Per efficacementecuntrullà e zanzareè riduce l'incidenza di e malatie ch'elli portanu, sò necessarie alternative strategiche, sustenibili è rispettose di l'ambiente à i pesticidi chimichi. Avemu valutatu e farine di sementi di certe Brassicaceae (famiglia Brassica) cum'è fonte d'isotiocianati derivati da e piante prudutti da l'idrolisi enzimatica di glucosinolati biologicamente inattivi per l'usu in u cuntrollu di l'Aedes egizianu (L., 1762). Farina di semi cinque volte sgrassati (Brassica juncea (L) Czern., 1859, Lepidium sativum L., 1753, Sinapis alba L., 1753, Thlaspi arvense L., 1753 è Thlaspi arvense - trè tippi principali di inattivazione termica è degradazione enzimatica Prodotti chimichi Per determinà a tossicità (LC50) di isotiocianato di allile, isotiocianato di benzile è 4-idrossibenzilisotiocianato per e larve di Aedes aegypti à 24 ore di esposizione = 0,04 g/120 ml dH2O). Valori LC50 per senape, senape bianca è equiseto. A farina di sementi era 0,05, 0,08 è 0,05 rispettivamente paragunata à l'isotiocianatu di allile (LC50 = 19,35 ppm) è 4. L'isotiocianatu di l'idrossibenzile (LC50 = 55,41 ppm) era più tossicu per e larve via 24 ore dopu u trattamentu chè 0,1 g/120 ml dH2O rispettivamente. Quessi risultati sò coerenti cù a pruduzzione di farina di sementi di alfalfa. A più alta efficienza di l'esteri benzilici currisponde à i valori LC50 calculati. L'usu di a farina di sementi pò furnisce un metudu efficace di cuntrollu di e zanzare. l'efficacità di a polvere di sementi crucifere è i so principali cumpunenti chimichi contr'à e larve di zanzare è mostra cumu i cumposti naturali in a polvere di sementi crucifere ponu serve cum'è un larvicida ecologicu promettente per u cuntrollu di e zanzare.
E malatie trasmesse da vettori causate da e zanzare Aedes restanu un prublema maiò di salute publica mundiale. L'incidenza di e malatie trasmesse da e zanzare si sparghje geograficamente1,2,3 è riemerge, purtendu à epidemie di malatie gravi4,5,6,7. A diffusione di malatie trà l'omu è l'animali (per esempiu, chikungunya, dengue, frebba di a valle di u Rift, frebba gialla è virus Zika) hè senza precedenti. A frebba dengue da sola mette circa 3,6 miliardi di persone à risicu d'infezzione in i tropichi, cù una stima di 390 milioni d'infezioni chì si verificanu ogni annu, chì risultanu in 6.100-24.300 morti à l'annu8. A riapparizione è l'epidemia di u virus Zika in Sudamerica hà attiratu l'attenzione di u mondu sanu per via di i danni cerebrali chì provoca in i zitelli nati da donne infettate2. Kremer et al3 prevedenu chì a distribuzione geografica di e zanzare Aedes continuerà à espansione è chì, da u 2050, a metà di a pupulazione mundiale serà à risicu d'infezzione da arbovirus trasmessi da e zanzare.
À l'eccezzione di i vaccini sviluppati recentemente contr'à a dengue è a frebba gialla, i vaccini contr'à a maiò parte di e malatie trasmesse da e zanzare ùn sò ancu stati sviluppati9,10,11. I vaccini sò sempre dispunibili in quantità limitate è sò aduprati solu in studii clinichi. U cuntrollu di i vettori di zanzare cù insetticidi sintetici hè stata una strategia chjave per cuntrullà a diffusione di e malatie trasmesse da e zanzare12,13. Ancu s'è i pesticidi sintetici sò efficaci per tumbà e zanzare, l'usu cuntinuu di pesticidi sintetici affetta negativamente l'organismi non bersagli è inquina l'ambiente14,15,16. Ancu più alarmante hè a tendenza à a resistenza crescente di e zanzare à l'insetticidi chimichi17,18,19. Quessi prublemi assuciati à i pesticidi anu acceleratu a ricerca di alternative efficaci è rispettose di l'ambiente per cuntrullà i vettori di malatie.
