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

प्रभावी ढंग सेमच्छरों पर नियंत्रणऔर उनसे होने वाली बीमारियों की घटनाओं को कम करने के लिए, रासायनिक कीटनाशकों के लिए रणनीतिक, टिकाऊ और पर्यावरण के अनुकूल विकल्पों की आवश्यकता है। हमने मिस्र के एडीज (एल., 1762) के नियंत्रण में उपयोग के लिए जैविक रूप से निष्क्रिय ग्लूकोसाइनोलेट्स के एंजाइमेटिक हाइड्रोलिसिस द्वारा उत्पादित पौधे-व्युत्पन्न आइसोथियोसाइनेट्स के स्रोत के रूप में कुछ ब्रैसिकेसी (परिवार ब्रैसिका) से बीज भोजन का मूल्यांकन किया। पांच-वसा रहित बीज चूर्ण (ब्रैसिका जंसिया (एल) कजर्न, 1859, लेपिडियम सैटिवम एल, 1753, सिनापिस अल्बा एल, 1753, थ्लास्पी आर्वेन्से एल, 1753 और थ्लास्पी आर्वेन्से - तापीय निष्क्रियता और एंजाइमी गिरावट के तीन मुख्य प्रकार रासायनिक उत्पाद 24 घंटे के एक्सपोजर में एडीज एजिप्टी लार्वा के लिए एलिल आइसोथियोसाइनेट, बेंज़िल आइसोथियोसाइनेट और 4-हाइड्रॉक्सीबेंज़िलिसोथियोसाइनेट की विषाक्तता (एलसी50) निर्धारित करने के लिए = 0.04 ग्राम/120 मिली डीएच2ओ)। सरसों, सफेद सरसों और हॉर्सटेल के लिए एलसी50 मान। एलिल आइसोथियोसाइनेट (LC50 = 19.35 पीपीएम) की तुलना में बीज भोजन क्रमशः 0.05, 0.08 और 0.05 था और 4.-हाइड्रोक्सीबेंज़िलिसोथियोसाइनेट (LC50 = 55.41 पीपीएम) 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। बेंज़िल एस्टर की उच्च दक्षता गणना किए गए LC50 मानों से मेल खाती है। बीज भोजन का उपयोग मच्छर नियंत्रण की एक प्रभावी विधि प्रदान कर सकता है। मच्छरों के लार्वा के खिलाफ क्रूसीफेरस बीज पाउडर और इसके मुख्य रासायनिक घटकों की प्रभावशीलता और दिखाता है कि कैसे क्रूसीफेरस बीज पाउडर में प्राकृतिक यौगिक मच्छर नियंत्रण के लिए एक आशाजनक पर्यावरण के अनुकूल लार्विसाइड के रूप में काम कर सकते हैं।
एडीज मच्छरों के कारण होने वाली वेक्टर जनित बीमारियाँ वैश्विक सार्वजनिक स्वास्थ्य की एक प्रमुख समस्या बनी हुई हैं। मच्छर जनित बीमारियों की घटनाएँ भौगोलिक रूप से फैलती हैं1,2,3 और फिर से उभरती हैं, जिससे गंभीर बीमारी4,5,6,7 का प्रकोप होता है। मनुष्यों और जानवरों के बीच 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 बिलियन लोगों को संक्रमण का खतरा होता है, अनुमान है कि हर साल 390 मिलियन संक्रमण होते हैं, जिसके परिणामस्वरूप हर साल 6,100-24,300 मौतें होती हैं8। दक्षिण अमेरिका में जीका वायरस के फिर से प्रकट होने और फैलने ने संक्रमित महिलाओं से पैदा होने वाले बच्चों में होने वाले मस्तिष्क क्षति के कारण दुनिया भर का ध्यान आकर्षित किया है2। क्रेमर एट अल 3 का अनुमान है कि एडीज मच्छरों की भौगोलिक सीमा का विस्तार जारी रहेगा और 2050 तक दुनिया की आधी आबादी मच्छर जनित अर्बोवायरस से संक्रमित होने के जोखिम में होगी।
