og 4-HBITC á moskítólirfur voru metnar með sömu lífgreiningaraðferð en með mismunandi meðferðum.Undirbúið 100.000 ppm stofnlausnir fyrir hvert efni með því að bæta 100 µL af efninu við 900 µL af algeru etanóli í 2 mL skilvindurör og hrista í 30 sekúndur til að blanda vandlega.Meðferðarstyrkur var ákvarðaður út frá bráðabirgðalífgreiningum okkar, þar sem BITC var mun eitraðra en AITC og 4-HBITC.Til að ákvarða eiturhrif, 5 styrkir af BITC (1, 3, 6, 9 og 12 ppm), 7 styrkir af AITC (5, 10, 15, 20, 25, 30 og 35 ppm) og 6 styrkir af 4-HBITC (15 , 15, 20, 25, 30 og 35 ppm).30, 45, 60, 75 og 90 ppm).Viðmiðunarmeðferðin var sprautuð með 108 μL af algeru etanóli, sem jafngildir hámarksrúmmáli efnameðferðarinnar.Lífgreiningar voru endurteknar eins og að ofan, og afhjúpuðu alls 180 lirfur í hverri meðferðarstyrk.Lirfudauði var skráður fyrir hvern styrk af AITC, BITC og 4-HBITC eftir 24 klst af samfelldri útsetningu.
Probit greining á 65 skammtatengdum dánartíðni var gerð með Polo hugbúnaði (Polo Plus, LeOra Software, útgáfa 1.0) til að reikna út 50% banvænan styrk (LC50), 90% banvænan styrk (LC90), halla, banvænan skammtastuðul og 95 % banvænn styrkur.byggt á öryggisbili fyrir banvæna skammtahlutföll fyrir log-umbreyttan styrk og skammta-dánartíðni.Upplýsingar um dánartíðni eru byggðar á samsettum endurteknum gögnum um 180 lirfur sem voru útsettar fyrir hverri meðferðarstyrk.Líkindagreiningar voru gerðar sérstaklega fyrir hvert fræmjöl og hvern efnaþátt.Miðað við 95% öryggisbil banvæns skammtahlutfalls var talið að eituráhrif fræmjöls og efnafræðilegra innihaldsefna á moskítólirfur væru marktækt mismunandi, þannig að öryggisbil sem innihélt gildið 1 var ekki marktækt frábrugðið, P = 0,0566.
Niðurstöður HPLC til að ákvarða helstu glúkósínólöt í fitusýrðu fræmjöli DFP, IG, PG og Ls eru taldar upp í töflu 1. Helstu glúkósínólötin í fræmjölinu sem prófuð voru voru mismunandi að undanskildum DFP og PG, sem bæði innihéldu myrosinasa glúkósínólöt.Myrosinin innihald í PG var hærra en í DFP, 33,3 ± 1,5 og 26,5 ± 0,9 mg/g, í sömu röð.Ls fræduft innihélt 36,6 ± 1,2 mg/g glúkóglýkón, en IG fræduft innihélt 38,0 ± 0,5 mg/g sinapín.
Lirfur Ae.Aedes aegypti moskítóflugur drápust þegar þær voru meðhöndlaðar með fitusýrðu fræmjöli, þótt árangur meðferðarinnar hafi verið mismunandi eftir plöntutegundum.Aðeins DFP-NT var ekki eitrað fyrir moskítólirfur eftir 24 og 72 klst. útsetningu (tafla 2).Eiturhrif virka fræduftsins jukust með auknum styrk (mynd 1A, B).Eituráhrif fræmjöls á moskítólirfur voru verulega mismunandi miðað við 95% CI af banvænu skammtahlutfalli LC50-gilda við 24 klst. og 72 klst. mat (tafla 3).Eftir 24 klukkustundir voru eituráhrif Ls fræmjöls meiri en annarra fræmjölsmeðferða, með mesta virkni og hámarkseitrun á lirfur (LC50 = 0,04 g/120 ml dH2O).Lirfur voru minna næmar fyrir DFP eftir 24 klukkustundir samanborið við IG, Ls og PG fræduftmeðferðir, með LC50 gildi upp á 0,115, 0,04 og 0,08 g/120 ml dH2O í sömu röð, sem voru tölfræðilega hærri en LC50 gildið.0,211 g/120 ml dH2O (tafla 3).LC90 gildi DFP, IG, PG og Ls voru 0,376, 0,275, 0,137 og 0,074 g/120 ml dH2O, í sömu röð (tafla 2).Hæsti styrkur DPP var 0,12 g/120 ml dH2O.Eftir 24 klukkustunda mat var meðaldánartíðni lirfu aðeins 12%, en meðaldánartíðni IG- og PG-lirfa náði 51% og 82%, í sömu röð.Eftir 24 klukkustunda mat var meðaldánartíðni lirfu fyrir hæsta styrk Ls fræmjölsmeðferðar (0,075 g/120 ml dH2O) 99% (mynd 1A).
