Kwa ufanisikudhibiti mbuna kupunguza matukio ya magonjwa wanayobeba, njia mbadala za kimkakati, endelevu na rafiki kwa mazingira badala ya dawa za kuua wadudu za kemikali zinahitajika. Tulitathmini milo ya mbegu kutoka kwa baadhi ya Brassicaceae (familia ya Brassica) kama chanzo cha isothiocyanati zinazotokana na mimea zinazozalishwa na hidrolisisi ya kimeng'enya ya glucosinolati zisizofanya kazi kibiolojia kwa matumizi katika udhibiti wa Aedes wa Misri (L., 1762). Mlo wa mbegu tano zilizoondolewa mafuta (Brassica juncea (L) Czern., 1859, Lepidium sativum L., 1753, Sinapis alba L., 1753, Thlaspi arvense L., 1753 na Thlaspi arvense - aina tatu kuu za kuzima joto na uharibifu wa kimeng'enya. Bidhaa za kemikali Ili kubaini sumu (LC50) ya allyl isothiocyanate, benzyl isothiocyanate na 4-hydroxybenzylisothiocyanate kwa mabuu ya Aedes aegypti kwa mfiduo wa saa 24 = 0.04 g/120 ml dH2O). Thamani za LC50 kwa haradali, haradali nyeupe na mkia wa farasi. Mlo wa mbegu ulikuwa 0.05, 0.08 na 0.05 mtawalia ikilinganishwa na isothiocyanate ya allyl (LC50 = 19.35 ppm) na 4. -Hydroxybenzylisothiocyanate (LC50 = 55.41 ppm) ilikuwa na sumu zaidi kwa mabuu kupitia saa 24 baada ya matibabu kuliko 0.1 g/120 ml dH2O mtawalia. Matokeo haya yanaendana na uzalishaji wa mlo wa mbegu za alfalfa. Ufanisi wa juu wa esta za benzyl unalingana na thamani za LC50 zilizohesabiwa. Kutumia mlo wa mbegu kunaweza kutoa njia bora ya kudhibiti mbu. Ufanisi wa unga wa mbegu za cruciferous na vipengele vyake vikuu vya kemikali dhidi ya mabuu ya mbu na inaonyesha jinsi misombo asilia katika unga wa mbegu za cruciferous inavyoweza kutumika kama dawa ya kuua mabuu rafiki kwa mazingira kwa ajili ya kudhibiti mbu.
Magonjwa yanayoenezwa na wadudu yanayosababishwa na mbu wa Aedes yanabaki kuwa tatizo kubwa la afya ya umma duniani. Kiwango cha magonjwa yanayoenezwa na mbu huenea kijiografia1,2,3 na kuibuka tena, na kusababisha milipuko ya magonjwa makali4,5,6,7. Kuenea kwa magonjwa miongoni mwa wanadamu na wanyama (km, chikungunya, dengue, homa ya Bonde la Ufa, homa ya manjano na virusi vya Zika) ni jambo lisilotarajiwa. Homa ya dengue pekee inaweka takriban watu bilioni 3.6 katika hatari ya kuambukizwa katika nchi za tropiki, huku takriban maambukizi milioni 390 yakitokea kila mwaka, na kusababisha vifo 6,100–24,300 kwa mwaka8. Kujitokeza tena na kuzuka kwa virusi vya Zika Amerika Kusini kumevutia umakini duniani kote kutokana na uharibifu wa ubongo unaosababishwa na watoto wanaozaliwa na wanawake walioambukizwa2. Kremer na wenzake 3 wanatabiri kwamba aina ya kijiografia ya mbu wa Aedes itaendelea kupanuka na kwamba ifikapo mwaka 2050, nusu ya idadi ya watu duniani watakuwa katika hatari ya kuambukizwa na virusi vya arbovirus vinavyoenezwa na mbu.
Isipokuwa chanjo zilizotengenezwa hivi karibuni dhidi ya dengue na homa ya manjano, chanjo dhidi ya magonjwa mengi yanayoenezwa na mbu bado hazijatengenezwa9,10,11. Chanjo bado zinapatikana kwa kiasi kidogo na zinatumika tu katika majaribio ya kliniki. Udhibiti wa wadudu wa mbu kwa kutumia dawa za kuua wadudu bandia umekuwa mkakati muhimu wa kudhibiti kuenea kwa magonjwa yanayoenezwa na mbu12,13. Ingawa dawa za kuua wadudu bandia zinafaa katika kuua mbu, matumizi endelevu ya dawa za kuua wadudu bandia huathiri vibaya viumbe visivyolengwa na kuchafua mazingira14,15,16. Cha kutisha zaidi ni mwenendo wa kuongezeka kwa upinzani wa mbu kwa dawa za kuua wadudu za kemikali17,18,19. Matatizo haya yanayohusiana na dawa za kuua wadudu yameharakisha utafutaji wa njia mbadala zenye ufanisi na rafiki kwa mazingira za kudhibiti wadudu wa magonjwa.