Diverse piante sò state sviluppate cum'è fonti di fitopesticidi per u cuntrollu di i parassiti20,21. E sustanze vegetali sò generalmente rispettose di l'ambiente perchè sò biodegradabili è anu una tossicità bassa o trascurabile per l'organismi non bersaglio cum'è i mammiferi, i pesci è l'anfibi20,22. E preparazioni à base di erbe sò cunnisciute per pruduce una varietà di cumposti bioattivi cù diversi meccanismi d'azione per cuntrullà efficacemente e diverse fasi di a vita di e zanzare23,24,25,26. I cumposti derivati da e piante cum'è l'olii essenziali è altri ingredienti vegetali attivi anu attiratu l'attenzione è anu apertu a strada à strumenti innovativi per cuntrullà i vettori di zanzare. L'olii essenziali, i monoterpeni è i sesquiterpeni agiscenu cum'è repellenti, deterrenti alimentari è ovicidi27,28,29,30,31,32,33. Molti olii vegetali causanu a morte di larve di zanzare, pupe è adulti34,35,36, affettendu i sistemi nervosi, respiratori, endocrini è altri sistemi impurtanti di l'insetti37.
Studi recenti anu furnitu infurmazioni nantu à l'usu putenziale di e piante di mustarda è di e so sementi cum'è fonte di cumposti bioattivi. A farina di sementi di mustarda hè stata testata cum'è biofumigante38,39,40,41 è aduprata cum'è emendamentu di u terrenu per a soppressione di e erbacce42,43,44 è u cuntrollu di i patogeni di e piante trasmessi da u terrenu45,46,47,48,49,50, nutrizione di e piante. nematodi41,51, 52, 53, 54 è parassiti55, 56, 57, 58, 59, 60. L'attività fungicida di queste polveri di sementi hè attribuita à cumposti protettivi di e piante chjamati isotiocianati38,42,60. In e piante, questi cumposti protettivi sò almacenati in e cellule vegetali in forma di glucosinolati non bioattivi. Tuttavia, quandu e piante sò danneggiate da l'alimentazione di l'insetti o da l'infezzione da patogeni, i glucosinolati sò idrolizzati da a mirosinasi in isotiocianati bioattivi55,61. L'isotiocianati sò cumposti volatili cunnisciuti per avè una attività antimicrobica è insetticida à largu spettru, è a so struttura, attività biologica è cuntenutu varianu assai trà e spezie di Brassicaceae42,59,62,63.
Ancu s'è l'isotiocianati derivati da a farina di semi di senape sò cunnisciuti per avè attività insetticida, mancanu dati nantu à l'attività biologica contr'à i vettori artropodi medicalmente impurtanti. U nostru studiu hà esaminatu l'attività larvicida di quattru polveri di semi sgrassati contr'à e zanzare Aedes. Larve di Aedes aegypti. U scopu di u studiu era di valutà u so usu putenziale cum'è biopesticidi rispettosi di l'ambiente per u cuntrollu di e zanzare. Trè cumpunenti chimichi principali di a farina di semi, l'isotiocianatu di allile (AITC), l'isotiocianatu di benzile (BITC) è u 4-idrossibenzilisotiocianatu (4-HBITC) sò stati ancu testati per testà l'attività biologica di questi cumpunenti chimichi nantu à e larve di zanzare. Questu hè u primu rapportu per valutà l'efficacità di quattru polveri di semi di cavulu è i so principali cumpunenti chimichi contr'à e larve di zanzare.
E culonie di laburatoriu di Aedes aegypti (ceppo Rockefeller) sò state mantenute à 26°C, 70% di umidità relativa (RH) è 10:14 h (fotoperiodu L:D). E femine accoppiate sò state allughjate in gabbie di plastica (altezza 11 cm è diametru 9,5 cm) è alimentate per mezu di un sistema di alimentazione cù biberon utilizendu sangue bovinu citratu (HemoStat Laboratories Inc., Dixon, CA, USA). L'alimentazione cù sangue hè stata effettuata cum'è di solitu utilizendu un alimentatore multi-vetru à membrana (Chemglass, Life Sciences LLC, Vineland, NJ, USA) cunnessu à un tubu di bagnu d'acqua circulante (HAAKE S7, Thermo-Scientific, Waltham, MA, USA) cù cuntrollu di temperatura 37°C. Stendete una pellicola di Parafilm M nantu à u fondu di ogni camera di alimentazione in vetru (area 154 mm2). Ogni alimentatore hè statu poi piazzatu nantu à a griglia superiore chì copre a gabbia chì cuntene a femina accoppiata. Circa 350-400 μl di sangue bovinu sò stati aghjunti à un imbutu alimentatore di vetru cù una pipetta Pasteur (Fisherbrand, Fisher Scientific, Waltham, MA, USA) è i vermi adulti sò stati lasciati drenà per almenu un'ora. E femine incinte anu tandu ricevutu una soluzione di saccarosio à u 10% è sò state lasciate depone l'ova nantu à carta da filtru umida rivestita in tazze individuali per soufflé ultra trasparenti (1,25 fl oz size, Dart Container Corp., Mason, MI, USA). gabbia cù acqua. Pone a carta da filtru chì cuntene l'ova in un saccu sigillatu (SC Johnsons, Racine, WI) è cunservate à 26 °C. L'ova sò state schiuse è circa 200-250 larve sò state allevate in vassoi di plastica chì cuntenenu una mistura di mangime per cunigli (ZuPreem, Premium Natural Products, Inc., Mission, KS, USA) è polvere di fegatu (MP Biomedicals, LLC, Solon, OH, USA) è filetti di pesce (TetraMin, Tetra GMPH, Meer, Germania) in un rapportu di 2:1:1. E larve di a fine di u terzu stadiu sò state aduprate in i nostri biosaggi.
