Para efectivamentecontrolar los mosquitosy reducir la incidencia de las enfermedades que transmiten, se necesitan alternativas estratégicas, sostenibles y respetuosas con el medio ambiente a los pesticidas químicos.Evaluamos harinas de semillas de ciertas Brassicaceae (familia Brassica) como fuente de isotiocianatos de origen vegetal producidos por hidrólisis enzimática de glucosinolatos biológicamente inactivos para su uso en el control del Aedes egipcio (L., 1762).Harina de cinco semillas desgrasadas (Brassica juncea (L) Czern., 1859, Lepidium sativum L., 1753, Sinapis alba L., 1753, Thlaspi arvense L., 1753 y Thlaspi arvense: tres tipos principales de inactivación térmica y degradación enzimática Química productos Para determinar la toxicidad (CL50) del isotiocianato de alilo, isotiocianato de bencilo y 4-hidroxibencilisotiocianato para larvas de Aedes aegypti con una exposición de 24 horas = 0,04 g/120 ml dH2O).Valores LC50 para mostaza, mostaza blanca y cola de caballo.la harina de semillas fue de 0,05, 0,08 y 0,05 respectivamente en comparación con el isotiocianato de alilo (CL50 = 19,35 ppm) y el 4. -Hidroxibencilisotiocianato (CL50 = 55,41 ppm) fue más tóxico para las larvas a las 24 horas después del tratamiento que 0,1 g/120 ml dH2O respectivamente.Estos resultados son consistentes con la producción de harina de semilla de alfalfa.La mayor eficiencia de los ésteres bencílicos corresponde a los valores LC50 calculados.El uso de harina de semillas puede proporcionar un método eficaz para controlar los mosquitos.la eficacia del polvo de semillas de crucíferas y sus principales componentes químicos contra las larvas de mosquitos y muestra cómo los compuestos naturales del polvo de semillas de crucíferas pueden servir como un larvicida prometedor y respetuoso con el medio ambiente para el control de mosquitos.
Las enfermedades transmitidas por vectores causadas por los mosquitos Aedes siguen siendo un importante problema de salud pública mundial.La incidencia de enfermedades transmitidas por mosquitos se propaga geográficamente1,2,3 y reaparece, provocando brotes de enfermedades graves4,5,6,7.La propagación de enfermedades entre humanos y animales (por ejemplo, chikungunya, dengue, fiebre del Valle del Rift, fiebre amarilla y virus Zika) no tiene precedentes.Sólo la fiebre del dengue pone a aproximadamente 3.600 millones de personas en riesgo de infección en los trópicos, y se estima que ocurren 390 millones de infecciones anualmente, lo que resulta en entre 6.100 y 24.300 muertes por año8.La reaparición y brote del virus Zika en América del Sur ha llamado la atención mundial por el daño cerebral que provoca en los niños nacidos de mujeres infectadas2.Kremer et al 3 predicen que el rango geográfico de los mosquitos Aedes seguirá expandiéndose y que para 2050, la mitad de la población mundial estará en riesgo de infección por arbovirus transmitidos por mosquitos.
Con excepción de las vacunas recientemente desarrolladas contra el dengue y la fiebre amarilla, aún no se han desarrollado vacunas contra la mayoría de las enfermedades transmitidas por mosquitos9,10,11.Las vacunas todavía están disponibles en cantidades limitadas y sólo se utilizan en ensayos clínicos.El control de los mosquitos vectores mediante insecticidas sintéticos ha sido una estrategia clave para controlar la propagación de enfermedades transmitidas por mosquitos12,13.Aunque los pesticidas sintéticos son eficaces para matar mosquitos, el uso continuo de pesticidas sintéticos afecta negativamente a los organismos no objetivo y contamina el medio ambiente14,15,16.Aún más alarmante es la tendencia al aumento de la resistencia de los mosquitos a los insecticidas químicos17,18,19.Estos problemas asociados a los pesticidas han acelerado la búsqueda de alternativas eficaces y respetuosas con el medio ambiente para controlar los vectores de enfermedades.
