consultabg

Activitat biològica de la pols de llavors de col i els seus compostos com a larvicida respectuós amb el medi ambient contra els mosquits

De manera efectivacontrolar els mosquitsi reduir la incidència de malalties que porten, calen alternatives estratègiques, sostenibles i respectuoses amb el medi ambient als pesticides químics.Es van avaluar farines de llavors de certes Brassicaceae (família Brassica) com a font d'isotiocianats derivats de plantes produïts per hidròlisi enzimàtica de glucosinolats biològicament inactius per al seu ús en el control d'Aedes egipci (L., 1762).Farina de llavors desgreixades (Brassica juncea (L) Czern., 1859, Lepidium sativum L., 1753, Sinapis alba L., 1753, Thlaspi arvense L., 1753 i Thlaspi arvense: tres tipus principals d'inactivació tèrmica i degradació enzimàtica Productes Determinar la toxicitat (LC50) de l'isotiocianat d'alil, l'isotiocianat de benzil i el 4-hidroxibenzilisotiocianat per a larves d'Aedes aegypti amb una exposició de 24 hores = 0,04 g/120 ml dH2O).Valors LC50 per a mostassa, mostassa blanca i cua de cavall.la farina de llavors va ser de 0,05, 0,08 i 0,05 respectivament en comparació amb l'isotiocianat d'al·lil (LC50 = 19,35 ppm) i 4. -L'hidroxibenzilisotiocianat (LC50 = 55,41 ppm) era més tòxic per a les larves a través de 24 hores després del tractament respectivament que 1 g/200.Aquests resultats són coherents amb la producció de farina de llavors d'alfals.La major eficiència dels èsters bencílics correspon als valors de LC50 calculats.L'ús de farina de llavors pot proporcionar un mètode eficaç de control dels mosquits.l'eficàcia de la pols de llavors de crucíferes i els seus principals components químics contra les larves de mosquits i mostra com els compostos naturals de la pols de llavors de crucíferes poden servir com a larvicida prometedor i respectuós amb el medi ambient per al control de mosquits.
Les malalties transmeses per vectors causades pels mosquits Aedes segueixen sent un important problema de salut pública mundial.La incidència de malalties transmeses per mosquits s'estén geogràficament1,2,3 i torna a emergir, donant lloc a brots de malalties greus4,5,6,7.La propagació de malalties entre humans i animals (per exemple, chikungunya, dengue, febre de la vall del Rift, febre groga i virus Zika) no té precedents.Només la febre del dengue posa aproximadament 3.600 milions de persones en risc d'infecció als tròpics, amb aproximadament 390 milions d'infeccions a l'any, que provoquen entre 6.100 i 24.300 morts a l'any8.La reaparició i el brot del virus del Zika a Sud-amèrica ha cridat l'atenció mundial a causa del dany cerebral que provoca en els nens nascuts de dones infectades2.Kremer et al 3 prediuen que l'abast geogràfic dels mosquits Aedes continuarà ampliant-se i que l'any 2050, la meitat de la població mundial estarà en risc d'infecció per arbovirus transmesos per mosquits.
Amb l'excepció de les vacunes desenvolupades recentment contra el dengue i la febre groga, encara no s'han desenvolupat vacunes contra la majoria de malalties transmeses per mosquits9,10,11.Les vacunes encara estan disponibles en quantitats limitades i només s'utilitzen en assaigs clínics.El control dels vectors de mosquits mitjançant insecticides sintètics ha estat una estratègia clau per controlar la propagació de malalties transmeses per mosquits12,13.Tot i que els pesticides sintètics són efectius per matar els mosquits, l'ús continuat de pesticides sintètics afecta negativament els organismes no objectiu i contamina el medi ambient14,15,16.Encara més alarmant és la tendència a augmentar la resistència dels mosquits als insecticides químics17,18,19.Aquests problemes associats als pesticides han accelerat la recerca d'alternatives efectives i respectuoses amb el medi ambient per controlar els vectors de malalties.