U materiale di sementi vegetali utilizatu in questu studiu hè statu ottenutu da e seguenti fonti cummerciali è guvernamentali: Brassica juncea (senape marrone - Pacific Gold) è Brassica juncea (senape bianca - Ida Gold) da a Pacific Northwest Farmers' Cooperative, Washington State, USA; (Garden Cress) da Kelly Seed and Hardware Co., Peoria, IL, USA è Thlaspi arvense (Field Pennycress-Elisabeth) da USDA-ARS, Peoria, IL, USA; Nisuna di e sementi utilizate in u studiu hè stata trattata cù pesticidi. Tuttu u materiale di sementi hè statu trasfurmatu è utilizatu in questu studiu in cunfurmità cù e regulazioni lucali è naziunali è in cunfurmità cù tutte e regulazioni lucali, statali è naziunali pertinenti. Questu studiu ùn hà micca esaminatu varietà di piante transgeniche.
I graneddi di Brassica juncea (PG), Alfalfa (Ls), Senape bianca (IG), Thlaspi arvense (DFP) sò stati macinati in una polvere fina aduprendu un mulinu ultracentrifugu Retsch ZM200 (Retsch, Haan, Germania) equipatu cù una maglia di 0,75 mm è un rotore in acciaio inox, 12 denti, 10.000 giri/min (Tavula 1). A polvere di graneddi macinati hè stata trasferita in un ditale di carta è sgrassata cù esanu in un apparecchiu Soxhlet per 24 ore. Un sottocampione di senape di campu sgrassata hè statu trattatu termicamente à 100 °C per 1 ora per denaturà a mirosinasi è impedisce l'idrolisi di i glucosinolati per furmà isotiocianati biologicamente attivi. A polvere di graneddi di equiseto trattata termicamente (DFP-HT) hè stata aduprata cum'è cuntrollu negativu denaturàndu a mirosinasi.
U cuntenutu di glucosinolati di a farina di sementi sgrassata hè statu determinatu in triplicatu utilizendu a cromatografia liquida ad alte prestazioni (HPLC) secondu un protocolu publicatu prima 64. In breve, 3 mL di metanolu sò stati aghjunti à un campione di 250 mg di polvere di sementi sgrassata. Ogni campione hè statu sonicatu in un bagnu d'acqua per 30 minuti è lasciatu à u bughju à 23 ° C per 16 ore. Un'aliquota di 1 mL di u stratu organicu hè stata poi filtrata attraversu un filtru di 0,45 μm in un autocampionatore. Funziunendu nantu à un sistema HPLC Shimadzu (duie pompe LC 20AD; autocampionatore SIL 20A; degassatore DGU 20As; rivelatore UV-VIS SPD-20A per u monitoraghju à 237 nm; è modulu di bus di cumunicazione CBM-20A), u cuntenutu di glucosinolati di a farina di sementi hè statu determinatu in triplicatu utilizendu u software Shimadzu LC Solution versione 1.25 (Shimadzu Corporation, Columbia, MD, USA). A colonna era una colonna di fase inversa C18 Inertsil (250 mm × 4,6 mm; RP C-18, ODS-3, 5u; GL Sciences, Torrance, CA, USA). E cundizioni iniziali di a fase mobile sò state stabilite à 12% metanolu/88% 0,01 M idrossidu di tetrabutilammoniu in acqua (TBAH; Sigma-Aldrich, St. Louis, MO, USA) cù una velocità di flussu di 1 mL/min. Dopu l'iniezione di 15 μl di campione, e cundizioni iniziali sò state mantenute per 20 minuti, è dopu u rapportu di solvente hè statu aghjustatu à 100% metanolu, cù un tempu tutale di analisi di u campione di 65 minuti. Una curva standard (basata nantu à nM/mAb) hè stata generata da diluizioni seriali di standard di sinapina, glucosinolatu è mirosina appena preparati (Sigma-Aldrich, St. Louis, MO, USA) per stimà u cuntenutu di zolfu di a farina di sementi sgrassata. glucosinolati. E cuncentrazioni di glucosinolati in i campioni sò state testate nantu à un Agilent 1100 HPLC (Agilent, Santa Clara, CA, USA) utilizendu a versione OpenLAB CDS ChemStation (C.01.07 SR2 [255]) equipata cù a stessa colonna è utilizendu un metudu discrittu prima. E cuncentrazioni di glucosinolati sò state determinate; esse paragunabili trà i sistemi HPLC.
