Por efikekontroli moskitojnkaj redukti la incidencon de malsanoj, kiujn ili portas, necesas strategiaj, daŭrigeblaj kaj ekologie sanaj alternativoj al kemiaj pesticidoj. Ni taksis semfarunojn de certaj Brasikacoj (familio Brassica) kiel fonton de plantderivitaj izotiocianatoj produktitaj per enzima hidrolizo de biologie neaktivaj glukozinolatoj por uzo en la kontrolo de egipta Aedes (L., 1762). Kvin-sengrasigita semfaruno (Brassica juncea (L) Czern., 1859, Lepidium sativum L., 1753, Sinapis alba L., 1753, Thlaspi arvense L., 1753 kaj Thlaspi arvense - tri ĉefaj tipoj de termika malaktivigo kaj enzima degradiĝo. Kemiaj produktoj. Por determini la toksecon (LC50) de alila izotiocianato, benzila izotiocianato kaj 4-hidroksibenzilisotiocianato al larvoj de Aedes aegypti je 24-hora eksponiĝo = 0,04 g/120 ml dH2O). LC50-valoroj por mustardo, blanka mustardo kaj ĉevalvosto. semfaruno estis 0,05, 0,08 kaj 0,05 respektive kompare kun alila izotiocianato (LC50 = 19,35 ppm) kaj 4,0-hidroksibenzilisotiocianato (LC50 = 55,41 ppm) estis pli toksa por larvoj 24 horojn post la traktado ol 0,1 g/120 ml dH2O respektive. Ĉi tiuj rezultoj kongruas kun la produktado de luzerna semfaruno. La pli alta efikeco de benzilaj esteroj respondas al la kalkulitaj LC50-valoroj. La uzado de semfaruno povas provizi efikan metodon por moskitkontrolo. [Informo pri la produkto] montras la efikecon de krucifera sempulvoro kaj ĝiaj ĉefaj kemiaj komponantoj kontraŭ moskitlarvoj kaj kiel la naturaj komponaĵoj en krucifera sempulvoro povas servi kiel promesplena ekologie amika larvicido por moskitkontrolo.
Vektor-portitaj malsanoj kaŭzitaj de Aedes-moskitoj restas grava tutmonda publiksana problemo. La incidenco de moskit-portitaj malsanoj disvastiĝas geografie1,2,3 kaj reaperas, kondukante al ekaperoj de severaj malsanoj4,5,6,7. La disvastiĝo de malsanoj inter homoj kaj bestoj (ekz., ĉikungunjo, dengo, Rift Valley-febro, flava febro kaj Zika-viruso) estas senprecedenca. Dengo sole metas proksimume 3.6 miliardojn da homoj en riskon de infekto en la tropikoj, kun ĉirkaŭ 390 milionoj da infektoj okazantaj ĉiujare, rezultante en 6,100-24,300 mortoj jare8. La reapero kaj ekapero de la Zika-viruso en Sudameriko altiris tutmondan atenton pro la cerbolezo, kiun ĝi kaŭzas ĉe infanoj naskitaj de infektitaj virinoj2. Kremer kaj aliaj3 antaŭdiras, ke la geografia arealo de Aedes-moskitoj daŭre pligrandiĝos kaj ke antaŭ 2050, duono de la monda loĝantaro riskos infekton per moskit-portitaj arbovirusoj.
Kun la escepto de la ĵus evoluigitaj vakcinoj kontraŭ dengo kaj flava febro, vakcinoj kontraŭ la plej multaj moskito-portitaj malsanoj ankoraŭ ne estas evoluigitaj9,10,11. Vakcinoj ankoraŭ haveblas en limigitaj kvantoj kaj estas uzataj nur en klinikaj provoj. Kontrolo de moskito-vektoroj per sintezaj insekticidoj estis ŝlosila strategio por kontroli la disvastiĝon de moskito-portitaj malsanoj12,13. Kvankam sintezaj pesticidoj efikas por mortigi moskitojn, la daŭra uzo de sintezaj pesticidoj negative influas necelajn organismojn kaj poluas la medion14,15,16. Eĉ pli alarma estas la tendenco de kreskanta moskito-rezisto al kemiaj insekticidoj17,18,19. Ĉi tiuj problemoj asociitaj kun pesticidoj akcelis la serĉadon de efikaj kaj ekologie sanaj alternativoj por kontroli malsanvektorojn.
