I fod yn effeithiolrheoli mosgitosa lleihau nifer yr achosion o glefydau maen nhw'n eu cario, mae angen dewisiadau amgen strategol, cynaliadwy a chyfeillgar i'r amgylchedd yn lle plaladdwyr cemegol. Fe wnaethon ni werthuso prydau hadau o rai Brassicaceae (teulu Brassica) fel ffynhonnell isothiocyanadau sy'n deillio o blanhigion a gynhyrchir trwy hydrolysis ensymatig o glwcosinolatau anactif yn fiolegol i'w defnyddio i reoli Aedes Eifftaidd (L., 1762). Pryd hadau pum-ddifrasterog (Brassica juncea (L) Czern., 1859, Lepidium sativum L., 1753, Sinapis alba L., 1753, Thlaspi arvense L., 1753 a Thlaspi arvense – tri phrif fath o ddadactifadu thermol a diraddio ensymatig Cynhyrchion cemegol I bennu gwenwyndra (LC50) allyl isothiocyanad, bensyl isothiocyanad a 4-hydroxybenzylisothiocyanad i larfa Aedes aegypti ar ôl amlygiad 24 awr = 0.04 g/120 ml dH2O). Gwerthoedd LC50 ar gyfer mwstard, mwstard gwyn a marchrawn. Roedd pryd hadau yn 0.05, 0.08 a 0.05 yn y drefn honno o'i gymharu ag isothiocyanate allyl (LC50 = 19.35 ppm) a 4. Roedd -Hydroxybenzylisothiocyanate (LC50 = 55.41 ppm) yn fwy gwenwynig i larfa drwy 24 awr ar ôl triniaeth na 0.1 g/120 ml dH2O yn y drefn honno. Mae'r canlyniadau hyn yn gyson â chynhyrchu pryd hadau alfalfa. Mae effeithlonrwydd uwch esterau bensyl yn cyfateb i'r gwerthoedd LC50 a gyfrifwyd. Gall defnyddio pryd hadau ddarparu dull effeithiol o reoli mosgitos. effeithiolrwydd powdr hadau croesliferaidd a'i brif gydrannau cemegol yn erbyn larfa mosgitos ac yn dangos sut y gall y cyfansoddion naturiol mewn powdr hadau croesliferaidd wasanaethu fel larfaladdwr addawol sy'n gyfeillgar i'r amgylchedd ar gyfer rheoli mosgitos.
Mae clefydau a gludir gan fectorau a achosir gan fosgitos Aedes yn parhau i fod yn broblem iechyd cyhoeddus fyd-eang fawr. Mae nifer yr achosion o glefydau a gludir gan fosgitos yn lledaenu'n ddaearyddol1,2,3 ac yn ailymddangos, gan arwain at achosion o glefydau difrifol4,5,6,7. Mae lledaeniad clefydau ymhlith bodau dynol ac anifeiliaid (e.e. chikungunya, dengue, twymyn Rift Valley, twymyn felen a firws Zika) yn ddigynsail. Mae twymyn dengue yn unig yn rhoi tua 3.6 biliwn o bobl mewn perygl o gael eu heintio yn y trofannau, gyda thua 390 miliwn o heintiau'n digwydd yn flynyddol, gan arwain at 6,100–24,300 o farwolaethau'r flwyddyn8. Mae ailymddangosiad ac achosion o'r firws Zika yn Ne America wedi denu sylw ledled y byd oherwydd y difrod i'r ymennydd y mae'n ei achosi mewn plant a anwyd i fenywod heintiedig2. Mae Kremer et al3 yn rhagweld y bydd amrediad daearyddol mosgitos Aedes yn parhau i ehangu ac erbyn 2050, bydd hanner poblogaeth y byd mewn perygl o gael eu heintio gan arbofirysau a gludir gan fosgitos.
Ac eithrio'r brechlynnau a ddatblygwyd yn ddiweddar yn erbyn dengue a thwymyn felen, nid yw brechlynnau yn erbyn y rhan fwyaf o glefydau a gludir gan fosgitos wedi'u datblygu eto9,10,11. Mae brechlynnau ar gael o hyd mewn meintiau cyfyngedig a dim ond mewn treialon clinigol y cânt eu defnyddio. Mae rheoli cludwyr mosgitos gan ddefnyddio pryfleiddiaid synthetig wedi bod yn strategaeth allweddol i reoli lledaeniad clefydau a gludir gan fosgitos12,13. Er bod plaladdwyr synthetig yn effeithiol wrth ladd mosgitos, mae'r defnydd parhaus o blaladdwyr synthetig yn effeithio'n negyddol ar organebau nad ydynt yn dargedau ac yn llygru'r amgylchedd14,15,16. Yn fwy brawychus fyth yw'r duedd o gynyddu ymwrthedd mosgitos i bryfleiddiaid cemegol17,18,19. Mae'r problemau hyn sy'n gysylltiedig â phlaladdwyr wedi cyflymu'r chwilio am ddewisiadau amgen effeithiol a chyfeillgar i'r amgylchedd i reoli cludwyr clefydau.