Se han desarrollado varias plantas como fuentes de fitopesticidas para el control de plagas20,21.Las sustancias vegetales son generalmente respetuosas con el medio ambiente porque son biodegradables y tienen una toxicidad baja o insignificante para organismos no objetivo, como mamíferos, peces y anfibios20,22.Se sabe que las preparaciones a base de hierbas producen una variedad de compuestos bioactivos con diferentes mecanismos de acción para controlar eficazmente las diferentes etapas de la vida de los mosquitos23,24,25,26.Los compuestos de origen vegetal, como los aceites esenciales y otros ingredientes vegetales activos, han llamado la atención y han allanado el camino para herramientas innovadoras para controlar los mosquitos vectores.Los aceites esenciales, monoterpenos y sesquiterpenos actúan como repelentes, disuasorios alimentarios y ovicidas27,28,29,30,31,32,33.Muchos aceites vegetales provocan la muerte de larvas, pupas y adultos de mosquitos34,35,36, afectando los sistemas nervioso, respiratorio, endocrino y otros sistemas importantes de los insectos37.
Estudios recientes han proporcionado información sobre el uso potencial de las plantas de mostaza y sus semillas como fuente de compuestos bioactivos.La harina de semillas de mostaza ha sido probada como biofumigante38,39,40,41 y utilizada como enmienda del suelo para la supresión de malezas42,43,44 y el control de patógenos vegetales transmitidos por el suelo45,46,47,48,49,50 y nutrición de las plantas.nematodos 41,51, 52, 53, 54 y plagas 55, 56, 57, 58, 59, 60. La actividad fungicida de estos polvos de semillas se atribuye a compuestos protectores de plantas llamados isotiocianatos38,42,60.En las plantas, estos compuestos protectores se almacenan en las células vegetales en forma de glucosinolatos no bioactivos.Sin embargo, cuando las plantas resultan dañadas por la alimentación de insectos o por una infección por patógenos, la mirosinasa hidroliza los glucosinolatos en isotiocianatos bioactivos55,61.Los isotiocianatos son compuestos volátiles que se sabe que tienen actividad antimicrobiana e insecticida de amplio espectro, y su estructura, actividad biológica y contenido varían ampliamente entre las especies de Brassicaceae42,59,62,63.
Aunque se sabe que los isotiocianatos derivados de la harina de semillas de mostaza tienen actividad insecticida, faltan datos sobre la actividad biológica contra vectores artrópodos de importancia médica.Nuestro estudio examinó la actividad larvicida de cuatro polvos de semillas desgrasadas contra los mosquitos Aedes.Larvas de Aedes aegypti.El objetivo del estudio fue evaluar su uso potencial como biopesticidas ecológicos para el control de mosquitos.También se probaron tres componentes químicos principales de la harina de semillas, isotiocianato de alilo (AITC), isotiocianato de bencilo (BITC) y 4-hidroxibencilisotiocianato (4-HBITC) para probar la actividad biológica de estos componentes químicos en larvas de mosquitos.Este es el primer informe que evalúa la eficacia de cuatro polvos de semillas de col y sus principales componentes químicos contra las larvas de mosquitos.
Las colonias de laboratorio de Aedes aegypti (cepa Rockefeller) se mantuvieron a 26°C, 70% de humedad relativa (HR) y 10:14 h (fotoperiodo L:D).Las hembras apareadas se alojaron en jaulas de plástico (altura de 11 cm y diámetro de 9,5 cm) y se alimentaron mediante un sistema de alimentación con biberón que utilizaba sangre bovina citratada (HemoStat Laboratories Inc., Dixon, CA, EE. UU.).La alimentación de sangre se llevó a cabo como de costumbre utilizando un alimentador de membrana de vidrio múltiple (Chemglass, Life Sciences LLC, Vineland, Nueva Jersey, EE. UU.) conectado a un tubo de baño de agua circulante (HAAKE S7, Thermo-Scientific, Waltham, MA, EE. UU.) con temperatura. controlar 37°C.Estire una película de Parafilm M en el fondo de cada cámara de alimentación de vidrio (área 154 mm2).Luego, cada comedero se colocó en la rejilla superior que cubría la jaula que contenía a la hembra en apareamiento.Se agregaron aproximadamente 350 a 400 µl de sangre bovina a un embudo de vidrio utilizando una pipeta Pasteur (Fisherbrand, Fisher Scientific, Waltham, MA, EE. UU.) y se dejó que los gusanos adultos drenaran durante al menos una hora.Luego, a las hembras preñadas se les administró una solución de sacarosa al 10 % y se les permitió poner huevos en papel de filtro húmedo forrado en vasos de soufflé individuales ultratransparentes (tamaño de 1,25 onzas líquidas, Dart Container Corp., Mason, MI, EE. UU.).jaula con agua.Coloque papel de filtro que contenga huevos en una bolsa sellada (SC Johnsons, Racine, WI) y guárdelo a 26°C.Los huevos eclosionaron y se criaron aproximadamente entre 200 y 250 larvas en bandejas de plástico que contenían una mezcla de comida para conejos (ZuPreem, Premium Natural Products, Inc., Mission, KS, EE. UU.) y polvo de hígado (MP Biomedicals, LLC, Solon, OH, EE.UU).y filete de pescado (TetraMin, Tetra GMPH, Meer, Alemania) en una proporción de 2:1:1.En nuestros bioensayos se utilizaron larvas del tercer estadio tardío.
