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Atividade biológica do pó de semente de repolho e seus compostos como larvicida ambientalmente correto contra mosquitos

Para efetivamentecontrolar mosquitose reduzir a incidência das doenças que transmitem, são necessárias alternativas estratégicas, sustentáveis ​​e amigas do ambiente aos pesticidas químicos.Avaliamos farinhas de sementes de certas Brassicaceae (família Brassica) como fonte de isotiocianatos derivados de plantas produzidos por hidrólise enzimática de glucosinolatos biologicamente inativos para uso no controle do Aedes egípcio (L., 1762).Farinha de cinco sementes desengorduradas (Brassica juncea (L) Czern., 1859, Lepidium sativum L., 1753, Sinapis alba L., 1753, Thlaspi arvense L., 1753 e Thlaspi arvense – três tipos principais de inativação térmica e degradação enzimática Química produtos Determinar a toxicidade (CL50) do isotiocianato de alila, isotiocianato de benzila e 4-hidroxibenzilisotiocianato para larvas de Aedes aegypti em exposição de 24 horas = 0,04 g/120 ml dH2O).Valores LC50 para mostarda, mostarda branca e cavalinha.a farinha de sementes foi de 0,05, 0,08 e 0,05, respectivamente, em comparação com isotiocianato de alila (LC50 = 19,35 ppm) e 4. -Hidroxibenzilisotiocianato (LC50 = 55,41 ppm) foi mais tóxico para larvas 24 horas após o tratamento do que 0,1 g/120 ml de dH2O, respectivamente.Estes resultados são consistentes com a produção de farinha de sementes de alfafa.A maior eficiência dos ésteres benzílicos corresponde aos valores de CL50 calculados.O uso de farinha de sementes pode fornecer um método eficaz de controle de mosquitos.a eficácia do pó de sementes de crucíferas e seus principais componentes químicos contra larvas de mosquitos e mostra como os compostos naturais do pó de sementes de crucíferas podem servir como um larvicida ecologicamente correto para o controle de mosquitos.
As doenças transmitidas por vetores causadas pelos mosquitos Aedes continuam a ser um importante problema de saúde pública global.A incidência de doenças transmitidas por mosquitos espalha-se geograficamente1,2,3 e ressurge, levando a surtos de doenças graves4,5,6,7.A propagação de doenças entre humanos e animais (por exemplo, chikungunya, dengue, febre do Vale do Rift, febre amarela e vírus Zika) não tem precedentes.Só a dengue coloca aproximadamente 3,6 mil milhões de pessoas em risco de infecção nos trópicos, com uma estimativa de 390 milhões de infecções ocorrendo anualmente, resultando em 6.100–24.300 mortes por ano8.O reaparecimento e surto do vírus Zika na América do Sul tem atraído a atenção mundial devido aos danos cerebrais que causa em crianças nascidas de mulheres infectadas2.Kremer et al 3 prevêem que a distribuição geográfica dos mosquitos Aedes continuará a expandir-se e que, até 2050, metade da população mundial estará em risco de infecção por arbovírus transmitidos por mosquitos.
Com excepção das vacinas recentemente desenvolvidas contra a dengue e a febre amarela, as vacinas contra a maioria das doenças transmitidas por mosquitos ainda não foram desenvolvidas9,10,11.As vacinas ainda estão disponíveis em quantidades limitadas e são utilizadas apenas em ensaios clínicos.O controlo de mosquitos vectores utilizando insecticidas sintéticos tem sido uma estratégia fundamental para controlar a propagação de doenças transmitidas por mosquitos12,13.Embora os pesticidas sintéticos sejam eficazes para matar mosquitos, o uso continuado de pesticidas sintéticos afeta negativamente organismos não-alvo e polui o meio ambiente14,15,16.Ainda mais alarmante é a tendência de aumento da resistência dos mosquitos aos inseticidas químicos17,18,19.Estes problemas associados aos pesticidas aceleraram a procura de alternativas eficazes e amigas do ambiente para controlar os vectores de doenças.
Diversas plantas foram desenvolvidas como fontes de fitopesticidas para controle de pragas20,21.As substâncias vegetais são geralmente ecológicas porque são biodegradáveis ​​e apresentam toxicidade baixa ou insignificante para organismos não-alvo, como mamíferos, peixes e anfíbios20,22.Sabe-se que as preparações fitoterápicas produzem uma variedade de compostos bioativos com diferentes mecanismos de ação para controlar eficazmente os diferentes estágios da vida dos mosquitos23,24,25,26.Compostos derivados de plantas, como óleos essenciais e outros ingredientes ativos de plantas, ganharam atenção e abriram caminho para ferramentas inovadoras para controlar mosquitos vetores.Os óleos essenciais, monoterpenos e sesquiterpenos atuam como repelentes, dissuasores alimentares e ovicidas27,28,29,30,31,32,33.Muitos óleos vegetais causam a morte de larvas, pupas e adultos de mosquitos34,35,36, afetando os sistemas nervoso, respiratório, endócrino e outros sistemas importantes dos insetos37.
Estudos recentes forneceram informações sobre o uso potencial de plantas de mostarda e suas sementes como fonte de compostos bioativos.A farinha de sementes de mostarda foi testada como biofumigante38,39,40,41 e usada como corretivo de solo para supressão de ervas daninhas42,43,44 e controle de patógenos de plantas transmitidos pelo solo45,46,47,48,49,50, nutrição de plantas.nematóides 41,51, 52, 53, 54 e pragas 55, 56, 57, 58, 59, 60. A atividade fungicida desses pós de sementes é atribuída a compostos protetores de plantas chamados isotiocianatos 38,42,60.Nas plantas, esses compostos protetores são armazenados nas células vegetais na forma de glucosinolatos não bioativos.No entanto, quando as plantas são danificadas pela alimentação de insetos ou infecção por patógenos, os glucosinolatos são hidrolisados ​​pela mirosinase em isotiocianatos bioativos55,61.Os isotiocianatos são compostos voláteis conhecidos por terem atividade antimicrobiana e inseticida de amplo espectro, e sua estrutura, atividade biológica e conteúdo variam amplamente entre as espécies de Brassicaceae42,59,62,63.
Embora se saiba que os isotiocianatos derivados da farinha de sementes de mostarda têm actividade insecticida, faltam dados sobre a actividade biológica contra vectores artrópodes clinicamente importantes.Nosso estudo examinou a atividade larvicida de quatro sementes em pó desengorduradas contra mosquitos Aedes.Larvas de Aedes aegypti.O objetivo do estudo foi avaliar seu potencial uso como biopesticidas ecologicamente corretos para o controle de mosquitos.Três componentes químicos principais da farinha de sementes, isotiocianato de alila (AITC), isotiocianato de benzila (BITC) e 4-hidroxibenzilisotiocianato (4-HBITC) também foram testados para testar a atividade biológica desses componentes químicos em larvas de mosquitos.Este é o primeiro relatório que avalia a eficácia de quatro pós de sementes de repolho e seus principais componentes químicos contra larvas de mosquitos.
Colônias laboratoriais de Aedes aegypti (cepa Rockefeller) foram mantidas a 26°C, 70% de umidade relativa (UR) e 10:14 h (fotoperíodo L:D).As fêmeas acasaladas foram alojadas em gaiolas plásticas (altura 11 cm e diâmetro 9,5 cm) e alimentadas através de sistema de alimentação com mamadeira com sangue bovino citratado (HemoStat Laboratories Inc., Dixon, CA, EUA).A alimentação sanguínea foi realizada normalmente usando um alimentador de membrana multividro (Chemglass, Life Sciences LLC, Vineland, NJ, EUA) conectado a um tubo de banho-maria circulante (HAAKE S7, Thermo-Scientific, Waltham, MA, EUA) com temperatura controle 37 °C.Estique um filme de Parafilm M no fundo de cada câmara de alimentação de vidro (área 154 mm2).Cada comedouro foi então colocado na grade superior que cobria a gaiola contendo a fêmea acasaladora.Aproximadamente 350-400 μl de sangue bovino foram adicionados a um funil alimentador de vidro usando uma pipeta Pasteur (Fisherbrand, Fisher Scientific, Waltham, MA, EUA) e os vermes adultos foram drenados por pelo menos uma hora.As fêmeas grávidas receberam então uma solução de sacarose a 10% e deixaram-se pôr ovos em papel de filtro úmido forrado em copos individuais de suflê ultra-claros (tamanho de 1,25 fl oz, Dart Container Corp., Mason, MI, EUA).gaiola com água.Coloque papel filtro contendo ovos em um saco selado (SC Johnsons, Racine, WI) e armazene a 26°C.Os ovos eclodiram e aproximadamente 200-250 larvas foram criadas em bandejas plásticas contendo uma mistura de ração para coelho (ZuPreem, Premium Natural Products, Inc., Mission, KS, EUA) e pó de fígado (MP Biomedicals, LLC, Solon, OH, EUA).e filé de peixe (TetraMin, Tetra GMPH, Meer, Alemanha) na proporção de 2:1:1.Larvas tardias do terceiro ínstar foram utilizadas em nossos bioensaios.
O material de sementes vegetais utilizado neste estudo foi obtido das seguintes fontes comerciais e governamentais: Brassica juncea (mostarda marrom-Pacific Gold) e Brassica juncea (mostarda branca-Ida Gold) da Pacific Northwest Farmers' Cooperative, estado de Washington, EUA;(Garden Cress) da Kelly Seed and Hardware Co., Peoria, IL, EUA e Thlaspi arvense (Field Pennycress-Elisabeth) do USDA-ARS, Peoria, IL, EUA;Nenhuma das sementes utilizadas no estudo foi tratada com agrotóxicos.Todo o material de sementes foi processado e utilizado neste estudo de acordo com os regulamentos locais e nacionais e em conformidade com todos os regulamentos locais, estaduais e nacionais relevantes.Este estudo não examinou variedades de plantas transgênicas.
Sementes de Brassica juncea (PG), alfafa (Ls), mostarda branca (IG), Thlaspi arvense (DFP) foram moídas até um pó fino usando um moinho ultracentrífugo Retsch ZM200 (Retsch, Haan, Alemanha) equipado com malha de 0,75 mm e aço inoxidável. rotor de aço, 12 dentes, 10.000 rpm (Tabela 1).O pó da semente moída foi transferido para um dedal de papel e desengordurado com hexano em aparelho Soxhlet por 24 horas.Uma subamostra de mostarda desengordurada foi tratada termicamente a 100 ° C durante 1 h para desnaturar a mirosinase e evitar a hidrólise de glucosinolatos para formar isotiocianatos biologicamente ativos.Pó de semente de cavalinha tratado termicamente (DFP-HT) foi usado como controle negativo por desnaturação da mirosinase.
O teor de glucosinolato da farinha de sementes desengorduradas foi determinado em triplicata usando cromatografia líquida de alta eficiência (HPLC) de acordo com um protocolo publicado anteriormente 64 .Resumidamente, 3 mL de metanol foram adicionados a uma amostra de 250 mg de pó de sementes desengorduradas.Cada amostra foi sonicada em banho-maria por 30 minutos e deixada no escuro a 23°C por 16 horas.Uma alíquota de 1 mL da camada orgânica foi então filtrada através de um filtro de 0,45 μm em um amostrador automático.Executando em um sistema Shimadzu HPLC (duas bombas LC 20AD; amostrador automático SIL 20A; desgaseificador DGU 20As; detector SPD-20A UV-VIS para monitoramento em 237 nm; e módulo de barramento de comunicação CBM-20A), o conteúdo de glucosinolato da farinha de sementes foi determinado em triplicado .usando o software Shimadzu LC Solution versão 1.25 (Shimadzu Corporation, Columbia, MD, EUA).A coluna era uma coluna de fase reversa C18 Inertsil (250 mm × 4,6 mm; RP C-18, ODS-3, 5u; GL Sciences, Torrance, CA, EUA).As condições iniciais da fase móvel foram fixadas em 12% de metanol / 88% de hidróxido de tetrabutilamônio 0,01 M em água (TBAH; Sigma-Aldrich, St. Louis, MO, EUA) com vazão de 1 mL/min.Após a injeção de 15 μl de amostra, as condições iniciais foram mantidas por 20 minutos e, em seguida, a proporção de solventes foi ajustada para 100% de metanol, com tempo total de análise da amostra de 65 minutos.Uma curva padrão (baseada em nM / mAb) foi gerada por diluições seriadas de padrões de sinapina, glucosinolato e mirosina recém-preparados (Sigma-Aldrich, St. Louis, MO, EUA) para estimar o teor de enxofre da farinha de sementes desengorduradas.glucosinolatos.As concentrações de glucosinolato nas amostras foram testadas em um HPLC Agilent 1100 (Agilent, Santa Clara, CA, EUA) usando a versão OpenLAB CDS ChemStation (C.01.07 SR2 [255]) equipada com a mesma coluna e usando um método descrito anteriormente.As concentrações de glucosinolato foram determinadas;ser comparável entre sistemas HPLC.
Isotiocianato de alila (94%, estável) e isotiocianato de benzila (98%) foram adquiridos da Fisher Scientific (Thermo Fisher Scientific, Waltham, MA, EUA).O 4-hidroxibenzilisotiocianato foi adquirido da ChemCruz (Santa Cruz Biotechnology, CA, EUA).Quando hidrolisados ​​enzimaticamente pela mirosinase, glucosinolatos, glucosinolatos e glucosinolatos formam isotiocianato de alila, isotiocianato de benzila e 4-hidroxibenzilisotiocianato, respectivamente.
Os bioensaios laboratoriais foram realizados de acordo com o método de Muturi et al.32 com modificações.Cinco rações com sementes com baixo teor de gordura foram utilizadas no estudo: DFP, DFP-HT, IG, PG e Ls.Vinte larvas foram colocadas em um béquer descartável de três vias de 400 mL (VWR International, LLC, Radnor, PA, EUA) contendo 120 mL de água deionizada (dH2O).Sete concentrações de farinha de sementes foram testadas para toxicidade de larvas de mosquitos: 0,01, 0,02, 0,04, 0,06, 0,08, 0,1 e 0,12 g de farinha de sementes/120 ml de dH2O para farinha de sementes DFP, DFP-HT, IG e PG.Bioensaios preliminares indicam que a farinha de sementes Ls desengordurada é mais tóxica do que quatro outras farinhas de sementes testadas.Portanto, ajustamos as sete concentrações de tratamento de farinha de sementes de Ls para as seguintes concentrações: 0,015, 0,025, 0,035, 0,045, 0,055, 0,065 e 0,075 g/120 mL dH2O.
Um grupo controle não tratado (dH20, sem suplemento de farinha de sementes) foi incluído para avaliar a mortalidade normal de insetos sob condições de ensaio.Os bioensaios toxicológicos para cada farinha de sementes incluíram três réplicas de béqueres de três inclinações (20 larvas de terceiro estágio final por béquer), para um total de 108 frascos.Os recipientes tratados foram armazenados em temperatura ambiente (20-21°C) e a mortalidade larval foi registrada durante 24 e 72 horas de exposição contínua às concentrações de tratamento.Se o corpo e os apêndices do mosquito não se moverem quando perfurados ou tocados com uma espátula fina de aço inoxidável, as larvas do mosquito são consideradas mortas.As larvas mortas geralmente permanecem imóveis em posição dorsal ou ventral no fundo do recipiente ou na superfície da água.O experimento foi repetido três vezes em dias diferentes utilizando diferentes grupos de larvas, totalizando 180 larvas expostas a cada concentração de tratamento.
A toxicidade de AITC, BITC e 4-HBITC para larvas de mosquitos foi avaliada utilizando o mesmo procedimento de bioensaio, mas com tratamentos diferentes.Prepare soluções de estoque de 100.000 ppm para cada produto químico adicionando 100 μL do produto químico a 900 μL de etanol absoluto em um tubo de centrífuga de 2 mL e agitando por 30 segundos para misturar bem.As concentrações de tratamento foram determinadas com base em nossos bioensaios preliminares, que concluíram que o BITC é muito mais tóxico que o AITC e o 4-HBITC.Para determinar a toxicidade, foram utilizadas 5 concentrações de BITC (1, 3, 6, 9 e 12 ppm), 7 concentrações de AITC (5, 10, 15, 20, 25, 30 e 35 ppm) e 6 concentrações de 4-HBITC (15 , 15, 20, 25, 30 e 35 ppm).30, 45, 60, 75 e 90 ppm).O tratamento controle foi injetado com 108 μL de etanol absoluto, o que equivale ao volume máximo do tratamento químico.Os bioensaios foram repetidos como acima, expondo um total de 180 larvas por concentração de tratamento.A mortalidade larval foi registrada para cada concentração de AITC, BITC e 4-HBITC após 24 horas de exposição contínua.