L'isotiocianatu d'allile (94%, stabile) è l'isotiocianatu di benzile (98%) sò stati acquistati da Fisher Scientific (Thermo Fisher Scientific, Waltham, MA, USA). U 4-idrossibenzilisotiocianatu hè statu acquistatu da ChemCruz (Santa Cruz Biotechnology, CA, USA). Quandu sò idrolizzati enzimaticamente da a mirosinasi, i glucosinolati, i glucosinolati è i glucosinolati formanu rispettivamente isotiocianatu d'allile, isotiocianatu di benzile è 4-idrossibenzilisotiocianatu.
I biotesti di laburatoriu sò stati realizati secondu u metudu di Muturi et al. 32 cù mudificazioni. Cinque alimenti di sementi à bassu cuntenutu di grassu sò stati utilizati in u studiu: DFP, DFP-HT, IG, PG è Ls. Venti larve sò state piazzate in un becher à trè vie dispunibile di 400 mL (VWR International, LLC, Radnor, PA, USA) chì cuntene 120 mL d'acqua deionizzata (dH2O). Sette concentrazioni di farina di sementi sò state testate per a tossicità larvale di zanzara: 0,01, 0,02, 0,04, 0,06, 0,08, 0,1 è 0,12 g di farina di sementi / 120 ml dH2O per a farina di sementi DFP, DFP-HT, IG è PG. I biotesti preliminari indicanu chì a farina di sementi Ls sgrassata hè più tossica chè altre quattru farine di sementi testate. Dunque, avemu adattatu e sette concentrazioni di trattamentu di farina di sementi Ls à e seguenti concentrazioni: 0,015, 0,025, 0,035, 0,045, 0,055, 0,065 è 0,075 g/120 mL dH2O.
Un gruppu di cuntrollu micca trattatu (dH20, senza supplementu di farina di sementi) hè statu inclusu per valutà a mortalità nurmale di l'insetti in e cundizioni di analisi. I biosaggi tossicologichi per ogni farina di sementi anu inclusu trè becher replicati à trè pendenze (20 larve di a fine di u terzu stadiu per becher), per un totale di 108 fiale. I contenitori trattati sò stati conservati à temperatura ambiente (20-21°C) è a mortalità larvale hè stata registrata durante 24 è 72 ore di esposizione cuntinua à e concentrazioni di trattamentu. Se u corpu è l'appendici di a zanzara ùn si movenu micca quandu sò perforati o toccati cù una spatula fina d'acciaio inox, e larve di zanzara sò cunsiderate morte. E larve morte di solitu restanu immobili in una pusizione dorsale o ventrale in u fondu di u contenitore o nantu à a superficia di l'acqua. L'esperimentu hè statu ripetutu trè volte in ghjorni diversi aduprendu gruppi diversi di larve, per un totale di 180 larve esposte à ogni concentrazione di trattamentu.
A tossicità di AITC, BITC, è 4-HBITC per e larve di zanzara hè stata valutata aduprendu a listessa prucedura di bioanalisi, ma cù trattamenti diversi. Preparate suluzioni stock di 100.000 ppm per ogni sustanza chimica aghjunghjendu 100 µL di a sustanza chimica à 900 µL di etanolu assulutu in una provetta di centrifuga di 2 mL è scuzzulendu per 30 secondi per mischjà bè. E concentrazioni di trattamentu sò state determinate in basa à i nostri bioanalisi preliminari, chì anu trovu chì BITC era assai più tossicu chè AITC è 4-HBITC. Per determinà a tossicità, sò state aduprate 5 concentrazioni di BITC (1, 3, 6, 9 è 12 ppm), 7 concentrazioni di AITC (5, 10, 15, 20, 25, 30 è 35 ppm) è 6 concentrazioni di 4-HBITC (15, 15, 20, 25, 30 è 35 ppm). 30, 45, 60, 75 è 90 ppm). U trattamentu di cuntrollu hè statu injectatu cù 108 μL d'etanolu assulutu, chì hè equivalente à u vulume massimu di u trattamentu chimicu. I bioassaggi sò stati ripetuti cum'è sopra, espunendu un totale di 180 larve per cuncentrazione di trattamentu. A mortalità larvale hè stata registrata per ogni cuncentrazione di AITC, BITC è 4-HBITC dopu à 24 ore di esposizione cuntinua.
