Կաղամբի սերմի փոշու և դրա միացությունների կենսաբանական ակտիվությունը՝ որպես էկոլոգիապես մաքուր թրթուր սպանդի դեմ մոծակների դեմ

Արդյունավետորենվերահսկել մոծակներըև նվազեցնել իրենց կրող հիվանդությունների դեպքերը, անհրաժեշտ են քիմիական թունաքիմիկատների ռազմավարական, կայուն և էկոլոգիապես մաքուր այլընտրանքներ: Մենք գնահատեցինք որոշ Brassicaceae-ի (Brassica ընտանիք) սերմերի կերակուրները՝ որպես բուսական ծագում ունեցող իզոթիոցիանատների աղբյուր, որոնք արտադրվում են կենսաբանորեն ոչ ակտիվ գլյուկոզինոլատների ֆերմենտային հիդրոլիզով, եգիպտական ​​Aedes-ի դեմ պայքարում օգտագործելու համար (L., 1762): Հինգ յուղազերծված սերմերի ալյուր (Brassica juncea (L) Czern., 1859, Lepidium sativum L., 1753, Sinapis alba L., 1753, Thlaspi arvense L., 1753 և Thlaspi arvense. ալիլ իզոթիոցիանատ, բենզիլիզոթիոցիանատ և 4-հիդրօքսիբենզիլիսոթիոցիանատ՝ Aedes aegypti թրթուրներին 24-ժամյա ազդեցության դեպքում = 0,04 գ/120 մլ dH2O): LC50 արժեքները մանանեխի, սպիտակ մանանեխի և ձիաձետի համար: Սերմացուի ալյուրը համապատասխանաբար 0,05, 0,08 և 0,05 էր՝ համեմատած ալիլիզոթիոցիանատի (LC50 = 19,35 ppm) և 4-ի համեմատ: -Հիդրօքսիբենզիլիսոթիոցիանատը (LC50 = 55,41 ppm) ավելի թունավոր էր թրթուրների համար, քան 20H1 մլ/24 ժամ հետո բուժումից հետո 20H1 ժ. համապատասխանաբար. Այս արդյունքները համապատասխանում են առվույտի սերմերի ալյուրի արտադրությանը: Բենզիլ էսթերների ավելի բարձր արդյունավետությունը համապատասխանում է հաշվարկված LC50 արժեքներին: Սերմացուի օգտագործումը կարող է ապահովել մոծակների դեմ պայքարի արդյունավետ մեթոդ: խաչածաղկավոր սերմերի փոշու և դրա հիմնական քիմիական բաղադրիչների արդյունավետությունը մոծակների թրթուրների դեմ և ցույց է տալիս, թե ինչպես խաչածաղկավոր սերմերի փոշու բնական միացությունները կարող են ծառայել որպես խոստումնալից էկոլոգիապես մաքուր թրթուր մոծակների դեմ պայքարի համար:
Aedes մոծակների կողմից առաջացած վեկտորային հիվանդությունները շարունակում են մնալ համաշխարհային հանրային առողջության հիմնական խնդիր: Մոծակների միջոցով փոխանցվող հիվանդությունների հաճախականությունը տարածվում է աշխարհագրորեն1,2,3 և նորից ի հայտ գալիս՝ հանգեցնելով ծանր հիվանդության բռնկման4,5,6,7: Մարդկանց և կենդանիների շրջանում հիվանդությունների տարածումը (օրինակ՝ չիկունգունյա, դենգե, Ռիֆթ հովտի տենդ, դեղին տենդ և Զիկա վիրուս) աննախադեպ է։ Միայն դենգե տենդը արևադարձային գոտիներում վարակվելու վտանգի տակ է դնում մոտ 3,6 միլիարդ մարդ, որոնց մոտ տարեկան 390 միլիոն վարակ է տեղի ունենում, ինչը հանգեցնում է տարեկան 6,100–24,300 մահվան: Հարավային Ամերիկայում Զիկա վիրուսի նորից հայտնվելն ու բռնկումը գրավել են համաշխարհային ուշադրությունը վարակված կանանցից ծնված երեխաների մոտ այն պատճառած ուղեղի վնասվածքի պատճառով2: Կրեմերը և ուրիշներ 3-ը կանխատեսում են, որ Aedes մոծակների աշխարհագրական շրջանակը կշարունակի ընդլայնվել, և որ մինչև 2050 թվականը աշխարհի բնակչության կեսը մոծակների միջոցով փոխանցվող արբովիրուսներով վարակվելու վտանգի տակ կլինի:
Բացառությամբ վերջերս մշակված դենգեի և դեղին տենդի դեմ պատվաստանյութերի, մոծակների միջոցով փոխանցվող հիվանդությունների մեծ մասի դեմ պատվաստանյութերը դեռ չեն մշակվել9,10,11: Պատվաստանյութերը դեռ հասանելի են սահմանափակ քանակությամբ և օգտագործվում են միայն կլինիկական փորձարկումներում: Մոծակների վեկտորների դեմ պայքարը սինթետիկ միջատասպանների միջոցով եղել է մոծակներով փոխանցվող հիվանդությունների տարածումը վերահսկելու հիմնական ռազմավարությունը12,13: Չնայած սինթետիկ թունաքիմիկատներն արդյունավետ են մոծակներին ոչնչացնելու համար, սինթետիկ թունաքիմիկատների շարունակական օգտագործումը բացասաբար է անդրադառնում ոչ թիրախային օրգանիզմների վրա և աղտոտում շրջակա միջավայրը14,15,16: Առավել տագնապալի է քիմիական միջատասպանների նկատմամբ մոծակների դիմադրության աճի միտումը17,18,19: Թունաքիմիկատների հետ կապված այս խնդիրները արագացրել են հիվանդությունների փոխանցողներին վերահսկելու արդյունավետ և էկոլոգիապես մաքուր այլընտրանքների որոնումը:
Մշակվել են տարբեր բույսեր՝ որպես վնասատուների դեմ պայքարի ֆիտոպեստիցիդների աղբյուրներ20,21: Բուսական նյութերը հիմնականում էկոլոգիապես մաքուր են, քանի որ դրանք կենսաքայքայվող են և ունեն ցածր կամ աննշան թունավորություն ոչ թիրախային օրգանիզմների համար, ինչպիսիք են կաթնասունները, ձկները և երկկենցաղները20,22: Հայտնի է, որ բուսական պատրաստուկները արտադրում են մի շարք կենսաակտիվ միացություններ՝ գործողության տարբեր մեխանիզմներով՝ արդյունավետորեն վերահսկելու մոծակների կյանքի տարբեր փուլերը23,24,25,26: Բույսերից ստացված միացությունները, ինչպիսիք են եթերայուղերը և այլ ակտիվ բույսերի բաղադրիչները, ուշադրություն են գրավել և ճանապարհ են հարթել մոծակների վեկտորները վերահսկելու նորարարական գործիքների համար: Եթերային յուղերը, մոնոտերպենները և սեզվիտերպենները գործում են որպես վանողներ, սնուցող միջոցներ և ձվաբջջներ27,28,29,30,31,32,33: Բազմաթիվ բուսական յուղեր առաջացնում են մոծակների թրթուրների, ձագերի և մեծահասակների մահը34,35,36՝ ազդելով միջատների նյարդային, շնչառական, էնդոկրին և այլ կարևոր համակարգերի վրա37:
Վերջին ուսումնասիրությունները պատկերացում են տվել մանանեխի բույսերի և դրանց սերմերի պոտենցիալ օգտագործման վերաբերյալ՝ որպես կենսաակտիվ միացությունների աղբյուր: Մանանեխի սերմերի ալյուրը փորձարկվել է որպես կենսաֆումիգանտ38,39,40,41 և օգտագործվում է որպես հողի լրացում մոլախոտերի ճնշելու համար42,43,44 և հողային բույսերի հարուցիչների դեմ պայքարելու համար45,46,47,48,49,50, բույսերի սնուցում: նեմատոդներ 41,51, 52, 53, 54 և վնասատուներ 55, 56, 57, 58, 59, 60: Այս սերմերի փոշիների ֆունգիցիդային ակտիվությունը վերագրվում է բույսերի պաշտպանիչ միացություններին, որոնք կոչվում են isothiocyanates38,42,60: Բույսերում այս պաշտպանիչ միացությունները պահվում են բույսերի բջիջներում՝ ոչ կենսաակտիվ գլյուկոզինոլատների տեսքով։ Այնուամենայնիվ, երբ բույսերը վնասվում են միջատների կերակրման կամ պաթոգեն վարակի հետևանքով, գլյուկոզինոլատները հիդրոլիզվում են միրոսինազով և վերածվում կենսաակտիվ իզոթիոցիանատների55,61: Իզոթիոցիանատները ցնդող միացություններ են, որոնք հայտնի են լայն սպեկտրի հակամանրէային և միջատասպան ակտիվությամբ, և դրանց կառուցվածքը, կենսաբանական ակտիվությունը և բովանդակությունը լայնորեն տարբերվում են Brassicaceae տեսակների միջև42,59,62,63:
Թեև հայտնի է, որ մանանեխի սերմի ալյուրից ստացված իզոթիոցիանատներն ունեն միջատասպան ակտիվություն, սակայն բժշկական առումով կարևոր հոդվածոտանիների վեկտորների նկատմամբ կենսաբանական ակտիվության վերաբերյալ տվյալները բացակայում են: Մեր ուսումնասիրությունը ուսումնասիրել է չորս յուղազերծված սերմերի փոշիների թրթուրային ակտիվությունը Aedes մոծակների դեմ: Aedes aegypti-ի թրթուրները: Հետազոտության նպատակն էր գնահատել դրանց պոտենցիալ օգտագործումը որպես էկոլոգիապես մաքուր բիոպեստիցիդներ մոծակների դեմ պայքարի համար: Սերմերի ալյուրի երեք հիմնական քիմիական բաղադրիչները՝ ալիլիզոթիոցիանատը (AITC), բենզիլիզոթիոցիանատը (BITC) և 4-հիդրօքսիբենզիլիսոթիոցիանատը (4-HBITC) նույնպես փորձարկվել են մոծակների թրթուրների վրա այս քիմիական բաղադրիչների կենսաբանական ակտիվությունը ստուգելու համար: Սա առաջին զեկույցն է, որը գնահատում է չորս կաղամբի սերմերի փոշիների և դրանց հիմնական քիմիական բաղադրիչների արդյունավետությունը մոծակների թրթուրների դեմ:
Aedes aegypti-ի (Ռոքֆելլերի շտամ) լաբորատոր գաղութները պահպանվել են 26°C, 70% հարաբերական խոնավության (ՀՀ) և 10:14 ժ (L:D ֆոտոպերիոդ) պայմաններում: Զուգակցված էգերին տեղավորել են պլաստիկ վանդակներում (բարձրությունը 11 սմ և տրամագիծը՝ 9,5 սմ) և կերակրել շշով կերակրման համակարգի միջոցով՝ օգտագործելով ցիտրատված տավարի արյուն (HemoStat Laboratories Inc., Dixon, CA, ԱՄՆ): Արյան սնուցումն իրականացվել է սովորականի պես՝ օգտագործելով թաղանթային բազմապակյա սնուցիչ (Chemglass, Life Sciences LLC, Vineland, NJ, ԱՄՆ)՝ կապված շրջանառվող ջրային լոգանքի խողովակի հետ (HAAKE S7, Thermo-Scientific, Waltham, MA, ԱՄՆ) 37 °C ջերմաստիճանի կառավարմամբ: Ձգեք Parafilm M-ի թաղանթը յուրաքանչյուր ապակու սնուցման խցիկի ներքևի մասում (տարածքը 154 մմ2): Այնուհետև յուրաքանչյուր սնուցող տեղադրվեց վերին ցանցի վրա, որը ծածկում էր զուգավորվող էգը պարունակող վանդակը: Մոտավորապես 350–400 մկլ խոշոր եղջերավոր եղջերավոր արյուն ավելացվել է ապակե սնուցող ձագարին՝ օգտագործելով Pasteur pipette (Fishebrand, Fisher Scientific, Waltham, MA, ԱՄՆ) և չափահաս որդերին թույլ են տվել արտահոսել առնվազն մեկ ժամ: Այնուհետև հղի էգերին տրվեց 10% սախարոզայի լուծույթ և թույլ տվեցին ձվեր դնել խոնավ ֆիլտրի թղթի վրա, որը պատված էր առանձին գերթափանցիկ սուֆլե բաժակների մեջ (1,25 ֆլ ունցիա չափ, Dart Container Corp., Mason, MI, ԱՄՆ): վանդակ ջրով. Ձվեր պարունակող ֆիլտրի թուղթը դրեք փակ պարկի մեջ (SC Johnsons, Racine, WI) և պահեք 26°C ջերմաստիճանում: Ձվերը բացվեցին և մոտավորապես 200–250 թրթուրներ աճեցվեցին պլաստիկ սկուտեղների մեջ, որոնք պարունակում էին նապաստակի կերակուրի խառնուրդ (ZuPreem, Premium Natural Products, Inc., Mission, KS, ԱՄՆ) և լյարդի փոշի (MP Biomedicals, LLC, Solon, OH, USA): և ձկան ֆիլե (TetraMin, Tetra GMPH, Meer, Գերմանիա) 2:1:1 հարաբերակցությամբ: Մեր կենսափորձերում օգտագործվել են ուշ երրորդ տարիքի թրթուրներ:
Այս ուսումնասիրության մեջ օգտագործված բույսի սերմացուի նյութը ստացվել է հետևյալ առևտրային և պետական ​​աղբյուրներից. (Garden Cress) Kelly Seed and Hardware Co.-ից, Peoria, IL, USA և Thlaspi arvense (Field Pennycress-Elisabeth) USDA-ARS, Peoria, IL, USA; Հետազոտության մեջ օգտագործված սերմերից ոչ մեկը չի մշակվել թունաքիմիկատներով: Ամբողջ սերմացուի նյութը մշակվել և օգտագործվել է այս ուսումնասիրության մեջ՝ համաձայն տեղական և ազգային կանոնակարգերի և համապատասխան տեղական պետական ​​և ազգային կանոնակարգերի: Այս ուսումնասիրությունը չի ուսումնասիրել տրանսգենային բույսերի սորտերը:
Brassica juncea (PG), առվույտ (Ls), սպիտակ մանանեխի (IG), Thlaspi arvense (DFP) սերմերը մանրացված են՝ վերածվելով նուրբ փոշու՝ օգտագործելով Retsch ZM200 ուլտրակենտրոնախցիկ գործարանը (Retsch, Haan, Գերմանիա), որը հագեցած է 0,75 մմ ցանցով և չժանգոտվող պողպատից թույլատրելի ռոտորով, 12,0 ատամ (12,0 ատամ, 1/1): Աղացած սերմի փոշին տեղափոխվեց թղթե մատնոց և յուղազերծվեց հեքսանով Սոքսլետի ապարատի մեջ 24 ժամ: Յուղազերծված դաշտային մանանեխի ենթանմուշը ջերմային մշակվել է 100 °C ջերմաստիճանում 1 ժամ՝ միրոսինազի դենատուրացիայի և գլյուկոզինոլատների հիդրոլիզը կանխելու համար՝ կենսաբանորեն ակտիվ իզոթիոցիանատներ ձևավորելու համար: Ջերմային մշակված ձիապոչի սերմի փոշի (DFP-HT) օգտագործվել է որպես բացասական հսկողություն՝ միրոսինազը դենատուրացնելու միջոցով:
Յուղազերծված սերմերի ալյուրում գլյուկոզինոլատի պարունակությունը որոշվել է եռակի՝ օգտագործելով բարձր արդյունավետության հեղուկ քրոմատագրություն (HPLC)՝ համաձայն նախկինում հրապարակված արձանագրության 64: Հակիրճ, 3 մլ մեթանոլ ավելացվեց 250 մգ յուղազերծված սերմի փոշու նմուշին: Յուրաքանչյուր նմուշ 30 րոպե ջրային բաղնիքում ձայնագրվել է և 16 ժամ թողնել մթության մեջ 23°C-ում: Օրգանական շերտի 1 մլ մասնաբաժինը այնուհետև զտվել է 0,45 մկմ ֆիլտրի միջով ավտոմատ նմուշառման մեջ: Աշխատելով Shimadzu HPLC համակարգով (երկու LC 20AD պոմպեր; SIL 20A ավտոսամպլեր; DGU 20As գազազերծող սարք; SPD-20A UV-VIS դետեկտոր՝ 237 նմ մոնիտորինգի համար; և CBM-20A կապի ավտոբուսի մոդուլ), որոշվել է գլյուկոզինոլատի պարունակությունը փակված մելիումում: օգտագործելով Shimadzu LC Solution ծրագրային ապահովման տարբերակը 1.25 (Shimadzu Corporation, Կոլումբիա, MD, ԱՄՆ): Սյունակը C18 Inertsil հակադարձ փուլային սյուն էր (250 մմ × 4,6 մմ; RP C-18, ODS-3, 5u; GL Sciences, Torrance, CA, ԱՄՆ): Շարժական փուլի սկզբնական պայմանները սահմանվել են 12% մեթանոլ/88% 0.01 M տետրաբուտիլամոնիումի հիդրօքսիդ ջրում (TBAH; Sigma-Aldrich, St. Louis, MO, ԱՄՆ) 1 մլ/րոպե հոսքի արագությամբ: 15 մկլ նմուշի ներարկումից հետո նախնական պայմանները պահպանվել են 20 րոպե, այնուհետև լուծիչների հարաբերակցությունը ճշգրտվել է մինչև 100% մեթանոլ՝ նմուշի ընդհանուր վերլուծության ժամանակով 65 րոպե: Ստանդարտ կոր (nM/mAb-ի վրա հիմնված) ստեղծվել է թարմ պատրաստված սինապինի, գլյուկոզինոլատի և միրոսինի ստանդարտների սերիական նոսրացումների միջոցով (Sigma-Aldrich, St. Louis, MO, ԱՄՆ)՝ յուղազերծված սերմերի ալյուրում ծծմբի պարունակությունը գնահատելու համար: գլյուկոզինոլատներ. Նմուշներում գլյուկոզինոլատի կոնցենտրացիաները փորձարկվել են Agilent 1100 HPLC-ի վրա (Agilent, Santa Clara, CA, USA)՝ օգտագործելով OpenLAB CDS ChemStation տարբերակը (C.01.07 SR2 [255]), որը հագեցած է նույն սյունակով և օգտագործելով նախկինում նկարագրված մեթոդը: Որոշվել են գլյուկոզինոլատի կոնցենտրացիաները. համեմատելի լինել HPLC համակարգերի միջև:
Ալիլ իզոթիոցիանատը (94%, կայուն) և բենզիլիզոթիոցիանատը (98%) գնվել են Fisher Scientific-ից (Thermo Fisher Scientific, Waltham, MA, ԱՄՆ): 4-Հիդրօքսիբենզիլիսոթիոցիանատը գնվել է ChemCruz-ից (Santa Cruz Biotechnology, CA, ԱՄՆ): Միրոզինազի կողմից ֆերմենտային հիդրոլիզացման դեպքում գլյուկոզինոլատները, գլյուկոզինոլատները և գլյուկոզինոլատները համապատասխանաբար առաջացնում են ալիլիզոթիոցիանատ, բենզիլիզոթիոցիանատ և 4-հիդրօքսիբենզիլիսոթիոցիանատ։
Լաբորատոր կենսափորձերը կատարվել են Muturi et al.-ի մեթոդով: 32 փոփոխություններով։ Հետազոտության ընթացքում օգտագործվել են հինգ ցածր յուղայնությամբ սերմերի կեր՝ DFP, DFP-HT, IG, PG և Ls: Քսան թրթուր տեղադրվել է 400 մլ մեկանգամյա օգտագործման եռակողմ բաժակի մեջ (VWR International, LLC, Radnor, PA, USA), որը պարունակում է 120 մլ դեիոնացված ջուր (dH2O): Սերմերի ալյուրի յոթ կոնցենտրացիաները փորձարկվել են մոծակների թրթուրների թունավորության համար՝ 0,01, 0,02, 0,04, 0,06, 0,08, 0,1 և 0,12 գ սերմացուր/120 մլ dH2O՝ DFP սերմերի ալյուրի համար, DFP-HPG, IG և IG: Նախնական բիովերլուծությունները ցույց են տալիս, որ յուղազերծված Ls սերմերի ալյուրն ավելի թունավոր է, քան փորձարկված չորս այլ սերմերի ալյուրը: Հետևաբար, մենք հարմարեցրինք Ls սերմերի ալյուրի բուժման յոթ կոնցենտրացիաները հետևյալ կոնցենտրացիաներին՝ 0.015, 0.025, 0.035, 0.045, 0.055, 0.065 և 0.075 գ/120 մլ dH2O:
Չբուժված հսկիչ խումբը (dH20, առանց սերմերի կերակուրի հավելում) ընդգրկվել է միջատների նորմալ մահացության գնահատման համար վերլուծության պայմաններում: Յուրաքանչյուր սերմերի կերակուրի համար տոքսիկոլոգիական կենսափորձերը ներառում էին երեք կրկնվող եռաթեք գավաթներ (20 ուշ երրորդ կարգի թրթուր մեկ բաժակի համար), ընդհանուր առմամբ 108 սրվակ: Վերամշակված տարաները պահվել են սենյակային ջերմաստիճանում (20-21°C) և թրթուրների մահացությունը գրանցվել է բուժման կոնցենտրացիաներին շարունակական ազդեցության 24 և 72 ժամվա ընթացքում: Եթե ​​մոծակի մարմինը և հավելումները չեն շարժվում, երբ ծակում են կամ դիպչում բարակ չժանգոտվող պողպատից սպաթուլայի հետ, մոծակի թրթուրները համարվում են մահացած: Սատկած թրթուրները սովորաբար մնում են անշարժ մեջքի կամ փորային դիրքում՝ տարայի հատակին կամ ջրի մակերեսին: Փորձը կրկնվել է երեք անգամ տարբեր օրերի ընթացքում՝ օգտագործելով թրթուրների տարբեր խմբեր, ընդհանուր առմամբ 180 թրթուր ենթարկվել է բուժման յուրաքանչյուր կոնցենտրացիայի:
AITC-ի, BITC-ի և 4-HBITC-ի թունավորությունը մոծակների թրթուրների նկատմամբ գնահատվել է նույն բիովերլուծության ընթացակարգով, բայց տարբեր բուժումներով: Յուրաքանչյուր քիմիական նյութի համար պատրաստեք 100,000 ppm հիմնական լուծույթներ՝ 2 մլ ցենտրիֆուգային խողովակի մեջ ավելացնելով 100 µL քիմիական նյութ 900 մկլ բացարձակ էթանոլին և թափահարելով 30 վայրկյան, որպեսզի մանրակրկիտ խառնվի: Բուժման կոնցենտրացիաները որոշվել են մեր նախնական կենսափորձերի հիման վրա, որոնք պարզել են, որ BITC-ը շատ ավելի թունավոր է, քան AITC-ն և 4-HBITC-ը: Թունավորությունը որոշելու համար BITC-ի 5 կոնցենտրացիաներ (1, 3, 6, 9 և 12 ppm), AITC-ի 7 կոնցենտրացիաներ (5, 10, 15, 20, 25, 30 և 35 ppm) և 4-HBITC-ի 6 կոնցենտրացիաներ (15, 15, 20, ppm, 25, 25, ppm): 30, 45, 60, 75 և 90 ppm): Հսկիչ բուժումը ներարկվել է 108 մկլ բացարձակ էթանոլ, որը համարժեք է քիմիական մշակման առավելագույն ծավալին: Կենսաբանական փորձարկումները կրկնվել են վերը նշվածի պես՝ յուրաքանչյուր բուժման կոնցենտրացիայի ընթացքում բացահայտելով 180 թրթուր: Թրթուրների մահացությունը գրանցվել է AITC-ի, BITC-ի և 4-HBITC-ի յուրաքանչյուր կոնցենտրացիայի համար 24 ժամ շարունակական ազդեցությունից հետո:
Կատարվել է 65 դոզայի հետ կապված մահացության տվյալների պրոբիտի վերլուծություն՝ օգտագործելով Polo ծրագրակազմը (Polo Plus, LeOra Software, տարբերակ 1.0)՝ հաշվարկելու 50% մահացու կոնցենտրացիան (LC50), 90% մահացու կոնցենտրացիան (LC90), թեքությունը, մահացու դոզայի գործակիցը և 95% մահացու կոնցենտրացիան: հիմնված մահացու դոզայի հարաբերակցության վստահության միջակայքերի վրա՝ լոգ-փոխակերպված կոնցենտրացիայի և դոզա-մահացության կորերի համար: Մահացության տվյալները հիմնված են յուրաքանչյուր բուժման կոնցենտրացիայի ենթարկված 180 թրթուրների համակցված կրկնօրինակ տվյալների վրա: Հավանական անալիզները կատարվել են առանձին՝ յուրաքանչյուր սերմացուի և յուրաքանչյուր քիմիական բաղադրիչի համար: Ելնելով մահացու չափաբաժնի հարաբերակցության 95% վստահության միջակայքից՝ սերմերի ալյուրի և քիմիական բաղադրիչների թունավորությունը մոծակների թրթուրների համար համարվել է էականորեն տարբեր, ուստի 1 արժեք պարունակող վստահության միջակայքը էականորեն չի տարբերվում՝ P = 0,0566:
HPLC-ի արդյունքները յուղազերծված սերմերի ալյուրներում DFP, IG, PG և Ls հիմնական գլյուկոզինոլատների որոշման համար թվարկված են Աղյուսակ 1-ում: Փորձարկված սերմերի ալյուրի հիմնական գլյուկոզինոլատները տարբեր են՝ բացառությամբ DFP-ի և PG-ի, որոնք երկուսն էլ պարունակում են միրոսինազա գլյուկոզինոլատներ: Միրոսինինի պարունակությունը PG-ում ավելի բարձր էր, քան DFP-ում, համապատասխանաբար 33,3 ± 1,5 և 26,5 ± 0,9 մգ/գ: Ls սերմի փոշին պարունակում էր 36,6 ± 1,2 մգ/գ գլյուկոգլիկոն, մինչդեռ IG սերմերի փոշին պարունակում էր 38,0 ± 0,5 մգ/գ սինապին:
Ae-ի թրթուրները. Aedes aegypti մոծակները սպանվել են յուղազերծված սերմերի ալյուրով մշակելիս, թեև բուժման արդյունավետությունը տատանվում է կախված բույսի տեսակից: Միայն DFP-NT-ն թունավոր չէր մոծակների թրթուրների համար 24 և 72 ժամ ազդեցությունից հետո (Աղյուսակ 2): Ակտիվ սերմի փոշու թունավորությունը մեծանում էր կոնցենտրացիայի աճով (նկ. 1Ա, Բ): Սերմերի ալյուրի թունավորությունը մոծակների թրթուրների համար զգալիորեն տարբերվում էր՝ հիմնված LC50-ի մահացու դոզայի հարաբերակցության 95% CI-ի վրա 24-ժամյա և 72-ժամյա գնահատումների ժամանակ (Աղյուսակ 3): 24 ժամ հետո Ls սերմնացանի թունավոր ազդեցությունն ավելի մեծ էր, քան մյուս սերմնացանների մշակումները՝ թրթուրների համար ամենաբարձր ակտիվությամբ և առավելագույն թունավորությամբ (LC50 = 0,04 գ/120 մլ dH2O): Թրթուրները 24 ժամվա ընթացքում ավելի քիչ զգայուն էին DFP-ի նկատմամբ՝ համեմատած IG, Ls և PG սերմերի փոշի մշակման հետ, LC50 արժեքներով՝ համապատասխանաբար 0,115, 0,04 և 0,08 գ/120 մլ dH2O, որոնք վիճակագրորեն ավելի բարձր էին, քան LC50 արժեքը: 0,211 գ/120 մլ dH2O (Աղյուսակ 3): DFP, IG, PG և Ls-ի LC90 արժեքները համապատասխանաբար եղել են 0,376, 0,275, 0,137 և 0,074 գ/120 մլ dH2O (Աղյուսակ 2): DPP-ի ամենաբարձր կոնցենտրացիան եղել է 0,12 գ/120 մլ dH2O: 24 ժամ գնահատումից հետո թրթուրների միջին մահացությունը կազմել է ընդամենը 12%, մինչդեռ IG և PG թրթուրների միջին մահացությունը հասել է համապատասխանաբար 51% և 82%: Գնահատումից 24 ժամ հետո թրթուրների միջին մահացությունը Ls սերմնացանի բուժման ամենաբարձր կոնցենտրացիայի համար (0,075 գ/120 մլ dH2O) կազմել է 99% (նկ. 1Ա):
Մահացության կորերը գնահատվել են Ae-ի դոզայի արձագանքից (Probit): Եգիպտական ​​թրթուրները (3-րդ աստիճանի թրթուրներ) մինչև սերմնացանի կոնցենտրացիան 24 ժամ (A) և 72 ժամ (B) բուժումից հետո: Կետավոր գիծը ներկայացնում է սերմերի ալյուրի մշակման LC50-ը: DFP Thlaspi arvense, DFP-HT Heat inactivated Thlaspi arvense, IG Sinapsis alba (Ida Gold), PG Brassica juncea (Խաղաղօվկիանոսյան ոսկի), Ls Lepidium sativum:
72-ժամյա գնահատման ժամանակ DFP, IG և PG սերմացուի LC50 արժեքները համապատասխանաբար եղել են 0,111, 0,085 և 0,051 գ/120 մլ dH2O: Գրեթե բոլոր թրթուրները, որոնք ենթարկվել են Ls սերմերի ալյուրին, սատկել են ազդեցության 72 ժամ հետո, ուստի մահացության տվյալները չեն համապատասխանում Probit վերլուծությանը: Համեմատած այլ սերմերի ալյուրի հետ՝ թրթուրները ավելի քիչ զգայուն են եղել DFP սերմնացանի բուժման նկատմամբ և ունեին վիճակագրորեն ավելի բարձր LC50 արժեքներ (Աղյուսակներ 2 և 3): 72 ժամ հետո LC50 արժեքները DFP, IG և PG սերմերի ճաշի բուժման համար գնահատվել են համապատասխանաբար 0,111, 0,085 և 0,05 գ/120 մլ dH2O: 72 ժամ գնահատումից հետո DFP, IG և PG սերմերի փոշիների LC90 արժեքները համապատասխանաբար եղել են 0,215, 0,254 և 0,138 գ/120 մլ dH2O: Գնահատումից 72 ժամ հետո թրթուրների միջին մահացությունը DFP, IG և PG սերմերի ալյուրի բուժման համար 0,12 գ/120 մլ dH2O առավելագույն կոնցենտրացիայի դեպքում եղել է համապատասխանաբար 58%, 66% և 96% (նկ. 1B): 72-ժամյա գնահատումից հետո պարզվել է, որ PG սերմերի կերակուրն ավելի թունավոր է, քան IG և DFP սերմացուն:
Սինթետիկ isothiocyanates, allyl isothiocyanate (AITC), benzyl isothiocyanate (BITC) և 4-hydroxybenzylisothiocyanate (4-HBITC) կարող են արդյունավետորեն սպանել մոծակների թրթուրներին: Բուժումից հետո 24 ժամվա ընթացքում BITC-ն ավելի թունավոր էր թրթուրների համար՝ LC50 արժեքով 5,29 ppm՝ համեմատած 19,35 ppm AITC-ի և 55,41 ppm 4-HBITC-ի համար (Աղյուսակ 4): AITC-ի և BITC-ի համեմատ՝ 4-HBITC-ն ունի ավելի ցածր թունավորություն և ավելի բարձր LC50 արժեք: Երկու հիմնական իզոթիոցիանատների (Ls և PG) մոծակների թրթուրների թունավորության մեջ զգալի տարբերություններ կան ամենաուժեղ սերմերի ալյուրում: AITC-ի, BITC-ի և 4-HBITC-ի միջև LC50-ի մահացու չափաբաժնի հարաբերակցության վրա հիմնված թունավորությունը ցույց տվեց վիճակագրական տարբերություն այնպիսին, որ LC50 մահացու դոզայի հարաբերակցության 95% CI-ն չի ներառում 1 արժեք (P = 0.05, Աղյուսակ 4): Ե՛վ BITC, և՛ AITC-ի ամենաբարձր կոնցենտրացիաները գնահատվել են, որ սպանում են փորձարկված թրթուրների 100%-ը (Նկար 2):
Մահացության կորերը գնահատվել են Ae-ի դոզայի արձագանքից (Probit): Բուժումից 24 ժամ անց եգիպտական ​​թրթուրները (3-րդ կարգի թրթուրներ) հասել են սինթետիկ իզոթիոցիանատի կոնցենտրացիաների: Կետավոր գիծը ներկայացնում է LC50 իզոթիոցիանատով բուժման համար: Բենզիլ isothiocyanate BITC, ալիլ isothiocyanate AITC եւ 4-HBITC:
Բույսերի բիոպեստիցիդների օգտագործումը որպես մոծակների վեկտորի դեմ պայքարող միջոցներ վաղուց ուսումնասիրվել է: Շատ բույսեր արտադրում են բնական քիմիական նյութեր, որոնք ունեն միջատասպան ակտիվություն37: Նրանց կենսաակտիվ միացությունները գրավիչ այլընտրանք են սինթետիկ միջատասպաններին, որոնք մեծ ներուժ ունեն վնասատուների, ներառյալ մոծակների դեմ պայքարում:
Մանանեխի բույսերը աճեցվում են որպես մշակաբույս ​​իրենց սերմերի համար, օգտագործվում են որպես համեմունք և յուղի աղբյուր։ Երբ մանանեխի յուղը արդյունահանվում է սերմերից կամ երբ մանանեխն արդյունահանվում է որպես կենսավառելիք օգտագործելու համար, 69 կողմնակի արտադրանքը յուղազերծված սերմերի ալյուր է: Այս սերմերի կերակուրը պահպանում է իր բնական կենսաքիմիական բաղադրիչներից և հիդրոլիտիկ ֆերմենտներից շատերը: Այս սերմերի ալյուրի թունավորությունը վերագրվում է իզոթիոցիանատների արտադրությանը55,60,61: Իզոթիոցիանատները ձևավորվում են գլյուկոզինոլատների հիդրոլիզից միրոզինազ ֆերմենտի կողմից սերմերի ալյուրի խոնավացման ժամանակ38,55,70 և հայտնի են, որ ունեն ֆունգիցիդային, բակտերիասպան, նեմատիցիդ և միջատասպան ազդեցություն, ինչպես նաև այլ հատկություններ, ներառյալ քիմիական զգայական ազդեցությունները և քիմիաթերապևտիկ հատկությունները62,761: Մի քանի ուսումնասիրություններ ցույց են տվել, որ մանանեխի բույսերը և սերմերի ալյուրը արդյունավետորեն գործում են որպես ֆումիգանտներ հողի և պահեստավորված սննդամթերքի վնասատուների դեմ57,59,71,72: Այս ուսումնասիրության ընթացքում մենք գնահատեցինք չորս սերմերի ալյուրի և դրա երեք կենսաակտիվ արտադրանքների՝ AITC, BITC և 4-HBITC թունավորությունը Aedes մոծակների թրթուրների համար: Aedes egypti. Ակնկալվում է, որ մոծակների թրթուր պարունակող ջրի մեջ սերմերի ալյուրի ավելացումը կակտիվացնի ֆերմենտային գործընթացները, որոնք արտադրում են իզոթիոցիանատներ, որոնք թունավոր են մոծակների թրթուրների համար: Այս բիոտրանսֆորմացիան մասնակիորեն դրսևորվել է սերմերի ալյուրի թրթուրային ակտիվության և միջատասպան ակտիվության կորստի միջոցով, երբ թզուկ մանանեխի սերմի ալյուրը օգտագործելուց առաջ ջերմային մշակվել է: Ակնկալվում է, որ ջերմային բուժումը ոչնչացնում է հիդրոլիտիկ ֆերմենտները, որոնք ակտիվացնում են գլյուկոզինոլատները՝ դրանով իսկ կանխելով կենսաակտիվ իզոթիոցիանատների ձևավորումը: Սա առաջին հետազոտությունն է, որը հաստատել է կաղամբի սերմի փոշու միջատասպան հատկությունները ջրային միջավայրում մոծակների դեմ:
Փորձարկված սերմերի փոշիներից ջրասերմի սերմի փոշին (Ls) ամենաթունավորն էր՝ առաջացնելով Aedes albopictus-ի բարձր մահացություն: Aedes aegypti թրթուրները շարունակաբար մշակվել են 24 ժամ: Մնացած երեք սերմերի փոշիները (PG, IG և DFP) ունեցել են ավելի դանդաղ ակտիվություն և դեռևս առաջացրել են զգալի մահացություն 72 ժամ շարունակական բուժումից հետո: Միայն Ls սերմերի ալյուրը պարունակում էր զգալի քանակությամբ գլյուկոզինոլատներ, մինչդեռ PG-ն և DFP-ն պարունակում էին միրոսինազ, իսկ IG-ն՝ որպես հիմնական գլյուկոզինոլատ պարունակող գլյուկոզինոլատ (Աղյուսակ 1): Գլյուկոտրոպեոլինը հիդրոլիզվում է մինչև BITC, իսկ սինալբինը հիդրոլիզվում է մինչև 4-HBITC61,62: Մեր բիովերլուծության արդյունքները ցույց են տալիս, որ և՛ Ls սերմերի ալյուրը, և՛ սինթետիկ BITC-ը խիստ թունավոր են մոծակների թրթուրների համար: PG և DFP սերմերի ալյուրի հիմնական բաղադրիչը միրոզինազ գլյուկոզինոլատն է, որը հիդրոլիզվում է մինչև AITC: AITC-ն արդյունավետ է մոծակների թրթուրներին ոչնչացնելու համար, որոնց LC50 արժեքը 19,35 ppm է: AITC-ի և BITC-ի համեմատ 4-HBITC isothiocyanate-ը ամենաքիչ թունավորն է թրթուրների համար: Չնայած AITC-ն ավելի քիչ թունավոր է, քան BITC-ն, դրանց LC50 արժեքներն ավելի ցածր են, քան մոծակների թրթուրների վրա փորձարկված շատ եթերային յուղեր32,73,74,75:
Մեր խաչածաղկավոր սերմերի փոշին՝ մոծակների թրթուրների դեմ օգտագործելու համար, պարունակում է մեկ հիմնական գլյուկոզինոլատ, որը կազմում է ընդհանուր գլյուկոզինոլատների ավելի քան 98-99%-ը, ինչպես որոշվում է HPLC-ով: Հայտնաբերվել են այլ գլյուկոզինոլատների հետքեր, սակայն դրանց մակարդակը ընդհանուր գլյուկոզինոլատների 0,3%-ից պակաս է: Ջրասամի (L. sativum) սերմի փոշին պարունակում է երկրորդային գլյուկոզինոլատներ (սինիգրին), սակայն դրանց համամասնությունը կազմում է ընդհանուր գլյուկոզինոլատների 1%-ը, իսկ պարունակությունը դեռևս աննշան է (մոտ 0,4 մգ/գ սերմի փոշի)։ Չնայած PG-ն և DFP-ն պարունակում են նույն հիմնական գլյուկոզինոլատը (միրոսին), նրանց սերմերի կերակուրների թրթուրային ակտիվությունը զգալիորեն տարբերվում է LC50 արժեքների պատճառով: Տարբերվում է թունավոր բորբոսի նկատմամբ: Aedes aegypti թրթուրների առաջացումը կարող է պայմանավորված լինել երկու սերմերի կերերի միջև միրոզինազի ակտիվության կամ կայունության տարբերությամբ: Myrosinase-ի ակտիվությունը կարևոր դեր է խաղում հիդրոլիզի արտադրանքների կենսահասանելիության մեջ, ինչպիսիք են իզոթիոցիանատները Brassicaceae բույսերում76: Pocock et al.77-ի և Wilkinson et al.78-ի նախորդ զեկույցները ցույց են տվել, որ միրոսինազի ակտիվության և կայունության փոփոխությունները կարող են կապված լինել նաև գենետիկ և շրջակա միջավայրի գործոնների հետ:
Կենսաակտիվ իզոթիոցիանատի ակնկալվող պարունակությունը հաշվարկվել է 24 և 72 ժամվա ընթացքում յուրաքանչյուր սերմացուի LC50 արժեքների հիման վրա (Աղյուսակ 5)՝ համապատասխան քիմիական կիրառությունների հետ համեմատելու համար: 24 ժամ հետո սերմերի ալյուրի իզոթիոցիանատներն ավելի թունավոր էին, քան մաքուր միացությունները: LC50 արժեքները, որոնք հաշվարկվել են իզոթիոցիանատ սերմերի մշակման մեկ միլիոն մասերի վրա (ppm) ավելի ցածր են, քան LC50 արժեքները BITC, AITC և 4-HBITC կիրառությունների համար: Մենք նկատեցինք թրթուրներ, որոնք սպառում էին սերմնացանի հատիկներ (Նկար 3Ա): Հետևաբար, թրթուրները կարող են ավելի խտացված ազդեցություն ունենալ թունավոր իզոթիոցիանատների նկատմամբ՝ կուլ տալով սերմերի ալյուրի հատիկներ: Սա առավել ակնհայտ էր IG և PG սերմերի կերակուրի մշակման ժամանակ 24-ժամյա ազդեցության ժամանակ, որտեղ LC50 կոնցենտրացիաները համապատասխանաբար 75% և 72% ցածր էին, քան մաքուր AITC և 4-HBITC բուժումները: Ls և DFP բուժումներն ավելի թունավոր էին, քան մաքուր իզոթիոցիանատը, LC50 արժեքներով համապատասխանաբար 24% և 41% ցածր: Վերահսկիչ բուժման ժամանակ թրթուրները հաջողությամբ ձագացան (նկ. 3B), մինչդեռ սերմերի ալյուրի մշակման ժամանակ թրթուրների մեծ մասը չձուլվեց, և թրթուրների զարգացումը զգալիորեն հետաձգվեց (Նկար 3B,D): Spodopteralitura-ում իզոթիոցիանատները կապված են աճի հետաձգման և զարգացման հետաձգման հետ79:
Ae-ի թրթուրները. Aedes aegypti մոծակները 24-72 ժամ շարունակ ենթարկվել են Brassica սերմերի փոշու ազդեցությանը: (Ա) Սատկած թրթուրներ՝ բերանի հատվածներում սերմերի ալյուրի մասնիկներով (շրջանաձեւ); (B) Վերահսկիչ բուժումը (dH20 առանց ավելացված սերմերի ալյուրի) ցույց է տալիս, որ թրթուրները նորմալ աճում են և սկսում են ձագանալ 72 ժամից հետո (C, D) Սերմնացանով մշակված թրթուրներ. Սերմերի կերակուրը զարգացման մեջ տարբերություններ է դրսևորել և չի աճել:
Մենք չենք ուսումնասիրել մոծակների թրթուրների վրա իզոթիոցիանատների թունավոր ազդեցության մեխանիզմը: Այնուամենայնիվ, կարմիր կրակային մրջյունների (Solenopsis invicta) նախորդ ուսումնասիրությունները ցույց են տվել, որ գլուտատիոն S-տրանսֆերազի (GST) և էսթերազի (EST) արգելակումը isothiocyanate կենսաակտիվության հիմնական մեխանիզմն է, և AITC, նույնիսկ ցածր ակտիվության դեպքում, կարող է նաև արգելակել GST-ի ակտիվությունը: կարմիր ներկրված կրակային մրջյուններ ցածր կոնցենտրացիաներում: Դոզան 0,5 մկգ/մլ80 է: Ի հակադրություն, AITC-ն արգելակում է ացետիլխոլինէսթերազը չափահաս եգիպտացորենի խոզուկների մոտ (Sitophilus zeamais)81: Նմանատիպ ուսումնասիրություններ պետք է իրականացվեն մոծակների թրթուրներում իզոթիոցիանատի ակտիվության մեխանիզմը պարզելու համար:
Մենք օգտագործում ենք ջերմային անակտիվացված DFP բուժում՝ աջակցելու այն առաջարկին, որ բույսերի գլյուկոզինոլատների հիդրոլիզը ռեակտիվ իզոթիոցիանատներ ձևավորելու համար ծառայում է որպես մանանեխի սերմի ալյուրի միջոցով մոծակների թրթուրների դեմ պայքարի մեխանիզմ: DFP-HT սերմերի ալյուրը թունավոր չէր փորձարկված կիրառման արագությամբ: Լաֆարգա և այլք: 82-ը հաղորդում է, որ գլյուկոզինոլատները զգայուն են բարձր ջերմաստիճանների քայքայման նկատմամբ: Ակնկալվում է, որ ջերմային բուժումը նաև կվերադարձնի սերմերի ալյուրի միրոզինազ ֆերմենտը և կկանխի գլյուկոզինոլատների հիդրոլիզը՝ ռեակտիվ իզոթիոցիանատների ձևավորման համար: Սա հաստատել են նաև Օկունադեն և այլք: 75-ը ցույց է տվել, որ միրոսինազը զգայուն է ջերմաստիճանի նկատմամբ՝ ցույց տալով, որ միրոսինազի ակտիվությունը լիովին ապաակտիվացել է, երբ մանանեխի, սև մանանեխի և արյան արմատի սերմերը ենթարկվել են 80°-ից բարձր ջերմաստիճանի: Գ. Այս մեխանիզմները կարող են հանգեցնել ջերմամշակված DFP սերմերի ալյուրի միջատասպան ակտիվության կորստի:
Այսպիսով, մանանեխի սերմի ալյուրը և դրա երեք հիմնական իզոթիոցիանատները թունավոր են մոծակների թրթուրների համար: Հաշվի առնելով սերմերի ալյուրի և քիմիական մշակումների միջև եղած այս տարբերությունները, սերմերի ալյուրի օգտագործումը կարող է լինել մոծակների դեմ պայքարի արդյունավետ մեթոդ: Սերմերի փոշիների օգտագործման արդյունավետությունն ու կայունությունը բարելավելու համար անհրաժեշտ է գտնել համապատասխան ձևակերպումներ և արդյունավետ առաքման համակարգեր: Մեր արդյունքները ցույց են տալիս մանանեխի սերմի ալյուրի հնարավոր օգտագործումը որպես սինթետիկ թունաքիմիկատների այլընտրանք: Այս տեխնոլոգիան կարող է դառնալ մոծակների վեկտորները վերահսկելու նորարարական գործիք: Քանի որ մոծակների թրթուրները զարգանում են ջրային միջավայրում, և սերմերի ալյուրի գլյուկոզինոլատները ֆերմենտորեն վերածվում են ակտիվ իզոթիոցիանատների, մոծակներով վարակված ջրում մանանեխի սերմերի ալյուրի օգտագործումը զգալի վերահսկողության ներուժ է առաջարկում: Թեև իզոթիոցիանատների թրթուրային ակտիվությունը տատանվում է (BITC > AITC > 4-HBITC), ավելի շատ հետազոտություններ են անհրաժեշտ՝ պարզելու համար, թե արդյոք սերմացուի համակցումը բազմաթիվ գլյուկոզինոլատների հետ սիներգետիկորեն մեծացնում է թունավորությունը: Սա առաջին հետազոտությունն է, որը ցույց է տալիս յուղազերծված խաչածաղկի սերմերի և երեք կենսաակտիվ իզոթիոցիանատների միջատասպան ազդեցությունը մոծակների վրա: Այս հետազոտության արդյունքները նոր հիմքեր են բացում` ցույց տալով, որ յուղազերծված կաղամբի սերմերի կերակուրը, որը սերմերից նավթի արդյունահանման կողմնակի արտադրանք է, կարող է ծառայել որպես խոստումնալից թրթուրային միջոց մոծակների դեմ պայքարի համար: Այս տեղեկատվությունը կարող է նպաստել բույսերի բիովերահսկման գործակալների հետագա հայտնաբերմանը և դրանց զարգացմանը՝ որպես էժան, գործնական և էկոլոգիապես մաքուր բիոպեստիցիդների:
Այս ուսումնասիրության համար ստեղծված տվյալների հավաքածուները և արդյունքում ստացված վերլուծությունները հասանելի են համապատասխան հեղինակի կողմից ողջամիտ պահանջով: Հետազոտության ավարտին բոլոր նյութերը (միջատներ և սերմերի ալյուր) ոչնչացվել են: