मच्छरों के विरुद्ध पर्यावरण अनुकूल लार्वानाशक के रूप में गोभी के बीज के पाउडर और उसके यौगिकों की जैविक गतिविधि

प्रभावी ढंग सेमच्छरों पर नियंत्रणऔर इनसे फैलने वाली बीमारियों की घटनाओं को कम करने के लिए, रासायनिक कीटनाशकों के रणनीतिक, टिकाऊ और पर्यावरण के अनुकूल विकल्पों की आवश्यकता है। हमने मिस्र के एडीज़ (एल., 1762) के नियंत्रण में उपयोग के लिए जैविक रूप से निष्क्रिय ग्लूकोसाइनोलेट्स के एंजाइमेटिक हाइड्रोलिसिस द्वारा उत्पादित पादप-व्युत्पन्न आइसोथियोसाइनेट्स के स्रोत के रूप में कुछ ब्रैसिकेसी (ब्रैसिका परिवार) के बीज आहार का मूल्यांकन किया। पांच-वसा रहित बीज भोजन (ब्रैसिका जुन्सिया (एल) ज़ेर्न., 1859, लेपिडियम सैटिवम एल., 1753, सिनापिस अल्बा एल., 1753, थ्लास्पी आर्वेन्से एल., 1753 और थ्लास्पी आर्वेन्से - थर्मल निष्क्रियता और एंजाइमेटिक गिरावट के तीन मुख्य प्रकार रासायनिक उत्पाद 24 घंटे के एक्सपोजर पर एडीज एजिप्टी लार्वा के लिए एलिल आइसोथियोसाइनेट, बेंजाइल आइसोथियोसाइनेट और 4-हाइड्रॉक्सीबेन्ज़ाइलिसोथियोसाइनेट की विषाक्तता (एलसी50) निर्धारित करने के लिए = 0.04 ग्राम/120 मिलीलीटर डीएच2ओ)। सरसों, सफेद सरसों और हॉर्सटेल के लिए एलसी50 मान। एलिल आइसोथियोसाइनेट (LC50 = 19.35 ppm) की तुलना में बीज भोजन क्रमशः 0.05, 0.08 और 0.05 था और 4.-हाइड्रॉक्सीबेंजाइलिसोथियोसाइनेट (LC50 = 55.41 ppm) क्रमशः 0.1 ग्राम/120 मिली dH2O की तुलना में उपचार के 24 घंटे बाद लार्वा के लिए अधिक विषाक्त था। ये परिणाम अल्फाल्फा बीज भोजन के उत्पादन के अनुरूप हैं। बेंजाइल एस्टर की उच्च दक्षता गणना किए गए LC50 मूल्यों से मेल खाती है। बीज भोजन का उपयोग मच्छर नियंत्रण की एक प्रभावी विधि प्रदान कर सकता है। मच्छर लार्वा के खिलाफ क्रूसिफेरस बीज पाउडर और इसके मुख्य रासायनिक घटकों की प्रभावशीलता और दिखाता है कि क्रूसिफेरस बीज पाउडर में प्राकृतिक यौगिक मच्छर नियंत्रण के लिए एक आशाजनक पर्यावरण के अनुकूल लार्विसाइड के रूप में काम कर सकते हैं।
एडीज़ मच्छरों से होने वाली वेक्टर जनित बीमारियाँ एक प्रमुख वैश्विक सार्वजनिक स्वास्थ्य समस्या बनी हुई हैं। मच्छर जनित बीमारियों का प्रकोप भौगोलिक रूप से फैलता है1,2,3 और फिर से उभरता है, जिससे गंभीर बीमारियों का प्रकोप4,5,6,7 होता है। मनुष्यों और जानवरों में बीमारियों का प्रसार (जैसे, चिकनगुनिया, डेंगू, रिफ्ट वैली बुखार, पीला बुखार और जीका वायरस) अभूतपूर्व है। अकेले डेंगू बुखार से उष्णकटिबंधीय क्षेत्रों में लगभग 3.6 अरब लोगों को संक्रमण का खतरा है, अनुमानतः 39 करोड़ संक्रमण प्रतिवर्ष होते हैं, जिसके परिणामस्वरूप प्रति वर्ष 6,100-24,300 मौतें होती हैं8। दक्षिण अमेरिका में जीका वायरस के पुनः प्रकट होने और प्रकोप ने संक्रमित महिलाओं से जन्मे बच्चों में होने वाली मस्तिष्क क्षति के कारण दुनिया भर का ध्यान आकर्षित किया है2। क्रेमर एट अल3 का अनुमान है कि एडीज़ मच्छरों का भौगोलिक दायरा बढ़ता रहेगा और 2050 तक, दुनिया की आधी आबादी मच्छर जनित अर्बोवायरस से संक्रमित होने के खतरे में होगी।
डेंगू और पीत ज्वर के विरुद्ध हाल ही में विकसित टीकों को छोड़कर, अधिकांश मच्छर जनित रोगों के विरुद्ध टीके अभी तक विकसित नहीं हुए हैं9,10,11। टीके अभी भी सीमित मात्रा में उपलब्ध हैं और केवल नैदानिक ​​परीक्षणों में ही उपयोग किए जाते हैं। सिंथेटिक कीटनाशकों का उपयोग करके मच्छर वाहकों पर नियंत्रण मच्छर जनित रोगों के प्रसार को नियंत्रित करने की एक प्रमुख रणनीति रही है12,13। यद्यपि सिंथेटिक कीटनाशक मच्छरों को मारने में प्रभावी हैं, सिंथेटिक कीटनाशकों का निरंतर उपयोग गैर-लक्षित जीवों पर नकारात्मक प्रभाव डालता है और पर्यावरण को प्रदूषित करता है14,15,16। इससे भी अधिक चिंताजनक है रासायनिक कीटनाशकों के प्रति मच्छरों के प्रतिरोध में वृद्धि का रुझान17,18,19। कीटनाशकों से जुड़ी इन समस्याओं ने रोग वाहकों को नियंत्रित करने के लिए प्रभावी और पर्यावरण के अनुकूल विकल्पों की खोज को तेज़ कर दिया है।
