Para efectivamentecontrolar os mosquitose reducir a incidencia das enfermidades que portan, son necesarias alternativas estratéxicas, sostibles e respectuosas co medio ambiente aos pesticidas químicos.Avaliamos as fariñas de sementes de certas Brassicaceae (familia Brassica) como fonte de isotiocianatos de orixe vexetal producidos pola hidrólise enzimática de glucosinolatos bioloxicamente inactivos para o seu uso no control de Aedes exipcio (L., 1762).Harina de cinco sementes desgrasadas (Brassica juncea (L) Czern., 1859, Lepidium sativum L., 1753, Sinapis alba L., 1753, Thlaspi arvense L., 1753 e Thlaspi arvense: tres tipos principais de inactivación térmica e degradación enzimática química produtos Para determinar a toxicidade (CL50) de isotiocianato de alilo, isotiocianato de bencilo e 4-hidroxibencilisotiocianato para as larvas de Aedes aegypti cunha exposición de 24 horas = 0,04 g/120 ml dH2O).Valores LC50 para mostaza, mostaza branca e cola de cabalo.a fariña de sementes foi de 0,05, 0,08 e 0,05 respectivamente en comparación co isotiocianato de alilo (LC50 = 19,35 ppm) e 4. -O hidroxibencilisotiocianato (LC50 = 55,41 ppm) foi máis tóxico para as larvas a través de 24 horas despois do tratamento.Estes resultados son consistentes coa produción de fariña de sementes de alfalfa.A maior eficiencia dos ésteres bencílicos corresponde aos valores de CL50 calculados.Usar fariña de sementes pode proporcionar un método eficaz de control dos mosquitos.a eficacia do po de sementes de crucíferas e os seus principais compoñentes químicos contra as larvas de mosquitos e mostra como os compostos naturais do po de sementes de crucíferas poden servir como un prometedor larvicida respectuoso co medio ambiente para o control dos mosquitos.
As enfermidades transmitidas por vectores causadas polos mosquitos Aedes seguen sendo un importante problema de saúde pública mundial.A incidencia das enfermidades transmitidas por mosquitos esténdese xeograficamente1,2,3 e reaparece, dando lugar a brotes de enfermidades graves4,5,6,7.A propagación de enfermidades entre humanos e animais (por exemplo, chikungunya, dengue, febre do Val do Rift, febre amarela e virus Zika) non ten precedentes.Só a febre do dengue pon a preto de 3.600 millóns de persoas en risco de infección nos trópicos, cun estimado de 390 millóns de infeccións ao ano, o que provoca entre 6.100 e 24.300 mortes ao ano8.A reaparición e brote do virus Zika en América do Sur chamou a atención mundial polo dano cerebral que provoca nos nenos nacidos de mulleres infectadas2.Kremer et al 3 prevén que o rango xeográfico dos mosquitos Aedes continuará a expandirse e que para 2050, a metade da poboación mundial estará en risco de infección por arbovirus transmitidos por mosquitos.
Con excepción das vacinas desenvolvidas recentemente contra o dengue e a febre amarela, aínda non se desenvolveron vacinas contra a maioría das enfermidades transmitidas por mosquitos9,10,11.As vacinas aínda están dispoñibles en cantidades limitadas e só se utilizan en ensaios clínicos.O control dos mosquitos vectores mediante insecticidas sintéticos foi unha estratexia clave para controlar a propagación de enfermidades transmitidas por mosquitos12,13.Aínda que os pesticidas sintéticos son efectivos para matar os mosquitos, o uso continuado de pesticidas sintéticos afecta negativamente aos organismos non obxectivo e contamina o medio ambiente14,15,16.Aínda máis alarmante é a tendencia de aumentar a resistencia dos mosquitos aos insecticidas químicos17,18,19.Estes problemas asociados aos pesticidas aceleraron a busca de alternativas eficaces e respectuosas co medio ambiente para controlar os vectores de enfermidades.