Dánarferlar voru metnir út frá skammtasvörun (Probit) af Ae.Egypskar lirfur (3. stigs lirfur) í fræmjölstyrk 24 klst. (A) og 72 klst. (B) eftir meðferð.Punktalínan táknar LC50 fræmjölsmeðferðarinnar.DFP Thlaspi arvense, DFP-HT Hitaóvirkjaður Thlaspi arvense, IG Sinapsis alba (Ida Gold), PG Brassica juncea (Pacific Gold), Ls Lepidium sativum.
Við 72 klukkustunda mat voru LC50 gildi DFP, IG og PG fræmjöl 0,111, 0,085 og 0,051 g/120 ml dH2O, í sömu röð.Næstum allar lirfur sem urðu fyrir Ls fræmjöli dóu eftir 72 klst. váhrif, svo upplýsingar um dánartíðni voru ekki í samræmi við Probit greiningu.Í samanburði við annað fræmjöl voru lirfur minna næmar fyrir DFP fræmjölsmeðferð og höfðu tölfræðilega hærra LC50 gildi (Tafla 2 og 3).Eftir 72 klukkustundir voru LC50 gildin fyrir DFP, IG og PG fræmjölsmeðferðir metin vera 0,111, 0,085 og 0,05 g/120 ml dH2O, í sömu röð.Eftir 72 klukkustunda mat voru LC90 gildi DFP, IG og PG frædufts 0,215, 0,254 og 0,138 g/120 ml dH2O, í sömu röð.Eftir 72 klukkustunda mat var meðaldánartíðni lirfu fyrir DFP, IG og PG fræmjöl meðferðir við hámarksstyrk 0,12 g/120 ml dH2O 58%, 66% og 96%, í sömu röð (Mynd 1B).Eftir 72 klukkustunda mat kom í ljós að PG fræmjöl var eitraðra en IG og DFP fræmjöl.
Tilbúin ísóþíósýanöt, allýlísóþíósýanat (AITC), benzýlísóþíósýanat (BITC) og 4-hýdroxýbensýlísóþíósýanat (4-HBITC) geta í raun drepið moskítólirfur.24 klst. eftir meðferð var BITC eitraðra fyrir lirfur með LC50 gildi 5,29 ppm samanborið við 19,35 ppm fyrir AITC og 55,41 ppm fyrir 4-HBITC (tafla 4).Í samanburði við AITC og BITC hefur 4-HBITC lægri eiturhrif og hærra LC50 gildi.Það er marktækur munur á eiturverkunum á moskítólirfur tveggja helstu ísóþíósýanatanna (Ls og PG) í öflugasta fræmjölinu.Eiturhrif byggð á banvænu skammtahlutfalli LC50 gilda milli AITC, BITC og 4-HBITC sýndu tölfræðilegan mun þannig að 95% CI af LC50 banvænum skammtahlutfalli innihélt ekki gildið 1 (P = 0,05, tafla 4).Hæsti styrkur bæði BITC og AITC var áætlaður drepa 100% af lirfunum sem prófaðar voru (Mynd 2).