कीट नियंत्रण हेतु पादपकीटनाशकों के स्रोत के रूप में विभिन्न पौधों को विकसित किया गया है20,21। पादप पदार्थ सामान्यतः पर्यावरण के अनुकूल होते हैं क्योंकि वे जैवनिम्नीकरणीय होते हैं और स्तनधारियों, मछलियों और उभयचरों जैसे गैर-लक्षित जीवों के लिए कम या नगण्य विषाक्तता रखते हैं20,22। हर्बल तैयारियाँ मच्छरों के विभिन्न जीवन चरणों23,24,25,26 को प्रभावी ढंग से नियंत्रित करने के लिए विभिन्न क्रियाविधि वाले विभिन्न जैवसक्रिय यौगिक उत्पन्न करने के लिए जानी जाती हैं। आवश्यक तेलों और अन्य सक्रिय पादप अवयवों जैसे पादप-व्युत्पन्न यौगिकों ने ध्यान आकर्षित किया है और मच्छर वाहकों को नियंत्रित करने के लिए नवीन उपकरणों का मार्ग प्रशस्त किया है। आवश्यक तेल, मोनोटेरपीन और सेस्क्यूटरपीन विकर्षक, भक्षण निवारक और अंडनाशक27,28,29,30,31,32,33 के रूप में कार्य करते हैं। कई वनस्पति तेल मच्छरों के लार्वा, प्यूपा और वयस्कों34,35,36 की मृत्यु का कारण बनते हैं, जिससे कीटों के तंत्रिका, श्वसन, अंतःस्रावी और अन्य महत्वपूर्ण तंत्र37 प्रभावित होते हैं।
हाल के अध्ययनों ने जैवसक्रिय यौगिकों के स्रोत के रूप में सरसों के पौधों और उनके बीजों के संभावित उपयोग के बारे में जानकारी प्रदान की है। सरसों के बीज के चूर्ण का परीक्षण एक जैवधूम्रक38,39,40,41 के रूप में किया गया है और इसका उपयोग खरपतवार नियंत्रण42,43,44 और मृदा जनित पादप रोगजनकों45,46,47,48,49,50, पादप पोषण, सूत्रकृमि 41,51, 52, 53, 54 और कीटों 55, 56, 57, 58, 59, 60 के नियंत्रण हेतु मृदा सुधारक के रूप में किया गया है। इन बीजों के चूर्णों की कवकनाशी क्रिया का श्रेय आइसोथियोसाइनेट्स38,42,60 नामक पादप सुरक्षात्मक यौगिकों को दिया जाता है। पौधों में, ये सुरक्षात्मक यौगिक पादप कोशिकाओं में अजैवसक्रिय ग्लूकोसाइनोलेट्स के रूप में संग्रहित होते हैं। हालाँकि, जब पौधे कीटों के भोजन या रोगजनक संक्रमण से क्षतिग्रस्त हो जाते हैं, तो ग्लूकोसाइनोलेट्स मायरोसिनेस द्वारा जैवसक्रिय आइसोथियोसाइनेट्स में जल-अपघटित हो जाते हैं55,61। आइसोथियोसाइनेट्स वाष्पशील यौगिक होते हैं जिनमें व्यापक-स्पेक्ट्रम रोगाणुरोधी और कीटनाशक क्रियाशीलता पाई जाती है, और उनकी संरचना, जैविक क्रियाशीलता और सामग्री ब्रैसिकेसी प्रजातियों में व्यापक रूप से भिन्न होती है42,59,62,63।
हालांकि सरसों के बीज के भोजन से प्राप्त आइसोथियोसाइनेट्स में कीटनाशक गतिविधि होने के लिए जाना जाता है, चिकित्सकीय रूप से महत्वपूर्ण आर्थ्रोपोडा वेक्टर के खिलाफ जैविक गतिविधि पर डेटा की कमी है। हमारे अध्ययन ने एडीज मच्छरों के खिलाफ चार डीफैट बीज पाउडर की लार्विसाइडल गतिविधि की जांच की। एडीज एजिप्टी के लार्वा। अध्ययन का उद्देश्य मच्छर नियंत्रण के लिए पर्यावरण के अनुकूल बायोपेस्टीसाइड के रूप में उनके संभावित उपयोग का मूल्यांकन करना था। बीज के भोजन के तीन प्रमुख रासायनिक घटक, एलिल आइसोथियोसाइनेट (एआईटीसी), बेंजाइल आइसोथियोसाइनेट (बीआईटीसी), और 4-हाइड्रॉक्सीबेंज़िलिसोथियोसाइनेट (4-एचबीआईटीसी) का भी मच्छर लार्वा पर इन रासायनिक घटकों की जैविक गतिविधि का परीक्षण करने के लिए परीक्षण किया गया था।
एडीज एजिप्टी (रॉकफेलर स्ट्रेन) की प्रयोगशाला कॉलोनियों को 26°C, 70% सापेक्ष आर्द्रता (RH) और 10:14 घंटे (L:D प्रकाशावधि) पर बनाए रखा गया था। संभोग करने वाली मादाओं को प्लास्टिक के पिंजरों (ऊँचाई 11 सेमी और व्यास 9.5 सेमी) में रखा गया था और साइट्रेटेड गोजातीय रक्त (हेमोस्टैट लैबोरेटरीज इंक, डिक्सन, CA, USA) का उपयोग करके बोतल फीडिंग प्रणाली के माध्यम से खिलाया गया था। रक्त फीडिंग हमेशा की तरह एक झिल्लीदार मल्टी-ग्लास फीडर (केमग्लास, लाइफ साइंसेज LLC, विनलैंड, NJ, USA) का उपयोग करके की गई थी, जो एक परिसंचारी जल स्नान ट्यूब (HAAKE S7, थर्मो-साइंटिफिक, वॉलथम, MA, USA) से जुड़ा था, जिसका तापमान नियंत्रण 37 °C