El material de semillas de plantas utilizado en este estudio se obtuvo de las siguientes fuentes comerciales y gubernamentales: Brassica juncea (mostaza marrón-Pacific Gold) y Brassica juncea (mostaza blanca-Ida Gold) de la Cooperativa de Agricultores del Noroeste del Pacífico, estado de Washington, EE. UU.;(Garden Cress) de Kelly Seed and Hardware Co., Peoria, IL, EE. UU. y Thlaspi arvense (Field Pennycress-Elisabeth) de USDA-ARS, Peoria, IL, EE. UU.;Ninguna de las semillas utilizadas en el estudio fue tratada con pesticidas.Todo el material de semilla fue procesado y utilizado en este estudio de acuerdo con las regulaciones locales y nacionales y de conformidad con todas las regulaciones estatales y nacionales locales relevantes.Este estudio no examinó variedades de plantas transgénicas.
Se trituraron semillas de Brassica juncea (PG), alfalfa (Ls), mostaza blanca (IG) y Thlaspi arvense (DFP) hasta obtener un polvo fino utilizando un molino ultracentrífugo Retsch ZM200 (Retsch, Haan, Alemania) equipado con una malla de 0,75 mm y acero inoxidable. Rotor de acero, 12 dientes, 10.000 rpm (Tabla 1).El polvo de la semilla molida se transfirió a un dedal de papel y se desgrasó con hexano en un aparato Soxhlet durante 24 h.Una submuestra de mostaza de campo desgrasada se trató térmicamente a 100 °C durante 1 h para desnaturalizar la mirosinasa y evitar la hidrólisis de los glucosinolatos para formar isotiocianatos biológicamente activos.Se utilizó polvo de semilla de cola de caballo tratada térmicamente (DFP-HT) como control negativo mediante mirosinasa desnaturalizante.
El contenido de glucosinolato de la harina de semillas desgrasadas se determinó por triplicado mediante cromatografía líquida de alta resolución (HPLC) de acuerdo con un protocolo publicado previamente 64 .Brevemente, se agregaron 3 ml de metanol a una muestra de 250 mg de polvo de semilla desgrasada.Cada muestra se sonicó en un baño de agua durante 30 minutos y se dejó en oscuridad a 23°C durante 16 horas.Luego se filtró una alícuota de 1 ml de la capa orgánica a través de un filtro de 0,45 µm en un muestreador automático.Ejecutando en un sistema HPLC Shimadzu (dos bombas LC 20AD; muestreador automático SIL 20A; desgasificador DGU 20As; detector UV-VIS SPD-20A para monitoreo a 237 nm; y módulo de bus de comunicación CBM-20A), se determinó el contenido de glucosinolato de la harina de semillas. por triplicado.utilizando el software Shimadzu LC Solution versión 1.25 (Shimadzu Corporation, Columbia, MD, EE. UU.).La columna era una columna de fase inversa C18 Inertsil (250 mm × 4,6 mm; RP C-18, ODS-3, 5u; GL Sciences, Torrance, CA, EE. UU.).Las condiciones iniciales de la fase móvil se establecieron en 12 % de metanol/88 % de hidróxido de tetrabutilamonio 0,01 M en agua (TBAH; Sigma-Aldrich, St. Louis, MO, EE. UU.) con un caudal de 1 ml/min.Después de la inyección de 15 µl de muestra, las condiciones iniciales se mantuvieron durante 20 minutos y luego se ajustó la proporción de disolvente a 100% de metanol, con un tiempo total de análisis de la muestra de 65 minutos.Se generó una curva estándar (basada en nM/mAb) mediante diluciones en serie de estándares de sinapina, glucosinolato y mirosina recién preparados (Sigma-Aldrich, St. Louis, MO, EE. UU.) para estimar el contenido de azufre de la harina de semillas desgrasada.glucosinolatos.Las concentraciones de glucosinolato en las muestras se probaron en un HPLC Agilent 1100 (Agilent, Santa Clara, CA, EE. UU.) utilizando la versión OpenLAB CDS ChemStation (C.01.07 SR2 [255]) equipada con la misma columna y utilizando un método descrito anteriormente.Se determinaron las concentraciones de glucosinolato;ser comparable entre sistemas HPLC.