Diversaj plantoj estis evoluigitaj kiel fontoj de fitopesticidoj por plagkontrolo20,21. Plantaj substancoj ĝenerale estas ekologie amikaj ĉar ili estas biodiserigeblaj kaj havas malaltan aŭ nekonsiderindan toksecon al necelaj organismoj kiel mamuloj, fiŝoj kaj amfibioj20,22. Herbaj preparoj estas konataj pro produktado de diversaj bioaktivaj komponaĵoj kun malsamaj agmekanismoj por efike kontroli malsamajn vivstadiojn de moskitoj23,24,25,26. Plant-derivitaj komponaĵoj kiel esencaj oleoj kaj aliaj aktivaj plantaj ingrediencoj gajnis atenton kaj pavimis la vojon por novigaj iloj por kontroli moskito-vektorojn. Esencaj oleoj, monoterpenoj kaj seskviterpenoj agas kiel forpuŝiloj, manĝomalinstigiloj kaj ovicidoj27,28,29,30,31,32,33. Multaj plantaj oleoj kaŭzas la morton de moskito-larvoj, krizalidoj kaj plenkreskuloj34,35,36, influante la nervajn, spirajn, endokrinajn kaj aliajn gravajn sistemojn de insektoj37.
Lastatempaj studoj provizis komprenon pri la ebla uzo de sinapaj plantoj kaj iliaj semoj kiel fonto de bioaktivaj komponaĵoj. Sinapsema faruno estis testita kiel biofumigilo38,39,40,41 kaj uzata kiel grundamendo por fiherbosubpremado42,43,44 kaj kontrolo de grund-portitaj plantpatogenoj45,46,47,48,49,50, plantnutrado, nematodoj41,51, 52, 53, 54 kaj damaĝbestoj55, 56, 57, 58, 59, 60. La fungicida aktiveco de ĉi tiuj sempulvoroj estas atribuita al plantprotektaj komponaĵoj nomataj izotiocianatoj38,42,60. En plantoj, ĉi tiuj protektaj komponaĵoj estas stokitaj en plantĉeloj en la formo de ne-bioaktivaj glukozinolatoj. Tamen, kiam plantoj estas difektitaj per insektomanĝado aŭ patogeninfekto, glukozinolatoj estas hidrolizitaj per mirosinazo en bioaktivajn izotiocianatojn55,61. Izotiocianatoj estas volatilaj kombinaĵoj konataj pro larĝspektra antimikroba kaj insekticida agado, kaj ilia strukturo, biologia agado kaj enhavo varias vaste inter la specioj de Brassicaces42,59,62,63.
Kvankam izotiocianatoj derivitaj de sinapida semfaruno estas konataj pro insekticida agado, datumoj pri biologia agado kontraŭ medicine gravaj artikulvektoroj mankas. Nia studo ekzamenis la larvicidan agadon de kvar sengrasigitaj sempulvoroj kontraŭ moskitlarvoj de la familio Aedes. Larvoj de Aedes aegypti. La celo de la studo estis taksi ilian eblan uzon kiel ekologie amikaj biopesticidoj por moskitkontrolo. Tri ĉefaj kemiaj komponantoj de la semfaruno, alila izotiocianato (AITC), benzila izotiocianato (BITC), kaj 4-hidroksibenzilisotiocianato (4-HBITC) ankaŭ estis testitaj por testi la biologian agadon de ĉi tiuj kemiaj komponantoj sur moskitlarvoj. Ĉi tiu estas la unua raporto, kiu taksas la efikecon de kvar brasikaj sempulvoroj kaj iliaj ĉefaj kemiaj komponantoj kontraŭ moskitlarvoj.
Laboratoriaj kolonioj de Aedes aegypti (Rockefeller-bakteriaro) estis konservitaj je 26°C, 70% relativa humideco (RH) kaj 10:14 h (L:D fotoperiodo). Pariĝintaj inoj estis loĝigitaj en plastaj kaĝoj (alteco 11 cm kaj diametro 9.5 cm) kaj nutritaj per botela nutra sistemo uzante citratan bovan sangon (HemoStat Laboratories Inc., Dixon, CA, Usono). Sangonutrado estis efektivigita kiel kutime uzante membranan multvitran nutran tubon (Chemglass, Life Sciences LLC, Vineland, NJ, Usono) konektitan al cirkulanta akvobantubo (HAAKE S7, Thermo-Scientific, Waltham, MA, Usono) kun temperaturkontrolo 37°C. Streĉigu filmon de Parafilm M sur la fundon de ĉiu vitra nutra ĉambro (areo 154 mm2). Ĉiu nutranto estis poste metita sur la supran kradon kovrantan la kaĝon enhavantan la pariĝantan inon. Ĉirkaŭ 350–400 μl da bova sango estis aldonita al vitra nutrilo uzante Pasteur-pipeton (Fisherbrand, Fisher Scientific, Waltham, MA, Usono) kaj la plenkreskaj vermoj estis lasitaj dreniĝi dum almenaŭ unu horo. Gravedaj inoj tiam ricevis 10%-sakarozan solvaĵon kaj lasis ilin demeti ovojn sur humida filtrilpapero kovrita en individuaj ultra-klaraj sufleotasoj (1.25 likvaj uncoj, Dart Container Corp., Mason, MI, Usono). Metu filtrilpaperon enhavantan ovojn en sigelitan sakon (SC Johnsons, Racine, WI) kaj konservu je 26°C. La ovoj estis elovitaj kaj ĉirkaŭ 200–250 larvoj estis kreskigitaj en plastaj pletoj enhavantaj miksaĵon de kunikla manĝaĵo (ZuPreem, Premium Natural Products, Inc., Mission, KS, Usono) kaj hepatpulvoro (MP Biomedicals, LLC, Solon, OH, Usono) kaj fiŝfileo (TetraMin, Tetra GMPH, Meer, Germanio) en proporcio de 2:1:1. Larvoj de la malfrua tria instelo estis uzitaj en niaj bioanalizoj.