था। लगभग 350-400 μl गोजातीय रक्त को एक ग्लास फीडर फ़नल में पाश्चर पिपेट (फिशरब्रांड, फिशर साइंटिफिक, वाल्थम, एमए, यूएसए) का उपयोग करके डाला गया और वयस्क कीड़ों को कम से कम एक घंटे के लिए सूखने दिया गया। फिर गर्भवती मादाओं को 10% सुक्रोज का घोल दिया गया और उन्हें अलग-अलग अल्ट्रा-क्लियर सूफले कप (1.25 fl oz आकार, डार्ट कंटेनर कॉर्प, मेसन, MI, USA) में गीले फिल्टर पेपर पर अंडे देने की अनुमति दी गई। पानी के साथ पिंजरे। एक सीलबंद बैग (एससी जॉन्सन, रैसीन, WI) में अंडे वाले फिल्टर पेपर को रखें और 26 डिग्री सेल्सियस पर स्टोर करें। अंडे से बच्चे निकले और मछली के फ़िलेट (टेट्रामिन, टेट्रा जीएमपीएच, मीर, जर्मनी) को 2:1:1 के अनुपात में मिलाया गया। हमारे जैव-परीक्षणों में तृतीय अवस्था के अंतिम चरण के लार्वा का उपयोग किया गया।
इस अध्ययन में प्रयुक्त पादप बीज सामग्री निम्नलिखित वाणिज्यिक और सरकारी स्रोतों से प्राप्त की गई थी: ब्रैसिका जंकिया (भूरी सरसों-पैसिफिक गोल्ड) और ब्रैसिका जंकिया (सफ़ेद सरसों-इडा गोल्ड) पैसिफिक नॉर्थवेस्ट फार्मर्स कोऑपरेटिव, वाशिंगटन राज्य, अमेरिका से; (गार्डन क्रेस) केली सीड एंड हार्डवेयर कंपनी, पियोरिया, इलिनॉय, अमेरिका से और थ्लास्पी आर्वेन्से (फील्ड पेनीक्रेस-एलिजाबेथ) यूएसडीए-एआरएस, पियोरिया, इलिनॉय, अमेरिका से; अध्ययन में प्रयुक्त किसी भी बीज का कीटनाशकों से उपचार नहीं किया गया था। इस अध्ययन में सभी बीज सामग्री का प्रसंस्करण और उपयोग स्थानीय और राष्ट्रीय नियमों के अनुसार और सभी प्रासंगिक स्थानीय, राज्य और राष्ट्रीय नियमों के अनुपालन में किया गया था। इस अध्ययन में ट्रांसजेनिक पादप किस्मों की जाँच नहीं की गई।
ब्रैसिका जुन्सिया (PG), अल्फाल्फा (Ls), सफेद सरसों (IG), थ्लास्पी आर्वेन्से (DFP) के बीजों को एक रेत्श ZM200 अल्ट्रासेन्ट्रीफ्यूगल मिल (रेत्स, हान, जर्मनी) का उपयोग करके बारीक पीसकर पाउडर बनाया गया, जो 0.75 मिमी जाली और स्टेनलेस स्टील रोटर, 12 दांत, 10,000 आरपीएम (तालिका 1) से सुसज्जित है। पीसे हुए बीज पाउडर को एक पेपर थिम्बल में स्थानांतरित किया गया और 24 घंटे के लिए सॉक्सलेट उपकरण में हेक्सेन के साथ डीफैटेड किया गया। डीफैटेड फील्ड सरसों के एक उप-नमूने को 100 °C पर 1 घंटे के लिए गर्म किया गया ताकि मायरोसिनेज को विकृत किया जा सके और ग्लूकोसाइनोलेट्स
पहले से प्रकाशित प्रोटोकॉल 64 के अनुसार, उच्च-प्रदर्शन द्रव क्रोमैटोग्राफी (एचपीएलसी) का उपयोग करके वसा रहित बीज चूर्ण में ग्लूकोसाइनोलेट की मात्रा तीन प्रतियों में निर्धारित की गई। संक्षेप में, वसा रहित बीज चूर्ण के 250 मिलीग्राम नमूने में 3 मिलीलीटर मेथनॉल मिलाया गया। प्रत्येक नमूने को 30 मिनट के लिए जल स्नान में ध्वनिकृत किया गया और 23°C पर 16 घंटे के लिए अंधेरे में छोड़ दिया गया। फिर कार्बनिक परत के 1 मिलीलीटर अंश को 0.45 माइक्रोन फिल्टर के माध्यम से एक ऑटोसैंपलर में छान लिया गया। शिमाद्ज़ु एचपीएलसी प्रणाली (दो एलसी 20एडी पंप; एसआईएल 20ए ऑटोसैंपलर; डीजीयू 20एएस डिगैसर; 237 एनएम पर निगरानी के लिए एसपीडी-20ए यूवी-विज़ डिटेक्टर; और सीबीएम-20ए संचार बस मॉड्यूल) पर चलते हुए, बीज चूर्ण में ग्लूकोसाइनोलेट की मात्रा तीन प्रतियों में निर्धारित की गई। शिमाद्ज़ु एलसी सॉल्यूशन सॉफ्टवेयर संस्करण 1.25 (शिमाद्ज़ु कॉर्पोरेशन, कोलंबिया, मैरीलैंड, यूएसए) का उपयोग करके। यह स्तंभ एक C18 इनर्टसिल रिवर्स फेज़ स्तंभ (250 मिमी × 4.6 मिमी; RP C-18, ODS-3, 5u; GL साइंसेज, टोरेंस, कैलिफ़ोर्निया, यूएसए) था। प्रारंभिक गतिशील चरण की स्थितियाँ 12% मेथनॉल/88% 0.01 M टेट्राब्यूटाइल अमोनियम हाइड्रॉक्साइड जल में (TBAH; सिग्मा-एल्ड्रिच, सेंट लुइस, मिसौरी, यूएसए) पर 1 mL/मिनट की प्रवाह दर के साथ निर्धारित की गईं। 