Samarali ravishdachivinlarni nazorat qilishva ular tashuvchi kasalliklarning tarqalishini kamaytirish uchun kimyoviy pestitsidlarga strategik, barqaror va ekologik toza alternativalar zarur. Biz Misr Aedes (L., 1762) ni nazorat qilish uchun biologik faol bo'lmagan glyukozinolatlarning fermentativ gidrolizi natijasida hosil bo'lgan o'simlikdan olingan izotiyosiyanatlar manbai sifatida ma'lum Brassicaceae (Brassica oilasi) dan olingan urug' unini baholadik. Beshta yog'sizlantirilgan urug' uni (Brassica juncea (L) Czern., 1859, Lepidium sativum L., 1753, Sinapis alba L., 1753, Thlaspi arvense L., 1753 va Thlaspi arvense – termik inaktivatsiya va fermentativ parchalanishning uchta asosiy turi. Kimyoviy mahsulotlar. Allil izotiyosiyanat, benzil izotiyosiyanat va 4-gidroksibenzilizotiyosiyanatning Aedes aegypti lichinkalariga 24 soatlik ta'sir qilishda toksikligini (LC50) aniqlash = 0,04 g/120 ml dH2O). Xantal, oq xantal va otquyrug'i uchun LC50 qiymatlari. Urug' uni allil izotiyosiyanat (LC50 = 19.35 ppm) va 4.05 ga nisbatan mos ravishda 0.05, 0.08 va 0.05 ni tashkil etdi. -Gidroksibenzilizotiyosiyanat (LC50 = 55.41 ppm) ishlov berilgandan keyin 24 soat ichida lichinkalar uchun mos ravishda 0.1 g/120 ml dH2O ga nisbatan ko'proq zaharli edi. Bu natijalar beda urug'i unini ishlab chiqarish bilan mos keladi. Benzil efirlarining yuqori samaradorligi hisoblangan LC50 qiymatlariga mos keladi. Urug' unidan foydalanish chivinlarni nazorat qilishning samarali usulini ta'minlashi mumkin. Xochgulli urug' kukuni va uning asosiy kimyoviy tarkibiy qismlarining chivin lichinkalariga qarshi samaradorligi va xochgulli urug' kukunidagi tabiiy birikmalar chivinlarni nazorat qilish uchun istiqbolli ekologik toza lichinka sifatida xizmat qilishi mumkinligini ko'rsatadi.
Aedes chivinlari keltirib chiqaradigan vektor orqali yuqadigan kasalliklar global sog'liqni saqlash muammosi bo'lib qolmoqda. Chivinlar orqali yuqadigan kasalliklarning tarqalishi geografik jihatdan tarqaladi1,2,3 va qayta paydo bo'ladi, bu esa og'ir kasalliklarning avj olishiga olib keladi4,5,6,7. Odamlar va hayvonlar orasida kasalliklarning tarqalishi (masalan, chikungunya, denge, Rift vodiysi isitmasi, sariq isitma va Zika virusi) misli ko'rilmagan darajada yuqori. Denge isitmasining o'zi tropikada taxminan 3,6 milliard odamni infeksiya xavfiga qo'yadi, har yili taxminan 390 million infeksiya qayd etiladi, natijada yiliga 6100–24300 kishi o'ladi8. Janubiy Amerikada Zika virusining qayta paydo bo'lishi va avj olishi butun dunyo e'tiborini tortdi, chunki u yuqtirilgan ayollardan tug'ilgan bolalarda miya shikastlanishiga olib keladi2. Kremer va boshqalar 3 Aedes chivinlarining geografik diapazoni kengayishda davom etishini va 2050-yilga kelib dunyo aholisining yarmi chivinlar orqali yuqadigan arboviruslar tomonidan infektsiyalanish xavfi ostida bo'lishini bashorat qilmoqda.
Yaqinda ishlab chiqilgan denge va sariq isitmaga qarshi vaktsinalardan tashqari, chivinlar orqali yuqadigan kasalliklarning aksariyatiga qarshi vaktsinalar hali ishlab chiqilmagan9,10,11. Vaktsinalar hali ham cheklangan miqdorda mavjud va faqat klinik sinovlarda qo'llaniladi. Sintetik insektitsidlar yordamida chivin vektorlarini nazorat qilish chivinlar orqali yuqadigan kasalliklarning tarqalishini nazorat qilishning asosiy strategiyasi bo'lib kelgan12,13. Sintetik pestitsidlar chivinlarni o'ldirishda samarali bo'lsa-da, sintetik pestitsidlardan foydalanishni davom ettirish maqsadli bo'lmagan organizmlarga salbiy ta'sir ko'rsatadi va atrof-muhitni ifloslantiradi14,15,16. Bundan ham tashvishli tomoni shundaki, chivinlarning kimyoviy insektitsidlarga chidamliligi ortib bormoqda17,18,19. Pestitsidlar bilan bog'liq bu muammolar kasallik vektorlarini nazorat qilishning samarali va ekologik toza alternativalarini izlashni tezlashtirdi.