Desenvolvéronse varias plantas como fontes de fitopesticidas para o control de pragas20,21.As substancias vexetais son en xeral respectuosas co medio ambiente porque son biodegradables e teñen unha toxicidade baixa ou insignificante para organismos non obxectivo como mamíferos, peixes e anfibios20,22.Sábese que as preparacións a base de plantas producen unha variedade de compostos bioactivos con diferentes mecanismos de acción para controlar eficazmente as diferentes etapas da vida dos mosquitos23,24,25,26.Os compostos derivados de plantas como os aceites esenciais e outros ingredientes vexetais activos chamaron a atención e abriron o camiño para ferramentas innovadoras para controlar os vectores dos mosquitos.Os aceites esenciais, os monoterpenos e os sesquiterpenos actúan como repelentes, disuasorios de alimentación e ovicidas27,28,29,30,31,32,33.Moitos aceites vexetais provocan a morte de larvas, pupas e adultos de mosquitos34,35,36, afectando o sistema nervioso, respiratorio, endócrino e outros importantes dos insectos37.
Estudos recentes proporcionaron información sobre o uso potencial das plantas de mostaza e as súas sementes como fonte de compostos bioactivos.A fariña de sementes de mostaza foi probada como biofumigante38,39,40,41 e utilizouse como emenda do solo para a supresión de herbas daniñas42,43,44 e o control de patóxenos vexetais transmitidos polo solo45,46,47,48,49,50, a nutrición das plantas.nematodos 41,51, 52, 53, 54 e pragas 55, 56, 57, 58, 59, 60. A actividade funxicida destes po de sementes atribúese a compostos protectores das plantas chamados isotiocianatos38,42,60.Nas plantas, estes compostos protectores almacénanse nas células vexetais en forma de glucosinolatos non bioactivos.Non obstante, cando as plantas son danadas pola alimentación de insectos ou a infección por patóxenos, os glucosinolatos son hidrolizados pola mirosinase en isotiocianatos bioactivos55,61.Os isotiocianatos son compostos volátiles coñecidos por ter unha actividade antimicrobiana e insecticida de amplo espectro, e a súa estrutura, actividade biolóxica e contido varían moito entre as especies de Brassicaceae42,59,62,63.
Aínda que se sabe que os isotiocianatos derivados da fariña de sementes de mostaza teñen actividade insecticida, faltan datos sobre a actividade biolóxica contra vectores artrópodos de importancia médica.O noso estudo examinou a actividade larvicida de catro sementes en po desgraxadas contra os mosquitos Aedes.Larvas de Aedes aegypti.O obxectivo do estudo foi avaliar o seu uso potencial como biopesticidas respectuosos co medio ambiente para o control de mosquitos.Tamén se probaron tres compoñentes químicos principais da fariña de sementes, isotiocianato de alilo (AITC), isotiocianato de bencilo (BITC) e 4-hidroxibencilisotiocianato (4-HBITC) para probar a actividade biolóxica destes compoñentes químicos nas larvas de mosquitos.Este é o primeiro informe que avalía a eficacia de catro sementes de repolo en po e os seus principais compoñentes químicos contra as larvas de mosquitos.
As colonias de laboratorio de Aedes aegypti (cepa Rockefeller) mantivéronse a 26 °C, 70% de humidade relativa (RH) e 10:14 h (fotoperíodo L:D).As femias apareadas foron aloxadas en gaiolas de plástico (altura 11 cm e diámetro 9,5 cm) e alimentadas a través dun sistema de alimentación con biberón usando sangue bovino citrado (HemoStat Laboratories Inc., Dixon, CA, EUA).A alimentación de sangue realizouse como de costume utilizando un alimentador multividro de membrana (Chemglass, Life Sciences LLC, Vineland, NJ, EUA) conectado a un tubo de baño de auga circulante (HAAKE S7, Thermo-Scientific, Waltham, MA, EUA) con temperatura. control 37 °C.Estire unha película de Parafilm M na parte inferior de cada cámara de alimentación de vidro (área de 154 mm2).Despois colocouse cada alimentador na reixa superior que cubría a gaiola que contén a femia de apareamento.Engadíronse uns 350-400 μl de sangue bovino a un funil alimentador de vidro usando unha pipeta Pasteur (Fisherbrand, Fisher Scientific, Waltham, MA, EUA) e os vermes adultos deixáronse escorrer durante polo menos unha hora.As femias embarazadas recibiron entón unha solución de sacarosa ao 10% e permitíronlles poñer ovos en papel de filtro húmido forrado en vasos de soufflé ultratransparentes individuais (tamaño de 1,25 fl oz, Dart Container Corp., Mason, MI, EUA).gaiola con auga.Coloque papel de filtro que conteña ovos nunha bolsa selada (SC Johnsons, Racine, WI) e almacénase a 26 °C.Os ovos eclosionáronse e aproximadamente 200-250 larvas foron criadas en bandexas de plástico que conteñen unha mestura de coello (ZuPreem, Premium Natural Products, Inc., Mission, KS, EUA) e fígado en po (MP Biomedicals, LLC, Solon, OH, EUA).e filete de peixe (TetraMin, Tetra GMPH, Meer, Alemaña) nunha proporción de 2:1:1.Nos nosos bioensaios utilizáronse larvas do terceiro estadio tardío.
O material de semente vexetal utilizado neste estudo foi obtido das seguintes fontes comerciais e gobernamentais: Brassica juncea (mostaza marrón-Pacific Gold) e Brassica juncea (mostaza branca-Ida Gold) da Pacific Northwest Farmers' Cooperative, Estado de Washington, EUA;(Garden Cress) de Kelly Seed and Hardware Co., Peoria, IL, EUA e Thlaspi arvense (Field Pennycress-Elisabeth) de USDA-ARS, Peoria, IL, EUA;Ningunha das sementes utilizadas no estudo foi tratada con pesticidas.Todo o material de semente foi procesado e utilizado neste estudo de acordo coas normativas locais e nacionais e cumprindo todas as normativas locais e nacionais relevantes.Este estudo non examinou variedades de plantas transxénicas.
As sementes de Brassica juncea (PG), Alfalfa (Ls), Mostaza branca (IG), Thlaspi arvense (DFP) foron moídas ata conseguir un po fino usando un molino ultracentrífugo Retsch ZM200 (Retsch, Haan, Alemaña) equipado cunha malla de 0,75 mm e inoxidable. rotor de aceiro, 12 dentes, 10.000 rpm (táboa 1).O po de semente moída foi transferido a un dedal de papel e desgraxado con hexano nun aparello Soxhlet durante 24 h.Unha submostra de mostaza de campo desgraxada foi tratada térmicamente a 100 °C durante 1 h para desnaturalizar a mirosinase e evitar a hidrólise dos glicosinolatos para formar isotiocianatos bioloxicamente activos.O po de semente de cola de cabalo tratado térmicamente (DFP-HT) utilizouse como control negativo mediante a desnaturalización da mirosinase.
O contido de glucosinolato da fariña de sementes desgraxadas determinouse por triplicado mediante cromatografía líquida de alta resolución (HPLC) segundo un protocolo publicado previamente 64 .Brevemente, engadíronse 3 ml de metanol a unha mostra de 250 mg de po de semente desgraxada.Cada mostra foi sonicada nun baño de auga durante 30 minutos e deixouse na escuridade a 23 ° C durante 16 horas.Despois filtróuse unha alícuota de 1 ml da capa orgánica a través dun filtro de 0,45 μm nun automostrador.Funcionando nun sistema HPLC Shimadzu (dúas bombas LC 20AD; automostrador SIL 20A; desgasificador DGU 20As; detector UV-VIS SPD-20A para monitorización a 237 nm; e módulo de bus de comunicación CBM-20A), determinouse o contido de glucosinolato da fariña de sementes. por triplicado.utilizando la versión 1.25 del software Shimadzu LC Solution (Shimadzu Corporation, Columbia, MD, USA).A columna era unha columna de fase inversa C18 Inertsil (250 mm × 4,6 mm; RP C-18, ODS-3, 5u; GL Sciences, Torrance, CA, EUA).As condicións iniciais da fase móbil establecéronse nun 12% de metanol/88% de hidróxido de tetrabutilamonio 0,01 M en auga (TBAH; Sigma-Aldrich, St. Louis, MO, EUA) cun caudal de 1 mL/min.Despois da inxección de 15 μl de mostra, as condicións iniciais mantivéronse durante 20 minutos, e despois a proporción de disolventes axustouse ao 100% de metanol, cun tempo total de análise da mostra de 65 minutos.Xerouse unha curva estándar (baseada en nM/mAb) mediante dilucións en serie de patróns de sinapina, glucosinolato e mirosina recentemente preparados (Sigma-Aldrich, St. Louis, MO, EUA) para estimar o contido de xofre da fariña de sementes desgraxadas.glucosinolatos.Probáronse as concentracións de glucosinolato nas mostras nun HPLC Agilent 1100 (Agilent, Santa Clara, CA, EUA) utilizando a versión OpenLAB CDS ChemStation (C.01.07 SR2 [255]) equipada coa mesma columna e utilizando un método descrito previamente.Determináronse as concentracións de glucosinolato;ser comparable entre sistemas HPLC.