El isotiocianato de alilo (94 %, estable) y el isotiocianato de bencilo (98 %) se adquirieron de Fisher Scientific (Thermo Fisher Scientific, Waltham, MA, EE. UU.).El 4-hidroxibencilisotiocianato se adquirió de ChemCruz (Santa Cruz Biotechnology, CA, EE. UU.).Cuando se hidrolizan enzimáticamente por mirosinasa, los glucosinolatos, glucosinolatos y glucosinolatos forman isotiocianato de alilo, isotiocianato de bencilo y isotiocianato de 4-hidroxibencil, respectivamente.
Los bioensayos de laboratorio se realizaron según el método de Muturi et al.32 con modificaciones.En el estudio se utilizaron cinco alimentos para semillas bajos en grasa: DFP, DFP-HT, IG, PG y Ls.Se colocaron veinte larvas en un vaso de precipitados desechable de tres vías de 400 ml (VWR International, LLC, Radnor, PA, EE. UU.) que contenía 120 ml de agua desionizada (dH2O).Se probaron siete concentraciones de harina de semillas para determinar la toxicidad de las larvas de mosquitos: 0,01, 0,02, 0,04, 0,06, 0,08, 0,1 y 0,12 g de harina de semillas/120 ml de dH2O para harina de semillas de DFP, DFP-HT, IG y PG.Los bioensayos preliminares indican que la harina de semillas de Ls desgrasada es más tóxica que otras cuatro harinas de semillas analizadas.Por lo tanto, ajustamos las siete concentraciones de tratamiento de harina de semillas de Ls a las siguientes concentraciones: 0,015, 0,025, 0,035, 0,045, 0,055, 0,065 y 0,075 g/120 ml dH2O.
Se incluyó un grupo de control no tratado (dH20, sin suplemento de harina de semillas) para evaluar la mortalidad normal de los insectos en las condiciones del ensayo.Los bioensayos toxicológicos para cada harina de semillas incluyeron tres vasos de precipitados de tres pendientes replicados (20 larvas del tercer estadio tardío por vaso), para un total de 108 viales.Los contenedores tratados se almacenaron a temperatura ambiente (20-21°C) y se registró la mortalidad de las larvas durante 24 y 72 horas de exposición continua a las concentraciones del tratamiento.Si el cuerpo y los apéndices del mosquito no se mueven al perforarlo o tocarlo con una espátula delgada de acero inoxidable, las larvas del mosquito se consideran muertas.Las larvas muertas suelen permanecer inmóviles en posición dorsal o ventral en el fondo del recipiente o en la superficie del agua.El experimento se repitió tres veces en días diferentes utilizando diferentes grupos de larvas, para un total de 180 larvas expuestas a cada concentración de tratamiento.
La toxicidad de AITC, BITC y 4-HBITC para las larvas de mosquitos se evaluó mediante el mismo procedimiento de bioensayo pero con diferentes tratamientos.Prepare soluciones madre de 100.000 ppm para cada producto químico agregando 100 l del producto químico a 900 l de etanol absoluto en un tubo de centrífuga de 2 ml y agitando durante 30 segundos para mezclar bien.Las concentraciones de tratamiento se determinaron en base a nuestros bioensayos preliminares, que encontraron que BITC era mucho más tóxico que AITC y 4-HBITC.Para determinar la toxicidad se utilizaron 5 concentraciones de BITC (1, 3, 6, 9 y 12 ppm), 7 concentraciones de AITC (5, 10, 15, 20, 25, 30 y 35 ppm) y 6 concentraciones de 4-HBITC (15 , 15, 20, 25, 30 y 35 ppm).30, 45, 60, 75 y 90 ppm).Al tratamiento control se le inyectaron 108 μL de etanol absoluto, lo que equivale al volumen máximo del tratamiento químico.Los bioensayos se repitieron como anteriormente, exponiendo un total de 180 larvas por concentración de tratamiento.Se registró la mortalidad larvaria para cada concentración de AITC, BITC y 4-HBITC después de 24 h de exposición continua.