Plantsemo-materialo uzita en ĉi tiu studo estis akirita de la jenaj komercaj kaj registaraj fontoj: Brassica juncea (bruna mustardo-Pacific Gold) kaj Brassica juncea (blanka mustardo-Ida Gold) de la Pacifika Nordokcidenta Farmista Kooperativo, Vaŝingtonia Ŝtato, Usono; (Ĝardena Kreso) de Kelly Seed and Hardware Co., Peoria, Ilinojso, Usono kaj Thlaspi arvense (Kampa Pennycress-Elisabeth) de USDA-ARS, Peoria, Ilinojso, Usono; Neniu el la semoj uzitaj en la studo estis traktita per pesticidoj. Ĉiu semo-materialo estis prilaborita kaj uzita en ĉi tiu studo konforme al lokaj kaj naciaj regularoj kaj konforme al ĉiuj koncernaj lokaj, ŝtataj kaj naciaj regularoj. Ĉi tiu studo ne ekzamenis transgenajn plantvariaĵojn.
Semoj de *Brassica juncea* (PG), *Alfalfa* (Ls), *Blanka mustardo* (IG), *Thlaspi arvense* (DFP) estis muelitaj al fajna pulvoro uzante ultracentrifugan muelilon Retsch ZM200 (Retsch, Haan, Germanio) ekipitan per 0,75 mm maŝo kaj rotoro el neoksidebla ŝtalo, 12 dentoj, 10 000 rpm (Tabelo 1). La muelita sempulvoro estis transdonita al papera fingringo kaj sengrasigita per heksano en Soxhlet-aparato dum 24 horoj. Subspecimeno de sengrasigita kampa mustardo estis varme traktita je 100 °C dum 1 horo por denaturigi mirosinazon kaj malhelpi hidrolizon de glukozinolatoj por formi biologie aktivajn izotiocianatojn. Varme traktita ĉevalvosta sempulvoro (DFP-HT) estis uzata kiel negativa kontrolo per denaturigo de mirosinazo.
La glukozinolata enhavo de sengrasigita semfaruno estis determinita trioble uzante alt-efikecan likvan kromatografion (HPLC) laŭ antaŭe publikigita protokolo 64. Mallonge, 3 mL da metanolo estis aldonitaj al 250 mg specimeno de sengrasigita sempulvoro. Ĉiu specimeno estis sonikita en akvobano dum 30 minutoj kaj lasita en mallumo je 23 °C dum 16 horoj. 1 mL alikvoto de la organika tavolo estis poste filtrita tra 0,45 μm filtrilo en aŭtomatan specimenilon. Funkciante per Shimadzu HPLC-sistemo (du LC 20AD pumpiloj; SIL 20A aŭtomata specimenilo; DGU 20As sengasigilo; SPD-20A UV-VIS detektilo por monitorado je 237 nm; kaj CBM-20A komunikada busmodulo), la glukozinolata enhavo de semfaruno estis determinita trioble uzante la programaron Shimadzu LC Solution versio 1.25 (Shimadzu Corporation, Columbia, MD, Usono). La kolono estis C18 Inertsil-inversa faza kolono (250 mm × 4.6 mm; RP C-18, ODS-3, 5u; GL Sciences, Torrance, Kalifornio, Usono). Komencaj kondiĉoj de la mobilfazo estis agorditaj je 12% metanolo/88% 0.01 M tetrabutilammonia hidroksido en akvo (TBAH; Sigma-Aldrich, Sankta Luiso, Misurio, Usono) kun flukvanto de 1 mL/min. Post injekto de 15 μl da specimeno, la komencaj kondiĉoj estis konservitaj dum 20 minutoj, kaj poste la solventa proporcio estis alĝustigita al 100% metanolo, kun totala specimena analiza tempo de 65 minutoj. Norma kurbo (bazita sur nM/mAb) estis generita per seriaj diluoj de freŝe preparitaj sinapino, glukozinolato kaj mirozino normoj (Sigma-Aldrich, Sankta Luiso, Misurio, Usono) por taksi la sulfuran enhavon de sengrasigita semfaruno, glukozinolatoj. Glukozinolataj koncentriĝoj en la specimenoj estis testitaj per Agilent 1100 HPLC (Agilent, Santa Clara, Kalifornio, Usono) uzante la OpenLAB CDS ChemStation-version (C.01.07 SR2 [255]) ekipitan per la sama kolono kaj uzante antaŭe priskribitan metodon. Glukozinolataj koncentriĝoj estis determinitaj; por ke ili estu kompareblaj inter HPLC-sistemoj.