Mimea mbalimbali imetengenezwa kama vyanzo vya dawa za kuua wadudu kwa ajili ya kudhibiti wadudu20,21. Dutu za mimea kwa ujumla ni rafiki kwa mazingira kwa sababu zinaweza kuoza na zina sumu ndogo au ndogo kwa viumbe visivyolengwa kama vile mamalia, samaki na amfibia20,22. Maandalizi ya mimea yanajulikana kutoa aina mbalimbali za misombo hai ya kibiolojia yenye mifumo tofauti ya utendaji ili kudhibiti kwa ufanisi hatua tofauti za maisha ya mbu23,24,25,26. Misombo inayotokana na mimea kama vile mafuta muhimu na viambato vingine vya mimea hai imevutia umakini na kufungua njia kwa zana bunifu za kudhibiti wadudu wa mbu. Mafuta muhimu, monoterpenes na sesquiterpenes hufanya kazi kama dawa za kufukuza wadudu, kuzuia kulisha na viuadudu27,28,29,30,31,32,33. Mafuta mengi ya mboga husababisha vifo vya mabuu ya mbu, pupae na watu wazima34,35,36, na kuathiri neva, kupumua, endokrini na mifumo mingine muhimu ya wadudu37.
Uchunguzi wa hivi karibuni umetoa ufahamu kuhusu matumizi yanayowezekana ya mimea ya haradali na mbegu zake kama chanzo cha misombo hai ya kibiolojia. Unga wa mbegu za haradali umejaribiwa kama dawa ya kufukiza mimea38,39,40,41 na kutumika kama marekebisho ya udongo kwa ajili ya kukandamiza magugu42,43,44 na kudhibiti vimelea vya mimea vinavyoenezwa na udongo45,46,47,48,49,50, lishe ya mimea. minyoo 41,51, 52, 53, 54 na wadudu 55, 56, 57, 58, 59, 60. Shughuli ya kuua fangasi ya poda hizi za mbegu inahusishwa na misombo ya kinga ya mimea inayoitwa isothiocyanates38,42,60. Katika mimea, misombo hii ya kinga huhifadhiwa katika seli za mimea katika mfumo wa glucosinolati zisizo hai. Hata hivyo, mimea inapoharibiwa na kulisha wadudu au maambukizi ya vimelea, glucosinolati hutiwa hidrolisisi na myrosinase kuwa isothiocyanates hai ya kibiolojia55,61. Isothiocyanati ni misombo tete inayojulikana kuwa na shughuli ya kuua vijidudu na wadudu yenye wigo mpana, na muundo wake, shughuli za kibiolojia na kiwango chake hutofautiana sana miongoni mwa spishi za Brassicaceae42,59,62,63.
Ingawa isothiocyanati zinazotokana na unga wa mbegu za haradali zinajulikana kuwa na shughuli ya kuua wadudu, data kuhusu shughuli za kibiolojia dhidi ya wadudu muhimu wa arthropod hazipo. Utafiti wetu ulichunguza shughuli ya kuua lava ya unga wa mbegu nne zilizoondolewa mafuta dhidi ya mbu wa Aedes. Mabuu ya Aedes aegypti. Lengo la utafiti lilikuwa kutathmini matumizi yao kama dawa za kibiolojia rafiki kwa mazingira kwa ajili ya kudhibiti mbu. Vipengele vitatu vikuu vya kemikali vya unga wa mbegu, allyl isothiocyanati (AITC), benzyl isothiocyanati (BITC), na 4-hydroxybenzyllisothiocyanati (4-HBITC) pia vilijaribiwa ili kujaribu shughuli za kibiolojia za vipengele hivi vya kemikali kwenye mabuu ya mbu. Hii ni ripoti ya kwanza kutathmini ufanisi wa unga wa mbegu nne za kabichi na vipengele vyake vikuu vya kemikali dhidi ya mabuu ya mbu.
Makoloni ya maabara ya Aedes aegypti (aina ya Rockefeller) yalidumishwa kwa nyuzi joto 26, unyevunyevu wa 70% (RH) na saa 10:14 (kipindi cha mwanga cha L:D). Majike waliofugwa waliwekwa kwenye vizimba vya plastiki (urefu wa sentimita 11 na kipenyo cha sentimita 9.5) na kulishwa kupitia mfumo wa kulisha chupa kwa kutumia damu ya ng'ombe iliyotiwa chumvi (HemoStat Laboratories Inc., Dixon, CA, Marekani). Kulisha damu kulifanyika kama kawaida kwa kutumia utando wa kulisha glasi nyingi (Chemglass, Life Sciences LLC, Vineland, NJ, Marekani) uliounganishwa na bomba la kuogea maji linalozunguka (HAAKE S7, Thermo-Scientific, Waltham, MA, Marekani) lenye udhibiti wa halijoto wa nyuzi joto 37. Nyoosha filamu ya Parafilm M chini ya kila chumba cha kulisha kioo (eneo la 154 mm2). Kila kizimba kiliwekwa kwenye gridi ya juu ikifunika kizimba chenye majike yanayofugwa. Takriban mililita 350–400 za damu ya ng'ombe ziliongezwa kwenye funeli ya kulisha glasi kwa kutumia bomba la Pasteur (Fisherbrand, Fisher Scientific, Waltham, MA, Marekani) na minyoo mikubwa iliruhusiwa kutoa maji kwa angalau saa moja. Kisha minyoo jike walipewa mchanganyiko wa sucrose wa 10% na kuruhusiwa kutaga mayai kwenye karatasi ya kuchuja yenye unyevunyevu iliyowekwa kwenye vikombe vya soufflé vyenye uwazi wa hali ya juu (saizi 1.25 fl oz, Dart Container Corp., Mason, MI, Marekani). Weka karatasi ya kuchuja yenye mayai kwenye mfuko uliofungwa (SC Johnsons, Racine, WI) na uhifadhi kwa joto la 26°C. Mayai yalianguliwa na takriban mabuu 200–250 yalikuzwa kwenye trei za plastiki zenye mchanganyiko wa sungura (ZuPreem, Premium Natural Products, Inc., Mission, KS, Marekani) na unga wa ini (MP Biomedicals, LLC, Solon, OH, Marekani). na minofu ya samaki (TetraMin, Tetra GMPH, Meer, Ujerumani) kwa uwiano wa 2:1:1. Mabuu ya nyota ya tatu ya mwisho yalitumika katika vipimo vyetu vya kibiolojia.