Se realizó un análisis probit de 65 datos de mortalidad relacionados con la dosis utilizando el software Polo (Polo Plus, LeOra Software, versión 1.0) para calcular la concentración letal del 50 % (CL50), la concentración letal del 90 % (CL90), la pendiente, el coeficiente de dosis letal y el 95 %. % concentración letal.basado en intervalos de confianza para relaciones de dosis letales para curvas de concentración y dosis-mortalidad transformadas logarítmicamente.Los datos de mortalidad se basan en datos replicados combinados de 180 larvas expuestas a cada concentración de tratamiento.Los análisis probabilísticos se realizaron por separado para cada harina de semillas y cada componente químico.Con base en el intervalo de confianza del 95% de la relación de dosis letal, se consideró que la toxicidad de la harina de semillas y los componentes químicos para las larvas de mosquitos era significativamente diferente, por lo que un intervalo de confianza que contenía un valor de 1 no era significativamente diferente, P = 0,0566.
Los resultados de HPLC para la determinación de los glucosinolatos principales en las harinas de semillas desgrasadas DFP, IG, PG y L se enumeran en la Tabla 1. Los glucosinolatos principales en las harinas de semillas analizadas variaron con la excepción de DFP y PG, que contenían glucosinolatos de mirosinasa.El contenido de mirosinina en PG fue mayor que en DFP, 33,3 ± 1,5 y 26,5 ± 0,9 mg/g, respectivamente.El polvo de semilla de Ls contenía 36,6 ± 1,2 mg/g de glucoglicona, mientras que el polvo de semilla de IG contenía 38,0 ± 0,5 mg/g de sinapina.
Larvas de Ae.Los mosquitos Aedes aegypti murieron cuando se trataron con harina de semillas desgrasadas, aunque la eficacia del tratamiento varió según la especie de planta.Sólo DFP-NT no fue tóxico para las larvas de mosquitos después de 24 y 72 h de exposición (Tabla 2).La toxicidad del polvo de semilla activo aumentó al aumentar la concentración (Fig. 1A, B).La toxicidad de la harina de semillas para las larvas de mosquitos varió significativamente según el IC del 95 % de la relación de dosis letal de los valores de CL50 en evaluaciones de 24 y 72 horas (Tabla 3).Después de 24 horas, el efecto tóxico de la harina de semillas de Ls fue mayor que el de otros tratamientos con harina de semillas, con la mayor actividad y máxima toxicidad para las larvas (CL50 = 0,04 g/120 ml dH2O).Las larvas fueron menos sensibles a DFP a las 24 horas en comparación con los tratamientos de semillas en polvo de IG, Ls y PG, con valores de CL50 de 0,115, 0,04 y 0,08 g/120 ml dH2O respectivamente, que fueron estadísticamente superiores al valor de CL50.0,211 g/120 ml dH2O (Tabla 3).Los valores de CL90 de DFP, IG, PG y Ls fueron 0,376, 0,275, 0,137 y 0,074 g/120 ml dH2O, respectivamente (Tabla 2).La concentración más alta de DPP fue de 0,12 g/120 ml dH2O.Después de 24 horas de evaluación, la mortalidad larvaria promedio fue solo del 12%, mientras que la mortalidad promedio de larvas de IG y PG alcanzó el 51% y el 82%, respectivamente.Después de 24 horas de evaluación, la mortalidad larvaria promedio para el tratamiento con harina de semillas de Ls con la concentración más alta (0,075 g/120 ml dH2O) fue del 99 % (Fig. 1A).
Las curvas de mortalidad se estimaron a partir de la dosis respuesta (Probit) de Ae.Larvas egipcias (larvas de tercer estadio) hasta la concentración de harina de semillas 24 horas (A) y 72 horas (B) después del tratamiento.La línea de puntos representa la CL50 del tratamiento con harina de semillas.DFP Thlaspi arvense, DFP-HT Thlaspi arvense inactivado por calor, IG Sinapsis alba (Ida Gold), PG Brassica juncea (Pacific Gold), Ls Lepidium sativum.