Mae amryw o blanhigion wedi'u datblygu fel ffynonellau ffytoplastigiaid ar gyfer rheoli plâu20,21. Yn gyffredinol, mae sylweddau planhigion yn gyfeillgar i'r amgylchedd oherwydd eu bod yn fioddiraddadwy ac mae ganddynt wenwyndra isel neu ddibwys i organebau nad ydynt yn darged fel mamaliaid, pysgod ac amffibiaid20,22. Mae paratoadau llysieuol yn hysbys am gynhyrchu amrywiaeth o gyfansoddion bioactif gyda gwahanol fecanweithiau gweithredu i reoli gwahanol gamau bywyd mosgitos yn effeithiol23,24,25,26. Mae cyfansoddion sy'n deillio o blanhigion fel olewau hanfodol a chynhwysion planhigion gweithredol eraill wedi denu sylw ac wedi paratoi'r ffordd ar gyfer offer arloesol i reoli cludwyr mosgitos. Mae olewau hanfodol, monoterpenau a sesquiterpenau yn gweithredu fel gwrthyrwyr, atalwyr bwydo ac oficiaid27,28,29,30,31,32,33. Mae llawer o olewau llysiau yn achosi marwolaeth larfae, chwilerod ac oedolion mosgito34,35,36, gan effeithio ar systemau nerfol, resbiradol, endocrin a systemau pwysig eraill pryfed37.
Mae astudiaethau diweddar wedi rhoi cipolwg ar y defnydd posibl o blanhigion mwstard a'u hadau fel ffynhonnell cyfansoddion bioactif. Mae blawd hadau mwstard wedi'i brofi fel biomygdarthwr38,39,40,41 ac wedi'i ddefnyddio fel gwelliant pridd ar gyfer atal chwyn42,43,44 a rheoli pathogenau planhigion a gludir yn y pridd45,46,47,48,49,50, maeth planhigion, nematodau41,51, 52, 53, 54 a phlâu55, 56, 57, 58, 59, 60. Priodolir gweithgaredd ffwngladdol y powdrau hadau hyn i gyfansoddion amddiffynnol planhigion o'r enw isothiocyanadau38,42,60. Mewn planhigion, mae'r cyfansoddion amddiffynnol hyn yn cael eu storio mewn celloedd planhigion ar ffurf glwcosinolatau nad ydynt yn fioactif. Fodd bynnag, pan fydd planhigion yn cael eu difrodi gan fwydo pryfed neu haint pathogenau, mae glwcosinolatau'n cael eu hydrolysu gan myrosinase yn isothiocyanadau bioactif55,61. Mae isothiocyanadau yn gyfansoddion anweddol y gwyddys bod ganddynt weithgaredd gwrthficrobaidd a phryfleiddiaidd sbectrwm eang, ac mae eu strwythur, eu gweithgaredd biolegol a'u cynnwys yn amrywio'n fawr ymhlith rhywogaethau Brassicaceae42,59,62,63.
Er bod isothiosianadau sy'n deillio o flawd hadau mwstard yn hysbys i fod â gweithgaredd lladd pryfed, mae diffyg data ar weithgaredd biolegol yn erbyn cludwyr arthropodau sy'n bwysig yn feddygol. Archwiliodd ein hastudiaeth weithgaredd lladd larfa pedwar powdr hadau wedi'u dadfrasteru yn erbyn mosgitos Aedes. Larfa Aedes aegypti. Nod yr astudiaeth oedd gwerthuso eu defnydd posibl fel bioblaladdwyr sy'n gyfeillgar i'r amgylchedd ar gyfer rheoli mosgitos. Profwyd hefyd dri phrif gydran gemegol y blawd hadau, sef allyl isothiosianad (AITC), bensyl isothiosianad (BITC), a 4-hydroxybenzylisothiosianad (4-HBITC) i brofi gweithgaredd biolegol y cydrannau cemegol hyn ar larfa mosgitos. Dyma'r adroddiad cyntaf i werthuso effeithiolrwydd pedwar powdr hadau bresych a'u prif gydrannau cemegol yn erbyn larfa mosgitos.
Cadwyd cytrefi labordy o Aedes aegypti (straen Rockefeller) ar 26°C, lleithder cymharol (RH) o 70% a 10:14 awr (ffotogyfnod L:D). Cafodd y benywod a baru eu lletya mewn cewyll plastig (uchder 11 cm a diamedr 9.5 cm) a'u bwydo trwy system fwydo â photel gan ddefnyddio gwaed buchol sitredig (HemoStat Laboratories Inc., Dixon, CA, UDA). Cynhaliwyd bwydo gwaed fel arfer gan ddefnyddio porthwr aml-wydr pilen (Chemglass, Life Sciences LLC, Vineland, NJ, UDA) wedi'i gysylltu â thiwb bath dŵr cylchredol (HAAKE S7, Thermo-Scientific, Waltham, MA, UDA) gyda rheolaeth tymheredd o 37°C. Ymestynnwch ffilm o Parafilm M ar waelod pob siambr fwydo wydr (arwynebedd 154 mm2). Yna gosodwyd pob porthwr ar y grid uchaf a oedd yn gorchuddio'r cawell yn cynnwys y fenyw sy'n paru. Ychwanegwyd tua 350–400 μl o waed gwartheg at dwndis porthiant gwydr gan ddefnyddio piped Pasteur (Fisherbrand, Fisher Scientific, Waltham, MA, UDA) a gadawyd i'r mwydod oedolion ddraenio am o leiaf awr. Yna rhoddwyd toddiant swcros 10% i fenywod beichiog a chaniatawyd iddynt ddodwy wyau ar bapur hidlo llaith wedi'i leinio mewn cwpanau soufflé ultra-glir unigol (maint 1.25 fl oz, Dart Container Corp., Mason, MI, UDA). Rhowch y papur hidlo sy'n cynnwys yr wyau mewn bag wedi'i selio (SC Johnsons, Racine, WI) a'i storio ar 26°C. Deorwyd yr wyau a magwyd tua 200–250 o larfa mewn hambyrddau plastig yn cynnwys cymysgedd o fwyd cwningen (ZuPreem, Premium Natural Products, Inc., Mission, KS, UDA) a phowdr afu (MP Biomedicals, LLC, Solon, OH, UDA). a ffiled pysgodyn (TetraMin, Tetra GMPH, Meer, yr Almaen) mewn cymhareb o 2:1:1. Defnyddiwyd larfae trydydd instar hwyr yn ein bioassays.