S'han desenvolupat diverses plantes com a fonts de fitopesticides per al control de plagues20,21.Les substàncies vegetals són en general respectuoses amb el medi ambient perquè són biodegradables i tenen una toxicitat baixa o insignificant per a organismes no objectiu com ara mamífers, peixos i amfibis20,22.Se sap que les preparacions a base d'herbes produeixen una varietat de compostos bioactius amb diferents mecanismes d'acció per controlar eficaçment les diferents etapes de vida dels mosquits23,24,25,26.Els compostos derivats de les plantes, com els olis essencials i altres ingredients vegetals actius, han cridat l'atenció i han obert el camí per a eines innovadores per controlar els vectors dels mosquits.Els olis essencials, els monoterpens i els sesquiterpens actuen com a repel·lents, dissuasoris d'alimentació i ovicides27,28,29,30,31,32,33.Molts olis vegetals causen la mort de larves, pupes i adults de mosquits34,35,36, afectant el sistema nerviós, respiratori, endocrí i altres sistemes importants dels insectes37.
Estudis recents han proporcionat informació sobre l'ús potencial de les plantes de mostassa i les seves llavors com a font de compostos bioactius.La farina de llavors de mostassa s'ha provat com a biofumigante38,39,40,41 i s'ha utilitzat com a esmena del sòl per a la supressió de males herbes42,43,44 i el control dels patògens vegetals del sòl45,46,47,48,49,50, la nutrició vegetal.nematodes 41,51, 52, 53, 54 i plagues 55, 56, 57, 58, 59, 60. L'activitat fungicida d'aquests pols de llavors s'atribueix a compostos protectors de les plantes anomenats isotiocianats38,42,60.A les plantes, aquests compostos protectors s'emmagatzemen a les cèl·lules vegetals en forma de glucosinolats no bioactius.Tanmateix, quan les plantes són danyades per l'alimentació d'insectes o la infecció per patògens, els glucosinolats són hidrolitzats per la mirosinasa en isotiocianats bioactius55,61.Els isotiocianats són compostos volàtils coneguts per tenir una activitat antimicrobiana i insecticida d'ampli espectre, i la seva estructura, activitat biològica i contingut varien àmpliament entre les espècies de Brassicaceae42,59,62,63.
Tot i que se sap que els isotiocianats derivats de la farina de llavors de mostassa tenen activitat insecticida, no hi ha dades sobre l'activitat biològica contra vectors d'artròpodes d'importància mèdica.El nostre estudi va examinar l'activitat larvicida de quatre pols de llavors desgreixades contra els mosquits Aedes.Larves d'Aedes aegypti.L'objectiu de l'estudi era avaluar el seu ús potencial com a biopesticides respectuosos amb el medi ambient per al control de mosquits.També es van provar tres components químics principals de la farina de llavors, isotiocianat d'allil (AITC), isotiocianat de benzil (BITC) i 4-hidroxibenzilisotiocianat (4-HBITC) per provar l'activitat biològica d'aquests components químics a les larves de mosquits.Aquest és el primer informe que avalua l'eficàcia de quatre pols de llavors de col i els seus principals components químics contra les larves de mosquits.
Les colònies de laboratori d'Aedes aegypti (soca Rockefeller) es van mantenir a 26 ° C, 70% d'humitat relativa (RH) i 10:14 h (fotoperíode L:D).Les femelles aparellades es van allotjar en gàbies de plàstic (11 cm d'alçada i 9,5 cm de diàmetre) i es van alimentar mitjançant un sistema d'alimentació amb biberó amb sang bovina citrada (HemoStat Laboratories Inc., Dixon, CA, EUA).L'alimentació de sang es va dur a terme com de costum mitjançant un alimentador multividre de membrana (Chemglass, Life Sciences LLC, Vineland, NJ, EUA) connectat a un tub de bany d'aigua circulant (HAAKE S7, Thermo-Scientific, Waltham, MA, EUA) amb temperatura. control 37 °C.Estireu una pel·lícula de Parafilm M a la part inferior de cada cambra d'alimentació de vidre (àrea de 154 mm2).A continuació, cada alimentador es va col·locar a la reixeta superior que cobria la gàbia que contenia la femella d'aparellament.Es van afegir aproximadament 350-400 μl de sang bovina a un embut d'alimentació de vidre amb una pipeta Pasteur (Fisherbrand, Fisher Scientific, Waltham, MA, EUA) i es va deixar que els cucs adults es drenessin durant almenys una hora.Aleshores, a les femelles embarassades se'ls va donar una solució de sacarosa al 10% i se'ls va permetre posar ous sobre paper de filtre humit folrat en tasses individuals de suflé ultra clares (mida de 1,25 fl oz, Dart Container Corp., Mason, MI, EUA).gàbia amb aigua.Col·loqueu paper de filtre que contingui ous en una bossa segellada (SC Johnsons, Racine, WI) i deseu-ho a 26 °C.Els ous van eclosionar i es van criar aproximadament entre 200 i 250 larves en safates de plàstic que contenien una barreja de menjar de conill (ZuPreem, Premium Natural Products, Inc., Mission, KS, EUA) i pols de fetge (MP Biomedicals, LLC, Solon, OH, EUA).i filet de peix (TetraMin, Tetra GMPH, Meer, Alemanya) en una proporció de 2:1:1.En els nostres bioassaigs es van utilitzar larves del tercer estadi tardà.