15 μl नमूने के इंजेक्शन के बाद, प्रारंभिक स्थितियों को 20 मिनट तक बनाए रखा गया, और फिर विलायक अनुपात को 100% मेथनॉल पर समायोजित किया गया, जिससे कुल नमूना विश्लेषण समय 65 मिनट रहा। ताज़ा तैयार सिनापाइन, ग्लूकोसाइनोलेट और मायरोसिन मानकों (सिग्मा-एल्ड्रिच, सेंट लुइस, मिसौरी, अमेरिका) के क्रमिक तनुकरण द्वारा एक मानक वक्र (nM/mAb आधारित) तैयार किया गया ताकि वसा रहित बीज चूर्ण ग्लूकोसाइनोलेट्स में सल्फर की मात्रा का अनुमान लगाया जा सके। नमूनों में ग्लूकोसाइनोलेट सांद्रता का परीक्षण एजिलेंट 1100 एचपीएलसी (एजिलेंट, सांता क्लारा, कैलिफ़ोर्निया, अमेरिका) पर ओपन लैब सीडीएस केमस्टेशन संस्करण (C.01.07 SR2 [255]) का उपयोग करके किया गया, जो समान स्तंभ से सुसज्जित था और पहले वर्णित विधि का उपयोग करके किया गया था। ग्लूकोसाइनोलेट सांद्रता निर्धारित की गईं; एचपीएलसी प्रणालियों के बीच तुलनीय होना चाहिए।
एलिल आइसोथियोसाइनेट (94%, स्थिर) और बेंजाइल आइसोथियोसाइनेट (98%) फिशर साइंटिफिक (थर्मो फिशर साइंटिफिक, वाल्थम, मैसाचुसेट्स, यूएसए) से खरीदे गए। 4-हाइड्रॉक्सीबेन्ज़ाइलिसोथियोसाइनेट केमक्रूज़ (सांता क्रूज़ बायोटेक्नोलॉजी, कैलिफ़ोर्निया, यूएसए) से खरीदा गया। मायरोसिनेस द्वारा एंजाइमी रूप से हाइड्रोलाइज़ किए जाने पर, ग्लूकोसाइनोलेट्स, ग्लूकोसाइनोलेट्स और ग्लूकोसाइनोलेट्स क्रमशः एलिल आइसोथियोसाइनेट, बेंजाइल आइसोथियोसाइनेट और 4-हाइड्रॉक्सीबेन्ज़ाइलिसोथियोसाइनेट बनाते हैं।
प्रयोगशाला जैवपरीक्षण मुतुरी एट अल. 32 की विधि के अनुसार कुछ संशोधनों के साथ किए गए। अध्ययन में पाँच कम वसा वाले बीज आहारों का उपयोग किया गया: डीएफपी, डीएफपी-एचटी, आईजी, पीजी और एलएस। बीस लार्वा को 400 मिलीलीटर डिस्पोजेबल थ्री-वे बीकर (वीडब्ल्यूआर इंटरनेशनल, एलएलसी, रेडनर, पीए, यूएसए) में रखा गया जिसमें 120 मिलीलीटर विआयनीकृत जल (डीएच2ओ) था। मच्छर के लार्वा की विषाक्तता के लिए सात बीज आहार सांद्रताओं का परीक्षण किया गया: डीएफपी बीज आहार, डीएफपी-एचटी, आईजी और पीजी के लिए 0.01, 0.02, 0.04, 0.06, 0.08, 0.1 और 0.12 ग्राम बीज आहार/120 मिलीलीटर डीएच2ओ। प्रारंभिक जैवपरीक्षणों से संकेत मिलता है कि वसा रहित एलएस बीज आहार परीक्षित चार अन्य बीज आहारों की तुलना में अधिक विषैला है। इसलिए, हमने एलएस बीज भोजन की सात उपचार सांद्रता को निम्नलिखित सांद्रता में समायोजित किया: 0.015, 0.025, 0.035, 0.045, 0.055, 0.065, और 0.075 ग्राम/120 एमएल dH2O।
परख स्थितियों के तहत सामान्य कीट मृत्यु दर का आकलन करने के लिए एक अनुपचारित नियंत्रण समूह (dH20, कोई बीज भोजन अनुपूरक नहीं) शामिल किया गया था। प्रत्येक बीज भोजन के लिए विषाक्तता जैव परख में तीन प्रतिकृति तीन-ढलान वाले बीकर (बीकर प्रति 20 लेट थर्ड इंस्टार लार्वा) शामिल थे, कुल 108 शीशियों के लिए। उपचारित कंटेनरों को कमरे के तापमान (20-21 डिग्री सेल्सियस) पर संग्रहीत किया गया था और उपचार सांद्रता के 24 और 72 घंटे के निरंतर संपर्क के दौरान लार्वा मृत्यु दर दर्ज की गई थी। यदि मच्छर के शरीर और उपांगों को छेदने या पतले स्टेनलेस स्टील के स्पैटुला से छूने पर कोई हलचल नहीं होती है, तो मच्छर के लार्वा को मृत माना जाता है। मृत लार्वा आमतौर पर कंटेनर के नीचे या पानी की सतह पर पृष्ठीय या उदर स्थिति में गतिहीन रहते हैं
मच्छर के लार्वा के लिए AITC, BITC और 4-HBiTC की विषाक्तता का आकलन एक ही बायोएसे प्रक्रिया का उपयोग करके किया गया था, लेकिन विभिन्न उपचारों के साथ। प्रत्येक रसायन के लिए 100,000 पीपीएम स्टॉक घोल तैयार करें, 2-एमएल सेंट्रीफ्यूज ट्यूब में 900 µL एब्सोल्यूट इथेनॉल में 100 µL रसायन डालें और अच्छी तरह मिलाने के लिए 30 सेकंड तक हिलाएं। उपचार सांद्रता हमारे प्रारंभिक बायोएसे के आधार पर निर्धारित की गई थी, जिसमें पाया गया कि BITC AITC और 4-HBiTC से कहीं अधिक विषाक्त है। विषाक्तता का निर्धारण करने के लिए, BITC की 5 सांद्रता (1, 3, 6, 9 और 12 पीपीएम), AITC की 7 सांद्रता (5, 10, 15, 20, 25, 30 और 35 पीपीएम) 30, 45, 60, 75 और 90 पीपीएम)। नियंत्रण उपचार में 108 μL शुद्ध इथेनॉल डाला गया, जो रासायनिक उपचार की अधिकतम मात्रा के बराबर है। जैव-परीक्षण ऊपर बताए अनुसार दोहराए गए, जिससे प्रति उपचार सांद्रता में कुल 180 लार्वा उजागर हुए। 24 घंटे के निरंतर संपर्क के बाद AITC, BITC, और 4-HBITC की प्रत्येक सांद्रता के लिए लार्वा मृत्यु दर दर्ज की गई।
