Dengan berkesanmengawal nyamukdan mengurangkan kejadian penyakit yang mereka bawa, alternatif strategik, mampan dan mesra alam kepada racun perosak kimia diperlukan.Kami menilai makanan benih daripada Brassicaceae tertentu (keluarga Brassica) sebagai sumber isothiocyanates terbitan tumbuhan yang dihasilkan oleh hidrolisis enzimatik glukosinolat tidak aktif secara biologi untuk digunakan dalam kawalan Aedes Mesir (L., 1762).Hidangan biji lima tanpa lemak (Brassica juncea (L) Czern., 1859, Lepidium sativum L., 1753, Sinapis alba L., 1753, Thlaspi arvense L., 1753 dan Thlaspi arvense – tiga jenis utama penyahaktifan terma dan degradasi enzimatik produk Untuk menentukan ketoksikan (LC50) allyl isothiocyanate, benzyl isothiocyanate dan 4-hydroxybenzylisothiocyanate kepada larva Aedes aegypti pada pendedahan 24 jam = 0.04 g/120 ml dH2O).Nilai LC50 untuk mustard, mustard putih dan ekor kuda.makan benih masing-masing adalah 0.05, 0.08 dan 0.05 berbanding alil isothiocyanate (LC50 = 19.35 ppm) dan 4. -Hydroxybenzylisothiocyanate (LC50 = 55.41 ppm) adalah lebih toksik kepada larva melalui 24 jam g.d.O200.1 masing-masing selepas rawatanKeputusan ini konsisten dengan penghasilan makanan biji alfalfa.Kecekapan ester benzil yang lebih tinggi sepadan dengan nilai LC50 yang dikira.Menggunakan makanan biji boleh menyediakan kaedah kawalan nyamuk yang berkesan.keberkesanan serbuk benih salib dan komponen kimia utamanya terhadap larva nyamuk dan menunjukkan bagaimana sebatian semula jadi dalam serbuk benih salib boleh berfungsi sebagai larvasida mesra alam yang menjanjikan untuk kawalan nyamuk.
Penyakit bawaan vektor yang disebabkan oleh nyamuk Aedes kekal sebagai masalah kesihatan awam global yang utama.Insiden penyakit bawaan nyamuk merebak secara geografi1,2,3 dan muncul semula, membawa kepada wabak penyakit yang teruk4,5,6,7.Penyebaran penyakit dalam kalangan manusia dan haiwan (cth, chikungunya, denggi, demam Rift Valley, demam kuning dan virus Zika) tidak pernah berlaku sebelum ini.Demam denggi sahaja meletakkan kira-kira 3.6 bilion orang berisiko dijangkiti di kawasan tropika, dengan anggaran 390 juta jangkitan berlaku setiap tahun, mengakibatkan 6,100–24,300 kematian setiap tahun8.Kemunculan semula dan wabak virus Zika di Amerika Selatan telah menarik perhatian seluruh dunia kerana kerosakan otak yang diakibatkan oleh kanak-kanak yang dilahirkan oleh wanita yang dijangkiti2.Kremer et al 3 meramalkan bahawa julat geografi nyamuk Aedes akan terus berkembang dan menjelang 2050, separuh daripada populasi dunia akan berisiko dijangkiti oleh arbovirus bawaan nyamuk.
Kecuali vaksin yang dibangunkan baru-baru ini terhadap denggi dan demam kuning, vaksin terhadap kebanyakan penyakit bawaan nyamuk masih belum dibangunkan9,10,11.Vaksin masih tersedia dalam kuantiti terhad dan hanya digunakan dalam ujian klinikal.Kawalan vektor nyamuk menggunakan racun serangga sintetik telah menjadi strategi utama untuk mengawal penyebaran penyakit bawaan nyamuk12,13.Walaupun racun perosak sintetik berkesan dalam membunuh nyamuk, penggunaan berterusan racun perosak sintetik memberi kesan negatif kepada organisma bukan sasaran dan mencemarkan alam sekitar14,15,16.Lebih membimbangkan ialah trend peningkatan ketahanan nyamuk terhadap racun serangga kimia17,18,19.Masalah yang berkaitan dengan racun perosak ini telah mempercepatkan pencarian alternatif yang berkesan dan mesra alam untuk mengawal vektor penyakit.