L'analisi probit di 65 dati di mortalità ligati à a dose hè stata realizata cù u software Polo (Polo Plus, LeOra Software, versione 1.0) per calculà a cuncentrazione letale di u 50% (LC50), a cuncentrazione letale di u 90% (LC90), a pendenza, u cuefficiente di dose letale è a cuncentrazione letale di u 95%. basatu annantu à l'intervalli di cunfidenza per i rapporti di dose letale per e curve di cuncentrazione trasformate in log è di dose-mortalità. I dati di mortalità sò basati annantu à dati replicati cumminati di 180 larve esposte à ogni cuncentrazione di trattamentu. L'analisi probabilistiche sò state realizate separatamente per ogni farina di sementi è ogni cumpunente chimicu. Basatu annantu à l'intervallu di cunfidenza di u 95% di u rapportu di dose letale, a tossicità di a farina di sementi è di i custituenti chimichi per e larve di zanzara hè stata cunsiderata significativamente diversa, dunque un intervallu di cunfidenza chì cuntene un valore di 1 ùn era micca significativamente differente, P = 0,0566.
I risultati di l'HPLC per a determinazione di i principali glucosinolati in e farine di sementi sgrassate DFP, IG, PG è Ls sò elencati in a Tavula 1. I principali glucosinolati in e farine di sementi testate variavanu cù l'eccezzione di DFP è PG, chì tramindui cuntenenu glucosinolati di mirosinasi. U cuntenutu di mirosinina in PG era più altu chè in DFP, 33,3 ± 1,5 è 26,5 ± 0,9 mg/g, rispettivamente. A polvere di sementi Ls cuntene 36,6 ± 1,2 mg/g di glucoglicone, mentre chì a polvere di sementi IG cuntene 38,0 ± 0,5 mg/g di sinapina.
E larve di zanzare Ae. Aedes aegypti sò state uccise quandu sò state trattate cù farina di sementi sgrassata, ancu s'è l'efficacità di u trattamentu variava secondu a spezia di a pianta. Solu u DFP-NT ùn era micca tossicu per e larve di zanzara dopu à 24 è 72 ore di esposizione (Tavula 2). A tossicità di a polvere di sementi attiva hè aumentata cù l'aumentu di a cuncentrazione (Fig. 1A, B). A tossicità di a farina di sementi per e larve di zanzara hà variatu significativamente secondu u 95% CI di u rapportu di dose letale di i valori LC50 à 24 ore è 72 ore (Tavula 3). Dopu à 24 ore, l'effettu tossicu di a farina di sementi Ls era più grande di l'altri trattamenti cù farina di sementi, cù a più alta attività è a massima tossicità per e larve (LC50 = 0,04 g/120 ml dH2O). E larve eranu menu sensibili à u DFP à 24 ore paragunatu à i trattamenti di polvere di sementi IG, Ls è PG, cù valori LC50 di 0,115, 0,04 è 0,08 g/120 ml dH2O rispettivamente, chì eranu statisticamente più alti di u valore LC50 0,211 g/120 ml dH2O (Tabella 3). I valori LC90 di DFP, IG, PG è Ls eranu 0,376, 0,275, 0,137 è 0,074 g/120 ml dH2O, rispettivamente (Tabella 2). A più alta cuncentrazione di DPP era 0,12 g/120 ml dH2O. Dopu à 24 ore di valutazione, a mortalità media di e larve era solu di u 12%, mentre chì a mortalità media di e larve IG è PG hà righjuntu u 51% è l'82%, rispettivamente. Dopu à 24 ore di valutazione, a mortalità larvale media per a più alta cuncentrazione di trattamentu cù farina di sementi di Ls (0,075 g/120 ml dH2O) era di 99% (Fig. 1A).
E curve di mortalità sò state stimate da a risposta à a dose (Probit) di e larve egiziane di Ae. (larve di 3u stadiu) à a cuncentrazione di farina di sementi 24 ore (A) è 72 ore (B) dopu u trattamentu. A linea punteggiata rapprisenta a LC50 di u trattamentu di a farina di sementi. DFP Thlaspi arvense, DFP-HT Thlaspi arvense inattivatu da u calore, IG Sinapsis alba (Ida Gold), PG Brassica juncea (Pacific Gold), Ls Lepidium sativum.