El material de llavors de plantes utilitzat en aquest estudi es va obtenir de les següents fonts comercials i governamentals: Brassica juncea (mostassa marró-Pacific Gold) i Brassica juncea (mostassa blanca-Ida Gold) de la Pacific Northwest Farmers' Cooperative, Estat de Washington, EUA;(Garden Cress) de Kelly Seed and Hardware Co., Peoria, IL, EUA i Thlaspi arvense (Field Pennycress-Elisabeth) de USDA-ARS, Peoria, IL, EUA;Cap de les llavors utilitzades en l'estudi va ser tractada amb pesticides.Tot el material de llavors es va processar i utilitzar en aquest estudi d'acord amb les normatives locals i nacionals i de conformitat amb totes les regulacions locals i nacionals rellevants.Aquest estudi no va examinar varietats de plantes transgèniques.
Les llavors de Brassica juncea (PG), Alfalfa (Ls), Mostassa blanca (IG), Thlaspi arvense (DFP) es van triturar fins a obtenir una pols fina mitjançant un molí ultracentrífug Retsch ZM200 (Retsch, Haan, Alemanya) equipat amb una malla de 0,75 mm i inoxidable. rotor d'acer, 12 dents, 10.000 rpm (Taula 1).La pols de llavors mòltes es va transferir a un didal de paper i es va desgreixar amb hexà en un aparell Soxhlet durant 24 h.Es va tractar tèrmicament una submostra de mostassa de camp desgreixada a 100 ° C durant 1 h per desnaturalitzar la mirosinasa i evitar la hidròlisi dels glucosinolats per formar isotiocianats biològicament actius.La pols de llavors de cua de cavall tractada tèrmicament (DFP-HT) es va utilitzar com a control negatiu mitjançant la desnaturalització de la mirosinasa.
El contingut de glucosinolat de la farina de llavors desgreixades es va determinar per triplicat mitjançant cromatografia líquida d'alt rendiment (HPLC) segons un protocol publicat anteriorment 64 .Breument, es van afegir 3 ml de metanol a una mostra de 250 mg de pols de llavors desgreixades.Cada mostra es va sonicar al bany maria durant 30 minuts i es va deixar a la foscor a 23 ° C durant 16 hores.A continuació, es va filtrar una alíquota d'1 ml de la capa orgànica a través d'un filtre de 0, 45 μm en un mostreig automàtic.Funcionant amb un sistema HPLC Shimadzu (dues bombes LC 20AD; mostreig automàtic SIL 20A; desgasificador DGU 20As; detector UV-VIS SPD-20A per a la monitorització a 237 nm; i mòdul de bus de comunicació CBM-20A), es va determinar el contingut de glucosinolat de la farina de llavors. per triplicat.utilitzant la versió 1.25 del programari Shimadzu LC Solution (Shimadzu Corporation, Columbia, MD, EUA).La columna era una columna de fase inversa C18 Inertsil (250 mm × 4,6 mm; RP C-18, ODS-3, 5u; GL Sciences, Torrance, CA, EUA).Les condicions inicials de la fase mòbil es van establir al 12% de metanol/88% d'hidròxid de tetrabutilamoni 0,01 M en aigua (TBAH; Sigma-Aldrich, St. Louis, MO, EUA) amb un cabal d'1 ml/min.Després de la injecció de 15 μl de mostra, es van mantenir les condicions inicials durant 20 minuts, i després es va ajustar la proporció de dissolvents al 100% de metanol, amb un temps total d'anàlisi de la mostra de 65 minuts.Es va generar una corba estàndard (basada en nM/mAb) mitjançant dilucions en sèrie d'estàndards de sinapina, glucosinolat i miosina acabats de preparar (Sigma-Aldrich, St. Louis, MO, EUA) per estimar el contingut de sofre de la farina de llavors desgreixades.glucosinolats.Les concentracions de glucosinolat a les mostres es van provar en un HPLC Agilent 1100 (Agilent, Santa Clara, CA, EUA) mitjançant la versió OpenLAB CDS ChemStation (C.01.07 SR2 [255]) equipat amb la mateixa columna i utilitzant un mètode descrit anteriorment.Es van determinar les concentracions de glucosinolat;ser comparable entre sistemes HPLC.