O isotiocianato de alilo (94 %, estable) e o isotiocianato de bencilo (98 %) foron adquiridos de Fisher Scientific (Thermo Fisher Scientific, Waltham, MA, EUA).O 4-hidroxibencilisotiocianato foi adquirido de ChemCruz (Santa Cruz Biotechnology, CA, EUA).Cando se hidrolizan enzimáticamente pola mirosinase, os glucosinolatos, glucosinolatos e glucosinolatos forman isotiocianato de alilo, isotiocianato de bencilo e 4-hidroxibencilisotiocianato, respectivamente.
Realizáronse bioensaios de laboratorio segundo o método de Muturi et al.32 con modificacións.No estudo utilizáronse cinco pensos de sementes baixas en graxa: DFP, DFP-HT, IG, PG e Ls.Colocáronse vinte larvas nun vaso de precipitados de tres vías desbotables de 400 ml (VWR International, LLC, Radnor, PA, EUA) que contiña 120 ml de auga desionizada (dH2O).Probáronse sete concentracións de fariña de sementes para determinar a toxicidade das larvas de mosquitos: 0,01, 0,02, 0,04, 0,06, 0,08, 0,1 e 0,12 g de fariña de sementes/120 ml dH2O para a fariña de sementes DFP, DFP-HT, IG e PG.Os bioensaios preliminares indican que a fariña de sementes Ls desgraxada é máis tóxica que outras catro fariñas de sementes probadas.Polo tanto, axustamos as sete concentracións de tratamento de fariña de sementes Ls ás seguintes concentracións: 0,015, 0,025, 0,035, 0,045, 0,055, 0,065 e 0,075 g/120 mL dH2O.
Incluíuse un grupo control non tratado (dH20, sen suplemento de fariña de sementes) para avaliar a mortalidade normal de insectos nas condicións do ensaio.Os bioensaios toxicolóxicos para cada fariña de sementes incluíron tres vasos de precipitados de tres vertentes (20 larvas de terceiro estadio por vaso), para un total de 108 frascos.Os recipientes tratados almacenáronse a temperatura ambiente (20-21 °C) e rexistrouse a mortalidade larvaria durante 24 e 72 horas de exposición continua ás concentracións de tratamento.Se o corpo e os apéndices do mosquito non se moven cando se perforan ou se tocan cunha fina espátula de aceiro inoxidable, as larvas do mosquito considéranse mortas.As larvas mortas adoitan permanecer inmóbiles nunha posición dorsal ou ventral no fondo do recipiente ou na superficie da auga.O experimento repetiuse tres veces en diferentes días utilizando diferentes grupos de larvas, para un total de 180 larvas expostas a cada concentración de tratamento.
A toxicidade de AITC, BITC e 4-HBITC para as larvas de mosquitos avaliouse mediante o mesmo procedemento de bioensaio pero con tratamentos diferentes.Prepare solucións stock de 100.000 ppm para cada produto químico engadindo 100 µL do produto químico a 900 µL de etanol absoluto nun tubo de centrífuga de 2 mL e axitando durante 30 segundos para mesturar ben.As concentracións de tratamento determináronse en función dos nosos bioensaios preliminares, que atoparon que o BITC era moito máis tóxico que o AITC e o 4-HBITC.Para determinar a toxicidade, 5 concentracións de BITC (1, 3, 6, 9 e 12 ppm), 7 concentracións de AITC (5, 10, 15, 20, 25, 30 e 35 ppm) e 6 concentracións de 4-HBITC (15 , 15, 20, 25, 30 e 35 ppm).30, 45, 60, 75 e 90 ppm).O tratamento control foi inxectado con 108 μL de etanol absoluto, o que equivale ao volume máximo do tratamento químico.Os bioensaios repitéronse como anteriormente, expoñendo un total de 180 larvas por concentración de tratamento.A mortalidade de larvas rexistrouse para cada concentración de AITC, BITC e 4-HBITC despois de 24 h de exposición continua.
