Untuk secara efektifmengendalikan nyamukdan mengurangi timbulnya penyakit yang dibawanya, diperlukan alternatif pengganti pestisida kimia yang strategis, berkelanjutan dan ramah lingkungan.Kami mengevaluasi tepung biji dari Brassicaceae tertentu (famili Brassica) sebagai sumber isothiocyanates yang berasal dari tumbuhan yang dihasilkan melalui hidrolisis enzimatik glukosinolat yang tidak aktif secara biologis untuk digunakan dalam pengendalian Aedes Mesir (L., 1762).Tepung biji yang dihilangkan lemaknya (Brassica juncea (L) Czern., 1859, Lepidium sativum L., 1753, Sinapis alba L., 1753, Thlaspi arvense L., 1753 dan Thlaspi arvense – tiga jenis utama inaktivasi termal dan degradasi enzimatik Bahan kimia produk Untuk menentukan toksisitas (LC50) allyl isothiocyanate, benzyl isothiocyanate dan 4-hydroxybenzylisothiocyanate terhadap larva Aedes aegypti pada paparan 24 jam = 0,04 g/120 ml dH2O).Nilai LC50 untuk sawi, sawi putih dan ekor kuda.tepung biji masing-masing adalah 0,05, 0,08 dan 0,05 dibandingkan dengan alil isothiocyanate (LC50 = 19,35 ppm) dan 4. -Hydroxybenzylisothiocyanate (LC50 = 55,41 ppm) lebih beracun bagi larva melalui 24 jam setelah perlakuan dibandingkan masing-masing 0,1 g/120 ml dH2O.Hasil ini konsisten dengan produksi tepung biji alfalfa.Efisiensi benzil ester yang lebih tinggi sesuai dengan nilai LC50 yang dihitung.Menggunakan tepung biji dapat menjadi metode pengendalian nyamuk yang efektif.efektivitas bubuk biji silangan dan komponen kimia utamanya terhadap jentik nyamuk dan menunjukkan bagaimana senyawa alami dalam bubuk biji silangan dapat berfungsi sebagai larvasida ramah lingkungan yang menjanjikan untuk pengendalian nyamuk.
Penyakit yang ditularkan melalui vektor yang disebabkan oleh nyamuk Aedes masih menjadi masalah kesehatan masyarakat global yang utama.Insiden penyakit yang ditularkan oleh nyamuk menyebar secara geografis1,2,3 dan muncul kembali, menyebabkan wabah penyakit yang parah4,5,6,7.Penyebaran penyakit pada manusia dan hewan (misalnya chikungunya, demam berdarah, demam Rift Valley, demam kuning, dan virus Zika) belum pernah terjadi sebelumnya.Demam berdarah saja menyebabkan sekitar 3,6 miliar orang berisiko tertular di daerah tropis, dengan perkiraan 390 juta infeksi terjadi setiap tahunnya, yang mengakibatkan 6.100–24.300 kematian per tahun8.Kemunculan kembali dan merebaknya virus Zika di Amerika Selatan telah menarik perhatian dunia karena kerusakan otak yang ditimbulkannya pada anak-anak yang lahir dari wanita yang terinfeksi2.Kremer dkk 3 memperkirakan bahwa jangkauan geografis nyamuk Aedes akan terus bertambah dan pada tahun 2050, separuh populasi dunia akan berisiko tertular arbovirus yang ditularkan oleh nyamuk.
Kecuali vaksin yang dikembangkan baru-baru ini untuk melawan demam berdarah dan demam kuning, vaksin untuk melawan sebagian besar penyakit yang ditularkan oleh nyamuk belum dikembangkan9,10,11.Vaksin masih tersedia dalam jumlah terbatas dan hanya digunakan dalam uji klinis.Pengendalian vektor nyamuk dengan menggunakan insektisida sintetis telah menjadi strategi utama untuk mengendalikan penyebaran penyakit yang ditularkan oleh nyamuk12,13.Meskipun pestisida sintetik efektif membunuh nyamuk, penggunaan pestisida sintetik secara terus-menerus berdampak negatif terhadap organisme non-target dan mencemari lingkungan14,15,16.Yang lebih mengkhawatirkan lagi adalah tren peningkatan resistensi nyamuk terhadap insektisida kimia17,18,19.Permasalahan yang terkait dengan pestisida ini telah mempercepat pencarian alternatif yang efektif dan ramah lingkungan untuk mengendalikan vektor penyakit.