Alila izotiocianato (94%, stabila) kaj benzila izotiocianato (98%) estis aĉetitaj de Fisher Scientific (Thermo Fisher Scientific, Waltham, MA, Usono). 4-Hidroksibenzilisotiocianato estis aĉetita de ChemCruz (Santa Cruz Biotechnology, CA, Usono). Kiam enzime hidrolizitaj per mirosinazo, glukozinolatoj, glukozinolatoj kaj glukozinolatoj formas alilan izotiocianaton, benzilan izotiocianaton kaj 4-hidroksibenzilisotiocianaton, respektive.
Laboratoriaj bioanalizoj estis faritaj laŭ la metodo de Muturi et al. 32 kun modifoj. Kvin malgrasaj semnutraĵoj estis uzitaj en la studo: DFP, DFP-HT, IG, PG kaj Ls. Dudek larvoj estis metitaj en 400 mL unu-uzan tridirektan bekeron (VWR International, LLC, Radnor, PA, Usono) enhavantan 120 mL dejonigitan akvon (dH2O). Sep semfarunaj koncentriĝoj estis testitaj pri moskita larva tokseco: 0,01, 0,02, 0,04, 0,06, 0,08, 0,1 kaj 0,12 g semfaruno/120 ml dH2O por DFP-semfaruno, DFP-HT, IG kaj PG. Preparaj bioanalizoj indikas, ke sengrasigita Ls-semfaruno estas pli toksa ol kvar aliaj testitaj semfarunoj. Tial, ni alĝustigis la sep traktadkoncentriĝojn de Ls-semfaruno al la jenaj koncentriĝoj: 0,015, 0,025, 0,035, 0,045, 0,055, 0,065, kaj 0,075 g/120 mL dH2O.
Netraktita kontrolgrupo (dH20, sen semmanĝa suplemento) estis inkluzivita por taksi normalan insektan mortecon sub testaj kondiĉoj. Toksologiaj bioanalizoj por ĉiu semmanĝo inkluzivis tri ripetajn tri-deklivajn bekerojn (20 malfruaj triastataj larvoj por bekero), por entute 10⁶⁸ fioloj. Traktitaj ujoj estis konservitaj je ĉambra temperaturo (20-21°C) kaj larva morteco estis registrita dum 24 kaj 72 horoj da kontinua eksponiĝo al kurackoncentriĝoj. Se la korpo kaj alpendaĵoj de la moskita larvo ne moviĝas kiam trapikitaj aŭ tuŝitaj per maldika rustorezistŝtala spatelo, la moskita larvo estas konsiderataj mortaj. Mortintaj larvoj kutime restas senmovaj en dorsa aŭ ventra pozicio ĉe la fundo de la ujo aŭ sur la akvosurfaco. La eksperimento estis ripetata tri fojojn en malsamaj tagoj uzante malsamajn grupojn de larvoj, por entute 180 larvoj eksponitaj al ĉiu kurackoncentriĝo.
La tokseco de AITC, BITC, kaj 4-HBITC al moskitlarvoj estis taksita uzante la saman bioanalizan proceduron sed kun malsamaj traktadoj. Preparu 100 000 ppm da bazaj solvaĵoj por ĉiu kemiaĵo aldonante 100 µL de la kemiaĵo al 900 µL da absoluta etanolo en 2-mL centrifugilo kaj skuante dum 30 sekundoj por bone miksi. Traktadaj koncentriĝoj estis determinitaj surbaze de niaj preparaj bioanalizoj, kiuj trovis, ke BITC estas multe pli toksa ol AITC kaj 4-HBITC. Por determini toksecon, oni uzis 5 koncentriĝojn de BITC (1, 3, 6, 9 kaj 12 ppm), 7 koncentriĝojn de AITC (5, 10, 15, 20, 25, 30 kaj 35 ppm) kaj 6 koncentriĝojn de 4-HBITC (15, 15, 20, 25, 30 kaj 35 ppm). 30, 45, 60, 75 kaj 90 ppm). La kontroltraktado estis injektita per 108 μL da absoluta etanolo, kio egalas al la maksimuma volumeno de la kemia traktado. Bioanalizoj estis ripetitaj kiel supre, eksponante entute 180 larvojn por ĉiu traktadkoncentriĝo. Larva morteco estis registrita por ĉiu koncentriĝo de AITC, BITC, kaj 4-HBITC post 24 horoj da kontinua eksponiĝo.