A análise probit de 65 datos de mortalidade relacionada coa dose realizouse mediante o software Polo (Polo Plus, LeOra Software, versión 1.0) para calcular a concentración letal do 50 % (LC50), a concentración letal do 90 % (LC90), a pendente, o coeficiente de dose letal e 95. % concentración letal.baseado en intervalos de confianza para relacións de dose letal para curvas de concentración transformada logarítmica e de dose-mortalidade.Os datos de mortalidade baséanse en datos de réplica combinados de 180 larvas expostas a cada concentración de tratamento.Realizáronse análises probabilísticas por separado para cada fariña de sementes e cada compoñente químico.En base ao intervalo de confianza do 95% da relación de dose letal, a toxicidade da fariña de sementes e dos constituíntes químicos para as larvas de mosquito considerouse significativamente diferente, polo que un intervalo de confianza que contén un valor de 1 non foi significativamente diferente, P = 0,0566.
Os resultados da HPLC para a determinación dos principais glucosinolatos en fariñas de sementes desgraxadas DFP, IG, PG e Ls están listados na Táboa 1. Os principais glucosinolatos das fariñas de sementes probadas variaron coa excepción do DFP e PG, que ambos contiñan glucosinolatos de mirosinase.O contido de mirosina en PG foi maior que en DFP, 33,3 ± 1,5 e 26,5 ± 0,9 mg/g, respectivamente.O po de semente Ls contiña 36,6 ± 1,2 mg/g de glicoglicona, mentres que o po de semente IG contiña 38,0 ± 0,5 mg/g de sinapina.
Larvas de Ae.Os mosquitos Aedes aegypti mataron cando se trataban con fariña de sementes desgraxadas, aínda que a eficacia do tratamento variou dependendo da especie vexetal.Só DFP-NT non foi tóxico para as larvas de mosquitos despois de 24 e 72 h de exposición (táboa 2).A toxicidade do po de sementes activos aumentou co aumento da concentración (Fig. 1A, B).A toxicidade da fariña de sementes para as larvas de mosquitos variou significativamente en función do IC do 95% da relación de dose letal dos valores de CL50 nas avaliacións de 24 horas e 72 horas (táboa 3).Despois de 24 horas, o efecto tóxico da fariña de sementes Ls foi maior que outros tratamentos de fariña de sementes, coa maior actividade e máxima toxicidade para as larvas (LC50 = 0,04 g/120 ml dH2O).As larvas foron menos sensibles á DFP ás 24 horas en comparación cos tratamentos con sementes IG, Ls e PG, con valores de CL50 de 0,115, 0,04 e 0,08 g/120 ml dH2O respectivamente, que foron estatisticamente superiores ao valor de CL50.0,211 g/120 ml dH2O (táboa 3).Os valores de LC90 de DFP, IG, PG e Ls foron 0,376, 0,275, 0,137 e 0,074 g/120 ml dH2O, respectivamente (táboa 2).A concentración máis alta de DPP foi de 0,12 g/120 ml dH2O.Despois de 24 horas de avaliación, a mortalidade media de larvas foi só do 12%, mentres que a mortalidade media das larvas de IG e PG alcanzou o 51% e o 82%, respectivamente.Despois de 24 horas de avaliación, a mortalidade media de larvas para a maior concentración de Ls tratamento con fariña de sementes (0,075 g/120 ml dH2O) foi do 99% (Fig. 1A).
As curvas de mortalidade estimáronse a partir da resposta á dose (Probit) de Ae.As larvas exipcias (larvas de terceiro estadio) ata a concentración de fariña de sementes 24 horas (A) e 72 horas (B) despois do tratamento.A liña de puntos representa a CL50 do tratamento de fariña de sementes.DFP Thlaspi arvense, DFP-HT Thlaspi arvense inactivado por calor, IG Sinapsis alba (Ida Gold), PG Brassica juncea (Pacific Gold), Ls Lepidium sativum.