Dánarferlar voru metnir út frá skammtasvörun (Probit) af Ae.24 tímum eftir meðferð náðu egypskar lirfur (3. stigs lirfur) styrkleika tilbúiðs ísóþíósýanats.Punktalínan táknar LC50 fyrir ísóþíósýanatmeðferð.Bensýlísóþíósýanat BITC, allýlísóþíósýanat AITC og 4-HBITC.
Notkun lífrænna skordýraeiturs í plöntum sem varnarefni fyrir moskítóflugur hefur lengi verið rannsökuð.Margar plöntur framleiða náttúruleg efni sem hafa skordýraeyðandi virkni37.Lífvirk efnasambönd þeirra bjóða upp á aðlaðandi valkost við tilbúið skordýraeitur með mikla möguleika til að stjórna meindýrum, þar með talið moskítóflugum.
Sinnepsplöntur eru ræktaðar sem uppskera fyrir fræ þeirra, notaðar sem krydd og uppspretta olíu.Þegar sinnepsolía er unnin úr fræjunum eða þegar sinnep er unnið til notkunar sem lífeldsneyti 69 er aukaafurðin fitusýrt fræmjöl.Þetta fræmjöl heldur mörgum af náttúrulegum lífefnafræðilegum þáttum sínum og vatnsrofsensímum.Eiturhrif þessa fræmjöls eru rakin til framleiðslu á ísóþíósýanötum55,60,61.Ísótíósýanöt myndast við vatnsrof glúkósínólata með ensíminu myrosinasa við vökvun á fræmjöli38,55,70 og vitað er að þau hafa sveppadrepandi, bakteríudrepandi, þráðorku- og skordýraeyðandi áhrif, auk annarra eiginleika, þar á meðal efnafræðileg skynjunaráhrif og lyfjameðferð61,62, 70.Nokkrar rannsóknir hafa sýnt að sinnepsplöntur og fræmjöl virka á áhrifaríkan hátt sem óhreinsunarefni gegn jarðvegi og skaðvalda í matvælum57,59,71,72.Í þessari rannsókn metum við eituráhrif fjögurra fræja mjöls og þriggja lífvirkra afurða þess AITC, BITC og 4-HBITC á Aedes moskítólirfur.Aedes aegypti.Með því að bæta fræmjöli beint í vatn sem inniheldur moskítóflugnalirfur er gert ráð fyrir að virkja ensímferli sem framleiða ísóþíósýanöt sem eru eitruð fyrir moskítóflugnalirfur.Þessi umbreyting var að hluta sýnd fram á lirfudrepandi virkni fræmjölsins og tapi á skordýraeyðandi virkni þegar dverg sinnepsfræmjöl var hitameðhöndlað fyrir notkun.Gert er ráð fyrir að hitameðferð eyðileggi vatnsrofsensímin sem virkja glúkósínólöt og komi þannig í veg fyrir myndun lífvirkra ísótíósýanata.Þetta er fyrsta rannsóknin sem staðfestir skordýraeyðandi eiginleika kálfrædufts gegn moskítóflugum í vatnsumhverfi.
Meðal frædufta sem prófað var var kersisfræduft (Ls) eitraðast og olli mikilli dánartíðni Aedes albopictus.Aedes aegypti lirfur voru unnar samfellt í 24 klst.Þrjú fræduftin sem eftir voru (PG, IG og DFP) höfðu hægari virkni og ollu samt verulegum dánartíðni eftir 72 klukkustunda samfellda meðferð.Aðeins Ls fræmjöl innihélt umtalsvert magn af glúkósínólötum, en PG og DFP innihéldu myrosinasa og IG innihélt glúkósínólat sem aðal glúkósínólatið (tafla 1).Glucotropaeolin er vatnsrofið í BITC og sinalbine er vatnsrofið í 4-HBITC61,62.Niðurstöður lífgreiningar okkar benda til þess að bæði Ls fræmjöl og tilbúið BITC séu mjög eitruð fyrir moskítóflugnalirfur.Aðalhluti PG og DFP fræmjöls er myrosinasa glúkósínólat, sem er vatnsrofið í AITC.AITC er áhrifaríkt við að drepa moskítólirfur með LC50 gildi 19,35 ppm.Í samanburði við AITC og BITC er 4-HBITC ísótíósýanat minnst eitrað fyrir lirfur.Þrátt fyrir að AITC sé minna eitrað en BITC, eru LC50 gildi þeirra lægri en margar ilmkjarnaolíur prófaðar á moskítólirfum32,73,74,75.