Nyenzo za mbegu za mimea zilizotumika katika utafiti huu zilipatikana kutoka kwa vyanzo vifuatavyo vya kibiashara na serikali: Brassica juncea (harufu ya haradali-Pacific Gold) na Brassica juncea (harufu nyeupe-Ida Gold) kutoka Ushirika wa Wakulima wa Pacific Northwest, Jimbo la Washington, Marekani; (Garden Cress) kutoka Kelly Seed and Hardware Co., Peoria, IL, Marekani na Thlaspi arvense (Field Pennycress-Elisabeth) kutoka USDA-ARS, Peoria, IL, Marekani; Hakuna mbegu yoyote iliyotumika katika utafiti iliyotibiwa na dawa za kuulia wadudu. Nyenzo zote za mbegu zilisindikwa na kutumika katika utafiti huu kwa mujibu wa kanuni za mitaa na kitaifa na kwa kufuata kanuni zote husika za mitaa na kitaifa. Utafiti huu haukuchunguza aina za mimea zilizobadilishwa jeni.
Mbegu za Brassica juncea (PG), Alfalfa (Ls), Haradali Nyeupe (IG), Thlaspi arvense (DFP) zilisagwa na kuwa unga laini kwa kutumia kinu cha Retsch ZM200 ultracentrifugal (Retsch, Haan, Ujerumani) kilicho na wavu wa milimita 0.75 na rotor ya chuma cha pua, meno 12, rpm 10,000 (Jedwali 1). Unga wa mbegu zilizosagwa ulihamishiwa kwenye kijiti cha karatasi na kusafishwa kwa hexane katika kifaa cha Soxhlet kwa saa 24. Sampuli ndogo ya haradali ya shamba iliyosafishwa ilitibiwa kwa joto kwa 100 °C kwa saa 1 ili kuondoa myrosinase na kuzuia hidrolisisi ya glucosinolates ili kuunda isothiocyanates zinazofanya kazi kibiolojia. Unga wa mbegu za farasi zilizotibiwa kwa joto (DFP-HT) ulitumika kama udhibiti hasi kwa kuondoa myrosinase.
Kiwango cha glukosinolati katika unga wa mbegu zilizoondolewa mafuta kiliamuliwa kwa mara tatu kwa kutumia kromatografia ya kioevu yenye utendaji wa hali ya juu (HPLC) kulingana na itifaki iliyochapishwa hapo awali 64. Kwa kifupi, mL 3 za methanoli ziliongezwa kwenye sampuli ya 250 mg ya unga wa mbegu zilizoondolewa mafuta. Kila sampuli iliwekwa kwenye maji kwa dakika 30 na kuachwa gizani kwa 23°C kwa saa 16. Aliquot 1 ya mL ya safu ya kikaboni kisha ilichujwa kupitia kichujio cha 0.45 μm hadi kwenye kipima-sample. Ikitumia mfumo wa Shimadzu HPLC (pampu mbili za LC 20AD; kipima-sample cha SIL 20A; kipima-sample cha DGU 20A; kigundua UV-VIS cha SPD-20A kwa ajili ya ufuatiliaji katika 237 nm; na moduli ya basi ya mawasiliano ya CBM-20A), kiwango cha glukosinolati cha unga wa mbegu kiliamuliwa kwa mara tatu. kwa kutumia programu ya Suluhisho la Shimadzu LC toleo la 1.25 (Shimadzu Corporation, Columbia, MD, Marekani). Safu ilikuwa safu wima ya awamu ya nyuma ya Inertsil ya C18 (250 mm × 4.6 mm; RP C-18, ODS-3, 5u; GL Sciences, Torrance, CA, Marekani). Hali ya awali ya awamu ya kuhama iliwekwa katika 12% methanoli/88% 0.01 M tetrabutylammonium hidroksidi katika maji (TBAH; Sigma-Aldrich, St. Louis, MO, Marekani) kwa kiwango cha mtiririko cha 1 mL/dakika. Baada ya sindano ya 15 μl ya sampuli, hali ya awali ilidumishwa kwa dakika 20, na kisha uwiano wa kiyeyusho ulirekebishwa hadi 100% methanoli, kwa muda wa jumla wa uchambuzi wa sampuli wa dakika 65. Mkunjo wa kawaida (kulingana na nM/mAb) ulitolewa kwa upunguzaji wa mfululizo wa viwango vya sinapine, glucosinolate na myrosin vilivyoandaliwa hivi karibuni (Sigma-Aldrich, St. Louis, MO, Marekani) ili kukadiria kiwango cha salfa cha unga wa mbegu zilizoondolewa mafuta. Viwango vya glukosinolati katika sampuli vilijaribiwa kwenye Agilent 1100 HPLC (Agilent, Santa Clara, CA, Marekani) kwa kutumia toleo la OpenLAB CDS ChemStation (C.01.07 SR2 [255]) lenye safu wima sawa na kwa kutumia mbinu iliyoelezwa hapo awali. Viwango vya glukosinolati viliamuliwa; vingeweza kulinganishwa kati ya mifumo ya HPLC.