Pelbagai tumbuhan telah dibangunkan sebagai sumber fitopestisid untuk kawalan perosak20,21.Bahan tumbuhan secara amnya mesra alam kerana ia boleh terbiodegradasi dan mempunyai ketoksikan yang rendah atau boleh diabaikan kepada organisma bukan sasaran seperti mamalia, ikan dan amfibia20,22.Persediaan herba diketahui menghasilkan pelbagai sebatian bioaktif dengan mekanisme tindakan yang berbeza untuk mengawal peringkat hayat nyamuk yang berbeza secara berkesan23,24,25,26.Sebatian terbitan tumbuhan seperti minyak pati dan bahan tumbuhan aktif lain telah mendapat perhatian dan membuka jalan kepada alat inovatif untuk mengawal vektor nyamuk.Minyak pati, monoterpena dan seskuiterpena bertindak sebagai penolak, penghalang makanan dan ovicide27,28,29,30,31,32,33.Banyak minyak sayuran menyebabkan kematian larva nyamuk, pupa dan dewasa34,35,36, menjejaskan saraf, pernafasan, endokrin dan sistem penting serangga37.
Kajian terkini telah memberikan gambaran tentang potensi penggunaan tumbuhan sawi dan bijinya sebagai sumber sebatian bioaktif.Makanan biji sawi telah diuji sebagai biofumigan38,39,40,41 dan digunakan sebagai pindaan tanah untuk penindasan rumpai42,43,44 dan kawalan patogen tumbuhan bawaan tanah45,46,47,48,49,50, pemakanan tumbuhan.nematod 41,51, 52, 53, 54 dan perosak 55, 56, 57, 58, 59, 60. Aktiviti racun kulat serbuk benih ini dikaitkan dengan sebatian pelindung tumbuhan yang dipanggil isothiocyanates38,42,60.Dalam tumbuhan, sebatian pelindung ini disimpan dalam sel tumbuhan dalam bentuk glukosinolat bukan bioaktif.Walau bagaimanapun, apabila tumbuhan rosak oleh pemakanan serangga atau jangkitan patogen, glukosinolat dihidrolisiskan oleh myrosinase menjadi isothiocyanates bioaktif55,61.Isothiocyanates ialah sebatian meruap yang diketahui mempunyai aktiviti antimikrob dan insektisida spektrum luas, dan struktur, aktiviti biologi dan kandungannya berbeza-beza secara meluas antara spesies Brassicaceae42,59,62,63.
Walaupun isothiocyanates yang diperoleh daripada makanan biji sawi diketahui mempunyai aktiviti racun serangga, data tentang aktiviti biologi terhadap vektor arthropod yang penting dari segi perubatan adalah kurang.Kajian kami mengkaji aktiviti larvasida empat serbuk benih yang telah dinyahlemak terhadap nyamuk Aedes.Larva Aedes aegypti.Matlamat kajian adalah untuk menilai potensi penggunaannya sebagai biopestisid mesra alam untuk kawalan nyamuk.Tiga komponen kimia utama makanan benih, allyl isothiocyanate (AITC), benzyl isothiocyanate (BITC), dan 4-hydroxybenzylisothiocyanate (4-HBITC) juga telah diuji untuk menguji aktiviti biologi komponen kimia ini pada larva nyamuk.Ini adalah laporan pertama untuk menilai keberkesanan empat serbuk biji kubis dan komponen kimia utamanya terhadap larva nyamuk.
Koloni makmal Aedes aegypti (strain Rockefeller) dikekalkan pada 26°C, 70% kelembapan relatif (RH) dan 10:14 h (L:D fotokala).Betina yang dikawinkan ditempatkan dalam sangkar plastik (ketinggian 11 cm dan diameter 9.5 cm) dan diberi makan melalui sistem penyusuan botol menggunakan darah lembu sitrat (HemoStat Laboratories Inc., Dixon, CA, USA).Pemakanan darah dijalankan seperti biasa menggunakan penyuap berbilang kaca membran (Chemglass, Life Sciences LLC, Vineland, NJ, USA) yang disambungkan ke tiub mandi air yang beredar (HAAKE S7, Thermo-Scientific, Waltham, MA, USA) dengan suhu mengawal 37 °C.Regangkan filem Parafilem M ke bahagian bawah setiap ruang suapan kaca (luas 154 mm2).Setiap penyuap kemudiannya diletakkan di atas grid yang meliputi sangkar yang mengandungi betina mengawan.Kira-kira 350-400 μl darah lembu telah ditambahkan ke corong penyuap kaca menggunakan pipet Pasteur (Fisherbrand, Fisher Scientific, Waltham, MA, USA) dan cacing dewasa dibenarkan mengalir selama sekurang-kurangnya satu jam.Wanita hamil kemudian diberi larutan sukrosa 10% dan dibenarkan bertelur di atas kertas penapis lembap yang dialas dalam cawan soufflé ultra-jernih individu (saiz 1.25 fl oz, Dart Container Corp., Mason, MI, USA).sangkar dengan air.Letakkan kertas penapis yang mengandungi telur dalam beg bertutup (SC Johnsons, Racine, WI) dan simpan pada suhu 26°C.Telur telah ditetaskan dan kira-kira 200–250 larva dibesarkan dalam dulang plastik yang mengandungi campuran ayam arnab (ZuPreem, Premium Natural Products, Inc., Mission, KS, USA) dan serbuk hati (MP Biomedicals, LLC, Solon, OH, USA).dan isi ikan (TetraMin, Tetra GMPH, Meer, Jerman) dalam nisbah 2:1:1.Larva instar ketiga lewat telah digunakan dalam bioassay kami.