डेंगू और पीले बुखार के खिलाफ हाल ही में विकसित टीकों के अलावा, अधिकांश मच्छर जनित बीमारियों के खिलाफ टीके अभी तक विकसित नहीं किए गए हैं9,10,11। टीके अभी भी सीमित मात्रा में उपलब्ध हैं और उनका उपयोग केवल नैदानिक ​​परीक्षणों में किया जाता है। सिंथेटिक कीटनाशकों का उपयोग करके मच्छरों के वाहकों पर नियंत्रण मच्छर जनित बीमारियों के प्रसार को नियंत्रित करने की एक प्रमुख रणनीति रही है12,13। हालांकि सिंथेटिक कीटनाशक मच्छरों को मारने में प्रभावी हैं, लेकिन सिंथेटिक कीटनाशकों के निरंतर उपयोग से गैर-लक्ष्य जीवों पर नकारात्मक प्रभाव पड़ता है और पर्यावरण प्रदूषित होता है14,15,16। इससे भी अधिक चिंताजनक बात यह है कि रासायनिक कीटनाशकों के प्रति मच्छरों का प्रतिरोध बढ़ रहा है17,18,19। कीटनाशकों से जुड़ी इन समस्याओं ने रोग वाहकों को नियंत्रित करने के लिए प्रभावी और पर्यावरण के अनुकूल विकल्पों की खोज को तेज कर दिया है।
कीट नियंत्रण के लिए फाइटोपेस्टिसाइड के स्रोत के रूप में विभिन्न पौधों को विकसित किया गया है20,21। पौधे के पदार्थ आम तौर पर पर्यावरण के अनुकूल होते हैं क्योंकि वे बायोडिग्रेडेबल होते हैं और स्तनधारियों, मछलियों और उभयचरों जैसे गैर-लक्ष्य जीवों के लिए कम या नगण्य विषाक्तता रखते हैं20,22। हर्बल तैयारियाँ मच्छरों के विभिन्न जीवन चरणों को प्रभावी ढंग से नियंत्रित करने के लिए विभिन्न क्रियाविधि वाले विभिन्न प्रकार के जैवसक्रिय यौगिकों का उत्पादन करने के लिए जानी जाती हैं23,24,25,26। आवश्यक तेलों और अन्य सक्रिय पौधों की सामग्री जैसे पौधों से प्राप्त यौगिकों ने ध्यान आकर्षित किया है और मच्छरों के वाहकों को नियंत्रित करने के लिए अभिनव उपकरणों का मार्ग प्रशस्त किया है। आवश्यक तेल, मोनोटेरपेन और सेस्क्यूटरपेन विकर्षक, भोजन निवारक और अंडनाशक के रूप में कार्य करते हैं27,28,29,30,31,32,33। कई वनस्पति तेल मच्छरों के लार्वा, प्यूपा और वयस्कों की मृत्यु का कारण बनते हैं34,35,36, कीटों के तंत्रिका, श्वसन, अंतःस्रावी और अन्य महत्वपूर्ण तंत्रों को प्रभावित करते हैं37।
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 जैवधूम्रक38,39,40,41 के रूप में किया गया है और खरपतवार दमन42,43,44 और मृदा जनित पौधों के रोगजनकों45,46,47,48,49,50, पौधों के पोषण के नियंत्रण के लिए मृदा संशोधन के रूप में उपयोग किया जाता है। नेमाटोड 41,51, 52, 53, 54 और कीट 55, 56, 57, 58, 59, 60। इन बीजों के चूर्ण की कवकनाशी गतिविधि का श्रेय आइसोथियोसाइनेट्स38,42,60 नामक पौधों के सुरक्षात्मक यौगिकों को दिया जाता है। पौधों में, ये सुरक्षात्मक यौगिक गैर-जैवसक्रिय ग्लूकोसाइनोलेट्स के रूप में पौधों की कोशिकाओं में संग्रहीत होते हैं। हालाँकि, जब पौधे कीटों के भोजन या रोगजनक संक्रमण से क्षतिग्रस्त हो जाते हैं, तो ग्लूकोसाइनोलेट्स को मायरोसिनेस द्वारा जैवसक्रिय आइसोथियोसाइनेट्स में हाइड्रोलाइज़ किया जाता है55,61। आइसोथियोसाइनेट्स वाष्पशील यौगिक हैं जो व्यापक स्पेक्ट्रम रोगाणुरोधी और कीटनाशक गतिविधि के लिए जाने जाते हैं, और उनकी संरचना, जैविक गतिविधि और सामग्री ब्रैसिकेसी प्रजातियों में व्यापक रूप से भिन्न होती है42,59,62,63।