À a valutazione di 72 ore, i valori LC50 di a farina di sementi DFP, IG è PG eranu 0,111, 0,085 è 0,051 g/120 ml dH2O, rispettivamente. Quasi tutte e larve esposte à a farina di sementi Ls sò morte dopu à 72 ore di esposizione, dunque i dati di mortalità eranu incoerenti cù l'analisi Probit. Paragonatu à altre farine di sementi, e larve eranu menu sensibili à u trattamentu cù farina di sementi DFP è avianu valori LC50 statisticamente più alti (Tabelle 2 è 3). Dopu à 72 ore, i valori LC50 per i trattamenti cù farina di sementi DFP, IG è PG sò stati stimati à 0,111, 0,085 è 0,05 g/120 ml dH2O, rispettivamente. Dopu à 72 ore di valutazione, i valori LC90 di e polveri di sementi DFP, IG è PG eranu 0,215, 0,254 è 0,138 g/120 ml dH2O, rispettivamente. Dopu à 72 ore di valutazione, a mortalità larvale media per i trattamenti cù farina di sementi DFP, IG è PG à una cuncentrazione massima di 0,12 g/120 ml dH2O era rispettivamente di 58%, 66% è 96% (Fig. 1B). Dopu à una valutazione di 72 ore, a farina di sementi PG hè stata trovata più tossica chè a farina di sementi IG è DFP.
L'isotiocianati sintetici, l'isotiocianatu di allile (AITC), l'isotiocianatu di benzile (BITC) è u 4-idrossibenzilisotiocianatu (4-HBITC) ponu tumbà efficacemente e larve di zanzara. 24 ore dopu u trattamentu, u BITC era più tossicu per e larve cù un valore LC50 di 5,29 ppm paragunatu à 19,35 ppm per l'AITC è 55,41 ppm per u 4-HBITC (Tabella 4). Paragunatu à l'AITC è u BITC, u 4-HBITC hà una tossicità più bassa è un valore LC50 più altu. Ci sò differenze significative in a tossicità larvale di zanzara di i dui principali isotiocianati (Ls è PG) in a farina di sementi più putente. A tossicità basata annantu à u rapportu di dosi letali di i valori LC50 trà AITC, BITC è 4-HBITC hà mostratu una differenza statistica tale chì u 95% CI di u rapportu di dosi letali LC50 ùn includeva micca un valore di 1 (P = 0,05, Tabella 4). E più alte concentrazioni di BITC è AITC sò state stimate per tumbà u 100% di e larve testate (Figura 2).
E curve di mortalità sò state stimate da a risposta à a dose (Probit) di Ae. 24 ore dopu u trattamentu, e larve egiziane (larve di 3u stadiu) anu righjuntu cuncentrazioni di isotiocianatu sinteticu. A linea punteggiata rapprisenta a LC50 per u trattamentu cù isotiocianatu. Isotiocianatu di benzile BITC, isotiocianatu di allile AITC è 4-HBITC.
L'usu di biopesticidi vegetali cum'è agenti di cuntrollu di i vettori di zanzare hè statu studiatu dapoi tantu tempu. Parechje piante producenu sustanzi chimichi naturali chì anu attività insetticida37. I so cumposti bioattivi furniscenu una alternativa attraente à l'insetticidi sintetici cù un grande putenziale in u cuntrollu di i parassiti, cumprese e zanzare.
E piante di mustarda sò cultivate cum'è cultura per e so sementi, aduprate cum'è spezia è fonte d'oliu. Quandu l'oliu di mustarda hè estrattu da e sementi o quandu a mustarda hè estratta per esse aduprata cum'è biocarburante, 69 u sottoproduttu hè a farina di sementi sgrassata. Sta farina di sementi conserva parechji di i so cumpunenti biochimichi naturali è enzimi idrolitici. A tossicità di sta farina di sementi hè attribuita à a pruduzzione di isotiocianati 55,60,61. L'isotiocianati sò furmati da l'idrolisi di i glucosinolati da l'enzima mirosinasi durante l'idratazione di a farina di sementi 38,55,70 è sò cunnisciuti per avè effetti fungicidi, battericidi, nematicidici è insetticidi, è ancu altre proprietà, cumprese effetti sensoriali chimichi è proprietà chemioterapeutiche 61,62,70. Parechji studii anu dimustratu chì e piante di mustarda è a farina di sementi agiscenu efficacemente cum'è fumiganti contr'à u terrenu è i parassiti alimentari almacenati 57,59,71,72. In questu studiu, avemu valutatu a tossicità di a farina di quattru semi è i so trè prudutti bioattivi AITC, BITC è 4-HBITC per e larve di zanzara Aedes. Aedes aegypti. L'aghjunta di farina di semi direttamente à l'acqua chì cuntene larve di zanzara si prevede chì attiva i prucessi enzimatici chì producenu isotiocianati chì sò tossichi per e larve di zanzara. Questa biotrasfurmazione hè stata dimustrata in parte da l'attività larvicida osservata di a farina di semi è a perdita di attività insetticida quandu a farina di semi di senape nana hè stata trattata termicamente prima di l'usu. Si prevede chì u trattamentu termicu distrugge l'enzimi idrolitici chì attivanu i glucosinolati, impedendu cusì a furmazione di isotiocianati bioattivi. Questu hè u primu studiu per cunfirmà e proprietà insetticide di a polvere di semi di cavulu contr'à e zanzare in un ambiente acquaticu.