Isothiocyanate ya Allyl (94%, imara) na isothiocyanate ya benzyl (98%) zilinunuliwa kutoka Fisher Scientific (Thermo Fisher Scientific, Waltham, MA, Marekani). 4-Hydroxybenzylisothiocyanate ilinunuliwa kutoka ChemCruz (Santa Cruz Biotechnology, CA, Marekani). Zikibadilishwa hidrolisisi kwa kimeng'enya na myrosinase, glucosinolates, glucosinolates, na glucosinolates huunda allyl isothiocyanate, benzyl isothiocyanate, na 4-hydroxybenzylisothiocyanate, mtawalia.
Uchunguzi wa kibiolojia wa maabara ulifanywa kulingana na mbinu ya Muturi et al. 32 pamoja na marekebisho. Malisho matano ya mbegu zenye mafuta kidogo yalitumika katika utafiti: DFP, DFP-HT, IG, PG na L. Mabuu ishirini waliwekwa kwenye kopo la mL 400 linaloweza kutolewa mara moja la njia tatu (VWR International, LLC, Radnor, PA, Marekani) lenye maji ya mL 120 yaliyoyeyushwa ioni (dH2O). Viwango saba vya unga wa mbegu vilijaribiwa kwa sumu ya mabuu ya mbu: 0.01, 0.02, 0.04, 0.06, 0.08, 0.1 na 0.12 g unga wa mbegu/120 ml dH2O kwa unga wa mbegu wa DFP, DFP-HT, IG na PG. Uchunguzi wa awali wa kibiolojia unaonyesha kuwa unga wa mbegu wa L ulioondolewa mafuta una sumu zaidi kuliko unga mwingine wa mbegu nne uliojaribiwa. Kwa hivyo, tulirekebisha viwango saba vya matibabu ya unga wa mbegu za L kwa viwango vifuatavyo: 0.015, 0.025, 0.035, 0.045, 0.055, 0.065, na 0.075 g/120 mL dH2O.
Kikundi cha udhibiti ambacho hakijatibiwa (dH20, bila nyongeza ya unga wa mbegu) kilijumuishwa ili kutathmini vifo vya kawaida vya wadudu chini ya hali ya majaribio. Uchunguzi wa kibiolojia wa sumu kwa kila mlo wa mbegu ulijumuisha vikombe vitatu vya mteremko wa tatu (mabuu 20 ya mwisho wa awamu ya tatu kwa kila kikombe), kwa jumla ya vikombe 108. Vyombo vilivyotibiwa vilihifadhiwa kwenye joto la kawaida (20-21°C) na vifo vya mabuu vilirekodiwa wakati wa saa 24 na 72 za mfiduo endelevu wa viwango vya matibabu. Ikiwa mwili wa mbu na viambatisho havisogei vinapotobolewa au kuguswa na spatula nyembamba ya chuma cha pua, mabuu ya mbu huchukuliwa kuwa yamekufa. Mabuu yaliyokufa kwa kawaida hubaki bila kusonga katika nafasi ya mgongoni au ya tumbo chini ya chombo au juu ya uso wa maji. Jaribio hilo lilirudiwa mara tatu kwa siku tofauti kwa kutumia vikundi tofauti vya mabuu, kwa jumla ya mabuu 180 yaliyo wazi kwa kila mkusanyiko wa matibabu.
Sumu ya AITC, BITC, na 4-HBITC kwa mabuu ya mbu ilipimwa kwa kutumia utaratibu huo huo wa kipimo cha kibiolojia lakini kwa matibabu tofauti. Tayarisha myeyusho wa hisa wa 100,000 ppm kwa kila kemikali kwa kuongeza 100 µL ya kemikali kwenye 900 µL ya ethanoli kamili katika mrija wa sentrifuge wa 2-mL na kutikisa kwa sekunde 30 ili kuchanganyika vizuri. Viwango vya matibabu viliamuliwa kulingana na vipimo vyetu vya awali vya kibiolojia, ambavyo viligundua BITC kuwa na sumu zaidi kuliko AITC na 4-HBITC. Ili kubaini sumu, viwango 5 vya BITC (1, 3, 6, 9 na 12 ppm), viwango 7 vya AITC (5, 10, 15, 20, 25, 30 na 35 ppm) na viwango 6 vya 4-HBITC (15, 15, 20, 25, 30 na 35 ppm). 30, 45, 60, 75 na 90 ppm). Matibabu ya udhibiti yalidungwa kwa 108 μL ya ethanoli kamili, ambayo ni sawa na kiwango cha juu cha matibabu ya kemikali. Uchunguzi wa kibiolojia ulirudiwa kama ilivyo hapo juu, na kuonyesha jumla ya mabuu 180 kwa kila mkusanyiko wa matibabu. Vifo vya mabuu vilirekodiwa kwa kila mkusanyiko wa AITC, BITC, na 4-HBITC baada ya saa 24 za kuathiriwa mfululizo.
