Terima kasih telah mengunjungi Nature.com. Versi browser yang Anda gunakan memiliki dukungan CSS yang terbatas. Untuk hasil terbaik, kami sarankan Anda menggunakan versi browser yang lebih baru (atau nonaktifkan Mode Kompatibilitas di Internet Explorer). Sementara itu, untuk memastikan dukungan yang berkelanjutan, kami menampilkan situs tanpa gaya atau JavaScript.
Kombinasi senyawa insektisida yang berasal dari tanaman dapat menunjukkan interaksi sinergis atau antagonis terhadap hama. Mengingat penyebaran penyakit yang dibawa oleh nyamuk Aedes dengan cepat dan meningkatnya resistensi populasi nyamuk Aedes terhadap insektisida tradisional, dua puluh delapan kombinasi senyawa terpena berdasarkan minyak atsiri tanaman diformulasikan dan diuji terhadap tahap larva dan dewasa Aedes aegypti. Lima minyak atsiri tanaman (EO) awalnya dievaluasi untuk kemanjuran larvasida dan penggunaan dewasa, dan dua senyawa utama diidentifikasi dalam setiap EO berdasarkan hasil GC-MS. Senyawa utama yang diidentifikasi dibeli, yaitu dialil disulfida, dialil trisulfida, karvon, limonena, eugenol, metil eugenol, eukaliptol, eudesmol dan nyamuk alfa-pinena. Kombinasi biner dari senyawa-senyawa ini kemudian disiapkan menggunakan dosis subletal dan efek sinergis dan antagonisnya diuji dan ditentukan. Komposisi larvasida terbaik diperoleh dengan mencampur limonene dengan diallyl disulfide, dan komposisi adulticidal terbaik diperoleh dengan mencampur carvone dengan limonene. Larvisida sintetis yang digunakan secara komersial Temphos dan obat dewasa Malathion diuji secara terpisah dan dalam kombinasi biner dengan terpenoid. Hasil penelitian menunjukkan bahwa kombinasi temephos dan diallyl disulfide dan malathion dan eudesmol adalah kombinasi yang paling efektif. Kombinasi ampuh ini berpotensi untuk digunakan terhadap Aedes aegypti.
Minyak atsiri tanaman (EO) adalah metabolit sekunder yang mengandung berbagai senyawa bioaktif dan menjadi semakin penting sebagai alternatif pestisida sintetis. Tidak hanya ramah lingkungan dan mudah digunakan, tetapi juga merupakan campuran berbagai senyawa bioaktif, yang juga mengurangi kemungkinan berkembangnya resistensi obat1. Dengan menggunakan teknologi GC-MS, para peneliti memeriksa konstituen berbagai minyak atsiri tanaman dan mengidentifikasi lebih dari 3.000 senyawa dari 17.500 tanaman aromatik2, yang sebagian besar telah diuji untuk sifat insektisida dan dilaporkan memiliki efek insektisida3,4. Beberapa penelitian menyoroti bahwa toksisitas komponen utama senyawa tersebut sama atau lebih besar dari etilen oksida mentahnya. Namun, penggunaan senyawa individual dapat kembali memberi ruang bagi perkembangan resistensi, seperti halnya dengan insektisida kimia5,6. Oleh karena itu, fokus saat ini adalah menyiapkan campuran senyawa berbasis etilen oksida untuk meningkatkan efektivitas insektisida dan mengurangi kemungkinan resistensi pada populasi hama sasaran. Senyawa aktif individual yang ada dalam EO dapat menunjukkan efek sinergis atau antagonis dalam kombinasi yang mencerminkan aktivitas keseluruhan EO, sebuah fakta yang telah ditekankan dengan baik dalam penelitian yang dilakukan oleh peneliti sebelumnya7,8. Program pengendalian vektor juga mencakup EO dan komponen-komponennya. Aktivitas antinyamuk minyak esensial telah dipelajari secara ekstensif pada nyamuk Culex dan Anopheles. Beberapa penelitian telah berupaya mengembangkan pestisida yang efektif dengan menggabungkan berbagai tanaman dengan pestisida sintetis yang digunakan secara komersial untuk meningkatkan toksisitas keseluruhan dan meminimalkan efek samping9. Namun, penelitian tentang senyawa tersebut terhadap Aedes aegypti masih jarang. Kemajuan dalam ilmu kedokteran dan pengembangan obat-obatan dan vaksin telah membantu memerangi beberapa penyakit yang ditularkan melalui vektor. Namun, keberadaan berbagai serotipe virus, yang ditularkan oleh nyamuk Aedes aegypti, telah menyebabkan kegagalan program vaksinasi. Oleh karena itu, ketika penyakit tersebut terjadi, program pengendalian vektor adalah satu-satunya pilihan untuk mencegah penyebaran penyakit. Dalam skenario saat ini, pengendalian Aedes aegypti sangat penting karena merupakan vektor utama berbagai virus dan serotipe yang menyebabkan demam berdarah, Zika, demam berdarah dengue, demam kuning, dll. Hal yang paling penting adalah kenyataan bahwa jumlah kasus hampir semua penyakit yang ditularkan melalui vektor Aedes meningkat setiap tahun di Mesir dan meningkat di seluruh dunia. Oleh karena itu, dalam konteks ini, ada kebutuhan mendesak untuk mengembangkan tindakan pengendalian yang ramah lingkungan dan efektif untuk populasi Aedes aegypti. Kandidat potensial dalam hal ini adalah EO, senyawa penyusunnya, dan kombinasinya. Oleh karena itu, penelitian ini berupaya mengidentifikasi kombinasi sinergis yang efektif dari senyawa EO tanaman utama dari lima tanaman dengan sifat insektisida (yaitu, mint, kemangi suci, Eucalyptus spotted, Allium sulfur dan melaleuca) terhadap Aedes aegypti.
Semua EO yang dipilih menunjukkan aktivitas larvasida potensial terhadap Aedes aegypti dengan LC50 24 jam berkisar antara 0,42 hingga 163,65 ppm. Aktivitas larvasida tertinggi tercatat pada EO pepermin (Mp) dengan nilai LC50 0,42 ppm pada 24 jam, diikuti oleh bawang putih (As) dengan nilai LC50 16,19 ppm pada 24 jam (Tabel 1).
Kecuali Ocimum Sainttum, Os EO, keempat EO lain yang disaring menunjukkan efek alergen yang jelas, dengan nilai LC50 berkisar antara 23,37 hingga 120,16 ppm selama periode paparan 24 jam. Thymophilus striata (Cl) EO paling efektif dalam membunuh orang dewasa dengan nilai LC50 sebesar 23,37 ppm dalam waktu 24 jam setelah paparan, diikuti oleh Eucalyptus maculata (Em) yang memiliki nilai LC50 sebesar 101,91 ppm (Tabel 1). Di sisi lain, nilai LC50 untuk Os belum ditentukan karena tingkat kematian tertinggi sebesar 53% tercatat pada dosis tertinggi (Gambar Tambahan 3).
Dua senyawa penyusun utama dalam setiap EO diidentifikasi dan dipilih berdasarkan hasil basis data perpustakaan NIST, persentase area kromatogram GC, dan hasil spektrum MS (Tabel 2). Untuk EO As, senyawa utama yang diidentifikasi adalah dialil disulfida dan dialil trisulfida; untuk EO Mp, senyawa utama yang diidentifikasi adalah karvon dan limonena, untuk EO Em, senyawa utama yang diidentifikasi adalah eudesmol dan eukaliptol; Untuk EO Os, senyawa utama yang diidentifikasi adalah eugenol dan metil eugenol, dan untuk EO Cl, senyawa utama yang diidentifikasi adalah eugenol dan α-pinena (Gambar 1, Gambar Tambahan 5–8, Tabel Tambahan 1–5).
Hasil spektrometri massa terpenoid utama dari minyak esensial terpilih (A-dialil disulfida; B-dialil trisulfida; C-eugenol; D-metil eugenol; E-limonena; F-aromatik ceperon; G-α-pinena; H-sineol; R-eudamol).
Sebanyak sembilan senyawa (dialil disulfida, dialil trisulfida, eugenol, metil eugenol, karvon, limonen, eukaliptol, eudesmol, α-pinena) diidentifikasi sebagai senyawa efektif yang merupakan komponen utama EO dan secara individual diuji hayati terhadap Aedes aegypti pada stadium larva. Senyawa eudesmol memiliki aktivitas larvasida tertinggi dengan nilai LC50 sebesar 2,25 ppm setelah 24 jam paparan. Senyawa dialil disulfida dan dialil trisulfida juga ditemukan memiliki efek larvasida potensial, dengan dosis subletal rata-rata dalam kisaran 10–20 ppm. Aktivitas larvasida sedang kembali diamati untuk senyawa eugenol, limonen, dan eukaliptol dengan nilai LC50 masing-masing 63,35 ppm, 139,29 ppm. dan 181,33 ppm setelah 24 jam, masing-masing (Tabel 3). Akan tetapi, tidak ditemukan potensi larvasida yang signifikan dari metil eugenol dan karvon bahkan pada dosis tertinggi, sehingga nilai LC50 tidak dihitung (Tabel 3). Larvisida sintetis Temephos memiliki konsentrasi mematikan rata-rata 0,43 ppm terhadap Aedes aegypti selama 24 jam paparan (Tabel 3, Tabel Tambahan 6).
Tujuh senyawa (diallyl disulfide, diallyl trisulfide, eucalyptol, α-pinene, eudesmol, limonene dan carvone) diidentifikasi sebagai senyawa utama EO yang efektif dan diuji secara individual terhadap nyamuk Aedes Mesir dewasa. Menurut analisis regresi Probit, Eudesmol ditemukan memiliki potensi tertinggi dengan nilai LC50 sebesar 1,82 ppm, diikuti oleh Eucalyptol dengan nilai LC50 sebesar 17,60 ppm pada waktu paparan 24 jam. Lima senyawa yang tersisa yang diuji cukup berbahaya bagi orang dewasa dengan LC50 berkisar antara 140,79 hingga 737,01 ppm (Tabel 3). Malathion organofosfor sintetis kurang ampuh daripada eudesmol dan lebih tinggi daripada enam senyawa lainnya, dengan nilai LC50 sebesar 5,44 ppm selama periode paparan 24 jam (Tabel 3, Tabel Tambahan 6).
Tujuh senyawa utama yang poten dan organofosfat tamephosate dipilih untuk memformulasikan kombinasi biner dosis LC50 mereka dalam rasio 1:1. Sebanyak 28 kombinasi biner disiapkan dan diuji untuk mengetahui kemanjuran larvasidanya terhadap Aedes aegypti. Sembilan kombinasi ditemukan bersifat sinergis, 14 kombinasi bersifat antagonis, dan lima kombinasi tidak bersifat larvasida. Di antara kombinasi sinergis, kombinasi dialil disulfida dan temofol adalah yang paling efektif, dengan mortalitas 100% diamati setelah 24 jam (Tabel 4). Demikian pula, campuran limonene dengan dialil disulfida dan eugenol dengan timofos menunjukkan potensi yang baik dengan mortalitas larva yang diamati sebesar 98,3% (Tabel 5). Keempat kombinasi yang tersisa, yaitu eudesmol plus eucalyptol, eudesmol plus limonene, eucalyptol plus alpha-pinene, alpha-pinene plus temephos, juga menunjukkan kemanjuran larvasida yang signifikan, dengan tingkat kematian yang diamati melebihi 90%. Tingkat kematian yang diharapkan mendekati 60-75%. (Tabel 4). Namun, kombinasi limonene dengan α-pinene atau eucalyptus menunjukkan reaksi antagonis. Demikian pula, campuran Temephos dengan eugenol atau eucalyptus atau eudesmol atau diallyl trisulfide telah ditemukan memiliki efek antagonis. Demikian pula, kombinasi diallyl disulfide dan diallyl trisulfide dan kombinasi salah satu dari senyawa ini dengan eudesmol atau eugenol bersifat antagonis dalam tindakan larvasidanya. Antagonisme juga telah dilaporkan dengan kombinasi eudesmol dengan eugenol atau α-pinene.
Dari semua 28 campuran biner yang diuji untuk aktivitas asam pada orang dewasa, 7 kombinasi bersifat sinergis, 6 tidak memiliki efek, dan 15 bersifat antagonis. Campuran eudesmol dengan eukaliptus dan limonene dengan karvon ditemukan lebih efektif daripada kombinasi sinergis lainnya, dengan tingkat kematian pada 24 jam masing-masing sebesar 76% dan 100% (Tabel 5). Malathion telah diamati menunjukkan efek sinergis dengan semua kombinasi senyawa kecuali limonene dan diallyl trisulfide. Di sisi lain, antagonisme telah ditemukan antara diallyl disulfide dan diallyl trisulfide dan kombinasi salah satunya dengan eukaliptus, atau eukaliptol, atau karvon, atau limonene. Demikian pula, kombinasi α-pinene dengan eudesmol atau limonene, eucalyptol dengan carvone atau limonene, dan limonene dengan eudesmol atau malathion menunjukkan efek larvasida antagonis. Untuk enam kombinasi yang tersisa, tidak ada perbedaan signifikan antara mortalitas yang diharapkan dan yang diamati (Tabel 5).
Berdasarkan efek sinergis dan dosis subletal, toksisitas larvasida mereka terhadap sejumlah besar nyamuk Aedes aegypti akhirnya dipilih dan diuji lebih lanjut. Hasil penelitian menunjukkan bahwa mortalitas larva yang diamati menggunakan kombinasi biner eugenol-limonene, diallyl disulfide-limonene dan diallyl disulfide-timephos adalah 100%, sedangkan mortalitas larva yang diharapkan adalah 76,48%, 72,16% dan 63,4%, masing-masing (Tabel 6). . Kombinasi limonene dan eudesmol relatif kurang efektif, dengan 88% mortalitas larva diamati selama periode paparan 24 jam (Tabel 6). Singkatnya, keempat kombinasi biner yang dipilih juga menunjukkan efek larvasida sinergis terhadap Aedes aegypti ketika diterapkan dalam skala besar (Tabel 6).
Tiga kombinasi sinergis dipilih untuk uji hayati adultosidal guna mengendalikan populasi besar nyamuk Aedes aegypti dewasa. Untuk memilih kombinasi yang akan diuji pada koloni serangga besar, pertama-tama kami fokus pada dua kombinasi terpena sinergis terbaik, yaitu karvon plus limonen dan eukaliptol plus eudesmol. Kedua, kombinasi sinergis terbaik dipilih dari kombinasi malathion organofosfat sintetik dan terpenoid. Kami yakin bahwa kombinasi malathion dan eudesmol merupakan kombinasi terbaik untuk pengujian pada koloni serangga besar karena mortalitas teramati tertinggi dan nilai LC50 bahan kandidat yang sangat rendah. Malathion menunjukkan sinergisme dalam kombinasi dengan α-pinena, dialil disulfida, eukaliptus, karvon, dan eudesmol. Namun jika dilihat dari nilai LC50, Eudesmol memiliki nilai terendah (2,25 ppm). Nilai LC50 terhitung dari malathion, α-pinene, diallyl disulfide, eucalyptol dan carvone masing-masing adalah 5,4, 716,55, 166,02, 17,6 dan 140,79 ppm. Nilai-nilai ini menunjukkan bahwa kombinasi malathion dan eudesmol merupakan kombinasi yang optimal dalam hal dosis. Hasil penelitian menunjukkan bahwa kombinasi carvone plus limonene dan eudesmol plus malathion memiliki mortalitas teramati 100% dibandingkan dengan mortalitas yang diharapkan sebesar 61% hingga 65%. Kombinasi lain, eudesmol plus eucalyptol, menunjukkan tingkat mortalitas 78,66% setelah 24 jam paparan, dibandingkan dengan tingkat mortalitas yang diharapkan sebesar 60%. Ketiga kombinasi yang dipilih menunjukkan efek sinergis bahkan ketika diterapkan dalam skala besar terhadap Aedes aegypti dewasa (Tabel 6).
Dalam penelitian ini, minyak atsiri tanaman terpilih seperti Mp, As, Os, Em dan Cl menunjukkan efek mematikan yang menjanjikan pada tahap larva dan dewasa Aedes aegypti. Minyak atsiri Mp memiliki aktivitas larvasida tertinggi dengan nilai LC50 sebesar 0,42 ppm, diikuti oleh minyak atsiri As, Os dan Em dengan nilai LC50 kurang dari 50 ppm setelah 24 jam. Hasil ini konsisten dengan penelitian sebelumnya terhadap nyamuk dan lalat diptera lainnya10,11,12,13,14. Meskipun potensi larvasida Cl lebih rendah daripada minyak atsiri lainnya, dengan nilai LC50 sebesar 163,65 ppm setelah 24 jam, potensi dewasanya adalah yang tertinggi dengan nilai LC50 sebesar 23,37 ppm setelah 24 jam. EO Mp, As dan Em juga menunjukkan potensi alersidal yang baik dengan nilai LC50 dalam kisaran 100–120 ppm pada 24 jam paparan, tetapi relatif lebih rendah daripada efikasi larvasidanya. Di sisi lain, EO Os menunjukkan efek alersidal yang dapat diabaikan bahkan pada dosis terapeutik tertinggi. Dengan demikian, hasil menunjukkan bahwa toksisitas etilen oksida terhadap tanaman dapat bervariasi tergantung pada tahap perkembangan nyamuk15. Hal ini juga tergantung pada laju penetrasi EO ke dalam tubuh serangga, interaksinya dengan enzim target tertentu, dan kapasitas detoksifikasi nyamuk pada setiap tahap perkembangan16. Sejumlah besar penelitian telah menunjukkan bahwa senyawa komponen utama merupakan faktor penting dalam aktivitas biologis etilen oksida, karena merupakan mayoritas dari total senyawa3,12,17,18. Oleh karena itu, kami mempertimbangkan dua senyawa utama dalam setiap EO. Berdasarkan hasil GC-MS, dialil disulfida dan dialil trisulfida diidentifikasi sebagai senyawa utama EO As, yang konsisten dengan laporan sebelumnya19,20,21. Meskipun laporan sebelumnya menunjukkan bahwa mentol adalah salah satu senyawa utamanya, karvon dan limonena kembali diidentifikasi sebagai senyawa utama EO Mp22,23. Profil komposisi EO Os menunjukkan bahwa eugenol dan metil eugenol adalah senyawa utama, yang serupa dengan temuan peneliti sebelumnya16,24. Eukaliptol dan eukaliptol telah dilaporkan sebagai senyawa utama yang terdapat dalam minyak daun Em, yang konsisten dengan temuan beberapa peneliti25,26 tetapi bertentangan dengan temuan Olalade et al.27. Dominasi sineol dan α-pinena diamati dalam minyak atsiri melaleuca, yang serupa dengan penelitian sebelumnya28,29. Perbedaan intraspesifik dalam komposisi dan konsentrasi minyak atsiri yang diekstrak dari spesies tanaman yang sama di lokasi yang berbeda telah dilaporkan dan juga diamati dalam penelitian ini, yang dipengaruhi oleh kondisi pertumbuhan tanaman geografis, waktu panen, tahap perkembangan, atau usia tanaman. penampilan kemotipe, dll.22,30,31,32. Senyawa-senyawa kunci yang diidentifikasi kemudian dibeli dan diuji untuk efek larvasida dan efeknya pada nyamuk Aedes aegypti dewasa. Hasil penelitian menunjukkan bahwa aktivitas larvasida dialil disulfida sebanding dengan EO As mentah. Tetapi aktivitas dialil trisulfida lebih tinggi daripada EO As. Hasil ini serupa dengan yang diperoleh oleh Kimbaris et al. 33 pada Culex philippines. Namun, kedua senyawa ini tidak menunjukkan aktivitas autosidal yang baik terhadap nyamuk target, yang konsisten dengan hasil Plata-Rueda et al 34 pada Tenebrio molitor. Os EO efektif terhadap stadium larva Aedes aegypti, tetapi tidak terhadap stadium dewasa. Telah ditetapkan bahwa aktivitas larvasida senyawa-senyawa individual utama lebih rendah daripada Os EO mentah. Ini menyiratkan peran senyawa-senyawa lain dan interaksinya dalam etilen oksida mentah. Metil eugenol sendiri memiliki aktivitas yang dapat diabaikan, sedangkan eugenol sendiri memiliki aktivitas larvasida sedang. Kesimpulan ini menegaskan, di satu sisi,35,36, dan di sisi lain, bertentangan dengan kesimpulan para peneliti sebelumnya37,38. Perbedaan dalam gugus fungsi eugenol dan metil eugenol dapat mengakibatkan toksisitas yang berbeda terhadap serangga target yang sama39. Limonene ditemukan memiliki aktivitas larvasida sedang, sedangkan efek karvon tidak signifikan. Demikian pula, toksisitas limonene yang relatif rendah terhadap serangga dewasa dan toksisitas karvon yang tinggi mendukung hasil dari beberapa penelitian sebelumnya40 tetapi bertentangan dengan yang lain41. Kehadiran ikatan rangkap pada posisi intrasiklik dan eksosiklik dapat meningkatkan manfaat senyawa ini sebagai larvasida3,41, sementara karvon, yang merupakan keton dengan karbon alfa dan beta tak jenuh, dapat menunjukkan potensi toksisitas yang lebih tinggi pada orang dewasa42. Namun, karakteristik individu limonene dan karvon jauh lebih rendah daripada total EO Mp (Tabel 1, Tabel 3). Di antara terpenoid yang diuji, eudesmol ditemukan memiliki aktivitas larvasida dan dewasa terbesar dengan nilai LC50 di bawah 2,5 ppm, menjadikannya senyawa yang menjanjikan untuk pengendalian nyamuk Aedes. Kinerjanya lebih baik daripada seluruh EO Em, meskipun ini tidak konsisten dengan temuan Cheng et al.40. Eudesmol adalah seskuiterpena dengan dua unit isoprena yang kurang mudah menguap daripada monoterpena teroksigenasi seperti eukaliptus dan karena itu memiliki potensi lebih besar sebagai pestisida. Eucalyptol sendiri memiliki aktivitas dewasa yang lebih besar daripada aktivitas larvasida, dan hasil dari penelitian sebelumnya mendukung dan membantah hal ini37,43,44. Aktivitasnya sendiri hampir sebanding dengan seluruh EO Cl. Monoterpena bisiklik lainnya, α-pinena, memiliki efek dewasa yang lebih kecil pada Aedes aegypti daripada efek larvasida, yang merupakan kebalikan dari efek EO Cl penuh. Aktivitas insektisida terpenoid secara keseluruhan dipengaruhi oleh lipofilisitasnya, volatilitasnya, percabangan karbon, area proyeksi, luas permukaan, gugus fungsi dan posisinya45,46. Senyawa-senyawa ini dapat bekerja dengan menghancurkan akumulasi sel, menghalangi aktivitas pernapasan, mengganggu transmisi impuls saraf, dll.47 Organofosfat sintetis Temephos ditemukan memiliki aktivitas larvasida tertinggi dengan nilai LC50 sebesar 0,43 ppm, yang konsisten dengan data Lek-Utala48. Aktivitas malathion organofosfor sintetis pada orang dewasa dilaporkan sebesar 5,44 ppm. Meskipun kedua organofosfor ini telah menunjukkan respons yang baik terhadap strain Aedes aegypti di laboratorium, resistensi nyamuk terhadap senyawa ini telah dilaporkan di berbagai belahan dunia49. Akan tetapi, tidak ditemukan laporan serupa tentang perkembangan resistensi terhadap obat-obatan herbal50. Dengan demikian, bahan-bahan botani dianggap sebagai alternatif potensial untuk pestisida kimia dalam program pengendalian vektor.
Efek larvasida diuji pada 28 kombinasi biner (1:1) yang dibuat dari terpenoid poten dan terpenoid dengan timofos, dan 9 kombinasi ditemukan bersinergi, 14 antagonis, dan 5 antagonis. Tidak ada efek. Di sisi lain, dalam bioassay potensi dewasa, 7 kombinasi ditemukan bersinergi, 15 kombinasi antagonis, dan 6 kombinasi dilaporkan tidak memiliki efek. Alasan mengapa kombinasi tertentu menghasilkan efek sinergis mungkin karena senyawa kandidat berinteraksi secara simultan dalam jalur penting yang berbeda, atau karena penghambatan berurutan dari enzim kunci yang berbeda dari jalur biologis tertentu51. Kombinasi limonene dengan diallyl disulfide, eucalyptus atau eugenol ditemukan bersinergi dalam aplikasi skala kecil dan besar (Tabel 6), sedangkan kombinasinya dengan eucalyptus atau α-pinene ditemukan memiliki efek antagonis pada larva. Rata-rata, limonene tampak sebagai sinergis yang baik, mungkin karena adanya gugus metil, penetrasi yang baik ke stratum korneum, dan mekanisme kerja yang berbeda52,53. Sebelumnya telah dilaporkan bahwa limonene dapat menyebabkan efek toksik dengan menembus kutikula serangga (toksisitas kontak), memengaruhi sistem pencernaan (antifeedant), atau memengaruhi sistem pernapasan (aktivitas fumigasi),54 sementara fenilpropanoid seperti eugenol dapat memengaruhi enzim metabolik55. Oleh karena itu, kombinasi senyawa dengan mekanisme kerja yang berbeda dapat meningkatkan efek mematikan keseluruhan dari campuran tersebut. Eucalyptol ditemukan bersinergi dengan diallyl disulfide, eucalyptus atau α-pinene, tetapi kombinasi lain dengan senyawa lain bersifat non-larvisidal atau antagonis. Studi awal menunjukkan bahwa eucalyptol memiliki aktivitas penghambatan pada asetilkolinesterase (AChE), serta reseptor oktaamine dan GABA56. Karena monoterpena siklik, eukaliptol, eugenol, dll. mungkin memiliki mekanisme kerja yang sama dengan aktivitas neurotoksiknya, 57 dengan demikian meminimalkan efek gabungannya melalui penghambatan bersama. Demikian pula, kombinasi Temephos dengan dialil disulfida, α-pinena, dan limonena ditemukan bersifat sinergis, mendukung laporan sebelumnya tentang efek sinergis antara produk herbal dan organofosfat sintetis58.
Kombinasi eudesmol dan eucalyptol ditemukan memiliki efek sinergis pada tahap larva dan dewasa Aedes aegypti, mungkin karena cara kerjanya yang berbeda karena struktur kimianya yang berbeda. Eudesmol (seskuiterpena) dapat memengaruhi sistem pernapasan 59 dan eucalyptol (monoterpena) dapat memengaruhi asetilkolinesterase 60 . Paparan bersama bahan-bahan tersebut ke dua atau lebih lokasi target dapat meningkatkan efek mematikan keseluruhan dari kombinasi tersebut. Dalam bioassay zat dewasa, malathion ditemukan bersinergi dengan karvon atau eucalyptol atau eucalyptol atau diallyl disulfide atau α-pinene, yang menunjukkan bahwa malathion bersinergi dengan penambahan limonene dan di. Kandida sinergis yang baik untuk seluruh portofolio senyawa terpene, dengan pengecualian allyl trisulfide. Thangam dan Kathiresan61 juga melaporkan hasil serupa dari efek sinergis malathion dengan ekstrak herbal. Respons sinergis ini mungkin disebabkan oleh efek toksik gabungan dari malathion dan fitokimia pada enzim detoksifikasi serangga. Organofosfat seperti malathion umumnya bekerja dengan menghambat esterase sitokrom P450 dan monooksigenase62,63,64. Oleh karena itu, menggabungkan malathion dengan mekanisme kerja ini dan terpena dengan mekanisme kerja yang berbeda dapat meningkatkan efek mematikan secara keseluruhan pada nyamuk.
Di sisi lain, antagonisme menunjukkan bahwa senyawa yang dipilih kurang aktif dalam kombinasi daripada masing-masing senyawa sendiri. Alasan antagonisme dalam beberapa kombinasi mungkin karena satu senyawa memodifikasi perilaku senyawa lain dengan mengubah laju penyerapan, distribusi, metabolisme, atau ekskresi. Peneliti awal menganggap ini sebagai penyebab antagonisme dalam kombinasi obat. Molekul Mekanisme yang mungkin 65. Demikian pula, kemungkinan penyebab antagonisme mungkin terkait dengan mekanisme kerja yang serupa, persaingan senyawa penyusun untuk reseptor atau situs target yang sama. Dalam beberapa kasus, penghambatan non-kompetitif terhadap protein target juga dapat terjadi. Dalam penelitian ini, dua senyawa organosulfur, dialil disulfida dan dialil trisulfida, menunjukkan efek antagonis, mungkin karena persaingan untuk situs target yang sama. Demikian pula, kedua senyawa sulfur ini menunjukkan efek antagonis dan tidak memiliki efek ketika dikombinasikan dengan eudesmol dan α-pinena. Eudesmol dan alfa-pinena bersifat siklik, sedangkan dialil disulfida dan dialil trisulfida bersifat alifatik. Berdasarkan struktur kimianya, kombinasi senyawa-senyawa ini seharusnya meningkatkan aktivitas mematikan secara keseluruhan karena lokasi targetnya biasanya berbeda34,47, tetapi secara eksperimental kami menemukan antagonisme, yang mungkin disebabkan oleh peran senyawa-senyawa ini dalam beberapa organisme yang tidak diketahui secara in vivo. sistem sebagai hasil interaksi. Demikian pula, kombinasi sineol dan α-pinena menghasilkan respons antagonis, meskipun para peneliti sebelumnya melaporkan bahwa kedua senyawa tersebut memiliki target aksi yang berbeda47,60. Karena kedua senyawa tersebut adalah monoterpen siklik, mungkin ada beberapa lokasi target umum yang dapat bersaing untuk mengikat dan memengaruhi toksisitas keseluruhan dari pasangan kombinatorial yang dipelajari.
Berdasarkan nilai LC50 dan mortalitas yang diamati, dipilih dua kombinasi terpena sinergis terbaik, yaitu pasangan karvon + limonen dan eukaliptol + eudesmol, serta malathion organofosfor sintetik dengan terpena. Kombinasi sinergis optimal dari senyawa malathion + Eudesmol diuji dalam bioassay insektisida dewasa. Sasar koloni serangga besar untuk memastikan apakah kombinasi efektif ini dapat bekerja melawan sejumlah besar individu di ruang paparan yang relatif besar. Semua kombinasi ini menunjukkan efek sinergis terhadap kawanan besar serangga. Hasil serupa diperoleh untuk kombinasi larvasida sinergis optimal yang diuji terhadap populasi besar larva Aedes aegypti. Dengan demikian, dapat dikatakan bahwa kombinasi larvasida sinergis dan adultisidal yang efektif dari senyawa EO tanaman merupakan kandidat kuat terhadap bahan kimia sintetis yang ada dan selanjutnya dapat digunakan untuk mengendalikan populasi Aedes aegypti. Demikian pula, kombinasi efektif larvasida sintetis atau adultisida dengan terpena juga dapat digunakan untuk mengurangi dosis timofos atau malathion yang diberikan kepada nyamuk. Kombinasi sinergis yang ampuh ini dapat memberikan solusi untuk penelitian selanjutnya tentang evolusi resistensi obat pada nyamuk Aedes.
Telur Aedes aegypti dikumpulkan dari Regional Medical Research Centre, Dibrugarh, Indian Council of Medical Research dan disimpan pada suhu terkontrol (28 ± 1 °C) dan kelembapan (85 ± 5%) di Department of Zoology, Gauhati University dengan kondisi berikut: Arivoli dideskripsikan dkk. Setelah menetas, larva diberi makanan larva (bubuk biskuit anjing dan ragi dengan perbandingan 3:1) dan nyamuk dewasa diberi larutan glukosa 10%. Dimulai pada hari ke-3 setelah kemunculan, nyamuk betina dewasa dibiarkan menghisap darah tikus albino. Rendam kertas saring dalam air di gelas dan letakkan di kandang bertelur.
Sampel tanaman terpilih yaitu daun eukaliptus (Myrtaceae), kemangi (Lamiaceae), mint (Lamiaceae), melaleuca (Myrtaceae) dan umbi allium (Amaryllidaceae). Dikumpulkan dari Guwahati dan diidentifikasi oleh Departemen Botani, Universitas Gauhati. Sampel tanaman yang dikumpulkan (500 g) mengalami hidrodistilasi menggunakan peralatan Clevenger selama 6 jam. Minyak atsiri yang diekstraksi dikumpulkan dalam botol kaca bersih dan disimpan pada suhu 4°C untuk penelitian lebih lanjut.
Toksisitas larvasida dipelajari menggunakan prosedur standar Organisasi Kesehatan Dunia yang sedikit dimodifikasi 67 . Gunakan DMSO sebagai pengemulsi. Setiap konsentrasi EO awalnya diuji pada 100 dan 1000 ppm, mengekspos 20 larva di setiap replikasi. Berdasarkan hasil, rentang konsentrasi diterapkan dan mortalitas dicatat dari 1 jam hingga 6 jam (dengan interval 1 jam), dan pada 24 jam, 48 jam dan 72 jam setelah perawatan. Konsentrasi subletal (LC50) ditentukan setelah 24, 48 dan 72 jam paparan. Setiap konsentrasi diuji dalam rangkap tiga bersama dengan satu kontrol negatif (hanya air) dan satu kontrol positif (air yang diolah dengan DMSO). Jika terjadi pupasi dan lebih dari 10% larva kelompok kontrol mati, percobaan diulang. Jika tingkat mortalitas pada kelompok kontrol antara 5-10%, gunakan rumus koreksi Abbott 68.
Metode yang dijelaskan oleh Ramar et al. 69 digunakan untuk bioassay dewasa terhadap Aedes aegypti menggunakan aseton sebagai pelarut. Setiap EO awalnya diuji terhadap nyamuk Aedes aegypti dewasa pada konsentrasi 100 dan 1000 ppm. Oleskan 2 ml setiap larutan yang disiapkan ke nomor Whatman. 1 lembar kertas saring (ukuran 12 x 15 cm2) dan biarkan aseton menguap selama 10 menit. Kertas saring yang diolah dengan hanya 2 ml aseton digunakan sebagai kontrol. Setelah aseton menguap, kertas saring yang diolah dan kertas saring kontrol ditempatkan dalam tabung silinder (kedalaman 10 cm). Sepuluh nyamuk berusia 3 hingga 4 hari yang tidak menghisap darah dipindahkan ke rangkap tiga dari setiap konsentrasi. Berdasarkan hasil pengujian pendahuluan, berbagai konsentrasi minyak terpilih diuji. Mortalitas dicatat pada 1 jam, 2 jam, 3 jam, 4 jam, 5 jam, 6 jam, 24 jam, 48 jam, dan 72 jam setelah nyamuk dilepaskan. Hitung nilai LC50 untuk waktu paparan 24 jam, 48 jam, dan 72 jam. Jika tingkat mortalitas pada kelompok kontrol melebihi 20%, ulangi seluruh pengujian. Begitu pula, jika tingkat mortalitas pada kelompok kontrol lebih besar dari 5%, sesuaikan hasil untuk sampel yang diobati menggunakan rumus Abbott68.
Kromatografi gas (Agilent 7890A) dan spektrometri massa (Accu TOF GCv, Jeol) dilakukan untuk menganalisis senyawa penyusun minyak atsiri terpilih. GC dilengkapi dengan detektor FID dan kolom kapiler (HP5-MS). Gas pembawa adalah helium, laju alir 1 ml/menit. Program GC mengelompokkan Allium sativum pada 10:80-1M-8-220-5M-8-270-9M dan Ocimum Sainttum pada 10:80-3M-8-200-3M-10-275-1M-5 – 280, untuk mint 10:80-1M-8-200-5M-8-275-1M-5-280, untuk eucalyptus 20:60-1M-10-200-3M-30-280, dan untuk merah Untuk seribu lapisan yaitu 10:60-1M-8-220-5M-8-270-3M.
Senyawa utama setiap EO diidentifikasi berdasarkan persentase area yang dihitung dari kromatogram GC dan hasil spektrometri massa (dirujuk ke basis data standar NIST 70).
Dua senyawa utama dalam setiap EO dipilih berdasarkan hasil GC-MS dan dibeli dari Sigma-Aldrich dengan kemurnian 98–99% untuk uji hayati lebih lanjut. Senyawa tersebut diuji untuk mengetahui efektivitas larvasida dan kemanjuran larvasida dewasa terhadap Aedes aegypti seperti yang dijelaskan di atas. Larvisida sintetis yang paling umum digunakan, tamephosate (Sigma Aldrich) dan obat dewasa malathion (Sigma Aldrich), dianalisis untuk membandingkan efektivitasnya dengan senyawa EO terpilih, dengan mengikuti prosedur yang sama.
Campuran biner dari senyawa terpena terpilih dan senyawa terpena ditambah organofosfat komersial (tilephos dan malathion) disiapkan dengan mencampur dosis LC50 dari setiap senyawa kandidat dalam rasio 1:1. Kombinasi yang disiapkan diuji pada tahap larva dan dewasa Aedes aegypti seperti dijelaskan di atas. Setiap bioassay dilakukan dalam rangkap tiga untuk setiap kombinasi dan dalam rangkap tiga untuk senyawa individual yang ada dalam setiap kombinasi. Kematian serangga target dicatat setelah 24 jam. Hitung tingkat kematian yang diharapkan untuk campuran biner menggunakan rumus berikut.
di mana E = tingkat kematian yang diharapkan dari nyamuk Aedes aegypti sebagai respon terhadap kombinasi biner, yaitu hubungan (A + B).
Efek dari setiap campuran biner diberi label sebagai sinergis, antagonis, atau tidak berpengaruh berdasarkan nilai χ2 yang dihitung dengan metode yang dijelaskan oleh Pavla52. Hitung nilai χ2 untuk setiap kombinasi menggunakan rumus berikut.
Efek dari suatu kombinasi didefinisikan sebagai sinergis ketika nilai χ2 yang dihitung lebih besar dari nilai tabel untuk derajat kebebasan yang sesuai (interval kepercayaan 95%) dan jika mortalitas yang diamati ditemukan melebihi mortalitas yang diharapkan. Demikian pula, jika nilai χ2 yang dihitung untuk kombinasi apa pun melebihi nilai tabel dengan beberapa derajat kebebasan, tetapi mortalitas yang diamati lebih rendah dari mortalitas yang diharapkan, pengobatan dianggap antagonis. Dan jika dalam kombinasi apa pun nilai χ2 yang dihitung lebih kecil dari nilai tabel dalam derajat kebebasan yang sesuai, kombinasi tersebut dianggap tidak memiliki efek.
Tiga hingga empat kombinasi yang berpotensi sinergis (100 larva dan 50 aktivitas larvasida dan serangga dewasa) dipilih untuk pengujian terhadap sejumlah besar serangga. Serangga dewasa) lanjutkan seperti di atas. Bersamaan dengan campuran, senyawa individual yang ada dalam campuran yang dipilih juga diuji pada larva dan serangga dewasa Aedes aegypti dalam jumlah yang sama. Rasio kombinasi adalah satu bagian dosis LC50 dari satu senyawa kandidat dan bagian dosis LC50 dari senyawa penyusun lainnya. Dalam bioassay aktivitas dewasa, senyawa yang dipilih dilarutkan dalam pelarut aseton dan dioleskan ke kertas saring yang dibungkus dalam wadah plastik silinder 1300 cm3. Aseton diuapkan selama 10 menit dan serangga dewasa dilepaskan. Demikian pula, dalam bioassay larvasida, dosis senyawa kandidat LC50 pertama-tama dilarutkan dalam volume DMSO yang sama dan kemudian dicampur dengan 1 liter air yang disimpan dalam wadah plastik 1300 cc, dan larva dilepaskan.
Analisis probabilistik terhadap 71 data mortalitas yang tercatat dilakukan menggunakan SPSS (versi 16) dan perangkat lunak Minitab untuk menghitung nilai LC50.
Waktu posting: 01-Jul-2024