50% घातक सांद्रता (LC50), 90% घातक सांद्रता (LC90), ढलान, घातक खुराक गुणांक और 95% घातक सांद्रता की गणना करने के लिए पोलो सॉफ्टवेयर (पोलो प्लस, लेओरा सॉफ्टवेयर, संस्करण 1.0) का उपयोग करके 65 खुराक-संबंधित मृत्यु दर डेटा का प्रोबिट विश्लेषण किया गया था। लॉग-रूपांतरित सांद्रता और खुराक-मृत्यु दर वक्र के लिए घातक खुराक अनुपात के लिए विश्वास अंतराल पर आधारित है। मृत्यु दर डेटा प्रत्येक उपचार सांद्रता के संपर्क में आने वाले 180 लार्वा के संयुक्त प्रतिकृति डेटा पर आधारित हैं। प्रत्येक बीज भोजन और प्रत्येक रासायनिक घटक के लिए संभाव्यता विश्लेषण अलग-अलग किए गए थे।
वसा रहित बीज आटे (डीएफपी, आईजी, पीजी और एलएस) में प्रमुख ग्लूकोसाइनोलेट्स के निर्धारण के लिए एचपीएलसी परिणाम तालिका 1 में सूचीबद्ध हैं। परीक्षण किए गए बीज आटे में प्रमुख ग्लूकोसाइनोलेट्स भिन्न थे, सिवाय डीएफपी और पीजी के, जिनमें दोनों में मायरोसिनेज ग्लूकोसाइनोलेट्स मौजूद थे। पीजी में मायरोसिनिन की मात्रा डीएफपी की तुलना में अधिक थी, क्रमशः 33.3 ± 1.5 और 26.5 ± 0.9 मिलीग्राम/ग्राम। एलएस बीज पाउडर में 36.6 ± 1.2 मिलीग्राम/ग्राम ग्लूकोग्लाइकोन था, जबकि आईजी बीज पाउडर में 38.0 ± 0.5 मिलीग्राम/ग्राम सिनापाइन था।
एई. एडीज एजिप्टी मच्छरों के लार्वा वसा रहित बीज चूर्ण से उपचारित करने पर मारे गए, हालांकि उपचार की प्रभावशीलता पौधों की प्रजातियों के आधार पर भिन्न थी। केवल डीएफपी-एनटी 24 और 72 घंटे के संपर्क के बाद मच्छरों के लार्वा के लिए विषाक्त नहीं था (तालिका 2)। सक्रिय बीज चूर्ण की विषाक्तता सांद्रता बढ़ने के साथ बढ़ी (चित्र 1ए, बी)। मच्छरों के लार्वा के लिए बीज चूर्ण की विषाक्तता 24 घंटे और 72 घंटे के आकलन में LC50 मानों के घातक खुराक अनुपात के 95% CI के आधार पर महत्वपूर्ण रूप से भिन्न थी (तालिका 3)। 24 घंटे के बाद, एलएस बीज चूर्ण का विषाक्त प्रभाव अन्य बीज चूर्ण उपचारों से अधिक था, जिसमें लार्वा के लिए उच्चतम गतिविधि और अधिकतम विषाक्तता थी (LC50 = 0.04 ग्राम/120 मिलीलीटर dH2O)। IG, Ls और PG बीज पाउडर उपचार की तुलना में लार्वा 24 घंटे में DFP के प्रति कम संवेदनशील थे, क्रमशः 0.115, 0.04 और 0.08 ग्राम/120 मिली dH2O के LC50 मान के साथ, जो सांख्यिकीय रूप से LC50 मान से अधिक थे। 0.211 ग्राम/120 मिली dH2O (तालिका 3)। DFP, IG, PG और Ls के LC90 मान क्रमशः 0.376, 0.275, 0.137 और 0.074 ग्राम/120 मिली dH2O थे (तालिका 2)। DPP की उच्चतम सांद्रता 0.12 ग्राम/120 मिली dH2O थी। 24 घंटे के मूल्यांकन के बाद, औसत लार्वा मृत्यु दर केवल 12% थी 24 घंटे के मूल्यांकन के बाद, एलएस बीज भोजन उपचार (0.075 ग्राम / 120 मिलीलीटर डीएच2ओ) की उच्चतम सांद्रता के लिए औसत लार्वा मृत्यु दर 99% थी (चित्र 1 ए)।
उपचार के 24 घंटे (A) और 72 घंटे (B) बाद ए.ई. इजिप्शियन लार्वा (तीसरे इंस्टार लार्वा) की बीज आहार सांद्रता के प्रति खुराक प्रतिक्रिया (प्रोबिट) से मृत्यु दर वक्रों का अनुमान लगाया गया। बिंदीदार रेखा बीज आहार उपचार के LC50 को दर्शाती है। डीएफपी थ्लास्पी आर्वेन्से, डीएफपी-एचटी ऊष्मा निष्क्रिय थ्लास्पी आर्वेन्से, आईजी सिनाप्सिस अल्बा (इडा गोल्ड), पीजी ब्रैसिका जुन्सिया (पैसिफिक गोल्ड), एलएस लेपिडियम सैटिवम।