Uchambuzi wa faida ya data 65 ya vifo vinavyohusiana na kipimo ulifanywa kwa kutumia programu ya Polo (Polo Plus, LeOra Software, toleo la 1.0) ili kukokotoa kiwango cha vifo 50% (LC50), kiwango cha vifo 90% (LC90), mteremko, mgawo wa kipimo cha vifo, na kiwango cha vifo 95%. Kulingana na vipindi vya kujiamini kwa uwiano wa kipimo cha vifo kwa mkusanyiko uliobadilishwa kwa logi na mikondo ya kipimo-vifo. Data ya vifo inategemea data iliyounganishwa ya mabuu 180 yaliyo wazi kwa kila mkusanyiko wa matibabu. Uchambuzi wa uwezekano ulifanywa kando kwa kila mlo wa mbegu na kila sehemu ya kemikali. Kulingana na muda wa kujiamini wa 95% wa uwiano wa kipimo cha vifo, sumu ya unga wa mbegu na vipengele vya kemikali kwa mabuu ya mbu ilizingatiwa kuwa tofauti sana, kwa hivyo muda wa kujiamini wenye thamani ya 1 haukuwa tofauti sana, P = 0.0566.
Matokeo ya HPLC ya kubaini glukosinolati kuu katika unga wa mbegu zilizoondolewa mafuta DFP, IG, PG na L yameorodheshwa katika Jedwali 1. Glukosinolati kuu katika unga wa mbegu zilizojaribiwa zilitofautiana isipokuwa DFP na PG, ambazo zote zilikuwa na glukosinolati za myrosinase. Kiwango cha myrosinin katika PG kilikuwa cha juu kuliko katika DFP, 33.3 ± 1.5 na 26.5 ± 0.9 mg/g, mtawalia. Unga wa mbegu wa L ulikuwa na glukolikoni 36.6 ± 1.2 mg/g, ilhali unga wa mbegu wa IG ulikuwa na sinapine 38.0 ± 0.5 mg/g.
Mabuu ya mbu wa Ae. Aedes aegypti waliuawa walipotibiwa na unga wa mbegu ulioondolewa mafuta, ingawa ufanisi wa matibabu ulitofautiana kulingana na spishi ya mimea. Ni DFP-NT pekee ambayo haikuwa sumu kwa mabuu ya mbu baada ya saa 24 na 72 za kuambukizwa (Jedwali 2). Sumu ya unga wa mbegu hai iliongezeka kadri mkusanyiko unavyoongezeka (Mchoro 1A, B). Sumu ya unga wa mbegu kwa mabuu ya mbu ilibadilika kwa kiasi kikubwa kulingana na 95% CI ya uwiano wa kipimo hatari cha thamani ya LC50 katika tathmini za saa 24 na saa 72 (Jedwali 3). Baada ya saa 24, athari ya sumu ya unga wa mbegu wa Ls ilikuwa kubwa kuliko matibabu mengine ya unga wa mbegu, huku shughuli ya juu zaidi na sumu ya juu zaidi kwa mabuu (LC50 = 0.04 g/120 ml dH2O). Mabuu hayakuwa nyeti sana kwa DFP baada ya saa 24 ikilinganishwa na matibabu ya unga wa mbegu za IG, Ls na PG, huku thamani za LC50 zikiwa 0.115, 0.04 na 0.08 g/120 ml dH2O mtawalia, ambazo zilikuwa juu zaidi kitakwimu kuliko thamani ya LC50. 0.211 g/120 ml dH2O (Jedwali 3). Thamani za LC90 za DFP, IG, PG na Ls zilikuwa 0.376, 0.275, 0.137 na 0.074 g/120 ml dH2O, mtawalia (Jedwali 2). Kiwango cha juu zaidi cha DPP kilikuwa 0.12 g/120 ml dH2O. Baada ya saa 24 za tathmini, wastani wa vifo vya mabuu ulikuwa 12% tu, huku wastani wa vifo vya mabuu wa IG na PG ukifikia 51% na 82%, mtawalia. Baada ya saa 24 za tathmini, wastani wa vifo vya mabuu kwa mkusanyiko mkubwa zaidi wa matibabu ya unga wa mbegu za L (0.075 g/120 ml dH2O) ulikuwa 99% (Mchoro 1A).
Mikondo ya vifo ilikadiriwa kutoka kwa mwitikio wa kipimo (Probit) cha mabuu ya Ae. Misri (mabuu ya nyota ya 3) hadi mkusanyiko wa unga wa mbegu masaa 24 (A) na saa 72 (B) baada ya matibabu. Mstari ulio na nukta unawakilisha LC50 ya matibabu ya unga wa mbegu. DFP Thlaspi arvense, DFP-HT Heat inactivated Thlaspi arvense, IG Sinapsis alba (Ida Gold), PG Brassica juncea (Pacific Gold), Ls Lepidium sativum.