Na avaliación de 72 horas, os valores de LC50 de DFP, IG e fariña de sementes PG foron de 0,111, 0,085 e 0,051 g/120 ml dH2O, respectivamente.Case todas as larvas expostas á fariña de sementes de Ls morreron despois de 72 h de exposición, polo que os datos de mortalidade foron inconsistentes coa análise Probit.En comparación con outras fariñas de sementes, as larvas eran menos sensibles ao tratamento con fariñas de sementes DFP e tiñan valores de CL50 estatisticamente máis altos (táboas 2 e 3).Despois de 72 horas, os valores de CL50 para os tratamentos con fariña de sementes con DFP, IG e PG estimáronse en 0,111, 0,085 e 0,05 g/120 ml dH2O, respectivamente.Despois de 72 horas de avaliación, os valores de LC90 dos po de sementes DFP, IG e PG foron 0,215, 0,254 e 0,138 g/120 ml dH2O, respectivamente.Despois de 72 horas de avaliación, a mortalidade media de larvas para os tratamentos con fariña de sementes DFP, IG e PG cunha concentración máxima de 0,12 g/120 ml dH2O foi do 58%, 66% e 96%, respectivamente (Fig. 1B).Despois de 72 horas de avaliación, descubriuse que a fariña de sementes PG era máis tóxica que a fariña de sementes IG e DFP.
Os isotiocianatos sintéticos, o isotiocianato de alilo (AITC), o isotiocianato de bencilo (BITC) e o 4-hidroxibencilisotiocianato (4-HBITC) poden matar eficazmente as larvas de mosquitos.Ás 24 horas posteriores ao tratamento, o BITC foi máis tóxico para as larvas cun valor de CL50 de 5,29 ppm en comparación con 19,35 ppm para AITC e 55,41 ppm para 4-HBITC (táboa 4).En comparación co AITC e o BITC, o 4-HBITC ten menor toxicidade e un valor de CL50 máis alto.Existen diferenzas significativas na toxicidade das larvas de mosquitos dos dous isotiocianatos principais (Ls e PG) na fariña de sementes máis potente.A toxicidade baseada na relación de dose letal dos valores de LC50 entre AITC, BITC e 4-HBITC mostrou unha diferenza estatística tal que o IC do 95% da relación de dose letal de LC50 non incluía un valor de 1 (P = 0,05, táboa). 4).Estímase que as concentracións máis altas de BITC e AITC matan o 100% das larvas probadas (Figura 2).
As curvas de mortalidade estimáronse a partir da resposta á dose (Probit) de Ae.24 horas despois do tratamento, as larvas exipcias (larvas de terceiro estadio) alcanzaron concentracións de isotiocianato sintético.A liña de puntos representa a CL50 para o tratamento con isotiocianato.Isotiocianato de bencilo BITC, isotiocianato de alilo AITC e 4-HBITC.
O uso de biopesticidas vexetais como axentes de control de vectores de mosquitos leva moito tempo estudado.Moitas plantas producen produtos químicos naturais que teñen actividade insecticida37.Os seus compostos bioactivos proporcionan unha alternativa atractiva aos insecticidas sintéticos con gran potencial no control de pragas, incluídos os mosquitos.
As plantas de mostaza cultívanse como cultivo para as súas sementes, usadas como especia e fonte de aceite.Cando se extrae aceite de mostaza das sementes ou cando se extrae a mostaza para o seu uso como biocombustible 69 , o subproduto é fariña de sementes desgraxadas.Esta fariña de sementes conserva moitos dos seus compoñentes bioquímicos naturais e encimas hidrolíticas.A toxicidade desta fariña de sementes atribúese á produción de isotiocianatos55,60,61.Os isotiocianatos fórmanse pola hidrólise dos glucosinolatos polo encima mirosinase durante a hidratación da fariña de sementes38,55,70 e son coñecidos por ter efectos funxicidas, bactericidas, nematicidas e insecticidas, así como outras propiedades, incluíndo efectos sensoriais químicos e propiedades quimioterapéuticas61,62. 70.Varios estudos demostraron que as plantas de mostaza e a fariña de sementes actúan eficazmente como fumigantes contra as pragas do solo e dos alimentos almacenados57,59,71,72.Neste estudo, avaliamos a toxicidade da fariña de catro sementes e dos seus tres produtos bioactivos AITC, BITC e 4-HBITC para as larvas de mosquito Aedes.Aedes aegypti.Espérase que engadir fariña de sementes directamente á auga que contén larvas de mosquitos active os procesos enzimáticos que producen isotiocianatos tóxicos para as larvas de mosquitos.Esta biotransformación demostrouse en parte pola actividade larvicida observada da fariña de sementes e a perda de actividade insecticida cando a fariña de sementes de mostaza anana foi tratada térmicamente antes do seu uso.Espérase que o tratamento térmico destrúa os encimas hidrolíticos que activan os glucosinolatos, evitando así a formación de isotiocianatos bioactivos.Este é o primeiro estudo que confirma as propiedades insecticidas do po de semente de repolo contra os mosquitos nun medio acuático.