Probit-analizo de 65 doz-rilataj mortecdatumoj estis efektivigita uzante Polo-programaron (Polo Plus, LeOra Software, versio 1.0) por kalkuli 50%-an mortigan koncentriĝon (LC50), 90%-an mortigan koncentriĝon (LC90), deklivon, mortigan dozokoeficienton, kaj 95%-an mortigan koncentriĝon, bazite sur konfidencintervaloj por mortigaj dozoproporcioj por log-transformitaj koncentriĝo- kaj doz-morteckurboj. Mortecdatumoj baziĝas sur kombinitaj replikitaj datumoj de 180 larvoj eksponitaj al ĉiu traktadkoncentriĝo. Probablismaj analizoj estis efektivigitaj aparte por ĉiu semfaruno kaj ĉiu kemia komponanto. Surbaze de la 95%-a konfidencintervalo de la mortiga dozoproporcio, la tokseco de semfaruno kaj kemiaj konsisteroj por moskitlarvoj estis konsiderata signife malsama, do konfidencintervalo enhavanta valoron de 1 ne estis signife malsama, P = 0,0566.
La rezultoj de HPLC por la determinado de la ĉefaj glukozinolatoj en sengrasigitaj semfarunoj DFP, IG, PG kaj Ls estas listigitaj en Tabelo 1. La ĉefaj glukozinolatoj en la testitaj semfarunoj variis kun la escepto de DFP kaj PG, kiuj ambaŭ enhavis mirosinazajn glukozinolatojn. La enhavo de mirozinino en PG estis pli alta ol en DFP, 33,3 ± 1,5 kaj 26,5 ± 0,9 mg/g, respektive. Ls-sempulvoro enhavis 36,6 ± 1,2 mg/g glukoglikonon, dum IG-sempulvoro enhavis 38,0 ± 0,5 mg/g sinapino.
Larvoj de moskitoj *Aedes aegypti* estis mortigitaj kiam traktitaj per sengrasigita semfaruno, kvankam la efikeco de la traktado variis depende de la plantspecio. Nur DFP-NT ne estis toksa por moskitaj larvoj post 24 kaj 72 horoj da eksponiĝo (Tabelo 2). La tokseco de la aktiva sempulvoro pliiĝis kun kreskanta koncentriĝo (Fig. 1A, B). La tokseco de semfaruno por moskitaj larvoj variis signife surbaze de la 95%-a konfidenca intervalo de la letala dozoproporcio de LC50-valoroj je 24-horaj kaj 72-horaj taksadoj (Tabelo 3). Post 24 horoj, la toksa efiko de Ls-semfaruno estis pli granda ol tiu de aliaj semfarunaj traktadoj, kun la plej alta aktiveco kaj maksimuma tokseco por larvoj (LC50 = 0.04 g/120 ml dH2O). Larvoj estis malpli sentemaj al DFP je 24 horoj kompare kun traktadoj per IG, Ls kaj PG-sempulvoro, kun LC50-valoroj de 0,115, 0,04 kaj 0,08 g/120 ml dH2O respektive, kiuj estis statistike pli altaj ol la LC50-valoro de 0,211 g/120 ml dH2O (Tabelo 3). La LC90-valoroj de DFP, IG, PG kaj Ls estis 0,376, 0,275, 0,137 kaj 0,074 g/120 ml dH2O, respektive (Tabelo 2). La plej alta koncentriĝo de DPP estis 0,12 g/120 ml dH2O. Post 24 horoj da takso, la averaĝa morteco de larvoj estis nur 12%, dum la averaĝa morteco de IG kaj PG-larvoj atingis 51% kaj 82%, respektive. Post 24 horoj da taksado, la averaĝa larva morteco por la plej alta koncentriĝo de Ls-semfaruno (0,075 g/120 ml dH2O) estis 99% (Fig. 1A).
Mortokurboj estis taksitaj el la dozo-respondo (Probit) de Ae. egiptaj larvoj (3a-stela larvo) al la semfarunkoncentriĝo 24 horojn (A) kaj 72 horojn (B) post la traktado. La punktita linio reprezentas la LC50 de la semfaruntraktado. DFP Thlaspi arvense, DFP-HT Varmo-inaktivigita Thlaspi arvense, IG Sinapsis alba (Ida Gold), PG Brassica juncea (Pacific Gold), Ls Lepidium sativum.