Bahan benih tumbuhan yang digunakan dalam kajian ini diperoleh daripada sumber komersial dan kerajaan berikut: Brassica juncea (brown mustard-Pacific Gold) dan Brassica juncea (white mustard-Ida Gold) daripada Pacific Northwest Farmers' Cooperative, Washington State, USA;(Garden Cress) daripada Kelly Seed and Hardware Co., Peoria, IL, USA dan Thlaspi arvense (Field Pennycress-Elisabeth) dari USDA-ARS, Peoria, IL, USA;Tiada benih yang digunakan dalam kajian ini dirawat dengan racun perosak.Semua bahan benih telah diproses dan digunakan dalam kajian ini mengikut peraturan tempatan dan nasional serta mematuhi semua peraturan negeri dan negara tempatan yang berkaitan.Kajian ini tidak mengkaji varieti tumbuhan transgenik.
Biji Brassica juncea (PG), Alfalfa (Ls), White mustard (IG), Thlaspi arvense (DFP) dikisar hingga halus menggunakan kilang ultracentrifugal Retsch ZM200 (Retsch, Haan, Jerman) yang dilengkapi dengan jejaring 0.75 mm dan Tahan Karat pemutar keluli, 12 gigi, 10,000 rpm (Jadual 1).Serbuk benih tanah dipindahkan ke bidal kertas dan dinyahlemak dengan heksana dalam radas Soxhlet selama 24 jam.Satu subsampel mustard medan yang dinyahlemak telah dirawat haba pada 100 °C selama 1 jam untuk menyahtukarkan myrosinase dan menghalang hidrolisis glukosinolat untuk membentuk isothiocyanates aktif secara biologi.Serbuk benih ekor kuda yang dirawat haba (DFP-HT) digunakan sebagai kawalan negatif dengan menyahtukarkan myrosinase.
Kandungan glukosinolat bagi makanan benih yang dinyahlemak ditentukan dalam tiga kali ganda menggunakan kromatografi cecair berprestasi tinggi (HPLC) mengikut protokol yang diterbitkan sebelum ini 64 .Secara ringkas, 3 mL metanol telah ditambah kepada sampel 250 mg serbuk benih yang dinyahlemak.Setiap sampel disonikasi dalam mandi air selama 30 minit dan dibiarkan dalam gelap pada suhu 23°C selama 16 jam.Aliquot 1 mL lapisan organik kemudiannya ditapis melalui penapis 0.45 μm ke dalam autosampler.Berjalan pada sistem Shimadzu HPLC (dua pam LC 20AD; autosampler SIL 20A; DGU 20As degasser; pengesan UV-VIS SPD-20A untuk pemantauan pada 237 nm; dan modul bas komunikasi CBM-20A), kandungan glukosinolat makanan biji ditentukan dalam tiga kali ganda.menggunakan perisian Shimadzu LC Solution versi 1.25 (Shimadzu Corporation, Columbia, MD, USA).Lajur itu ialah lajur fasa terbalik C18 Inertsil (250 mm × 4.6 mm; RP C-18, ODS-3, 5u; GL Sciences, Torrance, CA, USA).Keadaan fasa mudah alih awal ditetapkan pada 12% metanol/88% 0.01 M tetrabutylammonium hydroxide dalam air (TBAH; Sigma-Aldrich, St. Louis, MO, USA) dengan kadar aliran 1 mL/min.Selepas suntikan 15 μl sampel, keadaan awal dikekalkan selama 20 minit, dan kemudian nisbah pelarut diselaraskan kepada 100% metanol, dengan jumlah masa analisis sampel selama 65 minit.Keluk piawai (berasaskan nM/mAb) dijana oleh pencairan bersiri piawaian sinapine, glukosinolat dan mirosin yang baru disediakan (Sigma-Aldrich, St. Louis, MO, Amerika Syarikat) untuk menganggarkan kandungan sulfur bagi makanan benih yang dinyahlemak.glukosinolat.Kepekatan glukosinolat dalam sampel telah diuji pada Agilent 1100 HPLC (Agilent, Santa Clara, CA, USA) menggunakan versi OpenLAB CDS ChemStation (C.01.07 SR2 [255]) yang dilengkapi dengan lajur yang sama dan menggunakan kaedah yang diterangkan sebelum ini.Kepekatan glukosinolat ditentukan;boleh dibandingkan antara sistem HPLC.