A análise Probit de 65 dados de mortalidade relacionada à dose foi realizada usando o software Polo (Polo Plus, LeOra Software, versão 1.0) para calcular a concentração letal de 50% (CL50), concentração letal de 90% (LC90), inclinação, coeficiente de dose letal e 95 % concentração letal.com base em intervalos de confiança para proporções de doses letais para concentração transformada em logaritmo e curvas de dose-mortalidade.Os dados de mortalidade baseiam-se em dados replicados combinados de 180 larvas expostas a cada concentração de tratamento.Análises probabilísticas foram realizadas separadamente para cada farinha de semente e cada componente químico.Com base no intervalo de confiança de 95% da razão da dose letal, a toxicidade da farinha de sementes e dos constituintes químicos para as larvas do mosquito foi considerada significativamente diferente, portanto, um intervalo de confiança contendo um valor de 1 não foi significativamente diferente, P = 0,0566.
Os resultados de HPLC para a determinação dos principais glucosinolatos nas farinhas de sementes desengorduradas DFP, IG, PG e Ls estão listados na Tabela 1. Os principais glucosinolatos nas farinhas de sementes testadas variaram com exceção de DFP e PG, que continham glucosinolatos de mirosinase.O conteúdo de mirosinina no PG foi maior que no DFP, 33,3 ± 1,5 e 26,5 ± 0,9 mg/g, respectivamente.O pó de semente de Ls continha 36,6 ± 1,2 mg/g de glicoglicona, enquanto o pó de semente de IG continha 38,0 ± 0,5 mg/g de sinapina.
Larvas de Ae.Os mosquitos Aedes aegypti foram mortos quando tratados com farinha de sementes desengorduradas, embora a eficácia do tratamento variasse dependendo da espécie de planta.Apenas o DFP-NT não foi tóxico para as larvas do mosquito após 24 e 72 horas de exposição (Tabela 2).A toxicidade do pó de semente ativa aumentou com o aumento da concentração (Fig. 1A, B).A toxicidade da farinha de sementes para larvas de mosquitos variou significativamente com base no IC de 95% da razão de dose letal dos valores de CL50 nas avaliações de 24 horas e 72 horas (Tabela 3).Após 24 horas, o efeito tóxico da farinha de sementes de Ls foi maior do que outros tratamentos de farinha de sementes, com maior atividade e máxima toxicidade para larvas (CL50 = 0,04 g/120 ml dH2O).As larvas foram menos sensíveis ao DFP às 24 horas em comparação aos tratamentos com sementes em pó IG, Ls e PG, com valores de CL50 de 0,115, 0,04 e 0,08 g/120 ml dH2O respectivamente, que foram estatisticamente superiores ao valor de CL50.0,211 g/120 ml dH2O (Tabela 3).Os valores de CL90 de DFP, IG, PG e Ls foram 0,376, 0,275, 0,137 e 0,074 g/120 ml dH2O, respectivamente (Tabela 2).A maior concentração de DPP foi de 0,12 g/120 ml dH2O.Após 24 horas de avaliação, a mortalidade larval média foi de apenas 12%, enquanto a mortalidade média das larvas IG e PG atingiu 51% e 82%, respectivamente.Após 24 horas de avaliação, a mortalidade larval média para o tratamento com farinha de sementes com maior concentração de Ls (0,075 g/120 ml dH2O) foi de 99% (Fig. 1A).
As curvas de mortalidade foram estimadas a partir da resposta à dose (Probit) de Ae.Larvas egípcias (larvas de 3º ínstar) para concentração de farinha de sementes 24 horas (A) e 72 horas (B) após o tratamento.A linha pontilhada representa a CL50 do tratamento com farinha de sementes.DFP Thlaspi arvense, DFP-HT Thlaspi arvense inativado por calor, IG Sinapsis alba (Ida Gold), PG Brassica juncea (Pacific Gold), Ls Lepidium sativum.