En la evaluación de 72 horas, los valores de CL50 de la harina de semillas de DFP, IG y PG fueron 0,111, 0,085 y 0,051 g/120 ml dH2O, respectivamente.Casi todas las larvas expuestas a la harina de semillas de Ls murieron después de 72 h de exposición, por lo que los datos de mortalidad no fueron consistentes con el análisis Probit.En comparación con otras harinas de semillas, las larvas fueron menos sensibles al tratamiento con harina de semillas con DFP y tuvieron valores de LC50 estadísticamente más altos (Tablas 2 y 3).Después de 72 horas, los valores de CL50 para los tratamientos con harina de semillas de DFP, IG y PG se estimaron en 0,111, 0,085 y 0,05 g/120 ml dH2O, respectivamente.Después de 72 horas de evaluación, los valores de CL90 de los polvos de semillas de DFP, IG y PG fueron 0,215, 0,254 y 0,138 g/120 ml dH2O, respectivamente.Después de 72 horas de evaluación, la mortalidad larval promedio para los tratamientos de harina de semillas de DFP, IG y PG a una concentración máxima de 0,12 g/120 ml dH2O fue del 58 %, 66 % y 96 %, respectivamente (Fig. 1B).Después de una evaluación de 72 horas, se encontró que la harina de semillas de PG era más tóxica que la harina de semillas de IG y DFP.
Los isotiocianatos sintéticos, el isotiocianato de alilo (AITC), el isotiocianato de bencilo (BITC) y el isotiocianato de 4-hidroxibencilo (4-HBITC) pueden matar eficazmente las larvas de mosquitos.24 horas después del tratamiento, BITC fue más tóxico para las larvas con un valor CL50 de 5,29 ppm en comparación con 19,35 ppm de AITC y 55,41 ppm de 4-HBITC (Tabla 4).En comparación con AITC y BITC, 4-HBITC tiene una toxicidad más baja y un valor LC50 más alto.Existen diferencias significativas en la toxicidad de las larvas de mosquitos de los dos isotiocianatos principales (Ls y PG) en la harina de semillas más potente.La toxicidad basada en la relación de dosis letal de los valores de CL50 entre AITC, BITC y 4-HBITC mostró una diferencia estadística tal que el IC del 95 % de la relación de dosis letal de CL50 no incluyó un valor de 1 (P = 0,05, Tabla 4).Se estimó que las concentraciones más altas tanto de BITC como de AITC mataban al 100% de las larvas analizadas (Figura 2).
Las curvas de mortalidad se estimaron a partir de la dosis respuesta (Probit) de Ae.24 horas después del tratamiento, las larvas egipcias (larvas de tercer estadio) alcanzaron concentraciones de isotiocianato sintético.La línea de puntos representa la CL50 para el tratamiento con isotiocianato.Isotiocianato de bencilo BITC, isotiocianato de alilo AITC y 4-HBITC.
El uso de biopesticidas vegetales como agentes de control de mosquitos vectores se ha estudiado durante mucho tiempo.Muchas plantas producen sustancias químicas naturales que tienen actividad insecticida37.Sus compuestos bioactivos proporcionan una alternativa atractiva a los insecticidas sintéticos con un gran potencial para controlar plagas, incluidos los mosquitos.
Las plantas de mostaza se cultivan como cultivo por sus semillas, se utilizan como especia y fuente de aceite.Cuando se extrae aceite de mostaza de las semillas o cuando se extrae mostaza para usarla como biocombustible, 69 el subproducto es harina de semillas desgrasada.Esta harina de semillas conserva muchos de sus componentes bioquímicos naturales y enzimas hidrolíticas.La toxicidad de esta harina de semillas se atribuye a la producción de isotiocianatos55,60,61.Los isotiocianatos se forman mediante la hidrólisis de glucosinolatos por la enzima mirosinasa durante la hidratación de la harina de semillas38,55,70 y se sabe que tienen efectos fungicidas, bactericidas, nematicidas e insecticidas, así como otras propiedades que incluyen efectos sensoriales químicos y propiedades quimioterapéuticas61,62. 70.Varios estudios han demostrado que las plantas de mostaza y la harina de semillas actúan eficazmente como fumigantes contra las plagas del suelo y de los alimentos almacenados57,59,71,72.En este estudio, evaluamos la toxicidad de la harina de cuatro semillas y sus tres productos bioactivos AITC, BITC y 4-HBITC para las larvas del mosquito Aedes.Aedes aegypti.Se espera que agregar harina de semillas directamente al agua que contiene larvas de mosquito active procesos enzimáticos que producen isotiocianatos que son tóxicos para las larvas de mosquito.Esta biotransformación se demostró en parte por la actividad larvicida observada en la harina de semillas y la pérdida de actividad insecticida cuando la harina de semillas de mostaza enana se trató térmicamente antes de su uso.Se espera que el tratamiento térmico destruya las enzimas hidrolíticas que activan los glucosinolatos, previniendo así la formación de isotiocianatos bioactivos.Este es el primer estudio que confirma las propiedades insecticidas del polvo de semillas de col contra los mosquitos en un ambiente acuático.
Entre los polvos de semillas analizados, el polvo de semillas de berro (Ls) fue el más tóxico y provocó una alta mortalidad de Aedes albopictus.Se procesaron larvas de Aedes aegypti de forma continua durante 24 horas.Los tres polvos de semillas restantes (PG, IG y DFP) tuvieron una actividad más lenta y aún causaron una mortalidad significativa después de 72 horas de tratamiento continuo.Solo la harina de semilla de Ls contenía cantidades significativas de glucosinolatos, mientras que PG y DFP contenían mirosinasa y IG contenía glucosinolato como el glucosinolato principal (Tabla 1).La glucotropeolina se hidroliza a BITC y la sinalbina se hidroliza a 4-HBITC61,62.Los resultados de nuestros bioensayos indican que tanto la harina de semillas de Ls como el BITC sintético son altamente tóxicos para las larvas de mosquitos.El componente principal de la harina de semillas de PG y DFP es el glucosinolato de mirosinasa, que se hidroliza a AITC.AITC es eficaz para matar larvas de mosquitos con un valor CL50 de 19,35 ppm.En comparación con AITC y BITC, el isotiocianato de 4-HBITC es el menos tóxico para las larvas.Aunque el AITC es menos tóxico que el BITC, sus valores de CL50 son más bajos que los de muchos aceites esenciales probados en larvas de mosquitos32,73,74,75.
Nuestro polvo de semillas de crucíferas para usar contra las larvas de mosquitos contiene un glucosinolato principal, que representa más del 98-99 % del total de glucosinolatos según lo determinado por HPLC.Se detectaron trazas de otros glucosinolatos, pero sus niveles eran inferiores al 0,3% del total de glucosinolatos.El polvo de semillas de berro (L. sativum) contiene glucosinolatos secundarios (sinigrina), pero su proporción es del 1% del total de glucosinolatos y su contenido aún es insignificante (aproximadamente 0,4 mg/g de polvo de semillas).Aunque PG y DFP contienen el mismo glucosinolato principal (mirosina), la actividad larvicida de sus harinas de semillas difiere significativamente debido a sus valores CL50.Varía en toxicidad para el mildiú polvoriento.La aparición de larvas de Aedes aegypti puede deberse a diferencias en la actividad o estabilidad de la mirosinasa entre los dos piensos.La actividad mirosinasa juega un papel importante en la biodisponibilidad de productos de hidrólisis como los isotiocianatos en plantas de Brassicaceae76.Informes anteriores de Pocock et al.77 y Wilkinson et al.78 han demostrado que los cambios en la actividad y estabilidad de la mirosinasa también pueden estar asociados con factores genéticos y ambientales.
El contenido de isotiocianato bioactivo esperado se calculó en base a los valores de CL50 de cada harina de semillas a las 24 y 72 horas (Tabla 5) para compararlos con las aplicaciones químicas correspondientes.Después de 24 horas, los isotiocianatos de la harina de semillas eran más tóxicos que los compuestos puros.Los valores de LC50 calculados en base a partes por millón (ppm) de tratamientos de semillas con isotiocianato fueron inferiores a los valores de LC50 para aplicaciones BITC, AITC y 4-HBITC.Observamos larvas que consumían bolitas de harina de semillas (Figura 3A).En consecuencia, las larvas pueden recibir una exposición más concentrada a isotiocianatos tóxicos al ingerir gránulos de harina de semillas.Esto fue más evidente en los tratamientos con harina de semillas de IG y PG con una exposición de 24 h, donde las concentraciones de CL50 fueron un 75% y un 72% más bajas que los tratamientos con AITC puro y 4-HBITC, respectivamente.Los tratamientos con Ls y DFP fueron más tóxicos que el isotiocianato puro, con valores de LC50 un 24% y un 41% más bajos, respectivamente.Las larvas en el tratamiento de control puparon con éxito (Fig. 3B), mientras que la mayoría de las larvas en el tratamiento con harina de semillas no puparon y el desarrollo larvario se retrasó significativamente (Fig. 3B, D).En Spodopteralitura, los isotiocianatos están asociados con retraso del crecimiento y retraso del desarrollo79.