72 घंटे के मूल्यांकन में, डीएफपी, आईजी और पीजी बीज आहार के एलसी50 मान क्रमशः 0.111, 0.085 और 0.051 ग्राम/120 मिली डीएच2ओ थे। एलएस बीज आहार के संपर्क में आने वाले लगभग सभी लार्वा 72 घंटे के बाद मर गए, इसलिए मृत्यु दर के आंकड़े प्रोबिट विश्लेषण से मेल नहीं खाते। अन्य बीज आहार की तुलना में, लार्वा डीएफपी बीज आहार उपचार के प्रति कम संवेदनशील थे और उनके एलसी50 मान सांख्यिकीय रूप से उच्च थे (सारणी 2 और 3)। 72 घंटे बाद, डीएफपी, आईजी और पीजी बीज आहार उपचार के एलसी50 मान क्रमशः 0.111, 0.085 और 0.05 ग्राम/120 मिली डीएच2ओ होने का अनुमान लगाया गया। 72 घंटे के मूल्यांकन के बाद, डीएफपी, आईजी और पीजी बीज चूर्ण के एलसी90 मान क्रमशः 0.215, 0.254 और 0.138 ग्राम/120 मिली डीएच2ओ थे। 72 घंटे के मूल्यांकन के बाद, 0.12 ग्राम/120 मिली डीएच2ओ की अधिकतम सांद्रता पर डीएफपी, आईजी और पीजी बीज चूर्ण उपचारों के लिए औसत लार्वा मृत्यु दर क्रमशः 58%, 66% और 96% थी (चित्र 1बी)। 72 घंटे के मूल्यांकन के बाद, पीजी बीज चूर्ण आईजी और डीएफपी बीज चूर्ण की तुलना में अधिक विषैला पाया गया।
सिंथेटिक आइसोथियोसाइनेट, एलिल आइसोथियोसाइनेट (AITC), बेंजाइल आइसोथियोसाइनेट (BITC) और 4-हाइड्रॉक्सीबेन्ज़िलिसोथियोसाइनेट (4-HBITC) मच्छरों के लार्वा को प्रभावी ढंग से मार सकते हैं। उपचार के 24 घंटे बाद, BITC लार्वा के लिए अधिक विषाक्त था, जिसका LC50 मान 5.29 ppm था, जबकि AITC का 19.35 ppm और 4-HBITC का 55.41 ppm था (सारणी 4)। AITC और BITC की तुलना में, 4-HBITC की विषाक्तता कम और LC50 मान अधिक है। सबसे शक्तिशाली बीज चूर्ण में दो प्रमुख आइसोथियोसाइनेट (Ls और PG) की मच्छरों के लार्वा विषाक्तता में महत्वपूर्ण अंतर हैं। AITC, BITC और 4-HBITC के बीच LC50 मानों के घातक खुराक अनुपात पर आधारित विषाक्तता ने एक सांख्यिकीय अंतर दिखाया, जिससे LC50 घातक खुराक अनुपात के 95% CI में 1 का मान शामिल नहीं था (P = 0.05, तालिका 4)। BITC और AITC दोनों की उच्चतम सांद्रता से परीक्षण किए गए लार्वा का 100% नाश होने का अनुमान लगाया गया (चित्र 2)।
मृत्यु दर वक्रों का अनुमान एई की खुराक प्रतिक्रिया (प्रोबिट) से लगाया गया। उपचार के 24 घंटे बाद, मिस्र के लार्वा (तीसरे चरण के लार्वा) सिंथेटिक आइसोथियोसाइनेट सांद्रता तक पहुँच गए। बिंदीदार रेखा आइसोथियोसाइनेट उपचार के लिए LC50 को दर्शाती है। बेंजाइल आइसोथियोसाइनेट BITC, एलिल आइसोथियोसाइनेट AITC और 4-HBiTC।
मच्छर नियंत्रण कारकों के रूप में पादप जैव-कीटनाशकों के उपयोग का अध्ययन लंबे समय से किया जा रहा है। कई पौधे प्राकृतिक रसायन उत्पन्न करते हैं जिनमें कीटनाशक क्रिया होती है37। उनके जैव-सक्रिय यौगिक कृत्रिम कीटनाशकों का एक आकर्षक विकल्प प्रदान करते हैं जिनमें मच्छरों सहित कीटों को नियंत्रित करने की अपार क्षमता है।
सरसों के पौधों को उनके बीजों के लिए एक फसल के रूप में उगाया जाता है, जिनका उपयोग मसाले और तेल के स्रोत के रूप में किया जाता है। जब सरसों के बीजों से तेल निकाला जाता है या जब सरसों को जैव ईंधन के रूप में उपयोग के लिए निकाला जाता है, तो उप-उत्पाद वसा रहित बीज चूर्ण होता है। इस बीज चूर्ण में इसके कई प्राकृतिक जैव रासायनिक घटक और जल-अपघटनी एंजाइम मौजूद रहते हैं। इस बीज चूर्ण की विषाक्तता आइसोथियोसाइनेट्स55,60,61 के उत्पादन के कारण होती है। आइसोथियोसाइनेट्स, बीज चूर्ण के जलयोजन38,55,70 के दौरान एंजाइम मायरोसिनेस द्वारा ग्लूकोसाइनोलेट्स के जल-अपघटन द्वारा बनते हैं और इनमें कवकनाशी, जीवाणुनाशक, कृमिनाशक और कीटनाशक प्रभाव होने के साथ-साथ रासायनिक संवेदी प्रभाव और रसायन-चिकित्सा संबंधी गुण61,62,70 जैसे अन्य गुण भी पाए जाते हैं। कई अध्ययनों से पता चला है कि सरसों के पौधे और बीज चूर्ण मिट्टी और भंडारित खाद्य कीटों57,59,71,72 के विरुद्ध धूम्रक के रूप में प्रभावी रूप से कार्य करते हैं। इस अध्ययन में, हमने एडीज मच्छर के लार्वा के लिए चार-बीज भोजन और इसके तीन जैवसक्रिय उत्पादों AITC, BITC, और 4-HBiTC की विषाक्तता का आकलन किया। एडीज एजिप्टी। मच्छर के लार्वा वाले पानी में सीधे बीज भोजन डालने से एंजाइमेटिक प्रक्रियाओं को सक्रिय करने की उम्मीद है जो आइसोथियोसाइनेट्स का उत्पादन करती हैं जो मच्छर के लार्वा के लिए विषाक्त हैं। यह जैव रूपांतरण बीज भोजन की देखी गई लार्विसाइडल गतिविधि और कीटनाशक गतिविधि के नुकसान से आंशिक रूप से प्रदर्शित हुआ जब बौने सरसों के बीज के भोजन को उपयोग से पहले गर्मी से उपचारित किया गया था। गर्मी उपचार से ग्लूकोसाइनोलेट्स को सक्रिय करने वाले हाइड्रोलाइटिक एंजाइमों को नष्ट करने की उम्मीद है, जिससे जैवसक्रिय आइसोथियोसाइनेट्स के गठन को रोका जा सकता है।