Na avaliação de 72 horas, os valores de CL50 da farinha de sementes DFP, IG e PG foram 0,111, 0,085 e 0,051 g/120 ml dH2O, respectivamente.Quase todas as larvas expostas à farinha de sementes de Ls morreram após 72 horas de exposição, portanto os dados de mortalidade foram inconsistentes com a análise Probit.Em comparação com outras farinhas de sementes, as larvas foram menos sensíveis ao tratamento com farinha de sementes DFP e apresentaram valores de CL50 estatisticamente mais elevados (Tabelas 2 e 3).Após 72 horas, os valores de CL50 para os tratamentos com farinha de sementes DFP, IG e PG foram estimados em 0,111, 0,085 e 0,05 g/120 ml dH2O, respectivamente.Após 72 horas de avaliação, os valores de CL90 dos pós de sementes DFP, IG e PG foram de 0,215, 0,254 e 0,138 g/120 ml dH2O, respectivamente.Após 72 horas de avaliação, a mortalidade larval média para os tratamentos com farinha de sementes DFP, IG e PG na concentração máxima de 0,12 g/120 ml dH2O foi de 58%, 66% e 96%, respectivamente (Fig. 1B).Após avaliação de 72 horas, a farinha de sementes PG foi considerada mais tóxica que a farinha de sementes IG e DFP.
Isotiocianatos sintéticos, isotiocianato de alila (AITC), isotiocianato de benzila (BITC) e 4-hidroxibenzilisotiocianato (4-HBITC) podem efetivamente matar larvas de mosquitos.Às 24 horas pós-tratamento, o BITC era mais tóxico para as larvas com um valor de LC50 de 5,29 ppm em comparação com 19,35 ppm para AITC e 55,41 ppm para 4-HBITC (Tabela 4).Comparado ao AITC e ao BITC, o 4-HBITC apresenta menor toxicidade e maior valor de LC50.Existem diferenças significativas na toxicidade larval do mosquito dos dois principais isotiocianatos (Ls e PG) na farinha de sementes mais potente.A toxicidade baseada na razão de dose letal dos valores de LC50 entre AITC, BITC e 4-HBITC mostrou uma diferença estatística tal que o IC de 95% da razão de dose letal de LC50 não incluiu um valor de 1 (P = 0,05, Tabela 4).Estima-se que as concentrações mais elevadas de BITC e AITC matem 100% das larvas testadas (Figura 2).
As curvas de mortalidade foram estimadas a partir da resposta à dose (Probit) de Ae.24 horas após o tratamento, as larvas egípcias (larvas de 3º ínstar) atingiram concentrações de isotiocianato sintético.A linha pontilhada representa o LC50 para tratamento com isotiocianato.Isotiocianato de benzila BITC, isotiocianato de alila AITC e 4-HBITC.
O uso de biopesticidas vegetais como agentes de controle de vetores de mosquitos tem sido estudado há muito tempo.Muitas plantas produzem produtos químicos naturais que possuem atividade inseticida37.Seus compostos bioativos constituem uma alternativa atraente aos inseticidas sintéticos com grande potencial no controle de pragas, incluindo mosquitos.
As plantas de mostarda são cultivadas como cultura para suas sementes, usadas como tempero e fonte de óleo.Quando o óleo de mostarda é extraído das sementes ou quando a mostarda é extraída para utilização como biocombustível,69 o subproduto é a farinha de sementes desengorduradas.Esta farinha de sementes retém muitos de seus componentes bioquímicos naturais e enzimas hidrolíticas.A toxicidade desta farinha de sementes é atribuída à produção de isotiocianatos55,60,61.Os isotiocianatos são formados pela hidrólise de glucosinolatos pela enzima mirosinase durante a hidratação da farinha de sementes38,55,70 e são conhecidos por terem efeitos fungicidas, bactericidas, nematicidas e inseticidas, bem como outras propriedades, incluindo efeitos sensoriais químicos e propriedades quimioterápicas61,62, 70.Vários estudos demonstraram que as plantas de mostarda e a farinha de sementes actuam eficazmente como fumigantes contra pragas do solo e de alimentos armazenados57,59,71,72.Neste estudo, avaliamos a toxicidade da farinha de quatro sementes e de seus três produtos bioativos AITC, BITC e 4-HBITC para larvas do mosquito Aedes.Aedes aegypti.Espera-se que a adição de farinha de sementes diretamente à água contendo larvas de mosquitos ative processos enzimáticos que produzem isotiocianatos que são tóxicos para as larvas de mosquitos.Esta biotransformação foi demonstrada em parte pela atividade larvicida observada da farinha de sementes e pela perda de atividade inseticida quando a farinha de sementes de mostarda anã foi tratada termicamente antes do uso.Espera-se que o tratamento térmico destrua as enzimas hidrolíticas que ativam os glucosinolatos, evitando assim a formação de isotiocianatos bioativos.Este é o primeiro estudo a confirmar as propriedades inseticidas do pó de sementes de repolho contra mosquitos em ambiente aquático.