यद्यपि सरसों के बीज के चूर्ण से प्राप्त आइसोथियोसाइनेट्स में कीटनाशक गतिविधि होने के लिए जाना जाता है, लेकिन चिकित्सकीय रूप से महत्वपूर्ण आर्थ्रोपोडा वैक्टर के खिलाफ जैविक गतिविधि के डेटा का अभाव है। हमारे अध्ययन ने एडीज मच्छरों के खिलाफ चार वसा रहित बीज पाउडर की लार्विसाइडल गतिविधि की जांच की। एडीज एजिप्टी के लार्वा। अध्ययन का उद्देश्य मच्छर नियंत्रण के लिए पर्यावरण के अनुकूल जैव कीटनाशकों के रूप में उनके संभावित उपयोग का मूल्यांकन करना था। बीज चूर्ण के तीन प्रमुख रासायनिक घटकों, एलिल आइसोथियोसाइनेट (AITC), बेंज़िल आइसोथियोसाइनेट (BITC), और 4-हाइड्रॉक्सीबेंज़िलिसोथियोसाइनेट (4-HBITC) का भी मच्छरों के लार्वा पर इन रासायनिक घटकों की जैविक गतिविधि का परीक्षण करने के लिए परीक्षण किया गया।
एडीज एजिप्टी (रॉकफेलर स्ट्रेन) की प्रयोगशाला कॉलोनियों को 26 डिग्री सेल्सियस, 70% सापेक्ष आर्द्रता (आरएच) और 10:14 घंटे (एल:डी फोटोपीरियड) पर बनाए रखा गया था। संभोग करने वाली मादाओं को प्लास्टिक के पिंजरों (ऊंचाई 11 सेमी और व्यास 9.5 सेमी) में रखा गया था और साइट्रेटेड गोजातीय रक्त (हेमोस्टैट लेबोरेटरीज इंक, डिक्सन, सीए, यूएसए) का उपयोग करके बोतल फीडिंग सिस्टम के माध्यम से खिलाया गया था। रक्त खिलाने का काम हमेशा की तरह एक मेम्ब्रेन मल्टी-ग्लास फीडर (केमग्लास, लाइफ साइंसेज एलएलसी, विनेलैंड, एनजे, यूएसए) का उपयोग करके किया गया था, जो एक परिसंचारी जल स्नान ट्यूब (HAAKE S7, थर्मो-साइंटिफिक, वाल्थम, एमए, यूएसए) से जुड़ा था, जिसका तापमान नियंत्रण 37 डिग्री सेल्सियस था। प्रत्येक ग्लास फीड चैंबर (क्षेत्रफल 154 मिमी2) के तल पर पैराफिल्म एम की एक फिल्म फैलाएं। फिर प्रत्येक फीडर को संभोग करने वाली मादा वाले पिंजरे को कवर करने वाले शीर्ष ग्रिड पर रखा गया था। लगभग 350-400 μl गोजातीय रक्त को एक ग्लास फीडर कीप में पाश्चर पिपेट (फिशरब्रांड, फिशर साइंटिफिक, वाल्थम, एमए, यूएसए) का उपयोग करके डाला गया और वयस्क कृमियों 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 साइज, डार्ट कंटेनर कॉर्प, मेसन, MI, USA) में नम फिल्टर पेपर पर अंडे देने की अनुमति दी गई। पानी के साथ पिंजरे। अंडे वाले फिल्टर पेपर को एक सीलबंद बैग (SC Johnsons, Racine, WI) में रखें और 26°C पर स्टोर करें। अंडों से बच्चे निकले और मछली पट्टिका (टेट्रामिन, टेट्रा जीएमपीएच, मीर, जर्मनी) 2:1:1 के अनुपात में। हमारे बायोएसे में लेट थर्ड इंस्टार लार्वा का इस्तेमाल किया गया था।