Allyl isothiocyanate (94%, stabil) dan benzyl isothiocyanate (98%) telah dibeli daripada Fisher Scientific (Thermo Fisher Scientific, Waltham, MA, USA).4-Hydroxybenzylisothiocyanate telah dibeli daripada ChemCruz (Santa Cruz Biotechnology, CA, USA).Apabila dihidrolisis secara enzimatik oleh myrosinase, glukosinolat, glukosinolat, dan glukosinolat membentuk alil isothiosianat, benzil isothiocyanate, dan 4-hydroxybenzylisothiocyanate, masing-masing.
Bioassay makmal dilakukan mengikut kaedah Muturi et al.32 dengan pengubahsuaian.Lima makanan benih rendah lemak digunakan dalam kajian: DFP, DFP-HT, IG, PG dan Ls.Dua puluh larva dimasukkan ke dalam bikar tiga hala pakai buang 400 mL (VWR International, LLC, Radnor, PA, USA) yang mengandungi 120 mL air ternyahion (dH2O).Tujuh kepekatan sajian benih telah diuji untuk ketoksikan larva nyamuk: 0.01, 0.02, 0.04, 0.06, 0.08, 0.1 dan 0.12 g sajian benih/120 ml dH2O untuk sajian benih DFP, DFP-HT, IG dan PG.Bioassay awal menunjukkan bahawa tepung biji Ls yang dinyahlemak adalah lebih toksik daripada empat tepung biji lain yang diuji.Oleh itu, kami melaraskan tujuh kepekatan rawatan makanan biji Ls kepada kepekatan berikut: 0.015, 0.025, 0.035, 0.045, 0.055, 0.065, dan 0.075 g/120 mL dH2O.
Kumpulan kawalan yang tidak dirawat (dH20, tiada makanan tambahan makanan biji) dimasukkan untuk menilai kematian serangga biasa di bawah keadaan ujian.Bioassay toksikologi untuk setiap hidangan benih termasuk tiga bikar tiga cerun replika (20 larva instar ketiga lewat setiap bikar), untuk sejumlah 108 vial.Bekas yang dirawat disimpan pada suhu bilik (20-21°C) dan kematian larva direkodkan selama 24 dan 72 jam pendedahan berterusan kepada kepekatan rawatan.Sekiranya badan dan pelengkap nyamuk tidak bergerak apabila dicucuk atau disentuh dengan spatula keluli tahan karat yang nipis, larva nyamuk dianggap mati.Larva yang mati biasanya kekal tidak bergerak dalam kedudukan dorsal atau ventral di bahagian bawah bekas atau di permukaan air.Eksperimen diulang tiga kali pada hari yang berbeza menggunakan kumpulan larva yang berbeza, dengan jumlah 180 larva yang terdedah kepada setiap kepekatan rawatan.
Ketoksikan AITC, BITC, dan 4-HBITC kepada larva nyamuk dinilai menggunakan prosedur bioassay yang sama tetapi dengan rawatan yang berbeza.Sediakan larutan stok 100,000 ppm untuk setiap bahan kimia dengan menambah 100 µL bahan kimia kepada 900 µL etanol mutlak dalam tiub emparan 2-mL dan goncang selama 30 saat untuk bercampur dengan teliti.Kepekatan rawatan ditentukan berdasarkan bioassay awal kami, yang mendapati BITC jauh lebih toksik daripada AITC dan 4-HBITC.Untuk menentukan ketoksikan, 5 kepekatan BITC (1, 3, 6, 9 dan 12 ppm), 7 kepekatan AITC (5, 10, 15, 20, 25, 30 dan 35 ppm) dan 6 kepekatan 4-HBITC (15 , 15, 20, 25, 30 dan 35 ppm).30, 45, 60, 75 dan 90 ppm).Rawatan kawalan disuntik dengan 108 μL etanol mutlak, yang bersamaan dengan jumlah maksimum rawatan kimia.Bioassay diulang seperti di atas, mendedahkan sejumlah 180 larva setiap kepekatan rawatan.Kematian larva direkodkan untuk setiap kepekatan AITC, BITC, dan 4-HBITC selepas 24 jam pendedahan berterusan.