Dentre os pós de sementes testados, o pó de semente de agrião (Ls) foi o mais tóxico, causando elevada mortalidade de Aedes albopictus.Larvas de Aedes aegypti foram processadas continuamente por 24 horas.Os três pós de sementes restantes (PG, IG e DFP) tiveram atividade mais lenta e ainda causaram mortalidade significativa após 72 horas de tratamento contínuo.Apenas a farinha de sementes Ls continha quantidades significativas de glucosinolatos, enquanto PG e DFP continham mirosinase e IG continha glucosinolato como principal glucosinolato (Tabela 1).A glucotropeolina é hidrolisada em BITC e a sinalbina é hidrolisada em 4-HBITC61,62.Nossos resultados de bioensaio indicam que tanto a farinha de sementes de Ls quanto o BITC sintético são altamente tóxicos para larvas de mosquitos.O principal componente da farinha de sementes PG e DFP é o glucosinolato de mirosinase, que é hidrolisado em AITC.AITC é eficaz para matar larvas de mosquitos com um valor LC50 de 19,35 ppm.Comparado ao AITC e ao BITC, o isotiocianato de 4-HBITC é o menos tóxico para as larvas.Embora o AITC seja menos tóxico que o BITC, seus valores de CL50 são inferiores aos de muitos óleos essenciais testados em larvas de mosquitos32,73,74,75.
Nosso pó de sementes crucíferas para uso contra larvas de mosquitos contém um glucosinolato principal, representando mais de 98-99% do total de glucosinolatos, conforme determinado por HPLC.Foram detectadas quantidades vestigiais de outros glucosinolatos, mas os seus níveis eram inferiores a 0,3% do total de glucosinolatos.O pó de semente de agrião (L. sativum) contém glucosinolatos secundários (sinigrina), mas sua proporção é de 1% do total de glucosinolatos e seu conteúdo ainda é insignificante (cerca de 0,4 mg/g de semente em pó).Embora PG e DFP contenham o mesmo glucosinolato principal (mirosina), a atividade larvicida de suas farinhas de sementes difere significativamente devido aos seus valores de CL50.Varia em toxicidade para o oídio.O surgimento de larvas de Aedes aegypti pode ser devido a diferenças na atividade da mirosinase ou na estabilidade entre as duas sementes.A atividade da mirosinase desempenha um papel importante na biodisponibilidade de produtos de hidrólise, como os isotiocianatos, em plantas de Brassicaceae .Relatórios anteriores de Pocock et al.77 e Wilkinson et al.78 mostraram que mudanças na atividade e estabilidade da mirosinase também podem estar associadas a fatores genéticos e ambientais.
O teor esperado de isotiocianato bioativo foi calculado com base nos valores de CL50 de cada farinha de sementes às 24 e 72 horas (Tabela 5) para comparação com as aplicações químicas correspondentes.Após 24 horas, os isotiocianatos presentes na farinha de sementes eram mais tóxicos que os compostos puros.Os valores de CL50 calculados com base em partes por milhão (ppm) de tratamentos de sementes com isotiocianato foram inferiores aos valores de CL50 para aplicações de BITC, AITC e 4-HBITC.Observamos larvas consumindo pellets de farinha de sementes (Figura 3A).Consequentemente, as larvas podem receber uma exposição mais concentrada a isotiocianatos tóxicos através da ingestão de pellets de farinha de sementes.Isto foi mais evidente nos tratamentos com farinha de sementes IG e PG com exposição de 24 horas, onde as concentrações de CL50 foram 75% e 72% mais baixas do que os tratamentos AITC puro e 4-HBITC, respectivamente.Os tratamentos Ls e DFP foram mais tóxicos que o isotiocianato puro, com valores de CL50 24% e 41% menores, respectivamente.As larvas no tratamento controle transformaram-se em pupas com sucesso (Fig. 3B), enquanto a maioria das larvas no tratamento com farinha de sementes não se transformaram em pupas e o desenvolvimento larval foi significativamente atrasado (Fig. 3B, D).Na Spodopteralitura, os isotiocianatos estão associados ao retardo de crescimento e atraso no desenvolvimento79.