Trà e polveri di sementi testate, a polvere di sementi di crescione (Ls) era a più tossica, causendu una alta mortalità di Aedes albopictus. E larve di Aedes aegypti sò state trattate continuamente per 24 ore. E trè polveri di sementi rimanenti (PG, IG è DFP) avianu una attività più lenta è causavanu sempre una mortalità significativa dopu à 72 ore di trattamentu continuu. Solu a farina di sementi Ls cuntene quantità significative di glucosinolati, mentre chì PG è DFP cuntenenu mirosinasi è IG cuntenenu glucosinolatu cum'è u principale glucosinolatu (Tabella 1). A glucotropeolina hè idrolizzata in BITC è a sinalbina hè idrolizzata in 4-HBITC61,62. I nostri risultati di bioanalisi indicanu chì sia a farina di sementi Ls sia u BITC sinteticu sò assai tossichi per e larve di zanzara. U cumpunente principale di a farina di sementi PG è DFP hè u glucosinolatu di mirosinasi, chì hè idrolizatu in AITC. L'AITC hè efficace per tumbà e larve di zanzara cù un valore LC50 di 19,35 ppm. In paragone cù AITC è BITC, l'isotiocianatu 4-HBITC hè u menu tossicu per e larve. Ancu s'è AITC hè menu tossicu chè BITC, i so valori LC50 sò più bassi chè parechji olii essenziali testati nantu à e larve di zanzara32,73,74,75.
A nostra polvere di sementi crucifere per l'usu contr'à e larve di zanzara cuntene un glucosinolatu principale, chì rapprisenta più di u 98-99% di i glucosinolati totali cum'è determinatu da HPLC. Tracce di altri glucosinolati sò state rilevate, ma i so livelli eranu menu di u 0,3% di i glucosinolati totali. A polvere di sementi di crescione (L. sativum) cuntene glucosinolati secundarii (sinigrina), ma a so proporzione hè di l'1% di i glucosinolati totali, è u so cuntenutu hè sempre insignificante (circa 0,4 mg/g di polvere di sementi). Ancu s'è PG è DFP cuntenenu u listessu glucosinolatu principale (mirosina), l'attività larvicida di e so farine di sementi differisce significativamente per via di i so valori LC50. Varieghja in tossicità per l'oidiu pulverulente. L'emergenza di larve di Aedes aegypti pò esse duvuta à differenze in l'attività di a mirosinasi o a stabilità trà i dui alimenti di sementi. L'attività di a mirosinasi ghjoca un rollu impurtante in a biodisponibilità di i prudutti d'idrolisi cum'è l'isotiocianati in e piante di Brassicaceae76. Rapporti precedenti di Pocock et al.77 è Wilkinson et al.78 anu dimustratu chì i cambiamenti in l'attività è a stabilità di a mirosinasi ponu ancu esse assuciati à fattori genetichi è ambientali.
U cuntenutu previstu di isotiocianatu bioattivu hè statu calculatu basendu si nantu à i valori LC50 di ogni farina di sementi à 24 è 72 ore (Tavula 5) per paragone cù l'applicazioni chimiche currispondenti. Dopu à 24 ore, l'isotiocianati in a farina di sementi eranu più tossichi chè i cumposti puri. I valori LC50 calculati basendu si nantu à parti per milione (ppm) di trattamenti di sementi cù isotiocianatu eranu inferiori à i valori LC50 per l'applicazioni BITC, AITC è 4-HBITC. Avemu osservatu larve chì cunsumavanu pellets di farina di sementi (Figura 3A). Di cunsiguenza, e larve ponu riceve una esposizione più concentrata à isotiocianati tossichi ingerendu pellets di farina di sementi. Questu era più evidente in i trattamenti di farina di sementi IG è PG à 24 ore di esposizione, induve e concentrazioni di LC50 eranu 75% è 72% inferiori à i trattamenti puri AITC è 4-HBITC, rispettivamente. I trattamenti Ls è DFP eranu più tossichi chè l'isotiocianatu puru, cù valori LC50 24% è 41% inferiori, rispettivamente. E larve in u trattamentu di cuntrollu sò diventate pupe cù successu (Fig. 3B), mentre chì a maiò parte di e larve in u trattamentu di farina di sementi ùn si sò micca impupate è u sviluppu larvale hè statu significativamente ritardatu (Fig. 3B, D). In Spodopteralitura, l'isotiocianati sò assuciati à u ritardu di a crescita è à u ritardu di u sviluppu79.