Larvas de Ae.Los mosquitos Aedes aegypti estuvieron expuestos continuamente al polvo de semillas de Brassica durante 24 a 72 horas.(A) Larvas muertas con partículas de harina de semillas en el aparato bucal (en un círculo);(B) El tratamiento de control (dH20 sin harina de semillas añadida) muestra que las larvas crecen normalmente y comienzan a pupar después de 72 horas (C, D) Larvas tratadas con harina de semillas;la harina de semillas mostró diferencias en el desarrollo y no pupó.
No hemos estudiado el mecanismo de los efectos tóxicos de los isotiocianatos sobre las larvas de mosquitos.Sin embargo, estudios previos en hormigas rojas de fuego (Solenopsis invicta) han demostrado que la inhibición de la glutatión S-transferasa (GST) y la esterasa (EST) es el principal mecanismo de la bioactividad del isotiocianato, y el AITC, incluso con baja actividad, también puede inhibir la actividad de GST. .hormigas bravas rojas importadas en bajas concentraciones.La dosis es de 0,5 µg/ml80.Por el contrario, AITC inhibe la acetilcolinesterasa en gorgojos adultos del maíz (Sitophilus zeamais)81.Deben realizarse estudios similares para dilucidar el mecanismo de la actividad del isotiocianato en las larvas de mosquito.
Utilizamos el tratamiento con DFP inactivado por calor para respaldar la propuesta de que la hidrólisis de glucosinolatos vegetales para formar isotiocianatos reactivos sirve como un mecanismo para el control de larvas de mosquitos mediante harina de semillas de mostaza.La harina de semillas de DFP-HT no fue tóxica en las tasas de aplicación probadas.Lafarga et al.82 informaron que los glucosinolatos son sensibles a la degradación a altas temperaturas.También se espera que el tratamiento térmico desnaturalice la enzima mirosinasa en la harina de semillas y prevenga la hidrólisis de los glucosinolatos para formar isotiocianatos reactivos.Esto también fue confirmado por Okunade et al.75 demostraron que la mirosinasa es sensible a la temperatura, mostrando que la actividad de la mirosinasa se inactivaba completamente cuando las semillas de mostaza, mostaza negra y sanguinaria se exponían a temperaturas superiores a 80°.C. Estos mecanismos pueden resultar en la pérdida de la actividad insecticida de la harina de semillas de DFP tratada térmicamente.
Por tanto, la harina de semillas de mostaza y sus tres isotiocianatos principales son tóxicos para las larvas de mosquitos.Dadas estas diferencias entre la harina de semillas y los tratamientos químicos, el uso de harina de semillas puede ser un método eficaz para el control de mosquitos.Existe la necesidad de identificar formulaciones adecuadas y sistemas de administración eficaces para mejorar la eficacia y estabilidad del uso de semillas en polvo.Nuestros resultados indican el uso potencial de la harina de semillas de mostaza como alternativa a los pesticidas sintéticos.Esta tecnología podría convertirse en una herramienta innovadora para controlar los mosquitos vectores.Debido a que las larvas de mosquitos prosperan en ambientes acuáticos y los glucosinolatos de la harina de semillas se convierten enzimáticamente en isotiocianatos activos tras la hidratación, el uso de harina de semillas de mostaza en agua infestada de mosquitos ofrece un potencial de control significativo.Aunque la actividad larvicida de los isotiocianatos varía (BITC > AITC > 4-HBITC), se necesita más investigación para determinar si la combinación de harina de semillas con múltiples glucosinolatos aumenta sinérgicamente la toxicidad.Este es el primer estudio que demuestra los efectos insecticidas de la harina de semillas de crucíferas desgrasadas y tres isotiocianatos bioactivos en los mosquitos.Los resultados de este estudio abren nuevos caminos al mostrar que la harina de semillas de repollo desgrasada, un subproducto de la extracción de aceite de las semillas, puede servir como un agente larvicida prometedor para el control de mosquitos.Esta información puede ayudar a promover el descubrimiento de agentes de biocontrol de plantas y su desarrollo como biopesticidas baratos, prácticos y respetuosos con el medio ambiente.
Los conjuntos de datos generados para este estudio y los análisis resultantes están disponibles del autor correspondiente a solicitud razonable.Al final del estudio, todos los materiales utilizados en el estudio (insectos y harina de semillas) fueron destruidos.
Hora de publicación: 29-jul-2024