Krossblómafræduftið okkar til notkunar gegn moskítólirfum inniheldur eitt aðalglúkósínólat, sem er yfir 98-99% af heildarglúkósínólötum eins og ákvarðað er með HPLC.Snefilmagn af öðrum glúkósínólötum greindist, en magn þeirra var minna en 0,3% af heildarglúkósínólötum.Krís (L. sativum) fræduft inniheldur aukaglúkósínólöt (sinigrin), en hlutfall þeirra er 1% af heildarglúkósínólötum og innihald þeirra er enn óverulegt (um 0,4 mg/g fræduft).Þrátt fyrir að PG og DFP innihaldi sama aðalglúkósínólatið (myrosin), er lirfudrepandi virkni fræmjöls þeirra verulega frábrugðin vegna LC50 gildi þeirra.Mismunandi eituráhrif á duftkennd mildew.Uppkoma Aedes aegypti lirfa getur stafað af mismunandi myrosinasavirkni eða stöðugleika milli fræfóðranna tveggja.Mýrósínasavirkni gegnir mikilvægu hlutverki í aðgengi vatnsrofsafurða eins og ísóþíósýanata í Brassicaceae plöntum76.Fyrri skýrslur Pocock et al.77 og Wilkinson et al.78 hafa sýnt að breytingar á myrosinasavirkni og stöðugleika geta einnig tengst erfða- og umhverfisþáttum.
Áætlað lífvirkt ísótíósýanatinnihald var reiknað út frá LC50 gildum hvers fræmjöls við 24 og 72 klukkustundir (tafla 5) til samanburðar við samsvarandi efnanotkun.Eftir 24 klukkustundir voru ísóþíósýanötin í fræmjölinu eitraðari en hreinu efnasamböndin.LC50 gildi reiknuð út frá hlutum á milljón (ppm) af ísótíósýanati fræmeðferðum voru lægri en LC50 gildi fyrir BITC, AITC og 4-HBITC forrit.Við sáum lirfur sem neyta fræmjölköggla (Mynd 3A).Þar af leiðandi geta lirfur fengið meiri útsetningu fyrir eitruðum ísótíósýönötum með því að innbyrða fræmjölköggla.Þetta var mest áberandi í IG og PG fræmjölsmeðferðum við 24 klst útsetningu, þar sem LC50 styrkur var 75% og 72% lægri en hrein AITC og 4-HBITC meðferð, í sömu röð.Ls og DFP meðferðir voru eitraðari en hreint ísóþíósýanat, með LC50 gildi 24% og 41% lægri, í sömu röð.Lirfur í samanburðarmeðferðinni púpuðust vel upp (Mynd 3B), á meðan flestar lirfur í fræmjölsmeðferðinni púpuðust ekki og þróun lirfa var verulega seinkuð (Mynd 3B,D).Í Spodopteralitura eru ísóþíósýanöt tengd vaxtarskerðingu og þroskaseinkun79.
Lirfur Ae.Aedes aegypti moskítóflugur voru stöðugt útsettar fyrir Brassica frædufti í 24–72 klukkustundir.(A) Dauðar lirfur með agnir af fræmjöli í munnhlutum (hringlaga);(B) Viðmiðunarmeðferð (dH20 án viðbætts fræmjöls) sýnir að lirfur vaxa eðlilega og byrja að púpa sig eftir 72 klukkustundir (C, D) Lirfur meðhöndlaðar með fræmjöli;fræmjölið sýndi mismun í þroska og púpaðist ekki.