Cafwyd deunydd hadau planhigion a ddefnyddiwyd yn yr astudiaeth hon o'r ffynonellau masnachol a llywodraethol canlynol: Brassica juncea (mwstard brown-Pacific Gold) a Brassica juncea (mwstard gwyn-Ida Gold) gan Gydweithfa Ffermwyr y Gogledd-orllewin Môr Tawel, Talaith Washington, UDA; (Garden Cress) gan Kelly Seed and Hardware Co., Peoria, IL, UDA a Thlaspi arvense (Field Pennycress-Elisabeth) gan USDA-ARS, Peoria, IL, UDA; Ni chafodd yr un o'r hadau a ddefnyddiwyd yn yr astudiaeth eu trin â phlaladdwyr. Proseswyd a defnyddiwyd yr holl ddeunydd hadau yn yr astudiaeth hon yn unol â rheoliadau lleol a chenedlaethol ac yn unol â'r holl reoliadau lleol gwladwriaethol a chenedlaethol perthnasol. Ni archwiliodd yr astudiaeth hon amrywiaethau planhigion trawsgenig.
Malwyd hadau Brassica juncea (PG), Alfalfa (Ls), Mwstard gwyn (IG), a Thlaspi arvense (DFP) yn bowdr mân gan ddefnyddio melin uwch-allgyrchol Retsch ZM200 (Retsch, Haan, yr Almaen) a oedd â rhwyll 0.75 mm a rotor dur di-staen, 12 dant, 10,000 rpm (Tabl 1). Trosglwyddwyd y powdr hadau wedi'i falu i wniadur papur a'i ddadfrasteru â hecsan mewn cyfarpar Soxhlet am 24 awr. Cafodd is-sampl o fwstard maes wedi'i ddadfrasteru ei drin â gwres ar 100 °C am 1 awr i ddadnatureiddio myrosinase ac atal hydrolysis glwcosinolatau i ffurfio isothiocyanadau biolegol weithredol. Defnyddiwyd powdr hadau marchrawn wedi'i drin â gwres (DFP-HT) fel rheolaeth negyddol trwy ddadnatureiddio myrosinase.
Penderfynwyd cynnwys glwcosinolad blawd hadau wedi'i ddadfrasteru mewn tri chopi gan ddefnyddio cromatograffaeth hylif perfformiad uchel (HPLC) yn unol â phrotocol a gyhoeddwyd yn flaenorol 64. Yn gryno, ychwanegwyd 3 mL o fethanol at sampl 250 mg o bowdr hadau wedi'i ddadfrasteru. Cafodd pob sampl ei soniceiddio mewn baddon dŵr am 30 munud a'i adael yn y tywyllwch ar 23°C am 16 awr. Yna hidlwyd aliquot 1 mL o'r haen organig trwy hidlydd 0.45 μm i mewn i samplwr awtomatig. Gan redeg ar system HPLC Shimadzu (dau bwmp LC 20AD; samplwr awtomatig SIL 20A; dadnwywr DGU 20As; synhwyrydd UV-VIS SPD-20A ar gyfer monitro ar 237 nm; a modiwl bws cyfathrebu CBM-20A), penderfynwyd cynnwys glwcosinolad blawd hadau mewn tri chopi gan ddefnyddio meddalwedd Shimadzu LC Solution fersiwn 1.25 (Shimadzu Corporation, Columbia, MD, UDA). Colofn cyfnod gwrthdro C18 Inertsil oedd y golofn (250 mm × 4.6 mm; RP C-18, ODS-3, 5u; GL Sciences, Torrance, CA, UDA). Gosodwyd amodau cyfnod symudol cychwynnol ar 12% methanol/88% 0.01 M tetrabutylammonium hydrocsid mewn dŵr (TBAH; Sigma-Aldrich, St. Louis, MO, UDA) gyda chyfradd llif o 1 mL/mun. Ar ôl chwistrellu 15 μl o sampl, cynhaliwyd yr amodau cychwynnol am 20 munud, ac yna addaswyd y gymhareb toddydd i 100% methanol, gyda chyfanswm amser dadansoddi sampl o 65 munud. Cynhyrchwyd cromlin safonol (yn seiliedig ar nM/mAb) trwy wanhau cyfresol o safonau sinapin, glwcosinolad a myrosin wedi'u paratoi'n ffres (Sigma-Aldrich, St. Louis, MO, UDA) i amcangyfrif cynnwys sylffwr pryd hadau wedi'i ddadfrasteru. glwcosinoladau. Profwyd crynodiadau glwcosinolad yn y samplau ar Agilent 1100 HPLC (Agilent, Santa Clara, CA, UDA) gan ddefnyddio'r fersiwn OpenLAB CDS ChemStation (C.01.07 SR2 [255]) a oedd â'r un golofn a chan ddefnyddio dull a ddisgrifiwyd yn flaenorol. Penderfynwyd crynodiadau glwcosinolad; dylid eu cymharu rhwng systemau HPLC.