Analisis probit 65 data kematian berkaitan dos dilakukan menggunakan perisian Polo (Polo Plus, LeOra Software, versi 1.0) untuk mengira 50% kepekatan maut (LC50), 90% kepekatan maut (LC90), cerun, pekali dos maut, dan 95 % kepekatan maut.berdasarkan selang keyakinan untuk nisbah dos maut untuk kepekatan diubah log dan keluk kematian dos.Data kematian adalah berdasarkan data replika gabungan 180 larva yang terdedah kepada setiap kepekatan rawatan.Analisis kebarangkalian dilakukan secara berasingan untuk setiap hidangan benih dan setiap komponen kimia.Berdasarkan selang keyakinan 95% nisbah dos maut, ketoksikan makanan benih dan konstituen kimia kepada larva nyamuk dianggap berbeza secara signifikan, jadi selang keyakinan yang mengandungi nilai 1 tidak berbeza secara signifikan, P = 0.0566.
Keputusan HPLC untuk penentuan glukosinolat utama dalam tepung benih yang dinyahlemak DFP, IG, PG dan Ls disenaraikan dalam Jadual 1. Glukosinolat utama dalam tepung benih yang diuji berbeza-beza kecuali DFP dan PG, yang kedua-duanya mengandungi glukosinolat myrosinase.Kandungan myrosinin dalam PG adalah lebih tinggi daripada DFP, masing-masing 33.3 ± 1.5 dan 26.5 ± 0.9 mg/g.Serbuk biji Ls mengandungi 36.6 ± 1.2 mg/g glukoglikon, manakala serbuk biji IG mengandungi 38.0 ± 0.5 mg/g sinapine.
Larva Ae.Nyamuk Aedes aegypti telah dibunuh apabila dirawat dengan makanan benih yang telah dibuang lemak, walaupun keberkesanan rawatan berbeza-beza bergantung kepada spesies tumbuhan.Hanya DFP-NT tidak toksik kepada larva nyamuk selepas 24 dan 72 jam pendedahan (Jadual 2).Ketoksikan serbuk benih aktif meningkat dengan peningkatan kepekatan (Rajah 1A, B).Ketoksikan makanan benih kepada larva nyamuk berubah dengan ketara berdasarkan 95% CI nisbah dos maut bagi nilai LC50 pada penilaian 24 jam dan 72 jam (Jadual 3).Selepas 24 jam, kesan toksik makanan benih Ls adalah lebih besar daripada rawatan makanan benih lain, dengan aktiviti tertinggi dan ketoksikan maksimum kepada larva (LC50 = 0.04 g/120 ml dH2O).Larva kurang sensitif terhadap DFP pada 24 jam berbanding dengan rawatan serbuk benih IG, Ls dan PG, dengan nilai LC50 masing-masing 0.115, 0.04 dan 0.08 g/120 ml dH2O, yang secara statistik lebih tinggi daripada nilai LC50.0.211 g/120 ml dH2O (Jadual 3).Nilai LC90 DFP, IG, PG dan Ls masing-masing ialah 0.376, 0.275, 0.137 dan 0.074 g/120 ml dH2O (Jadual 2).Kepekatan tertinggi DPP ialah 0.12 g/120 ml dH2O.Selepas 24 jam penilaian, purata kematian larva hanya 12%, manakala purata kematian larva IG dan PG masing-masing mencapai 51% dan 82%.Selepas 24 jam penilaian, purata kematian larva untuk kepekatan tertinggi rawatan makanan benih Ls (0.075 g/120 ml dH2O) ialah 99% (Rajah 1A).
Keluk kematian dianggarkan daripada tindak balas dos (Probit) Ae.Larva Mesir (larva instar ke-3) kepada kepekatan makanan benih 24 jam (A) dan 72 jam (B) selepas rawatan.Garis putus-putus mewakili LC50 rawatan makanan benih.DFP Thlaspi arvense, DFP-HT Heat unactivated Thlaspi arvense, IG Sinapsis alba (Ida Gold), PG Brassica juncea (Pacific Gold), Ls Lepidium sativum.
Pada penilaian 72 jam, nilai LC50 makanan biji DFP, IG dan PG masing-masing adalah 0.111, 0.085 dan 0.051 g/120 ml dH2O.Hampir semua larva yang terdedah kepada makanan benih Ls mati selepas 72 jam pendedahan, jadi data kematian tidak konsisten dengan analisis Probit.Berbanding dengan makanan benih lain, larva kurang sensitif terhadap rawatan makanan benih DFP dan mempunyai nilai LC50 yang lebih tinggi secara statistik (Jadual 2 dan 3).Selepas 72 jam, nilai LC50 untuk rawatan makanan benih DFP, IG dan PG dianggarkan masing-masing 0.111, 0.085 dan 0.05 g/120 ml dH2O.Selepas 72 jam penilaian, nilai LC90 serbuk biji DFP, IG dan PG ialah 0.215, 0.254 dan 0.138 g/120 ml dH2O, masing-masing.Selepas 72 jam penilaian, purata kematian larva untuk rawatan makanan benih DFP, IG dan PG pada kepekatan maksimum 0.12 g/120 ml dH2O ialah 58%, 66% dan 96%, masing-masing (Rajah 1B).Selepas penilaian 72 jam, makanan biji PG didapati lebih toksik daripada makanan biji IG dan DFP.