L'isotiocianat d'alil (94%, estable) i l'isotiocianat de benzil (98%) es van comprar a Fisher Scientific (Thermo Fisher Scientific, Waltham, MA, EUA).El 4-hidroxibenzilisotiocianat es va comprar a ChemCruz (Santa Cruz Biotechnology, CA, EUA).Quan s'hidrolitzen enzimàticament per la mirosinasa, els glucosinolats, glucosinolats i glucosinolats formen isotiocianat d'alil, isotiocianat de benzil i 4-hidroxibenzilisotiocianat, respectivament.
Els bioassaigs de laboratori es van realitzar segons el mètode de Muturi et al.32 amb modificacions.En l'estudi es van utilitzar cinc pinsos de llavors baixes en greix: DFP, DFP-HT, IG, PG i Ls.Es van col·locar 20 larves en un vas de tres vies d'un sol ús de 400 ml (VWR International, LLC, Radnor, PA, EUA) que contenia 120 ml d'aigua desionitzada (dH2O).Es van provar set concentracions de farina de llavors per a la toxicitat de larva de mosquit: 0,01, 0,02, 0,04, 0,06, 0,08, 0,1 i 0,12 g de farina de llavors/120 ml dH2O per a farina de llavors DFP, DFP-HT, IG i PG.Els bioassaigs preliminars indiquen que la farina de llavors Ls desgreixada és més tòxica que altres quatre farines de llavors provades.Per tant, vam ajustar les set concentracions de tractament de farina de llavors Ls a les concentracions següents: 0,015, 0,025, 0,035, 0,045, 0,055, 0,065 i 0,075 g/120 mL dH2O.
Es va incloure un grup control no tractat (dH20, sense suplement de farina de llavors) per avaluar la mortalitat normal d'insectes en condicions d'assaig.Els bioassaigs toxicològics per a cada menjar de llavors van incloure tres vas de precipitats de tres vessants replicats (20 larves del tercer estadi final per vas), per a un total de 108 vials.Els contenidors tractats es van emmagatzemar a temperatura ambient (20-21 °C) i es va registrar la mortalitat larval durant 24 i 72 hores d'exposició contínua a concentracions de tractament.Si el cos i els apèndixs del mosquit no es mouen quan es perfora o es toca amb una fina espàtula d'acer inoxidable, les larves del mosquit es consideren mortes.Les larves mortes solen romandre immòbils en posició dorsal o ventral al fons del recipient o a la superfície de l'aigua.L'experiment es va repetir tres vegades en dies diferents utilitzant diferents grups de larves, per a un total de 180 larves exposades a cada concentració de tractament.
La toxicitat d'AITC, BITC i 4-HBITC per a les larves de mosquit es va avaluar mitjançant el mateix procediment de bioassaig però amb tractaments diferents.Prepareu solucions d'emmagatzematge de 100.000 ppm per a cada producte químic afegint 100 µl de la substància química a 900 µl d'etanol absolut en un tub de centrífuga de 2 ml i agitant durant 30 segons per barrejar-lo bé.Les concentracions de tractament es van determinar a partir dels nostres bioassaigs preliminars, que van trobar que el BITC era molt més tòxic que l'AITC i el 4-HBITC.Per determinar la toxicitat, 5 concentracions de BITC (1, 3, 6, 9 i 12 ppm), 7 concentracions d'AITC (5, 10, 15, 20, 25, 30 i 35 ppm) i 6 concentracions de 4-HBITC (15 , 15, 20, 25, 30 i 35 ppm).30, 45, 60, 75 i 90 ppm).El tractament de control es va injectar amb 108 μL d'etanol absolut, que equival al volum màxim del tractament químic.Els bioassaigs es van repetir com anteriorment, exposant un total de 180 larves per concentració de tractament.La mortalitat larvària es va registrar per a cada concentració d'AITC, BITC i 4-HBITC després de 24 h d'exposició contínua.