Prynwyd isothiocyanad allyl (94%, sefydlog) a isothiocyanad bensyl (98%) gan Fisher Scientific (Thermo Fisher Scientific, Waltham, MA, UDA). Prynwyd 4-Hydroxybenzylisothiocyanad gan ChemCruz (Santa Cruz Biotechnology, CA, UDA). Pan gaiff ei hydrolysu'n ensymatig gan myrosinase, mae glwcosinolatau, glwcosinolatau, a glwcosinolatau yn ffurfio isothiocyanad allyl, isothiocyanad bensyl, a 4-hydroxybenzylisothiocyanad, yn y drefn honno.
Perfformiwyd bioasai labordy yn ôl dull Muturi et al. 32 gydag addasiadau. Defnyddiwyd pum porthiant hadau braster isel yn yr astudiaeth: DFP, DFP-HT, IG, PG ac Ls. Gosodwyd ugain larfa mewn bicer tair ffordd tafladwy 400 mL (VWR International, LLC, Radnor, PA, UDA) yn cynnwys 120 mL o ddŵr wedi'i ddad-ïoneiddio (dH2O). Profwyd saith crynodiad pryd hadau am wenwyndra larfa mosgito: 0.01, 0.02, 0.04, 0.06, 0.08, 0.1 a 0.12 g o bryd hadau/120 ml dH2O ar gyfer pryd hadau DFP, DFP-HT, IG a PG. Mae bioasai rhagarweiniol yn dangos bod blawd hadau Ls heb fraster yn fwy gwenwynig na phedwar blawd hadau arall a brofwyd. Felly, fe wnaethom addasu'r saith crynodiad triniaeth o flawd hadau Ls i'r crynodiadau canlynol: 0.015, 0.025, 0.035, 0.045, 0.055, 0.065, a 0.075 g/120 mL dH2O.
Cynhwyswyd grŵp rheoli heb ei drin (dH20, dim atchwanegiad pryd hadau) i asesu marwolaethau pryfed arferol o dan amodau assay. Roedd bioasayau tocsicolegol ar gyfer pob pryd hadau yn cynnwys tri bicer tri-llethr dyblyg (20 larfa trydydd cyfnod hwyr fesul bicer), am gyfanswm o 108 o ffiolau. Storiwyd cynwysyddion wedi'u trin ar dymheredd ystafell (20-21°C) a chofnodwyd marwolaethau larfa yn ystod 24 a 72 awr o amlygiad parhaus i grynodiadau triniaeth. Os nad yw corff a'r atodiadau'n symud pan gânt eu tyllu neu eu cyffwrdd â sbatwla dur di-staen tenau, ystyrir bod larfa'r mosgito wedi marw. Fel arfer, mae larfa marw yn aros yn llonydd mewn safle dorsal neu fentrol ar waelod y cynhwysydd neu ar wyneb y dŵr. Ailadroddwyd yr arbrawf dair gwaith ar ddiwrnodau gwahanol gan ddefnyddio gwahanol grwpiau o larfa, am gyfanswm o 180 o larfa a amlygwyd i bob crynodiad triniaeth.
Aseswyd gwenwyndra AITC, BITC, a 4-HBITC i larfa mosgitos gan ddefnyddio'r un weithdrefn bioases ond gyda thriniaethau gwahanol. Paratowch doddiannau stoc 100,000 ppm ar gyfer pob cemegyn trwy ychwanegu 100 µL o'r cemegyn at 900 µL o ethanol absoliwt mewn tiwb allgyrchu 2-mL a'i ysgwyd am 30 eiliad i gymysgu'n drylwyr. Penderfynwyd crynodiadau triniaeth yn seiliedig ar ein bioases rhagarweiniol, a ganfu fod BITC yn llawer mwy gwenwynig nag AITC a 4-HBITC. I bennu gwenwyndra, defnyddiwyd 5 crynodiad o BITC (1, 3, 6, 9 a 12 ppm), 7 crynodiad o AITC (5, 10, 15, 20, 25, 30 a 35 ppm) a 6 crynodiad o 4-HBITC (15, 15, 20, 25, 30 a 35 ppm). 30, 45, 60, 75 a 90 ppm). Chwistrellwyd y driniaeth reoli â 108 μL o ethanol absoliwt, sy'n cyfateb i gyfaint mwyaf y driniaeth gemegol. Ailadroddwyd bioasesau fel uchod, gan amlygu cyfanswm o 180 o larfa fesul crynodiad triniaeth. Cofnodwyd marwolaethau larfa ar gyfer pob crynodiad o AITC, BITC, a 4-HBITC ar ôl 24 awr o amlygiad parhaus.