Við höfum ekki rannsakað hvernig eituráhrif ísóþíósýanata hafa á moskítólirfur.Hins vegar hafa fyrri rannsóknir á rauðum eldmaurum (Solenopsis invicta) sýnt fram á að hömlun á glútaþíon S-transferasa (GST) og esterasa (EST) er helsta leiðin til lífvirkni ísóþíósýanats og AITC, jafnvel við litla virkni, getur einnig hamlað GST virkni. .rauðir innfluttir eldmaurar í lágum styrk.Skammturinn er 0,5 µg/ml80.Aftur á móti hamlar AITC asetýlkólínesterasa í fullorðnum maísmílum (Sitophilus zeamais)81.Svipaðar rannsóknir verða að gera til að skýra hvernig ísóþíósýanatvirkni í moskítólirfum er.
Við notum hitaóvirkjaða DFP meðferð til að styðja tillöguna um að vatnsrof á glúkósínólötum úr plöntum til að mynda hvarfgjörn ísótíósýanöt virki sem kerfi til að stjórna moskítólirfum með sinnepsfræmjöli.DFP-HT fræmjöl var ekki eitrað við þann skammta sem var prófaður.Lafarga o.fl.82 greint frá því að glúkósínólöt séu viðkvæm fyrir niðurbroti við háan hita.Einnig er búist við að hitameðhöndlun afmengun myrosinasa ensímið í fræmjöli og komi í veg fyrir vatnsrof glúkósínólata til að mynda hvarfgjörn ísóþíósýanöt.Þetta var einnig staðfest af Okunade o.fl.75 sýndu að myrosinasa er hitanæmur, sem sýnir að myrosinasa virkni var algjörlega óvirkjuð þegar sinnep, svart sinnep og blóðrótarfræ voru útsett fyrir hitastigi yfir 80°.C. Þessir aðferðir geta leitt til taps á skordýraeitrandi virkni hitameðhöndlaðs DFP fræmjöls.
Þannig eru sinnepsfræmjöl og þrjú helstu ísóþíósýanöt þess eitrað fyrir moskítóflugnalirfur.Í ljósi þessa munar á fræmjöli og efnafræðilegum meðferðum getur notkun fræmjöls verið áhrifarík aðferð til að stjórna moskítóflugum.Þörf er á að bera kennsl á viðeigandi samsetningar og skilvirk afhendingarkerfi til að bæta virkni og stöðugleika við notkun frædufts.Niðurstöður okkar gefa til kynna hugsanlega notkun sinnepsfræmjöls sem valkostur við tilbúið skordýraeitur.Þessi tækni gæti orðið nýstárlegt tæki til að stjórna moskítóflugum.Vegna þess að moskítólírfur þrífast í vatnaumhverfi og glúkósínólötum úr fræmjöli er ensímbreytt í virk ísóþíósýanöt við vökvun, býður notkun sinnepsfræmjöls í moskítósmituðu vatni umtalsverða stjórnunarmöguleika.Þrátt fyrir að lirfudrepandi virkni ísótíósýanata sé mismunandi (BITC > AITC > 4-HBITC) er þörf á frekari rannsóknum til að ákvarða hvort sameining fræmjöls með mörgum glúkósínólötum auki eiturverkanir á samverkandi hátt.Þetta er fyrsta rannsóknin sem sýnir skordýraeyðandi áhrif fituhreinsaðs krossblómafræmjöls og þriggja lífvirkra ísótíósýanata á moskítóflugur.Niðurstöður þessarar rannsóknar brjóta blað með því að sýna fram á að fitusýrt kálfræmjöl, aukaafurð olíuútdráttar úr fræjum, getur verið vænlegt lirfueyðandi efni til að stjórna moskítóflugum.Þessar upplýsingar geta hjálpað til við frekari uppgötvun lífvarnarefna í plöntum og þróun þeirra sem ódýr, hagnýt og umhverfisvæn lífvarnarefni.
Gagnasöfnin sem mynduð eru fyrir þessa rannsókn og greiningarnar sem afleiddar eru eru fáanlegar hjá samsvarandi höfundi ef sanngjarnt er óskað.Í lok rannsóknarinnar var öllu efni sem notað var í rannsókninni (skordýr og fræmjöl) eytt.
Pósttími: 29. júlí 2024