इस अध्ययन में प्रयुक्त पौधों के बीज निम्नलिखित वाणिज्यिक और सरकारी स्रोतों से प्राप्त किए गए थे: ब्रैसिका जंकिया (भूरी सरसों-पैसिफ़िक गोल्ड) और ब्रैसिका जंकिया (सफ़ेद सरसों-इडा गोल्ड) पैसिफ़िक नॉर्थवेस्ट फ़ार्मर्स कोऑपरेटिव, वाशिंगटन स्टेट, यूएसए से; (गार्डन क्रेस) केली सीड एंड हार्डवेयर कंपनी, पियोरिया, आईएल, यूएसए से और थ्लास्पी आर्वेन्से (फ़ील्ड पेनीक्रेस-एलिज़ाबेथ) यूएसडीए-एआरएस, पियोरिया, आईएल, यूएसए से; अध्ययन में इस्तेमाल किए गए किसी भी बीज को कीटनाशकों से उपचारित नहीं किया गया था। इस अध्ययन में सभी बीज सामग्री को स्थानीय और राष्ट्रीय नियमों के अनुसार और सभी प्रासंगिक स्थानीय राज्य और राष्ट्रीय नियमों के अनुपालन में संसाधित और उपयोग किया गया था। इस अध्ययन में ट्रांसजेनिक पौधों की किस्मों की जांच नहीं की गई।
ब्रैसिका जुन्सिया (PG), अल्फाल्फा (Ls), सफ़ेद सरसों (IG), थ्लास्पी आर्वेन्से (DFP) के बीजों को रेत्श ZM200 अल्ट्रासेंट्रीफ्यूगल मिल (रेट्श, हान, जर्मनी) का उपयोग करके बारीक पाउडर में पीस लिया गया, जो 0.75 मिमी जाली और स्टेनलेस स्टील रोटर, 12 दांत, 10,000 आरपीएम (तालिका 1) से सुसज्जित है। पीसे हुए बीज के पाउडर को एक पेपर थिम्बल में स्थानांतरित किया गया और 24 घंटे के लिए सोक्सलेट उपकरण में हेक्सेन के साथ वसा रहित किया गया। वसा रहित क्षेत्र सरसों के एक उप-नमूने को 100 °C पर 1 घंटे के लिए गर्म किया गया ताकि मायरोसिनेस को विकृत किया जा सके और जैविक रूप से सक्रिय आइसोथियोसाइनेट्स बनाने के लिए ग्लूकोसाइनोलेट्स के हाइड्रोलिसिस को रोका जा सके। गर्मी से उपचारित हॉर्सटेल बीज पाउडर (DFP-HT) का उपयोग मायरोसिनेस को विकृत करके नकारात्मक नियंत्रण के रूप में किया गया।
पहले से प्रकाशित प्रोटोकॉल 64 के अनुसार उच्च प्रदर्शन तरल क्रोमैटोग्राफी (एचपीएलसी) का उपयोग करके वसा रहित बीज भोजन में ग्लूकोसाइनोलेट की मात्रा तीन प्रतियों में निर्धारित की गई थी। संक्षेप में, वसा रहित बीज पाउडर के 250 मिलीग्राम नमूने में 3 एमएल मेथनॉल मिलाया गया था। प्रत्येक नमूने को 30 मिनट के लिए पानी के स्नान में सोनिकेट किया गया और 16 घंटे के लिए 23 डिग्री सेल्सियस पर अंधेरे में छोड़ दिया गया। फिर कार्बनिक परत के 1 एमएल अंश को एक ऑटोसैंपलर में 0.45 माइक्रोन फिल्टर के माध्यम से फ़िल्टर किया गया। शिमादज़ू एचपीएलसी सिस्टम (दो एलसी 20एडी पंप; एसआईएल 20ए ऑटोसैंपलर; डीजीयू 20एएस डिगैसर; 237 एनएम पर निगरानी के लिए एसपीडी-20ए यूवी-वीआईएस डिटेक्टर; और सीबीएम-20ए संचार बस मॉड्यूल) पर चलते हुए, बीज भोजन में ग्लूकोसाइनोलेट की मात्रा तीन प्रतियों में निर्धारित की गई थी। शिमादज़ू एलसी सॉल्यूशन सॉफ्टवेयर संस्करण 1.25 (शिमादज़ू कॉर्पोरेशन, कोलंबिया, एमडी, यूएसए) का उपयोग करके। स्तंभ एक C18 इनर्टसिल रिवर्स फेज़ कॉलम (250 मिमी × 4.6 मिमी; आरपी सी-18, ओडीएस-3, 5u; जीएल साइंसेज, टोरेंस, सीए, यूएसए) था। प्रारंभिक मोबाइल चरण की स्थिति 12% मेथनॉल/88% 0.01 एम टेट्राब्यूटाइलमोनियम हाइड्रॉक्साइड पानी