Perfformiwyd dadansoddiad tebygolrwydd o 65 o ddata marwolaethau sy'n gysylltiedig â dos gan ddefnyddio meddalwedd Polo (Polo Plus, LeOra Software, fersiwn 1.0) i gyfrifo crynodiad angheuol 50% (LC50), crynodiad angheuol 90% (LC90), llethr, cyfernod dos angheuol, a chrynodiad angheuol 95%. yn seiliedig ar gyfyngau hyder ar gyfer cymhareb dos angheuol ar gyfer crynodiad wedi'i drawsnewid yn log a chromliniau dos-marwolaeth. Mae data marwolaethau yn seiliedig ar ddata dyblyg cyfunol o 180 o larfa a oedd wedi'u hamlygu i bob crynodiad triniaeth. Perfformiwyd dadansoddiadau tebygolrwydd ar wahân ar gyfer pob pryd hadau a phob cydran gemegol. Yn seiliedig ar y cyfwng hyder 95% o'r gymhareb dos angheuol, ystyriwyd bod gwenwyndra pryd hadau a chynhwysion cemegol i larfa mosgitos yn sylweddol wahanol, felly nid oedd cyfwng hyder yn cynnwys gwerth o 1 yn sylweddol wahanol, P = 0.0566.
Rhestrir canlyniadau HPLC ar gyfer pennu'r prif glwcosinolatau mewn blawd hadau wedi'i ddadfrasteru DFP, IG, PG ac Ls yn Nhabl 1. Roedd y prif glwcosinolatau yn y blawd hadau a brofwyd yn amrywio ac eithrio DFP a PG, a oedd ill dau yn cynnwys glwcosinolatau myrosinase. Roedd cynnwys myrosinin mewn PG yn uwch nag yn DFP, 33.3 ± 1.5 a 26.5 ± 0.9 mg/g, yn y drefn honno. Roedd powdr hadau Ls yn cynnwys 36.6 ± 1.2 mg/g o glwcoglycon, tra bod powdr hadau IG yn cynnwys 38.0 ± 0.5 mg/g o sinapine.
Lladdwyd larfae mosgitos Ae. Aedes aegypti pan gawsant eu trin â phryd hadau wedi'i ddadfrasteru, er bod effeithiolrwydd y driniaeth yn amrywio yn dibynnu ar rywogaeth y planhigyn. Dim ond DFP-NT nad oedd yn wenwynig i larfae mosgito ar ôl 24 a 72 awr o amlygiad (Tabl 2). Cynyddodd gwenwyndra'r powdr hadau gweithredol gyda chrynodiad cynyddol (Ffig. 1A, B). Amrywiodd gwenwyndra pryd hadau i larfae mosgito yn sylweddol yn seiliedig ar y CI 95% o gymhareb dos angheuol gwerthoedd LC50 ar asesiadau 24 awr a 72 awr (Tabl 3). Ar ôl 24 awr, roedd effaith wenwynig pryd hadau Ls yn fwy na thriniaethau pryd hadau eraill, gyda'r gweithgaredd uchaf a'r gwenwyndra mwyaf i larfae (LC50 = 0.04 g/120 ml dH2O). Roedd larfae yn llai sensitif i DFP ar ôl 24 awr o'i gymharu â thriniaethau powdr hadau IG, Ls a PG, gyda gwerthoedd LC50 o 0.115, 0.04 a 0.08 g/120 ml dH2O yn y drefn honno, a oedd yn ystadegol uwch na'r gwerth LC50. 0.211 g/120 ml dH2O (Tabl 3). Roedd gwerthoedd LC90 DFP, IG, PG ac Ls yn 0.376, 0.275, 0.137 a 0.074 g/120 ml dH2O, yn y drefn honno (Tabl 2). Y crynodiad uchaf o DPP oedd 0.12 g/120 ml dH2O. Ar ôl 24 awr o asesu, dim ond 12% oedd y gyfradd marwolaethau larfae gyfartalog, tra bod y gyfradd marwolaethau larfae IG a PG wedi cyrraedd 51% ac 82%, yn y drefn honno. Ar ôl 24 awr o werthuso, roedd marwolaethau larfa cyfartalog ar gyfer y crynodiad uchaf o driniaeth pryd hadau Ls (0.075 g/120 ml dH2O) yn 99% (Ffig. 1A).
Amcangyfrifwyd cromliniau marwolaethau o'r ymateb dos (Probit) o larfae Ae. Egyptian (larfae 3ydd cyfnod) i grynodiad pryd hadau 24 awr (A) a 72 awr (B) ar ôl y driniaeth. Mae'r llinell ddotiog yn cynrychioli LC50 y driniaeth pryd hadau. DFP Thlaspi arvense, DFP-HT Thlaspi arvense wedi'i anactifadu â gwres, IG Sinapsis alba (Aur Ida), PG Brassica juncea (Aur y Môr Tawel), Ls Lepidium sativum.