Ĉe 72-hora taksado, la LC50-valoroj de DFP, IG kaj PG-semfaruno estis 0,111, 0,085 kaj 0,051 g/120 ml dH2O, respektive. Preskaŭ ĉiuj larvoj eksponitaj al Ls-semfaruno mortis post 72 horoj da eksponado, do mortecdatumoj estis malkongruaj kun Probit-analizo. Kompare kun alia semfaruno, larvoj estis malpli sentemaj al DFP-semfaruno-traktado kaj havis statistike pli altajn LC50-valorojn (Tabeloj 2 kaj 3). Post 72 horoj, la LC50-valoroj por DFP, IG kaj PG-semfaruno-traktadoj estis taksitaj je 0,111, 0,085 kaj 0,05 g/120 ml dH2O, respektive. Post 72 horoj da taksado, la LC90-valoroj de DFP, IG kaj PG-sempulvoroj estis 0,215, 0,254 kaj 0,138 g/120 ml dH2O, respektive. Post 72 horoj da taksado, la averaĝa larva morteco por la traktadoj per DFP, IG kaj PG-semfaruno je maksimuma koncentriĝo de 0.12 g/120 ml dH2O estis 58%, 66% kaj 96%, respektive (Fig. 1B). Post 72-hora taksado, PG-semfaruno montriĝis pli toksa ol IG kaj DFP-semfaruno.
Sintezaj izotiocianatoj, alila izotiocianato (AITC), benzila izotiocianato (BITC) kaj 4-hidroksibenzilisotiocianato (4-HBITC) povas efike mortigi moskitlarvojn. 24 horojn post la traktado, BITC estis pli toksa por larvoj kun LC50-valoro de 5.29 ppm kompare kun 19.35 ppm por AITC kaj 55.41 ppm por 4-HBITC (Tabelo 4). Kompare kun AITC kaj BITC, 4-HBITC havas pli malaltan toksecon kaj pli altan LC50-valoron. Ekzistas signifaj diferencoj en la tokseco de moskitlarvoj de la du ĉefaj izotiocianatoj (Ls kaj PG) en la plej potenca semfaruno. Tokseco bazita sur la letala dozo-proporcio de LC50-valoroj inter AITC, BITC, kaj 4-HBITC montris statistikan diferencon tian, ke la 95%-a konfidenco de la LC50-letala dozo-proporcio ne inkluzivis valoron de 1 (P = 0,05, Tabelo 4). Oni taksis, ke la plej altaj koncentriĝoj de kaj BITC kaj AITC mortigas 100% de la testitaj larvoj (Figuro 2).
Mortokurboj estis taksitaj el la dozo-respondo (Probit) de Ae. 24 horojn post la traktado, egiptaj larvoj (3a-stela larvo) atingis sintezajn izotiocianatajn koncentriĝojn. La punktita linio reprezentas la LC50 por izotiocianata traktado. Benzila izotiocianato BITC, alila izotiocianato AITC kaj 4-HBITC.
La uzo de plantaj biopesticidoj kiel agentoj por kontroli vektorojn kontraŭ moskitoj estas delonge studata. Multaj plantoj produktas naturajn kemiaĵojn, kiuj havas insekticidan agadon37. Iliaj bioaktivaj kombinaĵoj provizas allogan alternativon al sintezaj insekticidoj kun granda potencialo por kontroli damaĝbestojn, inkluzive de moskitoj.
Sinapaj plantoj estas kultivataj kiel rikolto por siaj semoj, uzataj kiel spico kaj fonto de oleo. Kiam mustarda oleo estas ekstraktita el la semoj aŭ kiam mustardo estas ekstraktita por uzo kiel biofuelo,69 la kromprodukto estas sengrasigita semfaruno. Ĉi tiu semfaruno retenas multajn el siaj naturaj biokemiaj komponantoj kaj hidrolizajn enzimojn. La tokseco de ĉi tiu semfaruno estas atribuita al la produktado de izotiocianatoj55,60,61. Izotiocianatoj estas formitaj per la hidrolizo de glukozinolatoj fare de la enzimo mirosinazo dum hidratigo de semfaruno38,55,70 kaj estas konataj pro siaj fungicidaj, baktericidaj, nematicicidaj kaj insekticidaj efikoj, same kiel aliaj ecoj inkluzive de kemiaj sensaj efikoj kaj kemoterapiaj ecoj61,62,70. Pluraj studoj montris, ke sinapaj plantoj kaj semfaruno agas efike kiel fumigantoj kontraŭ grundo kaj stokitaj manĝaĵdamaĝbestoj57,59,71,72. En ĉi tiu studo, ni taksis la toksecon de kvar-sema faruno kaj ĝiaj tri bioaktivaj produktoj AITC, BITC, kaj 4-HBITC al larvoj de moskitfiŝo *Aedes aegypti*. Aldono de semfaruno rekte al akvo enhavanta moskitlarvojn supozeble aktivigas enzimajn procezojn, kiuj produktas izotiocianatojn, kiuj estas toksaj por moskitlarvoj. Ĉi tiu biotransformo estis parte montrita per la observita larvicida aktiveco de la semfaruno kaj perdo de insekticida aktiveco kiam nana sinapa semfaruno estis varme traktita antaŭ uzo. Varmeca traktado supozeble detruos la hidrolizajn enzimojn, kiuj aktivigas glukozinolatojn, tiel malhelpante la formadon de bioaktivaj izotiocianatoj. Ĉi tiu estas la unua studo, kiu konfirmas la insekticidajn ecojn de brasika sempulvoro kontraŭ moskitoj en akva medio.