परीक्षण किए गए बीज पाउडरों में, वॉटरक्रेस बीज पाउडर (एलएस) सबसे अधिक जहरीला था, जिससे एडीज एल्बोपिक्टस की मृत्यु दर बहुत अधिक थी। एडीज एजिप्टी लार्वा को लगातार 24 घंटे तक संसाधित किया गया। शेष तीन बीज पाउडर (पीजी, आईजी और डीएफपी) की गतिविधि धीमी थी और 72 घंटे के निरंतर उपचार के बाद भी महत्वपूर्ण मृत्यु दर का कारण बने। केवल एलएस बीज भोजन में ग्लूकोसाइनोलेट्स की महत्वपूर्ण मात्रा थी, जबकि पीजी और डीएफपी में मायरोसिनेज और आईजी में प्रमुख ग्लूकोसाइनोलेट के रूप में ग्लूकोसाइनोलेट था (तालिका 1)। ग्लूकोट्रोपेओलिन को बीआईटीसी में हाइड्रोलाइज्ड किया जाता है और सिनालबाइन को 4-एचबीआईटीसी61,62 में हाइड्रोलाइज्ड किया जाता है एआईटीसी 19.35 पीपीएम के एलसी50 मान के साथ मच्छरों के लार्वा को मारने में प्रभावी है। एआईटीसी और बीआईटीसी की तुलना में, 4-एचबीआईटीसी आइसोथियोसाइनेट लार्वा के लिए सबसे कम विषाक्त है। हालाँकि एआईटीसी बीआईटीसी से कम विषाक्त है, फिर भी उनके एलसी50 मान मच्छरों के लार्वा पर परीक्षण किए गए कई आवश्यक तेलों की तुलना में कम हैं32,73,74,75।
मच्छरों के लार्वा के खिलाफ इस्तेमाल के लिए हमारे क्रूसीफेरस बीज पाउडर में एक प्रमुख ग्लूकोसाइनोलेट होता है, जो HPLC द्वारा निर्धारित कुल ग्लूकोसाइनोलेट्स का 98-99% से अधिक होता है। अन्य ग्लूकोसाइनोलेट्स की ट्रेस मात्रा का पता चला था, लेकिन उनका स्तर कुल ग्लूकोसाइनोलेट्स का 0.3% से कम था। वॉटरक्रेस (एल. सैटिवम) बीज पाउडर में द्वितीयक ग्लूकोसाइनोलेट्स (सिनिग्रिन) होते हैं, लेकिन उनका अनुपात कुल ग्लूकोसाइनोलेट्स का 1% है, और उनकी सामग्री अभी भी नगण्य है (लगभग 0.4 मिलीग्राम/जी बीज पाउडर)। हालांकि पीजी और डीएफपी में एक ही मुख्य ग्लूकोसाइनोलेट (मिरोसिन) होता है, उनके बीज भोजन की लार्विसाइडल गतिविधि उनके एलसी50 मूल्यों के कारण काफी भिन्न होती है ब्रैसिकेसी पौधों में आइसोथियोसाइनेट्स जैसे हाइड्रोलिसिस उत्पादों की जैवउपलब्धता में मायरोसिनेज़ गतिविधि एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाती है76। पोकॉक एट अल.77 और विल्किंसन एट अल.78 की पिछली रिपोर्टों से पता चला है कि मायरोसिनेज़ गतिविधि और स्थिरता में परिवर्तन आनुवंशिक और पर्यावरणीय कारकों से भी जुड़े हो सकते हैं।
संबंधित रासायनिक अनुप्रयोगों के साथ तुलना के लिए 24 और 72 घंटे (तालिका 5) पर प्रत्येक बीज भोजन के LC50 मानों के आधार पर अपेक्षित बायोएक्टिव आइसोथियोसाइनेट सामग्री की गणना की गई थी। 24 घंटे के बाद, बीज भोजन में आइसोथियोसाइनेट्स शुद्ध यौगिकों की तुलना में अधिक विषाक्त थे। आइसोथियोसाइनेट बीज उपचार के प्रति मिलियन (पीपीएम) भागों के आधार पर गणना किए गए LC50 मान BITC, AITC और 4-HBITC अनुप्रयोगों के लिए LC50 मानों से कम थे। हमने लार्वा को बीज भोजन छर्रों का सेवन करते हुए देखा (चित्र 3A)। नतीजतन, लार्वा बीज भोजन छर्रों को निगलने से विषाक्त आइसोथियोसाइनेट्स के अधिक केंद्रित संपर्क को प्राप्त कर सकते हैं। एलएस और डीएफपी उपचार शुद्ध आइसोथियोसाइनेट की तुलना में अधिक विषैले थे, जिनके एलसी50 मान क्रमशः 24% और 41% कम थे। नियंत्रण उपचार में लार्वा सफलतापूर्वक प्यूपा बन गए (चित्र 3बी), जबकि बीज चूर्ण उपचार में अधिकांश लार्वा प्यूपा नहीं बन पाए और लार्वा विकास में काफी देरी हुई (चित्र 3बी,डी)। स्पोडोप्टेरालिट्यूरा में, आइसोथियोसाइनेट वृद्धि मंदता और विकासात्मक विलंब से जुड़े हैं79।