Katika tathmini ya saa 72, thamani za LC50 za unga wa mbegu wa DFP, IG na PG zilikuwa 0.111, 0.085 na 0.051 g/120 ml dH2O, mtawalia. Karibu mabuu yote yaliyoathiriwa na unga wa mbegu wa L yalikufa baada ya saa 72 za kuathiriwa, kwa hivyo data ya vifo haikuwa sawa na uchambuzi wa Probit. Ikilinganishwa na unga mwingine wa mbegu, mabuu hayakuwa nyeti sana kwa matibabu ya unga wa mbegu wa DFP na yalikuwa na thamani za juu zaidi za LC50 (Jedwali 2 na 3). Baada ya saa 72, thamani za LC50 za matibabu ya unga wa mbegu wa DFP, IG na PG zilikadiriwa kuwa 0.111, 0.085 na 0.05 g/120 ml dH2O, mtawalia. Baada ya saa 72 za tathmini, thamani za LC90 za unga wa mbegu wa DFP, IG na PG zilikuwa 0.215, 0.254 na 0.138 g/120 ml dH2O, mtawalia. Baada ya saa 72 za tathmini, wastani wa vifo vya mabuu kwa matibabu ya unga wa mbegu wa DFP, IG na PG kwa kiwango cha juu cha 0.12 g/120 ml dH2O ulikuwa 58%, 66% na 96%, mtawalia (Mchoro 1B). Baada ya tathmini ya saa 72, unga wa mbegu wa PG uligundulika kuwa na sumu zaidi kuliko unga wa mbegu wa IG na DFP.
Isothiocyanati za sintetiki, allyl isothiocyanati (AITC), benzyl isothiocyanati (BITC) na 4-hydroxybenzylisothiocyanati (4-HBITC) zinaweza kuua viwavi vya mbu kwa ufanisi. Katika saa 24 baada ya matibabu, BITC ilikuwa na sumu zaidi kwa viwavi ikiwa na thamani ya LC50 ya 5.29 ppm ikilinganishwa na 19.35 ppm kwa AITC na 55.41 ppm kwa 4-HBITC (Jedwali 4). Ikilinganishwa na AITC na BITC, 4-HBITC ina sumu ya chini na thamani ya juu ya LC50. Kuna tofauti kubwa katika sumu ya viwavi vya mbu ya isothiocyanati mbili kuu (Ls na PG) katika mlo wa mbegu wenye nguvu zaidi. Sumu kulingana na uwiano wa kipimo hatari cha thamani za LC50 kati ya AITC, BITC, na 4-HBITC ilionyesha tofauti ya kitakwimu kiasi kwamba 95% CI ya uwiano wa kipimo hatari cha LC50 haikujumuisha thamani ya 1 (P = 0.05, Jedwali 4). Viwango vya juu zaidi vya BITC na AITC vilikadiriwa kuua 100% ya mabuu yaliyojaribiwa (Mchoro 2).
Mikondo ya vifo ilikadiriwa kutokana na mwitikio wa kipimo (Probit) cha Ae. Saa 24 baada ya matibabu, mabuu ya Misri (mabuu ya nyota ya tatu) yalifikia viwango vya isothiocyanate bandia. Mstari ulio na nukta unawakilisha LC50 kwa matibabu ya isothiocyanate. Benzyl isothiocyanate BITC, allyl isothiocyanate AITC na 4-HBITC.
Matumizi ya dawa za kuua wadudu za mimea kama mawakala wa kudhibiti wadudu wa mbu yamesomwa kwa muda mrefu. Mimea mingi hutoa kemikali asilia ambazo zina shughuli za kuua wadudu37. Misombo yao hai hutoa njia mbadala ya kuvutia ya dawa za kuua wadudu za sintetiki zenye uwezo mkubwa wa kudhibiti wadudu, ikiwa ni pamoja na mbu.
Mimea ya haradali hupandwa kama zao la mbegu zao, hutumika kama viungo na chanzo cha mafuta. Mafuta ya haradali yanapotolewa kutoka kwa mbegu au haradali inapotolewa kwa ajili ya matumizi kama nishati ya kibiolojia, 69 bidhaa ya ziada ni unga wa mbegu ulioondolewa mafuta. Unga huu wa mbegu huhifadhi vipengele vyake vingi vya kibiokemikali vya asili na vimeng'enya vya hidrolitiki. Sumu ya unga huu wa mbegu inahusishwa na uzalishaji wa isothiocyanati55,60,61. Isothiocyanati huundwa na hidrolisisi ya glucosinolati na kimeng'enya cha myrosinasi wakati wa kumwagilia unga wa mbegu38,55,70 na zinajulikana kuwa na athari za kuua fangasi, kuua bakteria, kuua nematic na kuua wadudu, pamoja na sifa zingine ikiwa ni pamoja na athari za hisi za kemikali na sifa za matibabu ya kimotherapeutic61,62,70. Tafiti kadhaa zimeonyesha kuwa mimea ya haradali na unga wa mbegu hufanya kazi vizuri kama viuatilifu dhidi ya udongo na wadudu wa chakula waliohifadhiwa57,59,71,72. Katika utafiti huu, tulitathmini sumu ya unga wa mbegu nne na bidhaa zake tatu za kibiolojia AITC, BITC, na 4-HBITC kwa mabuu ya mbu wa Aedes. Aedes aegypti. Kuongeza unga wa mbegu moja kwa moja kwenye maji yenye mabuu ya mbu kunatarajiwa kuamsha michakato ya kimeng'enya inayozalisha isothiocyanati ambazo ni sumu kwa mabuu ya mbu. Mabadiliko haya ya kibiolojia yalionyeshwa kwa sehemu na shughuli ya kuua mabuu ya unga wa mbegu na kupoteza shughuli ya kuua wadudu wakati unga wa mbegu ya haradali ulitibiwa kwa joto kabla ya matumizi. Matibabu ya joto yanatarajiwa kuharibu vimeng'enya vya hidrolitiki vinavyoamsha glucosinolati, na hivyo kuzuia uundaji wa isothiocyanati za kibiolojia. Huu ni utafiti wa kwanza kuthibitisha sifa za kuua wadudu za unga wa mbegu za kabichi dhidi ya mbu katika mazingira ya majini.