Inter la testitaj sempulvoroj, akvokresa sempulvoro (Ls) estis la plej toksa, kaŭzante altan mortecon de Aedes albopictus. Aedes aegypti larvoj estis prilaboritaj kontinue dum 24 horoj. La ceteraj tri sempulvoroj (PG, IG kaj DFP) havis pli malrapidan agadon kaj tamen kaŭzis signifan mortecon post 72 horoj da kontinua traktado. Nur Ls-semfaruno enhavis signifajn kvantojn da glukozinolatoj, dum PG kaj DFP enhavis mirosinazon kaj IG enhavis glukozinolaton kiel la ĉefan glukozinolaton (Tabelo 1). Glukotropeolino estas hidrolizita al BITC kaj sinalbino estas hidrolizita al 4-HBITC61,62. Niaj bioanalizaj rezultoj indikas, ke kaj Ls-semfaruno kaj sinteza BITC estas tre toksaj por moskitlarvoj. La ĉefa komponanto de PG kaj DFP-semfaruno estas mirosinaza glukozinolato, kiu estas hidrolizita al AITC. AITC estas efika en mortigado de moskitlarvoj kun LC50-valoro de 19.35 ppm. Kompare kun AITC kaj BITC, 4-HBITC-izotiocianato estas la malplej toksa por larvoj. Kvankam AITC estas malpli toksa ol BITC, iliaj LC50-valoroj estas pli malaltaj ol multaj esencaj oleoj testitaj sur moskitlarvoj32,73,74,75.
Nia krucifera sempulvoro por uzo kontraŭ moskitlarvoj enhavas unu ĉefan glukozinolaton, kiu konsistigas pli ol 98-99% de la totalaj glukozinolatoj kiel determinite per HPLC. Spuroj de aliaj glukozinolatoj estis detektitaj, sed iliaj niveloj estis malpli ol 0.3% de la totalaj glukozinolatoj. Akvokreso (L. sativum) sempulvoro enhavas sekundarajn glukozinolatojn (sinigrino), sed ilia proporcio estas 1% de la totalaj glukozinolatoj, kaj ilia enhavo estas ankoraŭ nesignifa (ĉirkaŭ 0.4 mg/g sempulvoro). Kvankam PG kaj DFP enhavas la saman ĉefan glukozinolaton (mirozinon), la larvicida aktiveco de iliaj semfarunoj malsamas signife pro iliaj LC50-valoroj. Varias laŭ tokseco al pulvora melduo. La apero de Aedes aegypti larvoj povas ŝuldiĝi al diferencoj en mirosinaza aktiveco aŭ stabileco inter la du semnutraĵoj. Mirosinaza aktiveco ludas gravan rolon en la biohavebleco de hidrolizaj produktoj kiel izotiocianatoj en Brassicaces-plantoj76. Antaŭaj raportoj de Pocock et al.77 kaj Wilkinson et al.78 montris, ke ŝanĝoj en mirosinaza aktiveco kaj stabileco ankaŭ povas esti asociitaj kun genetikaj kaj mediaj faktoroj.
La atendata bioaktiva izotiocianata enhavo estis kalkulita surbaze de la LC50-valoroj de ĉiu semfaruno je 24 kaj 72 horoj (Tabelo 5) por komparo kun respondaj kemiaj aplikoj. Post 24 horoj, la izotiocianatoj en la semfaruno estis pli toksaj ol la puraj komponaĵoj. LC50-valoroj kalkulitaj surbaze de partoj por miliono (ppm) de izotiocianataj semtraktadoj estis pli malaltaj ol LC50-valoroj por BITC, AITC kaj 4-HBITC aplikoj. Ni observis larvojn konsumantajn semfarunajn buletojn (Figuro 3A). Sekve, larvoj povas ricevi pli koncentritan eksponiĝon al toksaj izotiocianatoj per englutado de semfarunaj buletoj. Ĉi tio estis plej evidenta en la IG kaj PG semfarunaj traktadoj je 24-hora eksponiĝo, kie LC50-koncentriĝoj estis 75% kaj 72% pli malaltaj ol puraj AITC kaj 4-HBITC traktadoj, respektive. Ls kaj DFP traktadoj estis pli toksaj ol pura izotiocianato, kun LC50-valoroj 24% kaj 41% pli malaltaj, respektive. Larvoj en la kontrola traktado sukcese krizalidiĝis (Fig. 3B), dum plej multaj larvoj en la semfaruno-traktado ne krizalidiĝis kaj larva evoluo estis signife prokrastita (Fig. 3B,D). Ĉe Spodopteralitura, izotiocianatoj estas asociitaj kun kreskomalfruo kaj evolua prokrasto79.