में (टीबीएएच; सिग्मा-एल्ड्रिच, सेंट लुइस, एमओ, यूएसए) 1 एमएल/मिनट की प्रवाह दर के साथ सेट की गई थी। नमूने के 15 μl के इंजेक्शन के बाद, प्रारंभिक स्थितियों को 20 मिनट तक बनाए रखा गया था, और फिर विलायक अनुपात को 100% मेथनॉल में समायोजित किया गया था, जिसमें कुल नमूना विश्लेषण समय 65 मिनट था। ताजा तैयार सिनापाइन, ग्लूकोसाइनोलेट और मायरोसिन मानकों (सिग्मा-एल्ड्रिच, सेंट लुइस, एमओ, यूएसए) के क्रमिक कमजोर पड़ने से एक मानक वक्र (एनएम/एमएबी आधारित) तैयार किया गया था ताकि वसा रहित बीज भोजन में सल्फर की मात्रा का अनुमान लगाया जा सके। ग्लूकोसाइनोलेट्स। नमूनों में ग्लूकोसाइनोलेट सांद्रता का परीक्षण एगिलेंट 1100 एचपीएलसी (एगिलेंट, सांता क्लारा, सीए, यूएसए) पर ओपन लैब सीडीएस केमस्टेशन संस्करण (सी.01.07 एसआर2 [255]) का उपयोग करके किया गया था, जो उसी कॉलम से सुसज्जित था और पहले वर्णित विधि का उपयोग कर रहा था। ग्लूकोसाइनोलेट सांद्रता निर्धारित की गई; एचपीएलसी प्रणालियों के बीच तुलनीय हो।
एलिल आइसोथियोसाइनेट (94%, स्थिर) और बेंज़िल आइसोथियोसाइनेट (98%) फिशर साइंटिफिक (थर्मो फिशर साइंटिफिक, वाल्थम, एमए, यूएसए) से खरीदे गए थे। 4-हाइड्रोक्सीबेन्ज़िलिसोथियोसाइनेट को केमक्रूज़ (सांता क्रूज़ बायोटेक्नोलॉजी, सीए, यूएसए) से खरीदा गया था। जब माइरोसिनेस द्वारा एंजाइमेटिक रूप से हाइड्रोलाइज़ किया जाता है, तो ग्लूकोसाइनोलेट्स, ग्लूकोसाइनोलेट्स और ग्लूकोसाइनोलेट्स क्रमशः एलिल आइसोथियोसाइनेट, बेंज़िल आइसोथियोसाइनेट और 4-हाइड्रोक्सीबेन्ज़िलिसोथियोसाइनेट बनाते हैं।
प्रयोगशाला जैवपरीक्षण मुटुरी एट अल. 32 की विधि के अनुसार संशोधनों के साथ किए गए। अध्ययन में पांच कम वसा वाले बीज आहार का उपयोग किया गया: डीएफपी, डीएफपी-एचटी, आईजी, पीजी और एलएस। बीस लार्वा को 400 एमएल डिस्पोजेबल थ्री-वे बीकर (वीडब्ल्यूआर इंटरनेशनल, एलएलसी, रेडनर, पीए, यूएसए) में रखा गया जिसमें 120 एमएल डीआयनाइज्ड पानी (डीएच2ओ) था। मच्छर लार्वा विषाक्तता के लिए सात बीज भोजन सांद्रता का परीक्षण किया गया: डीएफपी बीज भोजन, डीएफपी-एचटी, आईजी और पीजी के लिए 0.01, 0.02, 0.04, 0.06, 0.08, 0.1 और 0.12 ग्राम बीज भोजन/120 एमएल डीएच2ओ। प्रारंभिक जैवपरीक्षणों से संकेत मिलता है कि वसा रहित एलएस बीज आटा परीक्षण किए गए चार अन्य बीज आटे की तुलना में अधिक जहरीला है। इसलिए, हमने एलएस बीज चूर्ण की सात उपचार सांद्रताओं को निम्नलिखित सांद्रताओं 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 संबंधी जैव परख में तीन प्रतिकृति तीन-ढलान वाले बीकर (प्रति बीकर 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 घंटों 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।