Isothiocyanates sintetik, allyl isothiocyanate (AITC), benzyl isothiocyanate (BITC) dan 4-hydroxybenzylisothiocyanate (4-HBITC) boleh membunuh larva nyamuk dengan berkesan.Pada 24 jam selepas rawatan, BITC lebih toksik kepada larva dengan nilai LC50 5.29 ppm berbanding 19.35 ppm untuk AITC dan 55.41 ppm untuk 4-HBITC (Jadual 4).Berbanding dengan AITC dan BITC, 4-HBITC mempunyai ketoksikan yang lebih rendah dan nilai LC50 yang lebih tinggi.Terdapat perbezaan ketara dalam ketoksikan larva nyamuk bagi dua isothiocyanates utama (Ls dan PG) dalam makanan biji yang paling mujarab.Ketoksikan berdasarkan nisbah dos maut bagi nilai LC50 antara AITC, BITC, dan 4-HBITC menunjukkan perbezaan statistik sehingga 95% CI nisbah dos maut LC50 tidak termasuk nilai 1 (P = 0.05, Jadual 4).Kepekatan tertinggi kedua-dua BITC dan AITC dianggarkan membunuh 100% larva yang diuji (Rajah 2).
Keluk kematian dianggarkan daripada tindak balas dos (Probit) Ae.24 jam selepas rawatan, larva Mesir (larva instar ke-3) mencapai kepekatan isothiocyanate sintetik.Garis putus-putus mewakili LC50 untuk rawatan isothiocyanate.Benzyl isothiocyanate BITC, allyl isothiocyanate AITC dan 4-HBITC.
Penggunaan biopestisid tumbuhan sebagai agen kawalan vektor nyamuk telah lama dikaji.Banyak tumbuhan menghasilkan bahan kimia semulajadi yang mempunyai aktiviti racun serangga37.Sebatian bioaktif mereka memberikan alternatif menarik kepada racun serangga sintetik yang berpotensi besar dalam mengawal perosak, termasuk nyamuk.
Tanaman sawi ditanam sebagai tanaman untuk bijinya, digunakan sebagai rempah dan sumber minyak.Apabila minyak sawi diekstrak daripada biji atau apabila sawi diekstrak untuk digunakan sebagai biofuel, 69 hasil sampingannya ialah tepung benih yang telah dinyahlemak.Makanan biji ini mengekalkan banyak komponen biokimia semulajadi dan enzim hidrolitik.Ketoksikan makanan benih ini dikaitkan dengan pengeluaran isothiocyanates55,60,61.Isothiocyanates dibentuk oleh hidrolisis glukosinolat oleh enzim myrosinase semasa penghidratan makanan benih38,55,70 dan diketahui mempunyai kesan fungicidal, bakteria, nematicidal dan insektisida, serta sifat lain termasuk kesan deria kimia dan sifat kemoterapi61,62, 70.Beberapa kajian telah menunjukkan bahawa tumbuhan sawi dan tepung biji bertindak berkesan sebagai pengasas terhadap tanah dan perosak makanan yang disimpan57,59,71,72.Dalam kajian ini, kami menilai ketoksikan makanan empat biji dan tiga produk bioaktifnya AITC, BITC, dan 4-HBITC kepada larva nyamuk Aedes.Aedes aegypti.Menambah makanan benih terus ke dalam air yang mengandungi jentik-jentik nyamuk dijangka mengaktifkan proses enzimatik yang menghasilkan isothiocyanates yang toksik kepada larva nyamuk.Biotransformasi ini sebahagiannya ditunjukkan oleh aktiviti larvikidal yang diperhatikan pada makanan benih dan kehilangan aktiviti racun serangga apabila makanan biji sawi kerdil dirawat haba sebelum digunakan.Rawatan haba dijangka memusnahkan enzim hidrolitik yang mengaktifkan glukosinolat, dengan itu menghalang pembentukan isothiocyanates bioaktif.Ini adalah kajian pertama yang mengesahkan sifat racun serangga serbuk biji kubis terhadap nyamuk dalam persekitaran akuatik.