Ar ôl gwerthusiad 72 awr, roedd gwerthoedd LC50 pryd hadau DFP, IG a PG yn 0.111, 0.085 a 0.051 g/120 ml dH2O, yn y drefn honno. Bu farw bron pob larfa a gafodd ei hamlygu i bryd hadau Ls ar ôl 72 awr o amlygiad, felly roedd data marwolaethau yn anghyson â dadansoddiad Probit. O'i gymharu â phryd hadau eraill, roedd larfa yn llai sensitif i driniaeth pryd hadau DFP ac roedd ganddynt werthoedd LC50 uwch yn ystadegol (Tablau 2 a 3). Ar ôl 72 awr, amcangyfrifwyd bod gwerthoedd LC50 ar gyfer triniaethau pryd hadau DFP, IG a PG yn 0.111, 0.085 a 0.05 g/120 ml dH2O, yn y drefn honno. Ar ôl 72 awr o werthuso, roedd gwerthoedd LC90 powdrau hadau DFP, IG a PG yn 0.215, 0.254 a 0.138 g/120 ml dH2O, yn y drefn honno. Ar ôl 72 awr o werthuso, roedd marwolaethau larfa cyfartalog ar gyfer y triniaethau pryd hadau DFP, IG a PG ar grynodiad uchaf o 0.12 g/120 ml dH2O yn 58%, 66% a 96%, yn y drefn honno (Ffig. 1B). Ar ôl gwerthuso 72 awr, canfuwyd bod pryd hadau PG yn fwy gwenwynig na phryd hadau IG a DFP.
Gall isothiocyanadau synthetig, isothiocyanad allyl (AITC), isothiocyanad bensyl (BITC) a 4-hydroxybenzylisothiocyanad (4-HBITC) ladd larfa mosgitos yn effeithiol. 24 awr ar ôl y driniaeth, roedd BITC yn fwy gwenwynig i larfa gyda gwerth LC50 o 5.29 ppm o'i gymharu â 19.35 ppm ar gyfer AITC a 55.41 ppm ar gyfer 4-HBITC (Tabl 4). O'i gymharu ag AITC a BITC, mae gan 4-HBITC wenwyndra is a gwerth LC50 uwch. Mae gwahaniaethau sylweddol yng ngwenwyndra larfa mosgitos y ddau brif isothiocyanad (Ls a PG) yn y pryd hadau mwyaf grymus. Dangosodd gwenwyndra yn seiliedig ar gymhareb dos angheuol gwerthoedd LC50 rhwng AITC, BITC, a 4-HBITC wahaniaeth ystadegol fel nad oedd y CI 95% o gymhareb dos angheuol LC50 yn cynnwys gwerth o 1 (P = 0.05, Tabl 4). Amcangyfrifwyd bod y crynodiadau uchaf o BITC ac AITC wedi lladd 100% o'r larfae a brofwyd (Ffigur 2).
Amcangyfrifwyd cromliniau marwolaethau o'r ymateb dos (Probit) o Ae. 24 awr ar ôl y driniaeth, cyrhaeddodd larfa Eifftaidd (larfa 3ydd cyfnod) grynodiadau isothiocyanad synthetig. Mae'r llinell ddotiog yn cynrychioli'r LC50 ar gyfer triniaeth isothiocyanad. Isothiocyanad bensyl BITC, isothiocyanad allyl AITC a 4-HBITC.
Mae defnyddio bioblaladdwyr planhigion fel asiantau rheoli fector mosgitos wedi cael ei astudio ers tro byd. Mae llawer o blanhigion yn cynhyrchu cemegau naturiol sydd â gweithgaredd lladd pryfed37. Mae eu cyfansoddion bioactif yn darparu dewis arall deniadol i blaladdwyr synthetig gyda photensial mawr wrth reoli plâu, gan gynnwys mosgitos.
Mae planhigion mwstard yn cael eu tyfu fel cnwd ar gyfer eu hadau, a'u defnyddio fel sbeis a ffynhonnell olew. Pan gaiff olew mwstard ei dynnu o'r hadau neu pan gaiff mwstard ei dynnu i'w ddefnyddio fel biodanwydd, 69 y sgil-gynnyrch yw blawd hadau wedi'i ddadfrasteru. Mae'r blawd hadau hwn yn cadw llawer o'i gydrannau biocemegol naturiol ac ensymau hydrolytig. Priodolir gwenwyndra'r blawd hadau hwn i gynhyrchu isothiocyanadau 55,60,61. Mae isothiocyanadau yn cael eu ffurfio trwy hydrolysis glwcosinolatau gan yr ensym myrosinase yn ystod hydradu blawd hadau 38,55,70 ac maent yn hysbys am gael effeithiau ffwngladdol, bacteriladdol, nematicladdol a phryflladdol, yn ogystal â phriodweddau eraill gan gynnwys effeithiau synhwyraidd cemegol a phriodweddau cemotherapiwtig 61,62,70. Mae sawl astudiaeth wedi dangos bod planhigion mwstard a blawd hadau yn gweithredu'n effeithiol fel mygdarthwyr yn erbyn pridd a phlâu bwyd sydd wedi'u storio 57,59,71,72. Yn yr astudiaeth hon, fe wnaethom asesu gwenwyndra pryd pedwar had a'i dri chynnyrch bioactif AITC, BITC, a 4-HBITC i larfa mosgitos Aedes. Aedes aegypti. Disgwylir i ychwanegu pryd hadau yn uniongyrchol at ddŵr sy'n cynnwys larfa mosgitos actifadu prosesau ensymatig sy'n cynhyrchu isothiocyanadau sy'n wenwynig i larfa mosgitos. Dangoswyd y biodrawsnewidiad hwn yn rhannol gan y gweithgaredd larfacidaidd a welwyd o'r pryd hadau a cholli gweithgaredd pryfleiddiol pan gafodd pryd hadau mwstard corrach ei drin â gwres cyn ei ddefnyddio. Disgwylir i driniaeth wres ddinistrio'r ensymau hydrolytig sy'n actifadu glwcosinolatau, a thrwy hynny atal ffurfio isothiocyanadau bioactif. Dyma'r astudiaeth gyntaf i gadarnhau priodweddau pryfleiddiol powdr hadau bresych yn erbyn mosgitos mewn amgylchedd dyfrol.