मच्छरों के लार्वा के लिए AITC, BITC और 4-HBITC की विषाक्तता का आकलन एक ही जैव परख प्रक्रिया का उपयोग करते हुए लेकिन विभिन्न उपचारों के साथ किया गया था। एक 2 mL सेंट्रीफ्यूज ट्यूब में 900 µL पूर्ण इथेनॉल में 100 µL रसायन डालकर और अच्छी तरह मिलाने के लिए 30 सेकंड तक हिलाकर प्रत्येक रसायन के लिए 100,000 पीपीएम स्टॉक घोल तैयार करें। उपचार सांद्रता हमारे प्रारंभिक जैव परख के आधार पर निर्धारित की गई, जिसमें पाया गया कि BITC AITC और 4-HBITC से कहीं अधिक विषाक्त है। विषाक्तता निर्धारित 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 पूर्ण इथेनॉल डाला गया, जो रासायनिक उपचार की अधिकतम मात्रा के बराबर है। बायोएसे को ऊपर बताए अनुसार दोहराया गया, 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 से संबंधित मृत्यु दर के आंकड़ों का प्रोबिट विश्लेषण किया गया था। लॉग-रूपांतरित सांद्रता और खुराक-मृत्यु दर वक्रों के लिए घातक खुराक अनुपातों के लिए विश्वास अंतराल पर आधारित है। मृत्यु दर के आंकड़े 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 अलग-अलग संभाव्यता विश्लेषण 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 डीएफपी और पीजी के अपवाद के साथ भिन्न थे, जिनमें दोनों में मायरोसिनेस ग्लूकोसाइनोलेट्स थे। पीजी में मायरोसिनिन की मात्रा डीएफपी की तुलना में अधिक थी, क्रमशः 33.3 ± 1.5 और 26.5 ± 0.9 मिलीग्राम/जी। एलएस बीज पाउडर में 36.6 ± 1.2 मिलीग्राम/जी ग्लूकोग्लाइकोन था, जबकि आईजी बीज पाउडर में 38.0 ± 0.5 मिलीग्राम/जी सिनापाइन था।
एई. एडीज एजिप्टी मच्छरों के लार्वा वसा रहित बीज चूर्ण से उपचारित होने पर मारे गए, हालांकि उपचार की प्रभावशीलता पौधे 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 पर LC50 मानों के घातक खुराक अनुपात के 95% CI के आधार पर काफी भिन्न थी (तालिका 3)। 24 घंटे के बाद, एलएस बीज चूर्ण का विषाक्त प्रभाव अन्य बीज चूर्ण उपचारों की तुलना में अधिक था, जिसमें लार्वा के लिए उच्चतम गतिविधि और अधिकतम विषाक्तता थी (LC50 = 0.04 ग्राम/120 मिली 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 g/120 ml dH2O के LC50 मान के साथ, जो सांख्यिकीय रूप से LC50 मान से अधिक थे। 0.211 g/120 ml dH2O (तालिका 3)। DFP, IG, PG और Ls के LC90 मान क्रमशः 0.376, 0.275, 0.137 और 0.074 g/120 ml dH2O थे (तालिका 2)। DPP की उच्चतम सांद्रता 0.12 g/120 ml dH2O थी। मूल्यांकन के 24 घंटे बाद, एलएस बीज भोजन उपचार (0.075 ग्राम/120 मिली डीएच2ओ) की उच्चतम सांद्रता के लिए औसत लार्वा मृत्यु दर 99% थी (चित्र 1ए)।
मृत्यु दर वक्र का अनुमान एई. इजिप्शियन लार्वा (तीसरे इंस्टार लार्वा) की खुराक प्रतिक्रिया (प्रोबिट) से लगाया गया था, जो उपचार के 24 घंटे (ए) और 72 घंटे (बी) बाद बीज भोजन सांद्रता के लिए था। बिंदीदार रेखा बीज भोजन उपचार के LC50 को दर्शाती है। डीएफपी थ्लास्पी आर्वेन्से, डीएफपी-एचटी हीट इनएक्टिवेटेड थ्लास्पी आर्वेन्से, आईजी सिनाप्सिस अल्बा (इडा गोल्ड), पीजी ब्रैसिका जुन्सिया (पैसिफिक गोल्ड), एलएस लेपिडियम सैटिवम।