Miongoni mwa unga wa mbegu zilizojaribiwa, unga wa mbegu za watercress (Ls) ulikuwa na sumu zaidi, na kusababisha vifo vingi vya Aedes albopictus. Mabuu ya Aedes aegypti yalichakatwa mfululizo kwa saa 24. Poda tatu zilizobaki za mbegu (PG, IG na DFP) zilikuwa na shughuli polepole na bado zilisababisha vifo vikubwa baada ya saa 72 za matibabu endelevu. Mlo wa mbegu wa Ls pekee ulikuwa na kiasi kikubwa cha glucosinolati, ilhali PG na DFP zilikuwa na myrosinase na IG zilikuwa na glucosinolati kama glucosinolati kuu (Jedwali 1). Glucotropaeolin hutiwa hidrolisisi kwa BITC na sinalbine hutiwa hidrolisisi kwa 4-HBITC61,62. Matokeo yetu ya uchunguzi wa kibiolojia yanaonyesha kuwa unga wa mbegu wa Ls na BITC ya sintetiki ni sumu kali kwa mabuu ya mbu. Sehemu kuu ya unga wa mbegu wa PG na DFP ni myrosinase glucosinolati, ambayo hutiwa hidrolisisi kwa AITC. AITC inafanya kazi vizuri katika kuua mabuu ya mbu yenye thamani ya LC50 ya 19.35 ppm. Ikilinganishwa na AITC na BITC, isothiocyanate ya 4-HBITC ndiyo yenye sumu kidogo zaidi kwa mabuu. Ingawa AITC haina sumu kidogo kuliko BITC, thamani zao za LC50 ni za chini kuliko mafuta mengi muhimu yaliyojaribiwa kwenye mabuu ya mbu32,73,74,75.
Poda yetu ya mbegu ya msalaba kwa ajili ya matumizi dhidi ya mabuu ya mbu ina glucosinolate moja kubwa, inayohesabu zaidi ya 98-99% ya jumla ya glucosinolate kama ilivyoamuliwa na HPLC. Kiasi kidogo cha glucosinolate zingine kiligunduliwa, lakini viwango vyake vilikuwa chini ya 0.3% ya jumla ya glucosinolate. Poda ya mbegu ya Watercress (L. sativum) ina glucosinolate za sekondari (sinigrin), lakini uwiano wao ni 1% ya jumla ya glucosinolate, na kiwango chake bado si kikubwa (karibu 0.4 mg/g ya unga wa mbegu). Ingawa PG na DFP zina glucosinolate kuu sawa (myrosin), shughuli ya kuua larvicidal ya milo yao ya mbegu hutofautiana sana kutokana na thamani zao za LC50. Inatofautiana katika sumu kwa koga ya unga. Kuibuka kwa mabuu ya Aedes aegypti kunaweza kuwa kutokana na tofauti katika shughuli ya myrosinase au utulivu kati ya malisho mawili ya mbegu. Shughuli ya myrosinasi ina jukumu muhimu katika upatikanaji wa kibiolojia wa bidhaa za hidrolisisi kama vile isothiocyanati katika mimea ya Brassicaceae76. Ripoti za awali za Pocock et al.77 na Wilkinson et al.78 zimeonyesha kuwa mabadiliko katika shughuli na uthabiti wa myrosinasi yanaweza pia kuhusishwa na sababu za kijenetiki na mazingira.
Kiwango kinachotarajiwa cha isothiocyanate hai kilihesabiwa kulingana na thamani za LC50 za kila mlo wa mbegu kwa saa 24 na 72 (Jedwali la 5) kwa kulinganisha na matumizi ya kemikali yanayolingana. Baada ya saa 24, isothiocyanate katika mlo wa mbegu zilikuwa na sumu zaidi kuliko misombo safi. Thamani za LC50 zilizohesabiwa kulingana na sehemu kwa milioni (ppm) za matibabu ya mbegu za isothiocyanate zilikuwa chini kuliko thamani za LC50 kwa matumizi ya BITC, AITC, na 4-HBITC. Tuliona mabuu yakila chembe za unga wa mbegu (Mchoro 3A). Kwa hivyo, mabuu yanaweza kupata mfiduo uliokolea zaidi kwa isothiocyanate zenye sumu kwa kumeza chembe za unga wa mbegu. Hii ilionekana wazi zaidi katika matibabu ya mlo wa mbegu wa IG na PG kwa mfiduo wa saa 24, ambapo viwango vya LC50 vilikuwa 75% na 72% chini kuliko matibabu safi ya AITC na 4-HBITC, mtawalia. Matibabu ya L na DFP yalikuwa na sumu zaidi kuliko isothiocyanate safi, huku thamani za LC50 zikiwa 24% na 41% chini, mtawalia. Mabuu katika matibabu ya udhibiti yalifanikiwa kupevuka (Mchoro 3B), huku mabuu mengi katika matibabu ya unga wa mbegu hayakupevuka na ukuaji wa mabuu ulichelewa sana (Mchoro 3B,D). Katika Spodopteralitura, isothiocyanates zinahusishwa na kuchelewa kwa ukuaji na kuchelewa kwa ukuaji79.