Larvas de Ae.Os mosquitos Aedes aegypti foram continuamente expostos ao pó de sementes de Brassica por 24 a 72 horas.(A) Larvas mortas com partículas de farinha de sementes no aparelho bucal (circulado);(B) O tratamento controle (dH20 sem adição de farinha de sementes) mostra que as larvas crescem normalmente e começam a pupar após 72 horas (C, D) Larvas tratadas com farinha de sementes;a farinha de sementes apresentou diferenças no desenvolvimento e não pupou.
Não estudamos o mecanismo dos efeitos tóxicos dos isotiocianatos nas larvas do mosquito.No entanto, estudos anteriores em formigas vermelhas (Solenopsis invicta) mostraram que a inibição da glutationa S-transferase (GST) e da esterase (EST) é o principal mecanismo da bioatividade do isotiocianato, e o AITC, mesmo em baixa atividade, também pode inibir a atividade do GST. .formigas de fogo vermelhas importadas em baixas concentrações.A dose é de 0,5 µg/ml80.Em contraste, a AITC inibe a acetilcolinesterase em gorgulhos adultos do milho (Sitophilus zeamais)81.Estudos semelhantes devem ser realizados para elucidar o mecanismo de atividade do isotiocianato em larvas de mosquitos.
Usamos o tratamento DFP inativado pelo calor para apoiar a proposta de que a hidrólise de glucosinolatos vegetais para formar isotiocianatos reativos serve como um mecanismo para o controle de larvas de mosquitos pela farinha de sementes de mostarda.A farinha de sementes DFP-HT não foi tóxica nas taxas de aplicação testadas.Lafarga et al.82 relataram que os glucosinolatos são sensíveis à degradação em altas temperaturas.Espera-se também que o tratamento térmico desnature a enzima mirosinase na farinha de sementes e evite a hidrólise de glucosinolatos para formar isotiocianatos reativos.Isto também foi confirmado por Okunade et al.75 mostraram que a mirosinase é sensível à temperatura, mostrando que a atividade da mirosinase foi completamente inativada quando mostarda, mostarda preta e sementes de raiz sanguínea foram expostas a temperaturas acima de 80°.C. Esses mecanismos podem resultar na perda da atividade inseticida da farinha de sementes de DFP tratada termicamente.
Assim, a farinha de sementes de mostarda e os seus três principais isotiocianatos são tóxicos para as larvas do mosquito.Dadas estas diferenças entre a farinha de sementes e os tratamentos químicos, a utilização de farinha de sementes pode ser um método eficaz de controlo do mosquito.Há necessidade de identificar formulações adequadas e sistemas de entrega eficazes para melhorar a eficácia e estabilidade do uso de sementes em pó.Nossos resultados indicam o potencial uso da farinha de mostarda como alternativa aos pesticidas sintéticos.Esta tecnologia poderá tornar-se uma ferramenta inovadora para controlar mosquitos vetores.Como as larvas de mosquitos prosperam em ambientes aquáticos e os glucosinolatos de farinha de sementes são enzimaticamente convertidos em isotiocianatos ativos após a hidratação, o uso de farinha de sementes de mostarda em água infestada de mosquitos oferece um potencial de controle significativo.Embora a atividade larvicida dos isotiocianatos varie (BITC > AITC > 4-HBITC), são necessárias mais pesquisas para determinar se a combinação de farinha de sementes com múltiplos glucosinolatos aumenta sinergicamente a toxicidade.Este é o primeiro estudo a demonstrar os efeitos inseticidas da farinha de sementes de crucíferas desengorduradas e de três isotiocianatos bioativos em mosquitos.Os resultados deste estudo inovam ao mostrar que a farinha de sementes de repolho desengordurada, um subproduto da extração do óleo das sementes, pode servir como um agente larvicida promissor para o controle de mosquitos.Esta informação pode ajudar ainda mais na descoberta de agentes de biocontrole de plantas e no seu desenvolvimento como biopesticidas baratos, práticos e ecologicamente corretos.
Os conjuntos de dados gerados para este estudo e as análises resultantes estão disponíveis no autor correspondente mediante solicitação razoável.Ao final do estudo, todos os materiais utilizados no estudo (insetos e farinha de sementes) foram destruídos.


Horário da postagem: 29 de julho de 2024