Larvoj de moskitoj *Ae. Aedes aegypti* estis kontinue eksponitaj al sempulvoro de Brasiko dum 24–72 horoj. (A) Mortaj larvoj kun eroj de semfaruno en la buŝartoj (cirklitaj); (B) Kontrola traktado (dH20 sen aldonita semfaruno) montras, ke larvoj kreskas normale kaj komencas krizalidiĝi post 72 horoj. (C, D) Larvoj traktitaj per semfaruno; la semfaruno montris diferencojn en disvolviĝo kaj ne krizalidiĝis.
Ni ne studis la mekanismon de toksaj efikoj de izotiocianatoj sur moskitlarvoj. Tamen, antaŭaj studoj pri ruĝaj fajroformikoj (Solenopsis invicta) montris, ke inhibicio de glutationa S-transferazo (GST) kaj esterazo (EST) estas la ĉefa mekanismo de izotiocianata bioaktiveco, kaj AITC, eĉ je malalta aktiveco, ankaŭ povas inhibicii GST-aktivecon. ruĝaj importitaj fajroformikoj en malaltaj koncentriĝoj. La dozo estas 0.5 µg/ml80. Kontraste, AITC inhibicias acetilkolinesterazon en plenkreskaj maizdurkulioj (Sitophilus zeamais)81. Similaj studoj devas esti faritaj por klarigi la mekanismon de izotiocianata aktiveco en moskitlarvoj.
Ni uzas varmo-inaktivigitan DFP-traktadon por subteni la proponon, ke hidrolizo de plantglukozinolatoj por formi reaktivajn izotiocianatojn servas kiel mekanismo por kontrolo de moskitlarvoj per sinapida semfaruno. DFP-HT-semfaruno ne estis toksa je la testitaj aplikaj procentoj. Lafarga et al. 82 raportis, ke glukozinolatoj estas sentemaj al degenero je altaj temperaturoj. Oni ankaŭ atendas, ke varmotraktado denaturos la mirosinazan enzimon en semfaruno kaj malhelpos la hidrolizon de glukozinolatoj por formi reaktivajn izotiocianatojn. Ĉi tion ankaŭ konfirmis Okunade et al. 75, kiuj montris, ke mirosinazo estas temperatur-sentema, montrante, ke la mirosinaza aktiveco estis tute inaktivigita kiam mustardo, nigra sinapo kaj sangoherbaj semoj estis eksponitaj al temperaturoj super 80°C. Ĉi tiuj mekanismoj povas rezultigi perdon de insekticida aktiveco de varmo-traktita DFP-semfaruno.
Tiel, sinapida semfaruno kaj ĝiaj tri ĉefaj izotiocianatoj estas toksaj por moskitlarvoj. Konsiderante ĉi tiujn diferencojn inter semfaruno kaj kemiaj traktadoj, la uzo de semfaruno povus esti efika metodo por moskitkontrolo. Necesas identigi taŭgajn formuliĝojn kaj efikajn liversistemojn por plibonigi la efikecon kaj stabilecon de la uzo de sempulvoroj. Niaj rezultoj indikas la eblan uzon de sinapida semfaruno kiel alternativo al sintezaj pesticidoj. Ĉi tiu teknologio povus fariĝi noviga ilo por kontroli moskitvektorojn. Ĉar moskitlarvoj prosperas en akvaj medioj kaj semfarunaj glukozinolatoj estas enzime konvertitaj al aktivaj izotiocianatoj post hidratigo, la uzo de sinapida semfaruno en moskit-infektita akvo ofertas signifan kontrolpotencialon. Kvankam la larvicida aktiveco de izotiocianatoj varias (BITC > AITC > 4-HBITC), pli da esplorado estas necesa por determini ĉu la kombinado de semfaruno kun pluraj glukozinolatoj sinergie pliigas toksecon. Ĉi tiu estas la unua studo, kiu montras la insekticidajn efikojn de sengrasigita krucifera semfaruno kaj tri bioaktivaj izotiocianatoj sur moskitojn. La rezultoj de ĉi tiu studo pioniras novajn ideojn montrante, ke sengrasigita brasika semfaruno, kromprodukto de oleekstraktado el la semoj, povus servi kiel promesplena larvicida agento por moskitkontrolo. Ĉi tiu informo povas plu helpi la malkovron de plantbiokontrolaj agentoj kaj ilian disvolvon kiel malmultekostajn, praktikajn kaj ekologie sanajn biopesticidojn.
La datumbazoj generitaj por ĉi tiu studo kaj la rezultaj analizoj estas haveblaj de la koresponda aŭtoro laŭ racia peto. Ĉe la fino de la studo, ĉiuj materialoj uzitaj en la studo (insektoj kaj semfaruno) estis detruitaj.
Afiŝtempo: 29-a de Julio, 2024