L'anàlisi probit de 65 dades de mortalitat relacionades amb la dosi es va realitzar mitjançant el programari Polo (Polo Plus, LeOra Software, versió 1.0) per calcular la concentració letal del 50% (LC50), la concentració letal del 90% (LC90), el pendent, el coeficient de la dosi letal i 95. % concentració letal.basat en intervals de confiança per a les proporcions de dosi letal per a les corbes de concentració transformada en logaritme i de dosi-mortalitat.Les dades de mortalitat es basen en dades replicades combinades de 180 larves exposades a cada concentració de tractament.Les anàlisis probabilístiques es van realitzar per separat per a cada farina de llavors i cada component químic.A partir de l'interval de confiança del 95% de la relació de dosi letal, es va considerar que la toxicitat de la farina de llavors i dels components químics a les larves de mosquit era significativament diferent, de manera que un interval de confiança que contenia un valor d'1 no va ser significativament diferent, P = 0,0566.
Els resultats de l'HPLC per a la determinació dels glucosinolats principals en farines de llavors desgreixades DFP, IG, PG i Ls es mostren a la taula 1. Els glucosinolats principals de les farines de llavors provades variaven amb l'excepció de DFP i PG, que contenien glucosinolats de mirosinasa.El contingut de mirosina en PG va ser més gran que en DFP, 33,3 ± 1,5 i 26,5 ± 0,9 mg/g, respectivament.La pols de llavors Ls contenia 36,6 ± 1,2 mg/g de glucoglicona, mentre que la pols de llavors IG contenia 38,0 ± 0,5 mg/g de sinapina.
Larves d'Ae.Els mosquits Aedes aegypti es mataven quan es tractaven amb farina de llavors desgreixades, tot i que l'eficàcia del tractament variava segons l'espècie vegetal.Només DFP-NT no era tòxic per a les larves de mosquit després de 24 i 72 h d'exposició (taula 2).La toxicitat de la pols de llavors activa va augmentar amb l'augment de la concentració (Fig. 1A, B).La toxicitat de la farina de llavors per a les larves de mosquit va variar significativament en funció de l'IC del 95% de la relació de dosi letal dels valors de LC50 a les avaluacions de 24 hores i 72 hores (taula 3).Després de 24 hores, l'efecte tòxic de la farina de llavors Ls va ser més gran que la d'altres tractaments amb farina de llavors, amb l'activitat més alta i la màxima toxicitat per a les larves (LC50 = 0,04 g/120 ml dH2O).Les larves eren menys sensibles a la DFP a les 24 hores en comparació amb els tractaments amb pols de llavors IG, Ls i PG, amb valors de LC50 de 0,115, 0,04 i 0,08 g/120 ml dH2O respectivament, que eren estadísticament superiors al valor de LC50.0,211 g/120 ml dH2O (Taula 3).Els valors LC90 de DFP, IG, PG i Ls van ser de 0,376, 0,275, 0,137 i 0,074 g/120 ml dH2O, respectivament (taula 2).La concentració més alta de DPP va ser de 0,12 g/120 ml dH2O.Després de 24 hores d'avaluació, la mortalitat mitjana de larves va ser només del 12%, mentre que la mortalitat mitjana de les larves IG i PG va arribar al 51% i al 82%, respectivament.Després de 24 hores d'avaluació, la mortalitat mitjana de larva per a la concentració més alta de tractament amb farina de llavors de Ls (0,075 g/120 ml dH2O) va ser del 99% (Fig. 1A).
Les corbes de mortalitat es van estimar a partir de la resposta a la dosi (Probit) d'Ae.Larves egípcies (larves de 3r estadi) a la concentració de farina de llavors 24 hores (A) i 72 hores (B) després del tractament.La línia de punts representa el LC50 del tractament de farina de llavors.DFP Thlaspi arvense, DFP-HT Thlaspi arvense inactivat per calor, IG Sinapsis alba (Ida Gold), PG Brassica juncea (Pacific Gold), Ls Lepidium sativum.