72 घंटे के मूल्यांकन में, DFP, IG और PG बीज भोजन के LC50 मान क्रमशः 0.111, 0.085 और 0.051 ग्राम/120 मिली dH2O थे। Ls बीज भोजन के संपर्क में आने वाले लगभग सभी लार्वा 72 घंटे के बाद मर गए, इसलिए मृत्यु दर के आंकड़े प्रोबिट विश्लेषण के साथ असंगत थे। अन्य बीज भोजन की तुलना में, लार्वा DFP बीज भोजन उपचार के प्रति कम संवेदनशील थे और सांख्यिकीय रूप से उच्च LC50 मान थे (तालिका 2 और 3)। 72 घंटे के बाद, DFP, IG और PG बीज भोजन उपचार के लिए LC50 मान क्रमशः 0.111, 0.085 और 0.05 ग्राम/120 मिली dH2O होने का अनुमान लगाया गया। 72 घंटों के मूल्यांकन के बाद, DFP, IG और PG बीज पाउडर के LC90 मान क्रमशः 0.215, 0.254 और 0.138 ग्राम/120 मिली dH2O थे। 72 घंटों के मूल्यांकन के बाद, 0.12 ग्राम/120 मिली dH2O की अधिकतम सांद्रता पर DFP, IG और PG बीज भोजन उपचार के लिए औसत लार्वा मृत्यु दर क्रमशः 58%, 66% और 96% थी (चित्र 1B)। 72 घंटे के मूल्यांकन के बाद, PG बीज भोजन IG और DFP बीज भोजन की तुलना में अधिक जहरीला पाया गया।
सिंथेटिक आइसोथियोसाइनेट, एलिल आइसोथियोसाइनेट (AITC), बेंज़िल आइसोथियोसाइनेट (BITC) और 4-हाइड्रॉक्सीबेन्ज़िलिसोथियोसाइनेट (4-HBITC) मच्छरों के लार्वा को प्रभावी रूप 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 के लिए यह 19.35 ppm और 4-HBITC के लिए 55.41 ppm था (तालिका 4)। AITC और BITC की तुलना में, 4-HBITC में कम विषाक्तता और उच्च LC50 मान है। सबसे शक्तिशाली बीज भोजन में दो प्रमुख आइसोथियोसाइनेट (Ls और PG) की मच्छर लार्वा विषाक्तता में महत्वपूर्ण अंतर हैं। AITC, BITC और 4-HBITC के बीच LC50 मानों के घातक खुराक अनुपात पर आधारित विषाक्तता ने सांख्यिकीय अंतर दिखाया, जैसे कि 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 का अनुमान परीक्षण किए गए लार्वा के 100% को मारने के लिए लगाया गया था (चित्र 2)।
एई की खुराक प्रतिक्रिया (प्रोबिट) से मृत्यु दर वक्र का अनुमान लगाया गया था। उपचार के 24 घंटे बाद, मिस्र के लार्वा (तीसरे इंस्टार लार्वा) सिंथेटिक आइसोथियोसाइनेट सांद्रता तक पहुँच गए। बिंदीदार रेखा आइसोथियोसाइनेट उपचार के लिए LC50 को दर्शाती है। बेंज़िल आइसोथियोसाइनेट BITC, एलिल आइसोथियोसाइनेट AITC और 4-HBITC।
मच्छरों के नियंत्रण के लिए पौधों के जैव कीटनाशकों के उपयोग का अध्ययन लंबे समय से किया जा रहा है। कई पौधे प्राकृतिक रसायन उत्पन्न करते हैं जिनमें कीटनाशक क्रियाशीलता होती है37. उनके जैव सक्रिय यौगिक सिंथेटिक कीटनाशकों के लिए एक आकर्षक विकल्प प्रदान करते हैं, जिसमें मच्छरों सहित कीटों को नियंत्रित करने की बहुत अधिक क्षमता होती है।