Antara serbuk benih yang diuji, serbuk benih selada air (Ls) adalah yang paling toksik, menyebabkan kematian Aedes albopictus yang tinggi.Larva aedes aegypti diproses secara berterusan selama 24 jam.Baki tiga serbuk biji (PG, IG dan DFP) mempunyai aktiviti yang lebih perlahan dan masih menyebabkan kematian yang ketara selepas 72 jam rawatan berterusan.Hanya makanan biji Ls mengandungi sejumlah besar glukosinolat, manakala PG dan DFP mengandungi myrosinase dan IG mengandungi glukosinolat sebagai glukosinolat utama (Jadual 1).Glucotropaeolin dihidrolisiskan kepada BITC dan sinalbine dihidrolisiskan kepada 4-HBITC61,62.Keputusan bioassay kami menunjukkan bahawa kedua-dua makanan biji Ls dan BITC sintetik adalah sangat toksik kepada larva nyamuk.Komponen utama makanan biji PG dan DFP ialah myrosinase glucosinolate, yang dihidrolisiskan kepada AITC.AITC berkesan dalam membunuh jentik-jentik nyamuk dengan nilai LC50 19.35 ppm.Berbanding dengan AITC dan BITC, 4-HBITC isothiocyanate adalah paling tidak toksik kepada larva.Walaupun AITC kurang toksik daripada BITC, nilai LC50 mereka adalah lebih rendah daripada banyak minyak pati yang diuji pada larva nyamuk32,73,74,75.
Serbuk benih salib kami untuk digunakan terhadap larva nyamuk mengandungi satu glukosinolat utama, menyumbang lebih 98-99% daripada jumlah glukosinolat seperti yang ditentukan oleh HPLC.Jumlah surih glukosinolat lain telah dikesan, tetapi parasnya kurang daripada 0.3% daripada jumlah glukosinolat.Serbuk benih selada air (L. sativum) mengandungi glukosinolat sekunder (sinigrin), tetapi perkadarannya ialah 1% daripada jumlah glukosinolat, dan kandungannya masih tidak ketara (kira-kira 0.4 mg/g serbuk biji).Walaupun PG dan DFP mengandungi glukosinolat (myrosin) utama yang sama, aktiviti larvikidal makanan benih mereka berbeza dengan ketara disebabkan nilai LC50 mereka.Berbeza dalam ketoksikan kepada cendawan serbuk.Kemunculan larva Aedes aegypti mungkin disebabkan oleh perbezaan aktiviti myrosinase atau kestabilan antara dua makanan benih.Aktiviti myrosinase memainkan peranan penting dalam bioavailabiliti produk hidrolisis seperti isothiocyanates dalam tumbuhan Brassicaceae76.Laporan terdahulu oleh Pocock et al.77 dan Wilkinson et al.78 telah menunjukkan bahawa perubahan dalam aktiviti dan kestabilan myrosinase mungkin juga dikaitkan dengan faktor genetik dan persekitaran.
Kandungan isothiocyanate bioaktif yang dijangkakan dikira berdasarkan nilai LC50 setiap hidangan benih pada 24 dan 72 jam (Jadual 5) untuk perbandingan dengan aplikasi kimia yang sepadan.Selepas 24 jam, isothiocyanates dalam makanan benih adalah lebih toksik daripada sebatian tulen.Nilai LC50 yang dikira berdasarkan bahagian per juta (ppm) rawatan benih isothiocyanate adalah lebih rendah daripada nilai LC50 untuk aplikasi BITC, AITC dan 4-HBITC.Kami memerhatikan larva memakan pelet makanan biji (Rajah 3A).Akibatnya, larva mungkin menerima pendedahan yang lebih pekat kepada isothiocyanates toksik dengan menelan pelet makanan biji.Ini paling jelas dalam rawatan makanan biji IG dan PG pada pendedahan 24 jam, di mana kepekatan LC50 masing-masing adalah 75% dan 72% lebih rendah daripada rawatan AITC dan 4-HBITC tulen.Rawatan Ls dan DFP adalah lebih toksik daripada isothiocyanate tulen, dengan nilai LC50 masing-masing 24% dan 41% lebih rendah.Larva dalam rawatan kawalan berjaya menjadi pupa (Rajah 3B), manakala kebanyakan larva dalam rawatan makanan benih tidak menjadi pupa dan perkembangan larva terlewat dengan ketara (Rajah 3B, D).Dalam Spodopteralitura, isothiocyanates dikaitkan dengan keterlambatan pertumbuhan dan kelewatan perkembangan79.
Larva Ae.Nyamuk Aedes aegypti terdedah secara berterusan kepada serbuk biji Brassica selama 24–72 jam.(A) Larva mati dengan zarah tepung biji di bahagian mulut (dibulatkan);(B) Rawatan kawalan (dH20 tanpa makanan biji tambahan) menunjukkan larva tumbuh secara normal dan mula menjadi pupa selepas 72 jam (C, D) Larva dirawat dengan tepung biji;makanan benih menunjukkan perbezaan dalam perkembangan dan tidak menjadi pupa.
Kami belum mengkaji mekanisme kesan toksik isothiocyanates pada larva nyamuk.Walau bagaimanapun, kajian terdahulu dalam semut api merah (Solenopsis invicta) telah menunjukkan bahawa perencatan glutathione S-transferase (GST) dan esterase (EST) adalah mekanisme utama bioaktiviti isothiocyanate, dan AITC, walaupun pada aktiviti rendah, juga boleh menghalang aktiviti GST. .semut api import merah dalam kepekatan rendah.Dos ialah 0.5 µg/ml80.Sebaliknya, AITC menghalang acetylcholinesterase dalam kumbang jagung dewasa (Sitophilus zeamais)81.Kajian yang sama mesti dijalankan untuk menjelaskan mekanisme aktiviti isothiocyanate dalam larva nyamuk.
Kami menggunakan rawatan DFP yang tidak diaktifkan haba untuk menyokong cadangan bahawa hidrolisis glukosinolat tumbuhan untuk membentuk isothiocyanates reaktif berfungsi sebagai mekanisme untuk kawalan larva nyamuk dengan makan biji sawi.Hidangan benih DFP-HT tidak toksik pada kadar penggunaan yang diuji.Lafarga et al.82 melaporkan bahawa glukosinolat sensitif terhadap degradasi pada suhu tinggi.Rawatan haba juga dijangka akan mendenaturasi enzim myrosinase dalam makanan biji dan menghalang hidrolisis glukosinolat untuk membentuk isothiocyanates reaktif.Ini juga disahkan oleh Okunade et al.75 menunjukkan bahawa myrosinase adalah sensitif suhu, menunjukkan bahawa aktiviti myrosinase telah tidak aktif sepenuhnya apabila sawi, sawi hitam, dan benih akar darah terdedah kepada suhu melebihi 80°.C. Mekanisme ini boleh mengakibatkan kehilangan aktiviti racun serangga makanan benih DFP yang dirawat haba.
Oleh itu, makanan biji sawi dan tiga isothiocyanates utamanya adalah toksik kepada larva nyamuk.Memandangkan perbezaan antara makanan biji dan rawatan kimia ini, penggunaan makanan biji mungkin merupakan kaedah kawalan nyamuk yang berkesan.Terdapat keperluan untuk mengenal pasti formulasi yang sesuai dan sistem penyampaian yang berkesan untuk meningkatkan keberkesanan dan kestabilan penggunaan serbuk benih.Keputusan kami menunjukkan potensi penggunaan makanan biji sawi sebagai alternatif kepada racun perosak sintetik.Teknologi ini boleh menjadi alat inovatif untuk mengawal vektor nyamuk.Oleh kerana larva nyamuk hidup subur dalam persekitaran akuatik dan glukosinolat makanan benih ditukar secara enzimatik kepada isothiocyanates aktif apabila terhidrasi, penggunaan makanan biji sawi dalam air yang diserang nyamuk menawarkan potensi kawalan yang ketara.Walaupun aktiviti larvisidal isothiocyanates berbeza-beza (BITC > AITC > 4-HBITC), lebih banyak penyelidikan diperlukan untuk menentukan sama ada menggabungkan makanan benih dengan pelbagai glukosinolat secara sinergistik meningkatkan ketoksikan.Ini adalah kajian pertama yang menunjukkan kesan racun serangga makanan biji salib yang telah dinyahlemak dan tiga isothiocyanates bioaktif pada nyamuk.Keputusan kajian ini memecah tanah baru dengan menunjukkan bahawa tepung biji kubis yang telah dinyahlemak, hasil sampingan daripada perahan minyak daripada biji benih, boleh berfungsi sebagai agen larvikid yang menjanjikan untuk kawalan nyamuk.Maklumat ini boleh membantu lagi penemuan ejen biokawalan tumbuhan dan pembangunannya sebagai biopestisid yang murah, praktikal dan mesra alam.
Set data yang dijana untuk kajian ini dan analisis yang terhasil boleh didapati daripada pengarang yang sepadan atas permintaan yang munasabah.Pada akhir kajian, semua bahan yang digunakan dalam kajian (serangga dan makanan biji) telah dimusnahkan.
Masa siaran: Jul-29-2024