Ymhlith y powdrau hadau a brofwyd, powdr hadau berwr y dŵr (Ls) oedd y mwyaf gwenwynig, gan achosi marwolaethau uchel i Aedes albopictus. Proseswyd larfae Aedes aegypti yn barhaus am 24 awr. Roedd gan y tri phowdr hadau sy'n weddill (PG, IG a DFP) weithgaredd arafach ac roeddent yn dal i achosi marwolaethau sylweddol ar ôl 72 awr o driniaeth barhaus. Dim ond blawd hadau Ls oedd yn cynnwys symiau sylweddol o glwcosinolatau, tra bod PG a DFP yn cynnwys myrosinase ac IG yn cynnwys glwcosinolate fel y prif glwcosinolate (Tabl 1). Mae glwcotropaeolin yn cael ei hydrolysu i BITC ac mae sinalbine yn cael ei hydrolysu i 4-HBITC61,62. Mae ein canlyniadau bioasai yn dangos bod blawd hadau Ls a BITC synthetig yn wenwynig iawn i larfae mosgitos. Prif gydran blawd hadau PG a DFP yw glwcosinolate myrosinase, sy'n cael ei hydrolysu i AITC. Mae AITC yn effeithiol wrth ladd larfae mosgitos gyda gwerth LC50 o 19.35 ppm. O'i gymharu ag AITC a BITC, isothiocyanad 4-HBITC yw'r lleiaf gwenwynig i larfa. Er bod AITC yn llai gwenwynig na BITC, mae eu gwerthoedd LC50 yn is na llawer o olewau hanfodol a brofwyd ar larfa mosgito32,73,74,75.
Mae ein powdr hadau croeslifol i'w ddefnyddio yn erbyn larfa mosgito yn cynnwys un glwcosinolad mawr, sy'n cyfrif am dros 98-99% o gyfanswm y glwcosinolatau fel y'u pennwyd gan HPLC. Canfuwyd symiau hybrin o glwcosinolatau eraill, ond roedd eu lefelau'n llai na 0.3% o gyfanswm y glwcosinolatau. Mae powdr hadau berwr y dŵr (L. sativum) yn cynnwys glwcosinolatau eilaidd (sinigrin), ond mae eu cyfran yn 1% o gyfanswm y glwcosinolatau, ac mae eu cynnwys yn dal yn ddibwys (tua 0.4 mg/g o bowdr hadau). Er bod PG a DFP yn cynnwys yr un prif glwcosinolad (myrosin), mae gweithgaredd larfacidol eu prydau hadau yn amrywio'n sylweddol oherwydd eu gwerthoedd LC50. Yn amrywio o ran gwenwyndra i lwydni powdrog. Gall ymddangosiad larfa Aedes aegypti fod oherwydd gwahaniaethau yng ngweithgaredd myrosinase neu sefydlogrwydd rhwng y ddau borthiant hadau. Mae gweithgaredd myrosinase yn chwarae rhan bwysig ym mioargaeledd cynhyrchion hydrolysis fel isothiocyanadau mewn planhigion Brassicaceae76. Mae adroddiadau blaenorol gan Pocock et al.77 a Wilkinson et al.78 wedi dangos y gall newidiadau yng ngweithgaredd a sefydlogrwydd myrosinase hefyd fod yn gysylltiedig â ffactorau genetig ac amgylcheddol.
Cyfrifwyd cynnwys isothiocyanad bioactif disgwyliedig yn seiliedig ar werthoedd LC50 pob pryd hadau ar ôl 24 a 72 awr (Tabl 5) i'w gymharu â chymwysiadau cemegol cyfatebol. Ar ôl 24 awr, roedd yr isothiocyanadau yn y pryd hadau yn fwy gwenwynig na'r cyfansoddion pur. Roedd gwerthoedd LC50 a gyfrifwyd yn seiliedig ar rannau fesul miliwn (ppm) o driniaethau hadau isothiocyanad yn is na gwerthoedd LC50 ar gyfer cymwysiadau BITC, AITC, a 4-HBITC. Gwelsom larfa yn bwyta pelenni pryd hadau (Ffigur 3A). O ganlyniad, gall larfa dderbyn amlygiad mwy crynodedig i isothiocyanadau gwenwynig trwy lyncu pelenni pryd hadau. Roedd hyn yn fwyaf amlwg yn y triniaethau pryd hadau IG a PG ar amlygiad 24 awr, lle'r oedd crynodiadau LC50 75% a 72% yn is na thriniaethau AITC pur a 4-HBITC, yn y drefn honno. Roedd triniaethau Ls a DFP yn fwy gwenwynig nag isothiocyanad pur, gyda gwerthoedd LC50 24% a 41% yn is, yn y drefn honno. Llwyddodd larfae yn y driniaeth reoli i chwilera (Ffig. 3B), tra na wnaeth y rhan fwyaf o larfae yn y driniaeth blawd hadau chwilera ac roedd datblygiad larfae wedi'i ohirio'n sylweddol (Ffig. 3B, D). Yn Spodopteralitura, mae isothiocyanadau yn gysylltiedig ag oedi twf ac oedi datblygiadol79.