Berbagai tanaman telah dikembangkan sebagai sumber fitopestisida untuk pengendalian hama20,21.Zat tumbuhan umumnya ramah lingkungan karena dapat terbiodegradasi dan memiliki toksisitas yang rendah atau dapat diabaikan terhadap organisme non-target seperti mamalia, ikan, dan amfibi20,22.Sediaan herbal diketahui menghasilkan berbagai senyawa bioaktif dengan mekanisme kerja berbeda untuk secara efektif mengendalikan berbagai tahap kehidupan nyamuk23,24,25,26.Senyawa yang berasal dari tumbuhan seperti minyak atsiri dan bahan aktif tumbuhan lainnya telah mendapat perhatian dan membuka jalan bagi alat inovatif untuk mengendalikan vektor nyamuk.Minyak atsiri, monoterpen dan seskuiterpen bertindak sebagai penolak, pencegah makan dan ovicida27,28,29,30,31,32,33.Banyak minyak nabati menyebabkan kematian jentik nyamuk, kepompong dan nyamuk dewasa34,35,36, mempengaruhi sistem saraf, pernafasan, endokrin dan sistem penting lainnya pada serangga37.
Penelitian terbaru memberikan wawasan tentang potensi pemanfaatan tanaman sawi dan bijinya sebagai sumber senyawa bioaktif.Tepung biji sesawi telah diuji sebagai biofumigan38,39,40,41 dan digunakan sebagai bahan pembenah tanah untuk menekan gulma42,43,44 dan mengendalikan patogen tanaman yang ditularkan melalui tanah45,46,47,48,49,50, nutrisi tanaman.nematoda 41,51, 52, 53, 54 dan hama 55, 56, 57, 58, 59, 60. Aktivitas fungisida dari bubuk biji ini disebabkan oleh senyawa pelindung tanaman yang disebut isothiocyanates38,42,60.Pada tumbuhan, senyawa pelindung ini disimpan dalam sel tumbuhan dalam bentuk glukosinolat non-bioaktif.Namun, ketika tanaman dirusak oleh makanan serangga atau infeksi patogen, glukosinolat dihidrolisis oleh mirosinase menjadi isothiocyanates bioaktif55,61.Isothiocyanates adalah senyawa mudah menguap yang diketahui memiliki aktivitas antimikroba dan insektisida berspektrum luas, dan struktur, aktivitas biologis, dan kandungannya sangat bervariasi di antara spesies Brassicaceae42,59,62,63.
Meskipun isothiocyanate yang berasal dari tepung biji sesawi diketahui memiliki aktivitas insektisida, data mengenai aktivitas biologis terhadap vektor arthropoda yang penting secara medis masih kurang.Penelitian kami menguji aktivitas larvasida dari empat bubuk biji yang dihilangkan lemaknya terhadap nyamuk Aedes.Larva Aedes aegypti.Tujuan dari penelitian ini adalah untuk mengevaluasi potensi penggunaannya sebagai biopestisida ramah lingkungan untuk pengendalian nyamuk.Tiga komponen kimia utama tepung biji yaitu allyl isothiocyanate (AITC), benzyl isothiocyanate (BITC), dan 4-hydroxybenzylisothiocyanate (4-HBITC) juga diuji untuk menguji aktivitas biologis komponen kimia tersebut pada jentik nyamuk.Ini adalah laporan pertama yang mengevaluasi efektivitas empat bubuk biji kubis dan komponen kimia utamanya terhadap jentik nyamuk.
Koloni laboratorium Aedes aegypti (strain Rockefeller) dipertahankan pada suhu 26°C, kelembaban relatif (RH) 70% dan 10:14 jam (fotoperiode L:D).Betina yang sudah kawin ditempatkan di kandang plastik (tinggi 11 cm dan diameter 9,5 cm) dan diberi makan melalui sistem pemberian susu botol menggunakan darah sapi sitrat (HemoStat Laboratories Inc., Dixon, CA, USA).Pemberian darah dilakukan seperti biasa menggunakan pengumpan multi-kaca membran (Chemglass, Life Sciences LLC, Vineland, NJ, USA) yang terhubung ke tabung penangas air yang bersirkulasi (HAAKE S7, Thermo-Scientific, Waltham, MA, USA) dengan suhu kontrol 37 °C.Regangkan film Parafilm M ke bagian bawah setiap ruang umpan kaca (luas 154 mm2).Setiap feeder kemudian ditempatkan pada grid atas yang menutupi kandang berisi betina yang sedang kawin.Sekitar 350-400 μl darah sapi ditambahkan ke corong pengumpan kaca menggunakan pipet Pasteur (Fisherbrand, Fisher Scientific, Waltham, MA, USA) dan cacing dewasa dibiarkan mengalir setidaknya selama satu jam.Betina hamil kemudian diberi larutan sukrosa 10% dan dibiarkan bertelur di atas kertas saring lembab yang dilapisi dalam cangkir souffle ultra-bening (ukuran 1,25 fl oz, Dart Container Corp., Mason, MI, USA).kandang dengan air.Tempatkan kertas saring berisi telur dalam kantong tertutup (SC Johnsons, Racine, WI) dan simpan pada suhu 26°C.Telur-telur tersebut ditetaskan dan sekitar 200–250 larva dibesarkan dalam nampan plastik yang berisi campuran makanan kelinci (ZuPreem, Premium Natural Products, Inc., Mission, KS, USA) dan bubuk hati (MP Biomedicals, LLC, Solon, OH, AMERIKA SERIKAT).dan fillet ikan (TetraMin, Tetra GMPH, Meer, Germany) dengan perbandingan 2:1:1.Larva instar ketiga akhir digunakan dalam bioassay kami.
Bahan benih tanaman yang digunakan dalam penelitian ini diperoleh dari sumber komersial dan pemerintah sebagai berikut: Brassica juncea (mustard coklat-Pacific Gold) dan Brassica juncea (mustard putih-Ida Gold) dari Koperasi Petani Pacific Northwest, Negara Bagian Washington, AS;(Garden Cress) dari Kelly Seed and Hardware Co., Peoria, IL, USA dan Thlaspi arvense (Field Pennycress-Elisabeth) dari USDA-ARS, Peoria, IL, USA;Tidak ada benih yang digunakan dalam penelitian ini yang diberi pestisida.Semua bahan benih diproses dan digunakan dalam penelitian ini sesuai dengan peraturan lokal dan nasional serta mematuhi semua peraturan lokal dan nasional yang relevan.Penelitian ini tidak meneliti varietas tanaman transgenik.
Biji Brassica juncea (PG), Alfalfa (Ls), White mustard (IG), Thlaspi arvense (DFP) digiling hingga menjadi bubuk halus menggunakan pabrik ultrasentrifugal Retsch ZM200 (Retsch, Haan, Germany) yang dilengkapi dengan mesh 0,75 mm dan Stainless rotor baja, 12 gigi, 10.000 rpm (Tabel 1).Bubuk biji yang telah dihaluskan dipindahkan ke bidal kertas dan dihilangkan lemaknya dengan heksana dalam peralatan Soxhlet selama 24 jam.Subsampel mustard lapangan yang dihilangkan lemaknya diberi perlakuan panas pada suhu 100 °C selama 1 jam untuk mengubah sifat mirosinase dan mencegah hidrolisis glukosinolat untuk membentuk isothiocyanates yang aktif secara biologis.Bubuk biji ekor kuda yang diberi perlakuan panas (DFP-HT) digunakan sebagai kontrol negatif dengan mendenaturasi myrosinase.
Kandungan glukosinolat dari tepung biji yang dihilangkan lemaknya ditentukan dalam rangkap tiga menggunakan kromatografi cair kinerja tinggi (HPLC) sesuai dengan protokol yang diterbitkan sebelumnya 64 .Secara singkat, 3 mL metanol ditambahkan ke 250 mg sampel bubuk biji yang dihilangkan lemaknya.Setiap sampel disonikasi dalam penangas air selama 30 menit dan dibiarkan dalam gelap pada suhu 23°C selama 16 jam.Alikuot 1 mL lapisan organik kemudian disaring melalui filter 0,45 μm ke dalam autosampler.Berjalan pada sistem HPLC Shimadzu (dua pompa LC 20AD; autosampler SIL 20A; degasser DGU 20A; detektor UV-VIS SPD-20A untuk pemantauan pada 237 nm; dan modul bus komunikasi CBM-20A), kandungan glukosinolat tepung biji ditentukan dalam rangkap tiga.menggunakan perangkat lunak Shimadzu LC Solution versi 1.25 (Shimadzu Corporation, Columbia, MD, USA).Kolom tersebut adalah kolom fase terbalik C18 Inertsil (250 mm × 4,6 mm; RP C-18, ODS-3, 5u; GL Sciences, Torrance, CA, USA).Kondisi fase gerak awal ditetapkan pada 12% metanol/88% 0,01 M tetrabutilamonium hidroksida dalam air (TBAH; Sigma-Aldrich, St. Louis, MO, USA) dengan laju aliran 1 mL/menit.Setelah injeksi 15 μl sampel, kondisi awal dipertahankan selama 20 menit, kemudian rasio pelarut disesuaikan menjadi metanol 100%, dengan total waktu analisis sampel 65 menit.Kurva standar (berbasis nM/mAb) dihasilkan oleh pengenceran serial standar sinapine, glukosinolat, dan mirosin yang baru disiapkan (Sigma-Aldrich, St. Louis, MO, USA) untuk memperkirakan kandungan sulfur dari tepung biji yang dihilangkan lemaknya.glukosinolat.Konsentrasi glukosinolat dalam sampel diuji pada Agilent 1100 HPLC (Agilent, Santa Clara, CA, USA) menggunakan versi OpenLAB CDS ChemStation (C.01.07 SR2 [255]) yang dilengkapi dengan kolom yang sama dan menggunakan metode yang dijelaskan sebelumnya.Konsentrasi glukosinolat ditentukan;dapat dibandingkan antara sistem HPLC.
Allyl isothiocyanate (94%, stabil) dan benzyl isothiocyanate (98%) dibeli dari Fisher Scientific (Thermo Fisher Scientific, Waltham, MA, USA).4-Hydroxybenzylisothiocyanate dibeli dari ChemCruz (Santa Cruz Biotechnology, CA, USA).Ketika dihidrolisis secara enzimatis oleh mirosinase, glukosinolat, glukosinolat, dan glukosinolat masing-masing membentuk alil isothiocyanate, benzyl isothiocyanate, dan 4-hydroxybenzylisothiocyanate.
Bioassay laboratorium dilakukan sesuai dengan metode Muturi et al.32 dengan modifikasi.Lima pakan benih rendah lemak digunakan dalam penelitian ini: DFP, DFP-HT, IG, PG dan Ls.Dua puluh larva ditempatkan dalam gelas kimia sekali pakai berukuran 400 mL (VWR International, LLC, Radnor, PA, USA) yang berisi 120 mL air deionisasi (dH2O).Tujuh konsentrasi tepung biji diuji toksisitas jentik nyamuk: 0,01, 0,02, 0,04, 0,06, 0,08, 0,1 dan 0,12 g tepung biji/120 ml dH2O untuk tepung biji DFP, DFP-HT, IG dan PG.Uji biologis awal menunjukkan bahwa tepung biji Ls yang dihilangkan lemaknya lebih beracun dibandingkan empat tepung biji lainnya yang diuji.Oleh karena itu, kami menyesuaikan tujuh konsentrasi perlakuan tepung biji Ls dengan konsentrasi berikut: 0,015, 0,025, 0,035, 0,045, 0,055, 0,065, dan 0,075 g/120 mL dH2O.
Kelompok kontrol yang tidak diberi perlakuan (dH20, tanpa suplemen tepung biji) dimasukkan untuk menilai kematian serangga normal dalam kondisi pengujian.Uji hayati toksikologi untuk setiap tepung biji mencakup tiga gelas kimia tiga lereng yang direplikasi (20 larva instar ketiga akhir per gelas), dengan total 108 vial.Wadah yang diberi perlakuan disimpan pada suhu kamar (20-21°C) dan kematian larva dicatat selama 24 dan 72 jam setelah paparan terus menerus terhadap konsentrasi perlakuan.Jika tubuh nyamuk dan pelengkapnya tidak bergerak ketika ditusuk atau disentuh dengan spatula tipis berbahan stainless steel, jentik nyamuk dianggap mati.Larva yang mati biasanya tidak bergerak dalam posisi punggung atau perut di dasar wadah atau di permukaan air.Percobaan diulang sebanyak tiga kali pada hari yang berbeda dengan menggunakan kelompok larva yang berbeda, sehingga total terdapat 180 larva yang dipaparkan pada setiap konsentrasi perlakuan.
Toksisitas AITC, BITC, dan 4-HBITC terhadap jentik nyamuk dinilai menggunakan prosedur bioassay yang sama namun dengan perlakuan berbeda.Siapkan larutan stok 100.000 ppm untuk setiap bahan kimia dengan menambahkan 100 µL bahan kimia ke dalam 900 µL etanol absolut dalam tabung sentrifugasi 2 mL dan kocok selama 30 detik agar tercampur rata.Konsentrasi pengobatan ditentukan berdasarkan bioassay awal kami, yang menemukan BITC jauh lebih toksik dibandingkan AITC dan 4-HBITC.Untuk menentukan toksisitas, digunakan 5 konsentrasi BITC (1, 3, 6, 9 dan 12 ppm), 7 konsentrasi AITC (5, 10, 15, 20, 25, 30 dan 35 ppm) dan 6 konsentrasi 4-HBITC (15 , 15, 20, 25, 30 dan 35 ppm).30, 45, 60, 75 dan 90 ppm).Perlakuan kontrol disuntik dengan 108 μL etanol absolut, yang setara dengan volume maksimum perlakuan kimia.Bioassay diulang seperti di atas, memperlihatkan total 180 larva per konsentrasi perlakuan.Kematian larva dicatat untuk setiap konsentrasi AITC, BITC, dan 4-HBITC setelah 24 jam paparan terus menerus.
Analisis probit terhadap 65 data kematian terkait dosis dilakukan dengan menggunakan perangkat lunak Polo (Polo Plus, LeOra Software, versi 1.0) untuk menghitung 50% konsentrasi mematikan (LC50), konsentrasi mematikan 90% (LC90), kemiringan, koefisien dosis mematikan, dan 95%. % konsentrasi mematikan.berdasarkan interval kepercayaan untuk rasio dosis mematikan untuk konsentrasi yang ditransformasikan log dan kurva dosis-kematian.Data kematian didasarkan pada data replikasi gabungan dari 180 larva yang dipaparkan pada setiap konsentrasi perlakuan.Analisis probabilistik dilakukan secara terpisah untuk setiap tepung biji dan setiap komponen kimia.Berdasarkan selang kepercayaan 95% rasio dosis mematikan, toksisitas tepung biji dan kandungan kimia terhadap jentik nyamuk dianggap berbeda nyata, sehingga selang kepercayaan bernilai 1 tidak berbeda nyata, P = 0,0566.
Hasil HPLC untuk penentuan glukosinolat utama dalam tepung biji yang dihilangkan lemaknya DFP, IG, PG dan Ls tercantum pada Tabel 1. Glukosinolat utama dalam tepung biji yang diuji bervariasi dengan pengecualian DFP dan PG, yang keduanya mengandung glukosinolat mirosinase.Kandungan mirosinin pada PG lebih tinggi dibandingkan pada DFP, masing-masing 33,3 ± 1,5 dan 26,5 ± 0,9 mg/g.Bubuk biji Ls mengandung 36,6 ± 1,2 mg/g glukoglikon, sedangkan bubuk biji IG mengandung 38,0 ± 0,5 mg/g sinapine.
Larva Ae.Nyamuk Aedes aegypti terbunuh ketika diobati dengan tepung biji yang dihilangkan lemaknya, meskipun efektivitas pengobatan bervariasi tergantung pada spesies tanaman.Hanya DFP-NT yang tidak beracun terhadap jentik nyamuk setelah paparan 24 dan 72 jam (Tabel 2).Toksisitas bubuk biji aktif meningkat seiring dengan meningkatnya konsentrasi (Gbr. 1A, B).Toksisitas tepung biji terhadap jentik nyamuk bervariasi secara signifikan berdasarkan CI 95% rasio dosis mematikan nilai LC50 pada penilaian 24 jam dan 72 jam (Tabel 3).Setelah 24 jam, efek toksik tepung biji Ls lebih besar dibandingkan perlakuan tepung biji lainnya, dengan aktivitas tertinggi dan toksisitas maksimum terhadap larva (LC50 = 0,04 g/120 ml dH2O).Larva kurang sensitif terhadap DFP pada 24 jam dibandingkan dengan perlakuan bubuk biji IG, Ls dan PG, dengan nilai LC50 masing-masing sebesar 0,115, 0,04 dan 0,08 g/120 ml dH2O, yang secara statistik lebih tinggi dari nilai LC50.0,211 g/120 ml dH2O (Tabel 3).Nilai LC90 DFP, IG, PG dan Ls masing-masing adalah 0,376, 0,275, 0,137 dan 0,074 g/120 ml dH2O (Tabel 2).Konsentrasi DPP tertinggi adalah 0,12 g/120 ml dH2O.Setelah dilakukan pengkajian selama 24 jam, rata-rata kematian larva hanya sebesar 12%, sedangkan rata-rata kematian larva IG dan PG masing-masing mencapai 51% dan 82%.Setelah evaluasi selama 24 jam, rata-rata kematian larva untuk perlakuan tepung biji Ls dengan konsentrasi tertinggi (0,075 g/120 ml dH2O) adalah 99% (Gambar 1A).
Kurva kematian diperkirakan dari respon dosis (Probit) Ae.Larva mesir (larva instar 3) terhadap konsentrasi tepung biji 24 jam (A) dan 72 jam (B) setelah perlakuan.Garis putus-putus mewakili LC50 perlakuan tepung biji.DFP Thlaspi arvense, DFP-HT Heat menonaktifkan Thlaspi arvense, IG Sinapsis alba (Ida Gold), PG Brassica juncea (Pacific Gold), Ls Lepidium sativum.
Pada evaluasi 72 jam, nilai LC50 tepung biji DFP, IG dan PG masing-masing adalah 0,111, 0,085 dan 0,051 g/120 ml dH2O.Hampir semua larva yang terpapar tepung biji Ls mati setelah 72 jam paparan, sehingga data kematian tidak sesuai dengan analisis Probit.Dibandingkan dengan tepung biji lainnya, larva kurang sensitif terhadap perlakuan tepung biji DFP dan secara statistik memiliki nilai LC50 yang lebih tinggi (Tabel 2 dan 3).Setelah 72 jam, nilai LC50 untuk perlakuan tepung biji DFP, IG dan PG diperkirakan masing-masing sebesar 0,111, 0,085 dan 0,05 g/120 ml dH2O.Setelah evaluasi selama 72 jam, nilai LC90 serbuk biji DFP, IG dan PG masing-masing sebesar 0,215, 0,254 dan 0,138 g/120 ml dH2O.Setelah evaluasi selama 72 jam, rata-rata kematian larva pada perlakuan tepung biji DFP, IG dan PG pada konsentrasi maksimum 0,12 g/120 ml dH2O masing-masing adalah 58%, 66% dan 96% (Gambar 1B).Setelah evaluasi 72 jam, tepung biji PG ditemukan lebih toksik dibandingkan tepung biji IG dan DFP.
Isothiocyanates sintetis, allyl isothiocyanate (AITC), benzyl isothiocyanate (BITC) dan 4-hydroxybenzylisothiocyanate (4-HBITC) dapat membunuh jentik nyamuk secara efektif.Pada 24 jam pasca perlakuan, BITC lebih toksik terhadap larva dengan nilai LC50 sebesar 5,29 ppm dibandingkan 19,35 ppm untuk AITC dan 55,41 ppm untuk 4-HBITC (Tabel 4).Dibandingkan AITC dan BITC, 4-HBITC memiliki toksisitas lebih rendah dan nilai LC50 lebih tinggi.Terdapat perbedaan yang signifikan dalam toksisitas jentik nyamuk dari dua isothiocyanate utama (Ls dan PG) pada tepung biji yang paling ampuh.Toksisitas berdasarkan rasio dosis mematikan nilai LC50 antara AITC, BITC, dan 4-HBITC menunjukkan perbedaan statistik sehingga CI 95% dari rasio dosis mematikan LC50 tidak termasuk nilai 1 (P = 0,05, Tabel 4).Konsentrasi BITC dan AITC tertinggi diperkirakan membunuh 100% larva yang diuji (Gambar 2).
Kurva kematian diperkirakan dari respon dosis (Probit) Ae.24 jam setelah pengobatan, larva Mesir (larva instar ke-3) mencapai konsentrasi isothiocyanate sintetik.Garis putus-putus mewakili LC50 untuk pengobatan isothiocyanate.Benzil isothiocyanate BITC, alil isothiocyanate AITC dan 4-HBITC.
Penggunaan biopestisida tumbuhan sebagai agen pengendalian vektor nyamuk telah lama dipelajari.Banyak tumbuhan menghasilkan bahan kimia alami yang memiliki aktivitas insektisida37.Senyawa bioaktifnya memberikan alternatif yang menarik dibandingkan insektisida sintetik yang memiliki potensi besar dalam mengendalikan hama, termasuk nyamuk.
Tanaman sawi ditanam sebagai tanaman untuk diambil bijinya, digunakan sebagai bumbu dan sumber minyak.Ketika minyak mustard diekstraksi dari bijinya atau ketika mustard diekstraksi untuk digunakan sebagai biofuel,69 produk sampingnya adalah tepung biji yang dihilangkan lemaknya.Tepung biji ini mempertahankan banyak komponen biokimia alami dan enzim hidrolitik.Toksisitas tepung biji ini disebabkan oleh produksi isothiocyanates55,60,61.Isothiocyanates dibentuk oleh hidrolisis glukosinolat oleh enzim myrosinase selama hidrasi tepung biji38,55,70 dan diketahui memiliki efek fungisida, bakterisida, nematisida dan insektisida, serta sifat lain termasuk efek sensorik kimia dan sifat kemoterapi61,62, 70.Beberapa penelitian menunjukkan bahwa tanaman sawi dan tepung biji bertindak efektif sebagai fumigan terhadap hama tanah dan simpanan makanan57,59,71,72.Dalam penelitian ini, kami menilai toksisitas tepung empat biji dan tiga produk bioaktifnya AITC, BITC, dan 4-HBITC terhadap larva nyamuk Aedes.Aedes aegypti.Penambahan tepung biji langsung ke dalam air yang mengandung jentik nyamuk diharapkan dapat mengaktifkan proses enzimatik yang menghasilkan isothiocyanate yang bersifat racun bagi jentik nyamuk.Biotransformasi ini ditunjukkan sebagian oleh aktivitas larvasida yang diamati pada tepung biji dan hilangnya aktivitas insektisida ketika tepung biji sawi kerdil diberi perlakuan panas sebelum digunakan.Perlakuan panas diharapkan dapat menghancurkan enzim hidrolitik yang mengaktifkan glukosinolat, sehingga mencegah pembentukan isothiocyanates bioaktif.Ini adalah studi pertama yang mengkonfirmasi sifat insektisida bubuk biji kubis terhadap nyamuk di lingkungan perairan.
Di antara bubuk biji yang diuji, bubuk biji selada air (Ls) merupakan yang paling beracun sehingga menyebabkan tingginya angka kematian Aedes albopictus.Larva Aedes aegypti diproses secara kontinyu selama 24 jam.Tiga bubuk biji yang tersisa (PG, IG dan DFP) memiliki aktivitas yang lebih lambat dan masih menyebabkan kematian yang signifikan setelah 72 jam pengobatan terus menerus.Hanya tepung biji Ls yang mengandung glukosinolat dalam jumlah besar, sedangkan PG dan DFP mengandung mirosinase dan IG mengandung glukosinolat sebagai glukosinolat utama (Tabel 1).Glucotropaeolin dihidrolisis menjadi BITC dan sinalbine dihidrolisis menjadi 4-HBITC61,62.Hasil bioassay kami menunjukkan bahwa tepung biji Ls dan BITC sintetik sangat beracun bagi jentik nyamuk.Komponen utama tepung biji PG dan DFP adalah myrosinase glukosinolat yang dihidrolisis menjadi AITC.AITC efektif membunuh jentik nyamuk dengan nilai LC50 sebesar 19,35 ppm.Dibandingkan dengan AITC dan BITC, isothiocyanate 4-HBITC adalah yang paling tidak beracun bagi larva.Meskipun AITC kurang beracun dibandingkan BITC, nilai LC50-nya lebih rendah dibandingkan banyak minyak atsiri yang diuji pada jentik nyamuk32,73,74,75.
Bubuk biji silangan kami yang digunakan untuk membasmi jentik nyamuk mengandung satu glukosinolat utama, yang mencakup lebih dari 98-99% dari total glukosinolat sebagaimana ditentukan oleh HPLC.Sejumlah kecil glukosinolat lain terdeteksi, namun kadarnya kurang dari 0,3% dari total glukosinolat.Bubuk biji selada air (L. sativum) mengandung glukosinolat sekunder (sinigrin), namun proporsinya 1% dari total glukosinolat, dan kandungannya masih sedikit (sekitar 0,4 mg/g bubuk biji).Meskipun PG dan DFP mengandung glukosinolat utama (mirosin) yang sama, aktivitas larvasida dari tepung bijinya berbeda secara signifikan karena nilai LC50nya.Bervariasi dalam toksisitas terhadap embun tepung.Munculnya larva Aedes aegypti mungkin disebabkan oleh perbedaan aktivitas myrosinase atau stabilitas antara kedua pakan benih tersebut.Aktivitas mirosinase memainkan peran penting dalam bioavailabilitas produk hidrolisis seperti isothiocyanates pada tanaman Brassicaceae76.Laporan sebelumnya oleh Pocock et al.77 dan Wilkinson et al.78 telah menunjukkan bahwa perubahan aktivitas dan stabilitas myrosinase juga dapat dikaitkan dengan faktor genetik dan lingkungan.
Kandungan bioaktif isothiocyanate yang diharapkan dihitung berdasarkan nilai LC50 dari setiap tepung biji pada 24 dan 72 jam (Tabel 5) untuk dibandingkan dengan aplikasi kimia yang sesuai.Setelah 24 jam, isothiocyanates dalam tepung biji menjadi lebih beracun dibandingkan senyawa murni.Nilai LC50 yang dihitung berdasarkan bagian per juta (ppm) perlakuan benih isothiocyanate lebih rendah dibandingkan nilai LC50 untuk aplikasi BITC, AITC, dan 4-HBITC.Kami mengamati larva memakan pelet tepung biji (Gambar 3A).Akibatnya, larva mungkin menerima paparan yang lebih terkonsentrasi terhadap isothiocyanates beracun dengan menelan pelet tepung biji-bijian.Hal ini paling jelas terlihat pada perlakuan tepung biji IG dan PG pada paparan 24 jam, dimana konsentrasi LC50 masing-masing 75% dan 72% lebih rendah dibandingkan perlakuan AITC murni dan 4-HBITC.Perlakuan Ls dan DFP lebih toksik dibandingkan isothiocyanate murni, dengan nilai LC50 masing-masing lebih rendah 24% dan 41%.Larva pada perlakuan kontrol berhasil menjadi kepompong (Gambar 3B), sedangkan sebagian besar larva pada perlakuan tepung biji tidak menjadi kepompong dan perkembangan larva terhambat secara signifikan (Gambar 3B,D).Di Spodopteralitura, isothiocyanates dikaitkan dengan keterbelakangan pertumbuhan dan keterlambatan perkembangan79.
Larva Ae.Nyamuk Aedes aegypti terus menerus dipaparkan dengan bubuk biji Brassica selama 24–72 jam.(A) Larva mati dengan partikel tepung biji di bagian mulutnya (dilingkari);(B) Perlakuan kontrol (dH20 tanpa penambahan tepung biji) menunjukkan larva tumbuh normal dan mulai menjadi kepompong setelah 72 jam (C, D) Larva yang diberi tepung biji;tepung biji menunjukkan perbedaan perkembangan dan tidak menjadi kepompong.
Kami belum mempelajari mekanisme efek toksik isothiocyanates pada jentik nyamuk.Namun penelitian sebelumnya pada semut api merah (Solenopsis invicta) menunjukkan bahwa penghambatan glutathione S-transferase (GST) dan esterase (EST) merupakan mekanisme utama bioaktivitas isothiocyanate, dan AITC, meskipun aktivitasnya rendah, juga dapat menghambat aktivitas GST. .semut api impor merah dalam konsentrasi rendah.Dosisnya adalah 0,5 µg/ml80.Sebaliknya, AITC menghambat asetilkolinesterase pada kumbang jagung dewasa (Sitophilus zeamais)81.Penelitian serupa harus dilakukan untuk menjelaskan mekanisme aktivitas isothiocyanate pada jentik nyamuk.
Kami menggunakan perlakuan DFP yang dilemahkan dengan panas untuk mendukung usulan bahwa hidrolisis glukosinolat tanaman untuk membentuk isothiocyanates reaktif berfungsi sebagai mekanisme pengendalian larva nyamuk dengan tepung biji sesawi.Tepung biji DFP-HT tidak beracun pada tingkat aplikasi yang diuji.Lafarga dkk.82 melaporkan bahwa glukosinolat sensitif terhadap degradasi pada suhu tinggi.Perlakuan panas juga diharapkan dapat mengubah sifat enzim myrosinase pada tepung biji dan mencegah hidrolisis glukosinolat untuk membentuk isothiocyanates reaktif.Hal ini juga dibenarkan oleh Okunade dkk.75 menunjukkan bahwa myrosinase sensitif terhadap suhu, menunjukkan bahwa aktivitas myrosinase sepenuhnya dinonaktifkan ketika sawi, sawi hitam, dan biji akar darah terkena suhu di atas 80°.C. Mekanisme ini dapat mengakibatkan hilangnya aktivitas insektisida dari tepung biji DFP yang diberi perlakuan panas.
Oleh karena itu, tepung biji sesawi dan tiga isothiocyanates utamanya bersifat racun bagi jentik nyamuk.Mengingat perbedaan antara tepung biji dan perawatan kimia, penggunaan tepung biji mungkin merupakan metode pengendalian nyamuk yang efektif.Ada kebutuhan untuk mengidentifikasi formulasi yang sesuai dan sistem pemberian yang efektif untuk meningkatkan kemanjuran dan stabilitas penggunaan bubuk biji.Hasil kami menunjukkan potensi penggunaan tepung biji sesawi sebagai alternatif pestisida sintetis.Teknologi ini bisa menjadi alat inovatif untuk mengendalikan vektor nyamuk.Karena larva nyamuk berkembang biak di lingkungan perairan dan glukosinolat tepung biji secara enzimatis diubah menjadi isothiocyanate aktif setelah hidrasi, penggunaan tepung biji sesawi dalam air yang dipenuhi nyamuk menawarkan potensi pengendalian yang signifikan.Meskipun aktivitas larvasida dari isothiocyanates bervariasi (BITC > AITC > 4-HBITC), penelitian lebih lanjut diperlukan untuk menentukan apakah menggabungkan tepung biji dengan beberapa glukosinolat secara sinergis meningkatkan toksisitas.Ini adalah studi pertama yang menunjukkan efek insektisida dari tepung biji silangan yang dihilangkan lemaknya dan tiga isothiocyanate bioaktif pada nyamuk.Hasil penelitian ini membuka terobosan baru dengan menunjukkan bahwa tepung biji kubis yang dihilangkan lemaknya, produk sampingan dari ekstraksi minyak dari biji kubis, dapat berfungsi sebagai agen larvasida yang menjanjikan untuk pengendalian nyamuk.Informasi ini dapat membantu lebih lanjut penemuan agen biokontrol tanaman dan pengembangannya sebagai biopestisida yang murah, praktis, dan ramah lingkungan.
Kumpulan data yang dihasilkan untuk penelitian ini dan analisis yang dihasilkan tersedia dari penulis terkait berdasarkan permintaan yang masuk akal.Pada akhir penelitian, seluruh bahan yang digunakan dalam penelitian (serangga dan tepung biji) dimusnahkan.
Waktu posting: 29 Juli-2024