Entre os po de sementes probados, o de semente de berro (Ls) foi o máis tóxico, causando unha elevada mortalidade de Aedes albopictus.As larvas de Aedes aegypti foron procesadas de forma continua durante 24 horas.Os tres po de sementes restantes (PG, IG e DFP) tiveron unha actividade máis lenta e aínda causaron unha mortalidade significativa despois de 72 horas de tratamento continuo.Só a fariña de sementes Ls contiña cantidades significativas de glucosinolatos, mentres que PG e DFP contiñan mirosinase e IG contiñan glucosinolato como principal glucosinolato (táboa 1).A glucotropeolina hidrolízase a BITC e a sinalbina a 4-HBITC61,62.Os resultados do noso bioensaio indican que tanto a fariña de sementes Ls como o BITC sintético son altamente tóxicos para as larvas de mosquitos.O compoñente principal da fariña de sementes de PG e DFP é o glucosinolato de mirosinase, que se hidroliza a AITC.O AITC é eficaz para matar as larvas de mosquitos cun valor de CL50 de 19,35 ppm.Comparado con AITC e BITC, o isotiocianato de 4-HBITC é o menos tóxico para as larvas.Aínda que o AITC é menos tóxico que o BITC, os seus valores de LC50 son inferiores aos de moitos aceites esenciais probados en larvas de mosquitos32,73,74,75.
O noso po de sementes de crucíferas para o seu uso contra as larvas de mosquitos contén un glucosinolato principal, que representa máis do 98-99% do total de glucosinolatos segundo o determinado por HPLC.Detectáronse trazas doutros glucosinolatos, pero os seus niveis foron inferiores ao 0,3% do total de glucosinolatos.O po de semente de berro (L. sativum) contén glucosinolatos secundarios (sinigrina), pero a súa proporción é do 1% do total de glucosinolatos e o seu contido aínda é insignificante (uns 0,4 mg/g de semente en po).Aínda que PG e DFP conteñen o mesmo glucosinolato principal (mirosina), a actividade larvicida das súas fariñas de sementes difire significativamente debido aos seus valores de CL50.Varía a súa toxicidade para o oídio.A aparición de larvas de Aedes aegypti pode deberse a diferenzas na actividade da mirosinase ou na estabilidade entre as dúas alimentacións de sementes.A actividade da mirosinase xoga un papel importante na biodisponibilidade de produtos de hidrólise como os isotiocianatos en plantas de Brassicaceae76.Informes anteriores de Pocock et al.77 e Wilkinson et al.78 demostraron que os cambios na actividade e estabilidade da mirosinase tamén poden estar asociados a factores xenéticos e ambientais.
O contido esperado de isotiocianato bioactivo calculouse en función dos valores de CL50 de cada comida de sementes ás 24 e 72 horas (táboa 5) para comparar coas aplicacións químicas correspondentes.Despois de 24 horas, os isotiocianatos da fariña de sementes eran máis tóxicos que os compostos puros.Os valores de CL50 calculados en función de partes por millón (ppm) dos tratamentos con sementes de isotiocianato foron inferiores aos valores de CL50 para aplicacións BITC, AITC e 4-HBITC.Observamos larvas que consumían gránulos de fariña de sementes (Figura 3A).En consecuencia, as larvas poden recibir unha exposición máis concentrada a isotiocianatos tóxicos ao inxerir gránulos de fariña de sementes.Isto foi máis evidente nos tratamentos con fariña de sementes IG e PG con exposición de 24 horas, onde as concentracións de CL50 foron un 75% e un 72% máis baixas que os tratamentos puros con AITC e 4-HBITC, respectivamente.Os tratamentos con Ls e DFP foron máis tóxicos que o isotiocianato puro, con valores de CL50 24% e 41% inferiores, respectivamente.As larvas no tratamento de control puparon con éxito (Fig. 3B), mentres que a maioría das larvas no tratamento con fariña de sementes non puparon e o desenvolvemento larvario atrasouse significativamente (Fig. 3B, D).En Spodopteralitura, os isotiocianatos asócianse con atraso do crecemento e atraso do desenvolvemento79.