E larve di zanzare Ae. Aedes aegypti sò state esposte continuamente à a polvere di sementi di Brassica per 24-72 ore. (A) Larve morte cù particelle di farina di sementi in l'apparatu buccale (circundate); (B) U trattamentu di cuntrollu (dH20 senza farina di sementi aghjunta) mostra chì e larve crescenu nurmalmente è cumincianu à impupà dopu à 72 ore (C, D) Larve trattate cù farina di sementi; a farina di sementi hà mostratu differenze in u sviluppu è ùn s'hè micca impupata.
Ùn avemu micca studiatu u mecanismu di l'effetti tossichi di l'isotiocianati nantu à e larve di zanzara. Tuttavia, studii precedenti nantu à e formiche di focu rosse (Solenopsis invicta) anu dimustratu chì l'inibizione di a glutatione S-transferasi (GST) è di l'esterasi (EST) hè u mecanismu principale di a bioattività di l'isotiocianatu, è l'AITC, ancu à bassa attività, pò ancu inibisce l'attività GST. formiche di focu rosse impurtate in basse concentrazioni. A dosa hè 0,5 µg/ml80. In cuntrastu, l'AITC inibisce l'acetilcolinesterasi in i punteruoli di u granu adulti (Sitophilus zeamais)81. Studi simili devenu esse realizati per elucidà u mecanismu di l'attività di l'isotiocianatu in e larve di zanzara.
Adupremu un trattamentu DFP inattivatu da u calore per sustene a pruposta chì l'idrolisi di i glucosinolati vegetali per furmà isotiocianati reattivi serve cum'è mecanismu per u cuntrollu di e larve di zanzare da a farina di semi di senape. A farina di semi DFP-HT ùn era micca tossica à i tassi d'applicazione testati. Lafarga et al. 82 anu signalatu chì i glucosinolati sò sensibili à a degradazione à alte temperature. Si prevede ancu chì u trattamentu termicu denatura l'enzima mirosinasi in a farina di semi è impedisce l'idrolisi di i glucosinolati per furmà isotiocianati reattivi. Questu hè statu ancu cunfirmatu da Okunade et al. 75 anu dimustratu chì a mirosinasi hè sensibile à a temperatura, dimustrendu chì l'attività di a mirosinasi era cumpletamente inattivata quandu i semi di senape, senape nera è sanguinaria eranu esposti à temperature superiori à 80°C. Questi meccanismi ponu purtà à a perdita di l'attività insetticida di a farina di semi DFP trattata termicamente.
Cusì, a farina di semi di senape è i so trè principali isotiocianati sò tossichi per e larve di zanzara. Date queste differenze trà a farina di semi è i trattamenti chimichi, l'usu di a farina di semi pò esse un metudu efficace per u cuntrollu di e zanzare. Ci hè bisognu di identificà formulazioni adatte è sistemi di consegna efficaci per migliurà l'efficacia è a stabilità di l'usu di polveri di semi. I nostri risultati indicanu l'usu putenziale di a farina di semi di senape cum'è alternativa à i pesticidi sintetici. Sta tecnulugia puderia diventà un strumentu innovativu per u cuntrollu di i vettori di zanzare. Siccomu e larve di zanzara prosperanu in ambienti acquatici è i glucosinolati di farina di semi sò cunvertiti enzimaticamente in isotiocianati attivi dopu l'idratazione, l'usu di a farina di semi di senape in acqua infestata da zanzare offre un putenziale di cuntrollu significativu. Ancu s'è l'attività larvicida di l'isotiocianati varia (BITC > AITC > 4-HBITC), hè necessaria più ricerca per determinà se a cumbinazione di a farina di semi cù parechji glucosinolati aumenta sinergisticamente a tossicità. Questu hè u primu studiu chì dimustra l'effetti insetticidi di a farina di semi crucifere sgrassata è di trè isotiocianati bioattivi nantu à e zanzare. I risultati di questu studiu aprenu novi orizzonti mustrendu chì a farina di sementi di cavulu sgrassata, un sottoproduttu di l'estrazione di l'oliu da e sementi, pò serve cum'è un agente larvicida promettente per u cuntrollu di e zanzare. Questa infurmazione pò aiutà à prumove a scuperta di agenti di biocuntrollu di e piante è u so sviluppu cum'è biopesticidi economici, pratichi è rispettosi di l'ambiente.
I datasets generati per questu studiu è l'analisi risultanti sò dispunibili da l'autore currispundente nantu à dumanda raghjonevule. À a fine di u studiu, tutti i materiali utilizati in u studiu (insetti è farina di sementi) sò stati distrutti.
Data di publicazione: 29 di lugliu di u 2024