Zararkunandalarga qarshi kurash uchun fitopestitsidlar manbai sifatida turli o'simliklar ishlab chiqilgan20,21. O'simlik moddalari odatda ekologik toza, chunki ular biologik parchalanadi va sutemizuvchilar, baliqlar va amfibiyalar kabi maqsadli bo'lmagan organizmlar uchun kam yoki ahamiyatsiz toksiklikka ega20,22. O'simlik preparatlari chivinlarning turli hayot bosqichlarini samarali nazorat qilish uchun turli xil ta'sir mexanizmlariga ega bo'lgan turli xil bioaktiv birikmalarni ishlab chiqarishi ma'lum23,24,25,26. Efir moylari va boshqa faol o'simlik tarkibiy qismlari kabi o'simlikdan olingan birikmalar e'tiborni tortdi va chivin vektorlarini nazorat qilish uchun innovatsion vositalarga yo'l ochdi. Efir moylari, monoterpenlar va seskviterpenlar repellentlar, oziqlantirishni to'xtatuvchilar va ovitsidlar vazifasini bajaradi27,28,29,30,31,32,33. Ko'pgina o'simlik moylari chivin lichinkalari, qo'g'irchoqlari va kattalarning o'limiga olib keladi34,35,36, bu esa hasharotlarning asab, nafas olish, endokrin va boshqa muhim tizimlariga ta'sir qiladi37.
So'nggi tadqiqotlar xantal o'simliklari va ularning urug'laridan bioaktiv birikmalar manbai sifatida foydalanish imkoniyatlari haqida tushuncha berdi. Xantal urug'i uni biofumigant sifatida sinovdan o'tkazildi38,39,40,41 va begona o'tlarni bostirish42,43,44 va tuproq orqali yuqadigan o'simlik patogenlarini nazorat qilish uchun tuproqni to'ldirish vositasi sifatida ishlatilgan45,46,47,48,49,50, o'simliklarni oziqlantirish. nematodalar 41,51, 52, 53, 54 va zararkunandalar 55, 56, 57, 58, 59, 60. Ushbu urug' kukunlarining fungitsid faolligi izotiyosiyanatlar deb ataladigan o'simliklarni himoya qiluvchi birikmalarga bog'liq38,42,60. O'simliklarda bu himoya birikmalari o'simlik hujayralarida bioaktiv bo'lmagan glyukozinolatlar shaklida saqlanadi. Biroq, o'simliklar hasharotlar bilan oziqlanishi yoki patogen infektsiyasi bilan zararlanganda, glyukozinolatlar mirozinaza tomonidan bioaktiv izotiyosiyanatlarga55,61 gidrolizlanadi. Izotiosiyanatlar keng spektrli antimikrobiyal va insektitsid faolligiga ega ekanligi ma'lum bo'lgan uchuvchan birikmalar bo'lib, ularning tuzilishi, biologik faolligi va tarkibi Brassicaceae turlari orasida juda katta farq qiladi42,59,62,63.
Xantal urug'i unidan olingan izotiyosiyanatlar insektitsid faolligiga ega ekanligi ma'lum bo'lsa-da, tibbiy ahamiyatga ega bo'g'impoyalar vektorlariga qarshi biologik faollik haqida ma'lumotlar yetarli emas. Bizning tadqiqotimizda to'rtta yog'sizlantirilgan urug' kukunining Aedes chivinlariga qarshi lichinka faolligi o'rganildi. Aedes aegypti lichinkalari. Tadqiqotning maqsadi ularning chivinlarga qarshi kurashish uchun ekologik toza biopestitsidlar sifatida qo'llanilishi mumkinligini baholash edi. Urug' unining uchta asosiy kimyoviy komponenti, allil izotiyosiyanat (AITC), benzil izotiyosiyanat (BITC) va 4-gidroksibenzilizotiyosiyanat (4-HBITC) ham ushbu kimyoviy komponentlarning chivin lichinkalarida biologik faolligini tekshirish uchun sinovdan o'tkazildi. Bu to'rtta karam urug'i kukuni va ularning asosiy kimyoviy komponentlarining chivin lichinkalariga qarshi samaradorligini baholagan birinchi hisobot.
Aedes aegypti (Rokfeller shtammi) laboratoriya koloniyalari 26°C haroratda, 70% nisbiy namlikda (RH) va 10:14 soat (L:D fotoperiod) saqlangan. Juftlashgan urg'ochi hayvonlar plastik qafaslarda (balandligi 11 sm va diametri 9,5 sm) saqlangan va sitratlangan sigir qoni (HemoStat Laboratories Inc., Dixon, CA, AQSh) yordamida shishadan oziqlantirish tizimi orqali oziqlantirilgan. Qon bilan oziqlantirish odatdagidek, 37°C haroratni boshqarish imkoniyatiga ega aylanma suv vannasi naychasiga (HAAKE S7, Thermo-Scientific, Waltham, MA, AQSh) ulangan membranali ko'p oynali oziqlantiruvchi (Chemglass, Life Sciences LLC, Vineland, NJ, AQSh) yordamida amalga oshirildi. Har bir shisha oziqlantirish kamerasining pastki qismiga Parafilm M plyonkasini torting (maydoni 154 mm2). Keyin har bir oziqlantiruvchi juftlashgan urg'ochi hayvon joylashgan qafasni qoplaydigan yuqori panjara ustiga qo'yildi. Taxminan 350–400 mkl sigir qoni Pasteur pipetkasi (Fisherbrand, Fisher Scientific, Waltham, MA, AQSh) yordamida shisha oziqlantiruvchi voronkaga qo'shildi va katta qurtlarni kamida bir soat davomida quritib qo'yishdi. Keyin homilador urg'ochilarga 10% saxaroza eritmasi berildi va alohida ultra tiniq sufle stakanlariga (1.25 fl oz o'lcham, Dart Container Corp., Mason, MI, AQSh) solingan nam filtr qog'oziga tuxum qo'yishga ruxsat berildi. Suv bilan to'ldirilgan qafas. Tuxum solingan filtr qog'ozini yopiq paketga (SC Johnsons, Racine, WI) joylashtiring va 26°C da saqlang. Tuxumlar chiqarildi va taxminan 200–250 lichinka quyon go'shti (ZuPreem, Premium Natural Products, Inc., Mission, KS, AQSh) va jigar kukuni (MP Biomedicals, LLC, Solon, OH, AQSh) va baliq filetosi (TetraMin, Tetra GMPH, Meer, Germaniya) aralashmasi solingan plastik patnislarda 2:1:1 nisbatda o'stirildi. Biotahlillarimizda uchinchi yoshdagi lichinkalar ishlatilgan.
Ushbu tadqiqotda ishlatilgan o'simlik urug'i materiallari quyidagi tijorat va davlat manbalaridan olingan: Brassica juncea (jigarrang xantal-Pacific Gold) va Brassica juncea (oq xantal-Ida Gold) Tinch okeani shimoli-g'arbiy fermerlar kooperatividan, Vashington shtati, AQSh; (Garden Cress) Kelly Seed and Hardware Co., Peoria, IL, AQSh va Thlaspi arvense (Field Pennycress-Elisabeth) USDA-ARS, Peoria, IL, AQSh; Tadqiqotda ishlatilgan urug'larning hech biri pestitsidlar bilan ishlov berilmagan. Ushbu tadqiqotda barcha urug'lik materiallari mahalliy va milliy qoidalarga hamda barcha tegishli mahalliy shtat va milliy qoidalarga muvofiq qayta ishlangan va ishlatilgan. Ushbu tadqiqot transgen o'simlik navlarini o'rganmagan.
Brassica juncea (PG), beda (Ls), oq xantal (IG), Thlaspi arvense (DFP) urug'lari 0,75 mm to'r va zanglamaydigan po'latdan yasalgan rotorli, 12 tishli, 10 000 rpm bilan jihozlangan Retsch ZM200 ultra santrifüj tegirmoni (Retsch, Haan, Germaniya) yordamida mayda kukunga aylantirildi (1-jadval). Maydalangan urug' kukuni qog'oz barmoqqa o'tkazildi va Soxhlet apparatida 24 soat davomida geksan bilan yog'sizlantirildi. Yog'sizlantirilgan dala xantalining kichik namunasi mirozinazani denaturatsiya qilish va glyukozinolatlarning gidrolizini oldini olish uchun biologik faol izotiyosiyanatlar hosil qilish uchun 100 °C da 1 soat davomida issiqlik bilan ishlov berildi. Issiqlik bilan ishlov berilgan otquyruq urug'i kukuni (DFP-HT) mirozinazani denaturatsiya qilish orqali salbiy nazorat sifatida ishlatildi.
Yog'sizlantirilgan urug' unining glyukozinolat miqdori avval nashr etilgan protokol 64 ga muvofiq yuqori samarali suyuqlik xromatografiyasi (HPLC) yordamida uch marta aniqlandi. Qisqacha aytganda, 250 mg yog'sizlantirilgan urug' kukuni namunasiga 3 ml metanol qo'shildi. Har bir namuna suv hammomida 30 daqiqa davomida ultratovush bilan ishlov berildi va 23°C da 16 soat davomida qorong'i joyda qoldirildi. Keyin organik qatlamning 1 ml alikvotasi 0,45 mkm filtr orqali avtosamplerga filtrlandi. Shimadzu HPLC tizimida (ikkita LC 20AD nasosi; SIL 20A avtosampler; DGU 20As degasser; 237 nm da monitoring qilish uchun SPD-20A UV-VIS detektori; va CBM-20A aloqa shinasi moduli) ishlaydigan urug' unining glyukozinolat miqdori uch marta aniqlandi. Shimadzu LC Solution dasturiy ta'minotining 1.25 versiyasi (Shimadzu Corporation, Kolumbiya, MD, AQSh) yordamida. Ustun C18 Inertsil teskari fazali ustun edi (250 mm × 4.6 mm; RP C-18, ODS-3, 5u; GL Sciences, Torrance, CA, AQSh). Dastlabki mobil faza sharoitlari suvda 12% metanol/88% 0.01 M tetrabutilamonyum gidroksid (TBAH; Sigma-Aldrich, Sent-Luis, MO, AQSh) oqim tezligi 1 ml/min bo'lgan holda o'rnatildi. 15 mkl namunani yuborgandan so'ng, dastlabki sharoitlar 20 daqiqa davomida saqlanib qoldi va keyin erituvchi nisbati 100% metanolga sozlandi, namunani tahlil qilishning umumiy vaqti 65 daqiqa. Yog'sizlantirilgan urug' unining oltingugurt miqdorini baholash uchun yangi tayyorlangan sinapin, glyukozinolat va mirozin standartlarini (Sigma-Aldrich, Sent-Luis, MO, AQSh) ketma-ket suyultirish orqali standart egri chiziq (nM/mAb asosida) yaratildi. glyukozinolatlar. Namunalardagi glyukozinolat konsentratsiyalari Agilent 1100 HPLC (Agilent, Santa Clara, CA, AQSh) da xuddi shu ustun bilan jihozlangan OpenLAB CDS ChemStation versiyasi (C.01.07 SR2 [255]) yordamida va avval tasvirlangan usul yordamida sinovdan o'tkazildi. Glyukozinolat konsentratsiyalari aniqlandi; HPLC tizimlari o'rtasida taqqoslanadigan bo'lishi kerak.
Allil izotiyosiyanat (94%, barqaror) va benzil izotiyosiyanat (98%) Fisher Scientific (Thermo Fisher Scientific, Waltham, MA, AQSh) dan sotib olindi. 4-Gidroksibenzilizotiyosiyanat ChemCruz (Santa Cruz Biotechnology, CA, AQSh) dan sotib olindi. Mirozinaza tomonidan fermentativ gidrolizlanganda, glyukozinolatlar, glyukozinolatlar va glyukozinolatlar mos ravishda allil izotiyosiyanat, benzil izotiyosiyanat va 4-gidroksibenzilizotiyosiyanat hosil qiladi.
Laboratoriya biotahlillari Muturi va boshqalar 32 usuli bo'yicha modifikatsiyalangan holda o'tkazildi. Tadqiqotda beshta kam yog'li urug'lik ozuqasi ishlatilgan: DFP, DFP-HT, IG, PG va Ls. Yigirma lichinka 120 ml deionizatsiyalangan suv (dH2O) solingan 400 ml bir martalik uch tomonlama stakanga (VWR International, LLC, Radnor, PA, AQSh) joylashtirildi. Chivin lichinkalarining toksikligi uchun yettita urug'lik uni konsentratsiyasi sinovdan o'tkazildi: DFP urug'lik uni, DFP-HT, IG va PG uchun 0,01, 0,02, 0,04, 0,06, 0,08, 0,1 va 0,12 g urug'lik uni/120 ml dH2O. Dastlabki biotahlillar shuni ko'rsatadiki, yog'sizlantirilgan Ls urug'lik uni sinovdan o'tgan boshqa to'rtta urug'lik uniga qaraganda ko'proq zaharli. Shuning uchun biz Ls urug' unining yettita ishlov berish konsentratsiyasini quyidagi konsentratsiyalarga moslashtirdik: 0,015, 0,025, 0,035, 0,045, 0,055, 0,065 va 0,075 g/120 ml dH2O.
Sinov sharoitida hasharotlarning normal o'limini baholash uchun ishlov berilmagan nazorat guruhi (dH20, urug' uni qo'shimchasi yo'q) kiritildi. Har bir urug' uni uchun toksikologik biotahlillar uchta takroriy uch qiyalikli stakanlarni (har bir stakanda 20 ta uchinchi yoshdagi lichinkalar) o'z ichiga oldi, jami 108 ta flakon. Ishlov berilgan idishlar xona haroratida (20-21°C) saqlandi va lichinkalarning o'limi ishlov berilgan konsentratsiyalarga 24 va 72 soat davomida uzluksiz ta'sir qilish paytida qayd etildi. Agar chivinning tanasi va qo'shimchalari yupqa zanglamaydigan po'latdan yasalgan spatula bilan teshilganda yoki tegilganda harakatlanmasa, chivin lichinkalari o'lik deb hisoblanadi. O'lik lichinkalar odatda idishning pastki qismida yoki suv yuzasida dorsal yoki ventral holatda harakatsiz qoladi. Tajriba turli kunlarda turli xil lichinkalar guruhlari yordamida uch marta takrorlandi, har bir ishlov berilgan konsentratsiyaga jami 180 ta lichinka ta'sir qildi.
AITC, BITC va 4-HBITC ning chivin lichinkalariga toksikligi bir xil biotahlil usuli yordamida, ammo turli xil davolash usullari bilan baholandi. Har bir kimyoviy modda uchun 100 000 ppm zaxira eritmalarini tayyorlang, 2 ml santrifuga naychasida 900 mkl absolyut etanolga 100 mkl kimyoviy modda qo'shing va yaxshilab aralashtirish uchun 30 soniya davomida chayqating. Davolash konsentratsiyalari bizning dastlabki biotahlillarimiz asosida aniqlandi, ular BITC ning AITC va 4-HBITC ga qaraganda ancha zaharli ekanligini aniqladi. Toksiklikni aniqlash uchun BITC ning 5 konsentratsiyasi (1, 3, 6, 9 va 12 ppm), AITC ning 7 konsentratsiyasi (5, 10, 15, 20, 25, 30 va 35 ppm) va 4-HBITC ning 6 konsentratsiyasi (15, 15, 20, 25, 30 va 35 ppm) o'lchandi. 30, 45, 60, 75 va 90 ppm). Nazorat usulida ishlov berish kimyoviy ishlov berishning maksimal hajmiga teng bo'lgan 108 mkl absolyut etanol bilan yuborildi. Biotahlillar yuqoridagidek takrorlandi va har bir ishlov berish konsentratsiyasida jami 180 ta lichinka aniqlandi. Lichinkalarning o'limi 24 soatlik uzluksiz ta'sir qilishdan so'ng AITC, BITC va 4-HBITC ning har bir konsentratsiyasi uchun qayd etildi.
65 ta dozaga bog'liq o'lim ma'lumotlarining probit tahlili Polo dasturi (Polo Plus, LeOra Software, 1.0 versiyasi) yordamida 50% halokatli konsentratsiyani (LC50), 90% halokatli konsentratsiyani (LC90), qiyalikni, halokatli doza koeffitsientini va 95% halokatli konsentratsiyani hisoblash uchun amalga oshirildi. Bu log-o'zgartirilgan konsentratsiya va doza-o'lim egri chiziqlari uchun halokatli doza nisbatlari uchun ishonch intervallariga asoslangan. O'lim ma'lumotlari har bir davolash konsentratsiyasiga duchor bo'lgan 180 lichinkaning birlashtirilgan takroriy ma'lumotlariga asoslangan. Ehtimollik tahlillari har bir urug' uni va har bir kimyoviy komponent uchun alohida o'tkazildi. O'limga olib keladigan doza nisbatining 95% ishonch oralig'iga asoslanib, urug' uni va kimyoviy tarkibiy qismlarning chivin lichinkalari uchun toksikligi sezilarli darajada farq qiladi deb hisoblandi, shuning uchun 1 qiymatini o'z ichiga olgan ishonch oralig'i sezilarli darajada farq qilmadi, P = 0.0566.
Yog'sizlantirilgan urug'lik unlari DFP, IG, PG va Ls tarkibidagi asosiy glyukozinolatlarni aniqlash bo'yicha HPLC natijalari 1-jadvalda keltirilgan. Sinovdan o'tgan urug'lik unlaridagi asosiy glyukozinolatlar DFP va PG dan tashqari har xil bo'lib, ularning ikkalasida ham mirozinaza glyukozinolatlari mavjud edi. PG tarkibidagi mirozinin miqdori DFP ga qaraganda yuqori bo'lib, mos ravishda 33,3 ± 1,5 va 26,5 ± 0,9 mg/g ni tashkil etdi. Ls urug'lik kukuni tarkibida 36,6 ± 1,2 mg/g glyukoglikon, IG urug'lik kukuni esa 38,0 ± 0,5 mg/g sinapinni o'z ichiga olgan.
Ae. Aedes aegypti chivinlarining lichinkalari yog'sizlantirilgan urug' uni bilan ishlov berilganda nobud bo'ldi, ammo davolash samaradorligi o'simlik turiga qarab o'zgarib turardi. Faqat DFP-NT 24 va 72 soatlik ta'sirdan keyin chivin lichinkalari uchun zaharli emas edi (2-jadval). Faol urug' kukunining toksikligi ortib borayotgan konsentratsiya bilan oshdi (1A, B-rasm). Urug' unining chivin lichinkalari uchun toksikligi 24 soatlik va 72 soatlik baholashlarda LC50 qiymatlarining o'ldiruvchi doza nisbatining 95% CI asosida sezilarli darajada o'zgarib turdi (3-jadval). 24 soatdan so'ng, Ls urug' unining toksik ta'siri boshqa urug' uni bilan ishlov berish usullariga qaraganda yuqori bo'lib, lichinkalar uchun eng yuqori faollik va maksimal toksiklik bilan (LC50 = 0,04 g/120 ml dH2O) kuzatildi. Lichinkalar 24 soat ichida IG, Ls va PG urug' kukuni bilan ishlov berishga nisbatan DFPga kamroq sezgir bo'ldi, LC50 qiymatlari mos ravishda 0,115, 0,04 va 0,08 g/120 ml dH2O ni tashkil etdi, bu esa LC50 qiymatidan statistik jihatdan yuqori edi. 0,211 g/120 ml dH2O (3-jadval). DFP, IG, PG va Ls ning LC90 qiymatlari mos ravishda 0,376, 0,275, 0,137 va 0,074 g/120 ml dH2O ni tashkil etdi (2-jadval). DPP ning eng yuqori konsentratsiyasi 0,12 g/120 ml dH2O ni tashkil etdi. 24 soatlik baholashdan so'ng, lichinkalarning o'rtacha o'limi atigi 12% ni tashkil etdi, IG va PG lichinkalarining o'rtacha o'limi esa mos ravishda 51% va 82% ga yetdi. 24 soatlik baholashdan so'ng, Ls urug'i uni bilan ishlov berishning eng yuqori konsentratsiyasi (0,075 g/120 ml dH2O) uchun o'rtacha lichinka o'limi 99% ni tashkil etdi (1A-rasm).
O'lim egri chiziqlari Ae. Misr lichinkalarining (3-chi yoshdagi lichinkalar) urug' uni konsentratsiyasiga davolashdan 24 soat (A) va 72 soat (B) keyin dozaga javobi (Probit) dan baholandi. Nuqtali chiziq urug' uni bilan ishlov berishning LC50 ni ifodalaydi. DFP Thlaspi arvense, DFP-HT Issiqlik bilan inaktivatsiyalangan Thlaspi arvense, IG Sinapsis alba (Ida Gold), PG Brassica juncea (Pacific Gold), Ls Lepidium sativum.
72 soatlik baholashda DFP, IG va PG urug' unining LC50 qiymatlari mos ravishda 0,111, 0,085 va 0,051 g/120 ml dH2O ni tashkil etdi. Ls urug' uniga duchor bo'lgan deyarli barcha lichinkalar 72 soatlik ta'sirdan keyin nobud bo'ldi, shuning uchun o'lim ma'lumotlari Probit tahliliga mos kelmadi. Boshqa urug' uni bilan solishtirganda, lichinkalar DFP urug' uni bilan ishlov berishga kamroq sezgir edi va statistik jihatdan yuqori LC50 qiymatlariga ega edi (2 va 3-jadvallar). 72 soatdan so'ng, DFP, IG va PG urug' uni bilan ishlov berish uchun LC50 qiymatlari mos ravishda 0,111, 0,085 va 0,05 g/120 ml dH2O deb baholandi. 72 soatlik baholashdan so'ng, DFP, IG va PG urug' kukunlarining LC90 qiymatlari mos ravishda 0,215, 0,254 va 0,138 g/120 ml dH2O ni tashkil etdi. 72 soatlik baholashdan so'ng, maksimal 0,12 g/120 ml dH2O konsentratsiyasida DFP, IG va PG urug' uni bilan ishlov berishning o'rtacha lichinka o'limi mos ravishda 58%, 66% va 96% ni tashkil etdi (1B-rasm). 72 soatlik baholashdan so'ng, PG urug' uni IG va DFP urug' uniga qaraganda ko'proq zaharli ekanligi aniqlandi.
Sintetik izotiyosiyanatlar, allil izotiyosiyanat (AITC), benzil izotiyosiyanat (BITC) va 4-gidroksibenzilizotiyosiyanat (4-HBITC) chivin lichinkalarini samarali ravishda o'ldirishi mumkin. Davolashdan keyin 24 soat ichida BITC lichinkalar uchun ko'proq zaharli bo'lib, LC50 qiymati 5,29 ppm ni tashkil etdi, AITC uchun bu ko'rsatkich 19,35 ppm va 4-HBITC uchun 55,41 ppm ga nisbatan (4-jadval). AITC va BITC bilan solishtirganda, 4-HBITC pastroq toksiklikka va yuqori LC50 qiymatiga ega. Eng kuchli urug' unida ikkita asosiy izotiyosiyanatning (Ls va PG) chivin lichinkalari toksikligida sezilarli farqlar mavjud. AITC, BITC va 4-HBITC o'rtasidagi LC50 qiymatlarining o'ldiruvchi doza nisbatiga asoslangan toksiklik statistik farqni ko'rsatdi, ya'ni LC50 o'ldiruvchi doza nisbatining 95% CI 1 qiymatini o'z ichiga olmadi (P = 0,05, 4-jadval). BITC va AITC ning eng yuqori konsentratsiyalari sinovdan o'tgan lichinkalarning 100% ni o'ldirishi taxmin qilingan (2-rasm).
O'lim egri chiziqlari Ae dozasiga javoban (Probit) baholandi. Davolashdan 24 soat o'tgach, Misr lichinkalari (3-chi yoshdagi lichinkalar) sintetik izotiyosiyanat konsentratsiyasiga yetdi. Nuqtali chiziq izotiyosiyanat bilan davolash uchun LC50 ni bildiradi. Benzil izotiyosiyanat BITC, allil izotiyosiyanat AITC va 4-HBITC.
O'simlik biopestitsidlaridan chivin vektorlarini nazorat qilish vositasi sifatida foydalanish uzoq vaqtdan beri o'rganib kelinmoqda. Ko'pgina o'simliklar insektitsid faolligiga ega tabiiy kimyoviy moddalarni ishlab chiqaradi37. Ularning bioaktiv birikmalari chivinlarni o'z ichiga olgan zararkunandalarni nazorat qilishda katta salohiyatga ega bo'lgan sintetik insektitsidlarga jozibador alternativa bo'lib xizmat qiladi.
Xantal o'simliklari urug'lari uchun ekin sifatida yetishtiriladi, ziravor va moy manbai sifatida ishlatiladi. Xantal yog'i urug'lardan olinganda yoki xantal bioyoqilg'i sifatida foydalanish uchun olinganda, 69 qo'shimcha mahsulot yog'sizlantirilgan urug' unidir. Bu urug' uni o'zining ko'plab tabiiy biokimyoviy komponentlarini va gidrolitik fermentlarni saqlab qoladi. Bu urug' unining toksikligi izotiyosiyanatlar ishlab chiqarilishi bilan bog'liq55,60,61. Izotiyosiyanatlar urug' uni gidratatsiyasi paytida mirozinaza fermenti tomonidan glyukozinolatlarning gidrolizi natijasida hosil bo'ladi38,55,70 va fungitsid, bakteritsid, nematotsid va insektitsid ta'siriga, shuningdek, kimyoviy sezgir ta'sirlar va kimyoterapevtik xususiyatlarni o'z ichiga olgan boshqa xususiyatlarga ega ekanligi ma'lum61,62,70. Bir nechta tadqiqotlar shuni ko'rsatdiki, xantal o'simliklari va urug' uni tuproq va saqlangan oziq-ovqat zararkunandalariga qarshi samarali fumigator sifatida ishlaydi57,59,71,72. Ushbu tadqiqotda biz to'rt urug'li uni va uning uchta bioaktiv mahsuloti AITC, BITC va 4-HBITC ning Aedes chivin lichinkalariga toksikligini baholadik. Aedes aegypti. Chivin lichinkalarini o'z ichiga olgan suvga urug' unini to'g'ridan-to'g'ri qo'shish chivin lichinkalari uchun zaharli bo'lgan izotiyosiyanatlarni ishlab chiqaradigan fermentativ jarayonlarni faollashtirishi kutilmoqda. Ushbu biotransformatsiya qisman urug' unining kuzatilgan lichinkada faolligi va mitti xantal urug'i uni ishlatishdan oldin issiqlik bilan ishlov berilganda insektitsid faolligining yo'qolishi bilan namoyon bo'ldi. Issiqlik bilan ishlov berish glyukozinolatlarni faollashtiradigan gidrolitik fermentlarni yo'q qilishi va shu bilan bioaktiv izotiyosiyanatlarning hosil bo'lishining oldini olishi kutilmoqda. Bu karam urug'i kukunining suv muhitida chivinlarga qarshi insektitsid xususiyatlarini tasdiqlovchi birinchi tadqiqotdir.
Sinovdan o'tgan urug' kukunlari orasida suv teresi urug'i kukuni (Ls) eng zaharli bo'lib, Aedes albopictusning yuqori o'limiga sabab bo'ldi. Aedes aegypti lichinkalari 24 soat davomida uzluksiz qayta ishlandi. Qolgan uchta urug' kukuni (PG, IG va DFP) sekinroq faollikka ega edi va 72 soatlik uzluksiz ishlov berishdan keyin ham sezilarli darajada o'limga olib keldi. Faqat Ls urug'i unida sezilarli miqdorda glyukozinolatlar mavjud edi, PG va DFP esa mirozinaza va IGda asosiy glyukozinolat sifatida glyukozinolat mavjud edi (1-jadval). Glyukotropeolin BITC ga gidrolizlanadi va sinalbin 4-HBITC61,62 ga gidrolizlanadi. Bizning biotahlil natijalarimiz shuni ko'rsatadiki, Ls urug'i uni ham, sintetik BITC ham chivin lichinkalari uchun juda zaharli. PG va DFP urug'i unining asosiy komponenti MITC ga gidrolizlanadigan mirozinaza glyukozinolatdir. AITC 19,35 ppm LC50 qiymati bilan chivin lichinkalarini o'ldirishda samarali. AITC va BITC bilan solishtirganda, 4-HBITC izotiyosiyanat lichinkalar uchun eng kam zaharli hisoblanadi. AITC BITC ga qaraganda kamroq zaharli bo'lsa-da, ularning LC50 qiymatlari chivin lichinkalarida sinovdan o'tkazilgan ko'plab efir moylaridan pastroq32,73,74,75.
Chivin lichinkalariga qarshi ishlatiladigan xochgulli urug' kukunimiz tarkibida bitta asosiy glyukozinolat mavjud bo'lib, u HPLC tomonidan aniqlanganidek, umumiy glyukozinolatlarning 98-99% dan ortig'ini tashkil qiladi. Boshqa glyukozinolatlarning oz miqdori aniqlandi, ammo ularning darajasi umumiy glyukozinolatlarning 0,3% dan kam edi. Suv teresi (L. sativum) urug' kukuni ikkilamchi glyukozinolatlarni (sinigrin) o'z ichiga oladi, ammo ularning ulushi umumiy glyukozinolatlarning 1% ni tashkil qiladi va ularning miqdori hali ham ahamiyatsiz (taxminan 0,4 mg/g urug' kukuni). PG va DFP bir xil asosiy glyukozinolatni (mirozin) o'z ichiga olsa-da, ularning urug' unining larvitsid faolligi LC50 qiymatlari tufayli sezilarli darajada farq qiladi. Kukunli chiriyotganga toksikligi har xil. Aedes aegypti lichinkalarining paydo bo'lishi mirozinaza faolligidagi farqlar yoki ikkita urug' ozuqasi o'rtasidagi barqarorlik bilan bog'liq bo'lishi mumkin. Mirozinaza faolligi Brassicaceae o'simliklaridagi izotiyosiyanatlar kabi gidroliz mahsulotlarining biomavjudligida muhim rol o'ynaydi76. Pocock va boshqalar.77 va Wilkinson va boshqalar.78 ning avvalgi hisobotlarida mirozinaza faolligi va barqarorligidagi o'zgarishlar genetik va atrof-muhit omillari bilan ham bog'liq bo'lishi mumkinligi ko'rsatilgan.
Kutilayotgan bioaktiv izotiyosiyanat miqdori mos keladigan kimyoviy qo'llanmalar bilan taqqoslash uchun har bir urug' unining 24 va 72 soatlik LC50 qiymatlari asosida hisoblab chiqildi (5-jadval). 24 soatdan so'ng, urug' unidagi izotiyosiyanatlar sof birikmalarga qaraganda zaharliroq edi. Izotiyosiyanat urug'i bilan ishlov berishning millionga to'g'ri keladigan qismlari (ppm) asosida hisoblangan LC50 qiymatlari BITC, AITC va 4-HBITC qo'llanmalari uchun LC50 qiymatlaridan pastroq edi. Biz lichinkalarning urug' uni granulalarini iste'mol qilayotganini kuzatdik (3A-rasm). Natijada, lichinkalar urug' uni granulalarini iste'mol qilish orqali zaharli izotiyosiyanatlarga ko'proq konsentratsiyalangan ta'sir ko'rsatishi mumkin. Bu 24 soatlik ta'sir qilishda IG va PG urug' uni bilan ishlov berishda eng aniq ko'rinib turdi, bu yerda LC50 konsentratsiyasi mos ravishda sof AITC va 4-HBITC bilan ishlov berishga qaraganda 75% va 72% past edi. Ls va DFP bilan ishlov berish sof izotiyosiyanatga qaraganda zaharliroq bo'lib, LC50 qiymatlari mos ravishda 24% va 41% pastroq edi. Nazorat usulida ishlov berishdagi lichinkalar muvaffaqiyatli qo'g'irchoqqa aylandi (3B-rasm), urug' uni bilan ishlov berishdagi lichinkalarning aksariyati qo'g'irchoqqa aylanmadi va lichinka rivojlanishi sezilarli darajada kechikdi (3B, D-rasm). Spodopteraliturada izotiyosiyanatlar o'sishning kechikishi va rivojlanishning kechikishi bilan bog'liq79.
Ae. Aedes aegypti chivinlarining lichinkalari 24–72 soat davomida Brassica urug'i kukuni ta'sirida doimiy ravishda ta'sirlangan. (A) Og'iz qismlarida urug' uni zarralari bo'lgan o'lik lichinkalar (aylana ichida); (B) Nazorat usulida ishlov berish (qo'shilgan urug' unisiz dH20) lichinkalar normal o'sishini va 72 soatdan keyin qo'g'irchoqlasha boshlashini ko'rsatadi (C, D) Urug' uni bilan ishlov berilgan lichinkalar; urug' uni rivojlanishda farqlarni ko'rsatdi va qo'g'irchoqlashmadi.
Biz izotiyosiyanatlarning chivin lichinkalariga toksik ta'sir mexanizmini o'rganmadik. Biroq, qizil olov chumolilarida (Solenopsis invicta) o'tkazilgan avvalgi tadqiqotlar shuni ko'rsatdiki, glutation S-transferaza (GST) va esteraza (EST) ning inhibatsiyasi izotiyosiyanat bioaktivligining asosiy mexanizmi hisoblanadi va AITC, hatto past faollikda ham, GST faolligini inhibe qilishi mumkin. qizil import qilingan olov chumolilari past konsentratsiyalarda. Doza 0,5 µg/ml80. Aksincha, AITC kattalar makkajo'xori begona o'tlarida (Sitophilus zeamais) atsetilxolinesterazani inhibe qiladi81. Chivin lichinkalarida izotiyosiyanat faolligi mexanizmini aniqlash uchun shunga o'xshash tadqiqotlar o'tkazilishi kerak.
Biz o'simlik glyukozinolatlarining reaktiv izotiyosiyanatlarni hosil qilish uchun gidrolizi xantal urug'i uni bilan chivin lichinkalarini nazorat qilish mexanizmi bo'lib xizmat qiladi degan taklifni qo'llab-quvvatlash uchun issiqlik bilan inaktivatsiyalangan DFP bilan ishlov berishdan foydalanamiz. Sinovdan o'tgan qo'llash tezligida DFP-HT urug'i uni zaharli emas edi. Lafarga va boshqalar. 82 glyukozinolatlar yuqori haroratlarda parchalanishga sezgir ekanligini xabar qilishdi. Issiqlik bilan ishlov berish, shuningdek, urug' unidagi mirozinaza fermentini denaturatsiya qilishi va glyukozinolatlarning reaktiv izotiyosiyanatlarni hosil qilish uchun gidrolizlanishining oldini olishi kutilmoqda. Buni Okunade va boshqalar ham tasdiqladilar. 75 mirozinaza haroratga sezgir ekanligini ko'rsatdi, bu xantal, qora xantal va qon ildizi urug'lari 80°C dan yuqori haroratga duchor bo'lganda mirozinaza faolligi to'liq inaktivatsiya qilinganligini ko'rsatadi. Bu mexanizmlar issiqlik bilan ishlov berilgan DFP urug'i unining insektitsid faolligini yo'qotishiga olib kelishi mumkin.
Shunday qilib, xantal urug'i uni va uning uchta asosiy izotiyosiyanatlari chivin lichinkalari uchun zaharli hisoblanadi. Urug' uni va kimyoviy ishlov berish o'rtasidagi bu farqlarni hisobga olgan holda, urug' unidan foydalanish chivinlarga qarshi kurashning samarali usuli bo'lishi mumkin. Urug' kukunlaridan foydalanish samaradorligi va barqarorligini oshirish uchun mos formulalar va samarali yetkazib berish tizimlarini aniqlash zarur. Bizning natijalarimiz xantal urug'i unidan sintetik pestitsidlarga alternativa sifatida foydalanish mumkinligini ko'rsatadi. Ushbu texnologiya chivin vektorlarini nazorat qilish uchun innovatsion vositaga aylanishi mumkin. Chivin lichinkalari suv muhitida yaxshi rivojlanganligi va urug' uni glyukozinolatlari gidratatsiya paytida fermentativ ravishda faol izotiyosiyanatlarga aylantirilganligi sababli, chivinlar bilan to'ldirilgan suvda xantal urug'i unidan foydalanish sezilarli nazorat potentsialini taklif etadi. Izotiyosiyanatlarning lichinkalarda faolligi har xil bo'lsa-da (BITC > AITC > 4-HBITC), urug' unini bir nechta glyukozinolatlar bilan birlashtirish sinergik ravishda toksiklikni oshiradimi yoki yo'qligini aniqlash uchun ko'proq tadqiqotlar talab etiladi. Bu yog'sizlantirilgan xochgulli urug' uni va uchta bioaktiv izotiyosiyanatning chivinlarga insektitsid ta'sirini ko'rsatadigan birinchi tadqiqotdir. Ushbu tadqiqot natijalari urug'lardan yog' olishning qo'shimcha mahsuloti bo'lgan yog'sizlantirilgan karam urug'i uni chivinlarga qarshi kurashda istiqbolli lichinkalarga qarshi vosita bo'lib xizmat qilishi mumkinligini ko'rsatib, yangi bosqichga o'tdi. Ushbu ma'lumot o'simliklar bionazorat vositalarini kashf etishga va ularni arzon, amaliy va ekologik toza biopestitsidlar sifatida ishlab chiqishga yordam beradi.
Ushbu tadqiqot uchun yaratilgan ma'lumotlar to'plamlari va natijada olingan tahlillar tegishli muallifdan oqilona so'rov bo'yicha olinishi mumkin. Tadqiqot oxirida tadqiqotda ishlatilgan barcha materiallar (hasharotlar va urug' uni) yo'q qilindi.
Nashr vaqti: 2024-yil 29-iyul