Larvas de Ae.Os mosquitos Aedes aegypti expuxéronse continuamente ao po de semente de Brassica durante 24-72 horas.(A) Larvas mortas con partículas de fariña de sementes nas pezas bucais (circuladas);(B) O tratamento de control (dH20 sen fariña de sementes engadidas) mostra que as larvas crecen normalmente e comezan a pupar despois de 72 horas (C, D) Larvas tratadas con fariña de sementes;a fariña de sementes mostrou diferenzas no desenvolvemento e non pupou.
Non estudamos o mecanismo dos efectos tóxicos dos isotiocianatos sobre as larvas de mosquitos.Non obstante, estudos previos en formigas vermellas de lume (Solenopsis invicta) demostraron que a inhibición da glutatión S-transferase (GST) e da esterase (EST) é o principal mecanismo da bioactividade dos isotiocianatos, e o AITC, aínda con baixa actividade, tamén pode inhibir a actividade da GST. .formigas de lume vermellas importadas en baixas concentracións.A dose é de 0,5 µg/ml80.Pola contra, a AITC inhibe a acetilcolinesterase nos gorgojos adultos do millo (Sitophilus zeamais)81.Deben realizarse estudos similares para dilucidar o mecanismo da actividade dos isotiocianatos nas larvas de mosquitos.
Usamos o tratamento con DFP inactivado por calor para apoiar a proposta de que a hidrólise de glucosinolatos vexetais para formar isotiocianatos reactivos serve como mecanismo para o control das larvas de mosquitos mediante a fariña de sementes de mostaza.A fariña de sementes DFP-HT non foi tóxica nas taxas de aplicación probadas.Lafarga et al.82 informaron de que os glucosinolatos son sensibles á degradación a altas temperaturas.Tamén se espera que o tratamento térmico desnaturalice o encima mirosinase na fariña de sementes e impida a hidrólise dos glicosinolatos para formar isotiocianatos reactivos.Isto tamén foi confirmado por Okunade et al.75 mostraron que a mirosinase é sensible á temperatura, mostrando que a actividade da mirosinase estaba completamente inactivada cando a mostaza, a mostaza negra e as sementes de raíz de sangue foron expostas a temperaturas superiores a 80 °C.C. Estes mecanismos poden provocar a perda da actividade insecticida da fariña de sementes DFP tratada térmicamente.
Así, a fariña de sementes de mostaza e os seus tres isotiocianatos principais son tóxicos para as larvas de mosquitos.Dadas estas diferenzas entre a fariña de sementes e os tratamentos químicos, o uso de fariña de sementes pode ser un método eficaz de control dos mosquitos.Hai que identificar formulacións adecuadas e sistemas de entrega eficaces para mellorar a eficacia e estabilidade do uso de sementes en po.Os nosos resultados indican o uso potencial da fariña de sementes de mostaza como alternativa aos pesticidas sintéticos.Esta tecnoloxía podería converterse nunha ferramenta innovadora para controlar os vectores de mosquitos.Debido a que as larvas de mosquitos prosperan en ambientes acuáticos e os glucosinolatos da fariña de sementes convértense enzimáticamente en isotiocianatos activos tras a hidratación, o uso de fariña de sementes de mostaza en augas infestadas de mosquitos ofrece un potencial de control significativo.Aínda que a actividade larvicida dos isotiocianatos varía (BITC > AITC > 4-HBITC), son necesarias máis investigacións para determinar se a combinación de fariña de sementes con múltiples glucosinolatos aumenta sinérxicamente a toxicidade.Este é o primeiro estudo que demostra os efectos insecticidas da fariña de sementes de crucíferas desgraxada e tres isotiocianatos bioactivos sobre os mosquitos.Os resultados deste estudo abren novos camiños ao demostrar que a fariña de sementes de repolo desgraxa, un subproduto da extracción de aceite das sementes, pode servir como un prometedor axente larvicida para o control dos mosquitos.Esta información pode contribuír ao descubrimento de axentes de biocontrol vexetal e ao seu desenvolvemento como biopesticidas baratos, prácticos e respectuosos co medio ambiente.
Os conxuntos de datos xerados para este estudo e as análises resultantes están dispoñibles do autor correspondente previa solicitude razoable.Ao final do estudo, todos os materiais utilizados no estudo (insectos e fariña de sementes) foron destruídos.
Hora de publicación: 29-Xul-2024