Mabuu ya mbu wa Ae. Aedes aegypti yaliwekwa wazi kila mara kwenye unga wa mbegu za Brassica kwa saa 24–72. (A) Mabuu yaliyokufa yenye chembe za unga wa mbegu mdomoni (yamezungushwa); (B) Matibabu ya kudhibiti (dH20 bila unga wa mbegu ulioongezwa) yanaonyesha kwamba mabuu hukua kawaida na huanza kuota baada ya saa 72 (C, D) Mabuu yaliyotibiwa na unga wa mbegu; unga wa mbegu ulionyesha tofauti katika ukuaji na haukuota.
Hatujasoma utaratibu wa athari za sumu za isothiocyanati kwenye mabuu ya mbu. Hata hivyo, tafiti za awali katika mchwa nyekundu wa moto (Solenopsis invicta) zimeonyesha kuwa kizuizi cha glutathione S-transferase (GST) na esterase (EST) ndio utaratibu mkuu wa shughuli za kibiolojia za isothiocyanati, na AITC, hata ikiwa na shughuli ndogo, inaweza pia kuzuia shughuli za GST. Kwa kulinganisha, mchwa nyekundu wa moto walioagizwa kutoka nje katika viwango vya chini. Kipimo ni 0.5 µg/ml80. Kwa upande mwingine, AITC huzuia asetilikolinesterase katika wadudu wa mahindi wazima (Sitophilus zeamais)81. Tafiti kama hizo lazima zifanyike ili kufafanua utaratibu wa shughuli za isothiocyanati katika mabuu ya mbu.
Tunatumia matibabu ya DFP yasiyowezeshwa na joto ili kuunga mkono pendekezo kwamba hidrolisisi ya glukosinolati za mimea ili kuunda isothiosianiti tendaji hutumika kama utaratibu wa kudhibiti mabuu ya mbu kwa unga wa mbegu za haradali. Unga wa mbegu wa DFP-HT haukuwa na sumu kwa viwango vya matumizi vilivyojaribiwa. Lafarga et al. 82 waliripoti kwamba glukosinolati nyeti kwa uharibifu katika halijoto ya juu. Matibabu ya joto pia yanatarajiwa kuharibu kimeng'enya cha myrosinasi katika unga wa mbegu na kuzuia hidrolisisi ya glukosinolati kuunda isothiosianiti tendaji. Hii pia ilithibitishwa na Okunade et al. 75 walionyesha kuwa myrosinasi nyeti kwa halijoto, ikionyesha kwamba shughuli ya myrosinasi ilizimwa kabisa wakati mbegu za haradali, haradali nyeusi, na mizizi ya damu ziliwekwa kwenye halijoto ya juu ya 80°C. Mifumo hii inaweza kusababisha upotevu wa shughuli za kuua wadudu za unga wa mbegu za DFP zilizotibiwa na joto.
Kwa hivyo, unga wa mbegu za haradali na isothiocyanati zake tatu kuu ni sumu kwa mabuu ya mbu. Kwa kuzingatia tofauti hizi kati ya unga wa mbegu na matibabu ya kemikali, matumizi ya unga wa mbegu yanaweza kuwa njia bora ya kudhibiti mbu. Kuna haja ya kutambua michanganyiko inayofaa na mifumo bora ya utoaji ili kuboresha ufanisi na uthabiti wa matumizi ya unga wa mbegu. Matokeo yetu yanaonyesha uwezekano wa matumizi ya unga wa mbegu za haradali kama njia mbadala ya dawa za kuulia wadudu bandia. Teknolojia hii inaweza kuwa zana bunifu ya kudhibiti wadudu. Kwa sababu mabuu ya mbu hustawi katika mazingira ya majini na glucosinolati za unga wa mbegu hubadilishwa kwa kimeng'enya kuwa isothiocyanati hai baada ya unyevu, matumizi ya unga wa mbegu za haradali katika maji yaliyojaa mbu hutoa uwezo mkubwa wa udhibiti. Ingawa shughuli ya kuua mabuu ya isothiocyanati hutofautiana (BITC > AITC > 4-HBITC), utafiti zaidi unahitajika ili kubaini ikiwa kuchanganya unga wa mbegu na glucosinolati nyingi huongeza sumu kwa njia ya ushirikiano. Huu ni utafiti wa kwanza kuonyesha athari za kuua wadudu za unga wa mbegu za msalaba zilizoondolewa mafuta na isothiocyanati tatu hai kwa mbu. Matokeo ya utafiti huu yanafungua njia mpya kwa kuonyesha kwamba unga wa mbegu za kabichi zilizoondolewa mafuta, bidhaa ya ziada ya uchimbaji wa mafuta kutoka kwa mbegu, inaweza kutumika kama wakala wa kuua mabuu wenye matumaini kwa udhibiti wa mbu. Taarifa hii inaweza kusaidia zaidi ugunduzi wa mawakala wa kudhibiti mimea na maendeleo yao kama dawa za wadudu za kibiolojia za bei nafuu, zinazofaa, na rafiki kwa mazingira.
Seti za data zilizotengenezwa kwa ajili ya utafiti huu na uchambuzi unaotokana zinapatikana kutoka kwa mwandishi husika kwa ombi linalofaa. Mwishoni mwa utafiti, nyenzo zote zilizotumika katika utafiti (wadudu na unga wa mbegu) ziliharibiwa.
Muda wa chapisho: Julai-29-2024