A l'avaluació de 72 hores, els valors de LC50 de la farina de llavors de DFP, IG i PG van ser de 0,111, 0,085 i 0,051 g/120 ml dH2O, respectivament.Gairebé totes les larves exposades a la farina de llavors Ls van morir després de 72 h d'exposició, de manera que les dades de mortalitat no eren coherents amb l'anàlisi Probit.En comparació amb altres farines de llavors, les larves eren menys sensibles al tractament amb farines de llavors DFP i tenien valors estadísticament més alts de LC50 (taules 2 i 3).Després de 72 hores, es va estimar que els valors de LC50 per als tractaments de farina de llavors de DFP, IG i PG eren de 0,111, 0,085 i 0,05 g/120 ml dH2O, respectivament.Després de 72 hores d'avaluació, els valors LC90 de les pols de llavors DFP, IG i PG van ser de 0,215, 0,254 i 0,138 g/120 ml dH2O, respectivament.Després de 72 hores d'avaluació, la mortalitat mitjana de larves per als tractaments amb farina de llavors DFP, IG i PG a una concentració màxima de 0,12 g/120 ml dH2O va ser del 58%, 66% i 96%, respectivament (Fig. 1B).Després d'una avaluació de 72 hores, es va trobar que la farina de llavors PG era més tòxica que la farina de llavors IG i DFP.
Els isotiocianats sintètics, l'isotiocianat d'alil (AITC), l'isotiocianat de benzil (BITC) i el 4-hidroxibenzilisotiocianat (4-HBITC) poden matar de manera efectiva les larves de mosquits.A les 24 hores posteriors al tractament, el BITC era més tòxic per a les larves amb un valor de LC50 de 5,29 ppm en comparació amb 19,35 ppm per a AITC i 55,41 ppm per a 4-HBITC (taula 4).En comparació amb l'AITC i el BITC, el 4-HBITC té una toxicitat més baixa i un valor LC50 més alt.Hi ha diferències significatives en la toxicitat larvària de mosquits dels dos isotiocianats principals (Ls i PG) en la farina de llavors més potent.La toxicitat basada en la relació de dosi letal dels valors de LC50 entre AITC, BITC i 4-HBITC va mostrar una diferència estadística de tal manera que l'IC del 95% de la relació de dosi letal LC50 no incloïa un valor d'1 (P = 0,05, taula). 4).Es va estimar que les concentracions més altes de BITC i AITC mataven el 100% de les larves provades (figura 2).
Les corbes de mortalitat es van estimar a partir de la resposta a la dosi (Probit) d'Ae.24 hores després del tractament, les larves egípcies (larves del tercer estadi) van assolir concentracions d'isotiocianat sintètic.La línia de punts representa la LC50 per al tractament amb isotiocianats.Isotiocianat de bencil BITC, isotiocianat d'al·lil AITC i 4-HBITC.
L'ús de biopesticides vegetals com a agents de control de vectors de mosquits s'ha estudiat durant molt de temps.Moltes plantes produeixen productes químics naturals que tenen activitat insecticida37.Els seus compostos bioactius proporcionen una alternativa atractiva als insecticides sintètics amb un gran potencial en el control de plagues, inclosos els mosquits.
Les plantes de mostassa es conreen com a cultiu de les seves llavors, s'utilitzen com a espècies i com a font d'oli.Quan s'extreu oli de mostassa de les llavors o quan s'extreu la mostassa per al seu ús com a biocombustible 69, el subproducte és farina de llavors desgreixades.Aquesta farina de llavors conserva molts dels seus components bioquímics naturals i enzims hidrolítics.La toxicitat d'aquesta farina de llavors s'atribueix a la producció d'isotiocianats55,60,61.Els isotiocianats es formen per la hidròlisi dels glucosinolats per l'enzim mirosinasa durant la hidratació de la farina de llavors38,55,70 i se sap que tenen efectes fungicides, bactericides, nematicides i insecticides, així com altres propietats, com ara efectes sensorials químics i propietats quimioterapèutiques61,62. 70.Diversos estudis han demostrat que les plantes de mostassa i la farina de llavors actuen eficaçment com a fumigants contra les plagues del sòl i dels aliments emmagatzemats57,59,71,72.En aquest estudi, es va avaluar la toxicitat de la farina de quatre llavors i els seus tres productes bioactius AITC, BITC i 4-HBITC per a les larves de mosquit Aedes.Aedes aegypti.S'espera que l'addició de farina de llavors directament a l'aigua que conté larves de mosquit activi processos enzimàtics que produeixen isotiocianats que són tòxics per a les larves de mosquits.Aquesta biotransformació es va demostrar en part per l'activitat larvicida observada de la farina de llavors i la pèrdua d'activitat insecticida quan la farina de llavors de mostassa nana es va tractar tèrmicament abans de l'ús.S'espera que el tractament tèrmic destrueixi els enzims hidrolítics que activen els glucosinolats, evitant així la formació d'isotiocianats bioactius.Aquest és el primer estudi que confirma les propietats insecticides de la pols de llavors de col contra els mosquits en un medi aquàtic.
Entre les pols de llavors provades, la pols de llavors de créixens (Ls) va ser la més tòxica, causant una elevada mortalitat d'Aedes albopictus.Les larves d'Aedes aegypti es van processar contínuament durant 24 hores.Les tres pols de llavors restants (PG, IG i DFP) tenien una activitat més lenta i encara van causar una mortalitat important després de 72 hores de tractament continu.Només la farina de llavors Ls contenia quantitats significatives de glucosinolats, mentre que PG i DFP contenien mirosinasa i IG contenien glucosinolat com a glucosinolat principal (taula 1).La glucotropeolina s'hidrolitza a BITC i la sinalbina s'hidrolitza a 4-HBITC61,62.Els resultats dels nostres bioassaigs indiquen que tant la farina de llavors Ls com el BITC sintètic són altament tòxics per a les larves de mosquits.El component principal de la farina de llavors de PG i DFP és el glucosinolat de mirosinasa, que s'hidrolitza a AITC.L'AITC és eficaç per matar les larves de mosquit amb un valor LC50 de 19,35 ppm.En comparació amb l'AITC i el BITC, l'isotiocianat de 4-HBITC és el menys tòxic per a les larves.Tot i que l'AITC és menys tòxic que el BITC, els seus valors de LC50 són inferiors als de molts olis essencials provats en larves de mosquits32,73,74,75.
La nostra pols de llavors crucíferes per al seu ús contra larves de mosquits conté un glucosinolat principal, que representa més del 98-99% dels glucosinolats totals determinats per HPLC.Es van detectar traces d'altres glucosinolats, però els seus nivells eren inferiors al 0,3% del total de glucosinolats.La pols de llavors de créixens (L. sativum) conté glucosinolats secundaris (sinigrina), però la seva proporció és de l'1% del total de glucosinolats, i el seu contingut encara és insignificant (uns 0,4 mg/g de pols de llavors).Tot i que PG i DFP contenen el mateix glucosinolat principal (mirosina), l'activitat larvicida dels seus menjars de llavors difereix significativament a causa dels seus valors de LC50.Varia en toxicitat per a l'oïdi.L'aparició de larves d'Aedes aegypti pot ser deguda a diferències en l'activitat de la mirosinasa o l'estabilitat entre els dos aliments de llavors.L'activitat de la mirosinasa té un paper important en la biodisponibilitat de productes d'hidròlisi com els isotiocianats en plantes de Brassicaceae76.Informes anteriors de Pocock et al.77 i Wilkinson et al.78 han demostrat que els canvis en l'activitat i l'estabilitat de la mirosinasa també poden estar associats a factors genètics i ambientals.
El contingut esperat d'isotiocianats bioactius es va calcular a partir dels valors LC50 de cada menjar de llavors a les 24 i 72 hores (taula 5) per comparar-los amb les aplicacions químiques corresponents.Després de 24 hores, els isotiocianats de la farina de llavors eren més tòxics que els compostos purs.Els valors de LC50 calculats a partir de parts per milió (ppm) dels tractaments de llavors d'isotiocianat eren inferiors als valors de LC50 per a aplicacions BITC, AITC i 4-HBITC.Vam observar larves que consumien pellets de farina de llavors (figura 3A).En conseqüència, les larves poden rebre una exposició més concentrada als isotiocianats tòxics mitjançant la ingestió de pellets de farina de llavors.Això va ser més evident en els tractaments de farina de llavors IG i PG a l'exposició de 24 hores, on les concentracions de LC50 eren un 75% i un 72% més baixes que els tractaments AITC i 4-HBITC purs, respectivament.Els tractaments Ls i DFP eren més tòxics que l'isotiocianat pur, amb valors de LC50 24% i 41% inferiors, respectivament.Les larves en el tractament de control es van pupar amb èxit (Fig. 3B), mentre que la majoria de les larves en el tractament amb farina de llavors no es van pupar i el desenvolupament larvari es va retardar significativament (Fig. 3B, D).A Spodopteralitura, els isotiocianats s'associen amb un retard del creixement i un retard del desenvolupament79.
Larves d'Ae.Els mosquits Aedes aegypti van estar exposats contínuament a pols de llavors de Brassica durant 24-72 hores.(A) Larves mortes amb partícules de farina de llavors a les peces bucals (encerclats);(B) El tractament de control (dH20 sense farina de llavors afegit) mostra que les larves creixen normalment i comencen a pupar després de 72 hores (C, D) Larves tractades amb farina de llavors;la farina de llavors va mostrar diferències en el desenvolupament i no va fer pupa.
No hem estudiat el mecanisme dels efectes tòxics dels isotiocianats sobre les larves de mosquits.Tanmateix, estudis anteriors en formigues vermelles de foc (Solenopsis invicta) han demostrat que la inhibició de la glutatió S-transferasa (GST) i l'esterasa (EST) és el principal mecanisme de la bioactivitat dels isotiocianats, i l'AITC, fins i tot amb una activitat baixa, també pot inhibir l'activitat de la GST. .formigues de foc importades vermelles en concentracions baixes.La dosi és de 0,5 µg/ml80.En canvi, l'AITC inhibeix l'acetilcolinesterasa en els morrons adults (Sitophilus zeamais)81.S'han de fer estudis similars per dilucidar el mecanisme de l'activitat dels isotiocianats en les larves de mosquits.
Utilitzem el tractament DFP inactivat per calor per donar suport a la proposta que la hidròlisi dels glucosinolats vegetals per formar isotiocianats reactius serveix com a mecanisme per al control de larves de mosquit mitjançant farina de llavors de mostassa.La farina de llavors de DFP-HT no era tòxica a les taxes d'aplicació provades.Lafarga et al.82 van informar que els glucosinolats són sensibles a la degradació a altes temperatures.També s'espera que el tractament tèrmic desnaturalitzi l'enzim mirosinasa en la farina de llavors i impedeix la hidròlisi dels glucosinolats per formar isotiocianats reactius.Això també va ser confirmat per Okunade et al.75 va demostrar que la mirosinasa és sensible a la temperatura, mostrant que l'activitat de la mirosinasa es va inactivar completament quan la mostassa, la mostassa negra i les llavors de sang es van exposar a temperatures superiors als 80 °.C. Aquests mecanismes poden provocar la pèrdua de l'activitat insecticida de la farina de llavors DFP tractada tèrmicament.
Així, la farina de llavors de mostassa i els seus tres isotiocianats principals són tòxics per a les larves de mosquits.Tenint en compte aquestes diferències entre la farina de llavors i els tractaments químics, l'ús de farina de llavors pot ser un mètode eficaç de control dels mosquits.Cal identificar formulacions adequades i sistemes de lliurament efectius per millorar l'eficàcia i l'estabilitat de l'ús de pols de llavors.Els nostres resultats indiquen l'ús potencial de farina de llavors de mostassa com a alternativa als pesticides sintètics.Aquesta tecnologia podria convertir-se en una eina innovadora per controlar els vectors de mosquits.Com que les larves de mosquit prosperen en ambients aquàtics i els glucosinolats de farina de llavors es converteixen enzimàticament en isotiocianats actius després de la hidratació, l'ús de farina de llavors de mostassa en aigua infestada de mosquits ofereix un potencial de control important.Tot i que l'activitat larvicida dels isotiocianats varia (BITC > AITC > 4-HBITC), es necessiten més investigacions per determinar si la combinació de farina de llavors amb múltiples glucosinolats augmenta sinèrgicament la toxicitat.Aquest és el primer estudi que demostra els efectes insecticides de la farina de llavors crucíferes desgreixades i tres isotiocianats bioactius sobre els mosquits.Els resultats d'aquest estudi obren nous camins en demostrar que la farina de llavors de col desgreixada, un subproducte de l'extracció d'oli de les llavors, pot servir com a agent larvicida prometedor per al control dels mosquits.Aquesta informació pot ajudar a millorar el descobriment d'agents de biocontrol vegetal i el seu desenvolupament com a biopesticides barats, pràctics i respectuosos amb el medi ambient.
Els conjunts de dades generats per a aquest estudi i les anàlisis resultants estan disponibles a l'autor corresponent a petició raonable.Al final de l'estudi, es van destruir tots els materials utilitzats en l'estudi (insectes i farina de llavors).


Hora de publicació: 29-jul-2024