ए.ई. एडीज़ एजिप्टी मच्छरों के लार्वा को ब्रैसिका बीज पाउडर के संपर्क में 24-72 घंटे तक लगातार रखा गया। (ए) मृत लार्वा के मुखांगों में बीज चूर्ण के कण (गोलाकार); (बी) नियंत्रण उपचार (बीज चूर्ण के बिना dH20) से पता चलता है कि लार्वा सामान्य रूप से बढ़ता है और 72 घंटे बाद प्यूपा बनना शुरू कर देता है। (सी, डी) बीज चूर्ण से उपचारित लार्वा; बीज चूर्ण के विकास में अंतर दिखा और प्यूपा नहीं बना।
हमने मच्छरों के लार्वा पर आइसोथियोसाइनेट्स के विषाक्त प्रभावों की क्रियाविधि का अध्ययन नहीं किया है। हालाँकि, लाल अग्नि चींटियों (सोलेनोप्सिस इनविक्टा) पर किए गए पिछले अध्ययनों से पता चला है कि ग्लूटाथियोन एस-ट्रांसफरेज़ (जीएसटी) और एस्टरेज़ (ईएसटी) का अवरोध आइसोथियोसाइनेट की जैवसक्रियता का मुख्य क्रियाविधि है, और एआईटीसी, कम सक्रियता पर भी, जीएसटी क्रियाविधि को बाधित कर सकता है। लाल आयातित अग्नि चींटियों में कम सांद्रता में। इसकी मात्रा 0.5 µg/ml80 है। इसके विपरीत, एआईटीसी वयस्क मक्के के घुन (सिटोफिलस ज़ीमैस)81 में एसिटाइलकोलिनेस्टरेज़ को बाधित करता है। मच्छरों के लार्वा में आइसोथियोसाइनेट क्रियाविधि को स्पष्ट करने के लिए इसी तरह के अध्ययन किए जाने चाहिए।
हम इस प्रस्ताव का समर्थन करने के लिए ताप-निष्क्रिय डीएफपी उपचार का उपयोग करते हैं कि पौधों के ग्लूकोसाइनोलेट्स के हाइड्रोलिसिस से प्रतिक्रियाशील आइसोथियोसाइनेट्स बनते हैं जो सरसों के बीज के भोजन द्वारा मच्छर के लार्वा नियंत्रण के लिए एक तंत्र के रूप में कार्य करता है। परीक्षण की गई आवेदन दरों पर डीएफपी-एचटी बीज भोजन विषाक्त नहीं था। लाफार्गा एट अल। 82 ने बताया कि ग्लूकोसाइनोलेट्स उच्च तापमान पर विघटन के प्रति संवेदनशील हैं। ताप उपचार से बीज भोजन में मायरोसिनेज एंजाइम को विकृत करने और ग्लूकोसाइनोलेट्स के हाइड्रोलिसिस को प्रतिक्रियाशील आइसोथियोसाइनेट्स बनाने से रोकने की भी उम्मीद है। ओकुनाडे एट अल। 75 ने भी इसकी पुष्टि की, जिसमें दिखाया गया कि मायरोसिनेज तापमान संवेदनशील है
इस प्रकार, सरसों के बीज का चूर्ण और इसके तीन प्रमुख आइसोथियोसाइनेट मच्छरों के लार्वा के लिए विषाक्त हैं। बीज चूर्ण और रासायनिक उपचारों के बीच इन अंतरों को देखते हुए, बीज चूर्ण का उपयोग मच्छर नियंत्रण का एक प्रभावी तरीका हो सकता है। बीज चूर्ण के उपयोग की प्रभावकारिता और स्थिरता में सुधार के लिए उपयुक्त योगों और प्रभावी वितरण प्रणालियों की पहचान करने की आवश्यकता है। हमारे परिणाम सिंथेटिक कीटनाशकों के विकल्प के रूप में सरसों के बीज चूर्ण के संभावित उपयोग की ओर संकेत करते हैं। यह तकनीक मच्छरों के वाहकों को नियंत्रित करने का एक अभिनव उपकरण बन सकती है। चूँकि मच्छरों के लार्वा जलीय वातावरण में पनपते हैं और बीज चूर्ण ग्लूकोसाइनोलेट्स जलयोजन पर एंजाइम द्वारा सक्रिय आइसोथियोसाइनेट में परिवर्तित हो जाते हैं, इसलिए मच्छरों से ग्रस्त पानी में सरसों के बीज चूर्ण का उपयोग महत्वपूर्ण नियंत्रण क्षमता प्रदान करता है। यद्यपि आइसोथियोसाइनेट की लार्वानाशक गतिविधि भिन्न होती है (BITC > AITC > 4-HBiTC), यह निर्धारित करने के लिए और अधिक शोध की आवश्यकता है कि क्या बीज चूर्ण को कई ग्लूकोसाइनोलेट्स के साथ मिलाने से विषाक्तता बढ़ जाती है। यह मच्छरों पर वसा रहित क्रूसीफेरस बीज चूर्ण और तीन जैवसक्रिय आइसोथियोसाइनेट्स के कीटनाशक प्रभावों को प्रदर्शित करने वाला पहला अध्ययन है। इस अध्ययन के परिणाम यह दर्शाते हुए एक नया आयाम जोड़ते हैं कि वसा रहित पत्तागोभी के बीज चूर्ण, जो बीजों से तेल निकालने का एक उपोत्पाद है, मच्छर नियंत्रण के लिए एक आशाजनक लार्वानाशक एजेंट के रूप में काम कर सकता है। यह जानकारी पादप जैवनियंत्रण एजेंटों की खोज और उन्हें सस्ते, व्यावहारिक और पर्यावरण के अनुकूल जैवकीटनाशकों के रूप में विकसित करने में मदद कर सकती है।
इस अध्ययन के लिए तैयार किए गए डेटासेट और परिणामी विश्लेषण उचित अनुरोध पर संबंधित लेखक से उपलब्ध हैं। अध्ययन के अंत में, अध्ययन में प्रयुक्त सभी सामग्रियों (कीट और बीज चूर्ण) को नष्ट कर दिया गया।