Cafodd larfae mosgitos Ae. Aedes aegypti eu hamlygu'n barhaus i bowdr hadau Brassica am 24–72 awr. (A) Larfae marw gyda gronynnau o flawd hadau yn rhannau'r geg (wedi'u hamgylchynu); (B) Mae triniaeth reoli (dH20 heb flawd hadau ychwanegol) yn dangos bod larfae yn tyfu'n normal ac yn dechrau chwilera ar ôl 72 awr (C, D) Larfae a gafodd eu trin â phryd hadau; dangosodd y pryd hadau wahaniaethau mewn datblygiad ac ni wnaethant chwilera.
Nid ydym wedi astudio mecanwaith effeithiau gwenwynig isothiocyanadau ar larfa mosgitos. Fodd bynnag, mae astudiaethau blaenorol mewn morgrug tân coch (Solenopsis invicta) wedi dangos mai atal glutathione S-transferase (GST) ac esterase (EST) yw prif fecanwaith bioactifedd isothiocyanad, a gall AITC, hyd yn oed ar weithgaredd isel, hefyd atal gweithgaredd GST. morgrug tân coch wedi'u mewnforio mewn crynodiadau isel. Y dos yw 0.5 µg/ml80. Mewn cyferbyniad, mae AITC yn atal asetylcholinesterase mewn gwiddon ŷd oedolion (Sitophilus zeamais)81. Rhaid cynnal astudiaethau tebyg i egluro mecanwaith gweithgaredd isothiocyanad mewn larfa mosgitos.
Rydym yn defnyddio triniaeth DFP wedi'i ddadactifadu â gwres i gefnogi'r cynnig bod hydrolysis glwcosinolatau planhigion i ffurfio isothiocyanadau adweithiol yn gwasanaethu fel mecanwaith ar gyfer rheoli larfa mosgitos gan flawd hadau mwstard. Nid oedd blawd hadau DFP-HT yn wenwynig ar y cyfraddau cymhwysiad a brofwyd. Adroddodd Lafarga et al. 82 fod glwcosinolatau yn sensitif i ddiraddio ar dymheredd uchel. Disgwylir hefyd i driniaeth wres ddadnatureiddio'r ensym myrosinase mewn blawd hadau ac atal hydrolysis glwcosinolatau i ffurfio isothiocyanadau adweithiol. Cadarnhawyd hyn hefyd gan Okunade et al. 75 a ddangosodd fod myrosinase yn sensitif i dymheredd, gan ddangos bod gweithgaredd myrosinase wedi'i ddadactifadu'n llwyr pan oedd hadau mwstard, mwstard du, a gwreiddyn gwaed yn agored i dymheredd uwchlaw 80°. C. Gall y mecanweithiau hyn arwain at golli gweithgaredd pryfleiddiol blawd hadau DFP wedi'i drin â gwres.
Felly, mae blawd hadau mwstard a'i dri phrif isothiocyanad yn wenwynig i larfae mosgitos. O ystyried y gwahaniaethau hyn rhwng blawd hadau a thriniaethau cemegol, gall defnyddio blawd hadau fod yn ddull effeithiol o reoli mosgitos. Mae angen nodi fformwleiddiadau addas a systemau dosbarthu effeithiol i wella effeithiolrwydd a sefydlogrwydd defnyddio powdrau hadau. Mae ein canlyniadau'n dangos y defnydd posibl o flawd hadau mwstard fel dewis arall yn lle plaladdwyr synthetig. Gallai'r dechnoleg hon ddod yn offeryn arloesol ar gyfer rheoli cludwyr mosgitos. Gan fod larfae mosgitos yn ffynnu mewn amgylcheddau dyfrol a bod glwcosinolatau blawd hadau yn cael eu trosi'n ensymatig yn isothiocyanadau gweithredol ar ôl hydradu, mae defnyddio blawd hadau mwstard mewn dŵr sydd wedi'i heintio â mosgitos yn cynnig potensial rheoli sylweddol. Er bod gweithgaredd larfacidol isothiocyanadau yn amrywio (BITC > AITC > 4-HBITC), mae angen mwy o ymchwil i benderfynu a yw cyfuno blawd hadau â glwcosinolatau lluosog yn cynyddu gwenwyndra'n synergaidd. Dyma'r astudiaeth gyntaf i ddangos effeithiau pryfleiddiol blawd hadau croesliferaidd wedi'i ddadfrasteru a thri isothiocyanad bioactif ar fosgitos. Mae canlyniadau'r astudiaeth hon yn torri tir newydd drwy ddangos y gallai blawd hadau bresych wedi'i ddadfrasteru, sgil-gynnyrch echdynnu olew o'r hadau, fod yn asiant larfa-laddol addawol ar gyfer rheoli mosgitos. Gall y wybodaeth hon helpu i ddatblygu ymhellach asiantau bioreoli planhigion a'u datblygiad fel bioblaladdwyr rhad, ymarferol ac sy'n gyfeillgar i'r amgylchedd.
Mae'r setiau data a gynhyrchwyd ar gyfer yr astudiaeth hon a'r dadansoddiadau sy'n deillio o hynny ar gael gan yr awdur cyfatebol ar gais rhesymol. Ar ddiwedd yr astudiaeth, dinistriwyd yr holl ddeunyddiau a ddefnyddiwyd yn yr astudiaeth (pryfed a blawd hadau).
Amser postio: Gorff-29-2024