सरसों के पौधों को उनके बीजों के लिए एक फसल के रूप में उगाया जाता है, जिसका 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 69 उप-उत्पाद वसा रहित बीज चूर्ण होता है। इस बीज चूर्ण में इसके कई प्राकृतिक जैव रासायनिक घटक और हाइड्रोलिटिक एंजाइम बने रहते हैं। इस बीज चूर्ण की विषाक्तता आइसोथियोसाइनेट्स55,60,61 के उत्पादन के कारण होती है। आइसोथियोसाइनेट्स बीज चूर्ण38,55,70 के जलयोजन के दौरान एंजाइम मायरोसिनेस द्वारा ग्लूकोसाइनोलेट्स के हाइड्रोलिसिस द्वारा बनते हैं और इनमें कवकनाशी, जीवाणुनाशक, नेमाटोसाइडल और कीटनाशक प्रभाव होते हैं, साथ ही रासायनिक संवेदी प्रभाव और कीमोथेराप्यूटिक गुण61,62,70 सहित अन्य गुण भी होते हैं। कई अध्ययनों से पता चला है कि सरसों के पौधे और बीज चूर्ण मिट्टी और संग्रहीत खाद्य कीटों57,59,71,72 के खिलाफ़ 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 जैव सक्रिय उत्पादों AITC, BITC, और 4-HBITC की विषाक्तता का आकलन किया। एडीज एजिप्टी। मच्छर के लार्वा वाले पानी में सीधे बीज का भोजन डालने से एंजाइमेटिक प्रक्रियाएं सक्रिय होने की उम्मीद है जो आइसोथियोसाइनेट्स का उत्पादन करती हैं जो मच्छर के लार्वा के लिए विषाक्त हैं। यह जैवरूपांतरण बीज भोजन की देखी गई लार्विसाइडल गतिविधि और कीटनाशक गतिविधि के नुकसान से आंशिक रूप से प्रदर्शित हुआ जब बौना सरसों के बीज के भोजन को उपयोग से पहले गर्मी से उपचारित किया गया था। गर्मी उपचार से ग्लूकोसाइनोलेट्स को सक्रिय करने वाले हाइड्रोलिटिक एंजाइम नष्ट होने की उम्मीद है, जिससे जैवसक्रिय आइसोथियोसाइनेट्स का निर्माण रुक जाता है
परीक्षण किए गए बीज पाउडर में, वॉटरक्रेस बीज पाउडर (एलएस) सबसे अधिक जहरीला था, जिससे एडीज एल्बोपिक्टस की उच्च मृत्यु दर हुई। 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 BITC में हाइड्रोलाइज्ड किया जाता है और सिनालबाइन को 4-HBITC61,62 में हाइड्रोलाइज्ड किया जाता है AITC 19.35 पीपीएम के LC50 मान के साथ मच्छरों के लार्वा को मारने में प्रभावी है। AITC और BITC की तुलना में, 4-HBITC आइसोथियोसाइनेट लार्वा के लिए सबसे कम जहरीला है। हालाँकि AITC BITC की तुलना में कम जहरीला है, लेकिन उनके LC50 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 क्रूसिफेरस 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 लगाया गया था, लेकिन उनका स्तर कुल ग्लूकोसाइनोलेट्स के 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)। हालाँकि PG और DFP में एक ही मुख्य ग्लूकोसाइनोलेट (मायरोसिन) होता है, लेकिन उनके बीज भोजन की लार्विसाइडल गतिविधि उनके LC50 मानों के कारण काफी भिन्न होती है। पाउडरी फफूंदी के लिए विषाक्तता में भिन्नता होती है। एडीज एजिप्टी लार्वा का उद्भव दो बीज फ़ीड के बीच मायरोसिनेस गतिविधि या स्थिरता में अंतर के कारण हो सकता है। माइरोसिनेस गतिविधि ब्रैसिकेसी पौधों में आइसोथियोसाइनेट्स जैसे हाइड्रोलिसिस उत्पादों की जैव उपलब्धता में महत्वपूर्ण भूमिका निभाती है76। पोकॉक एट अल.77 और विल्किंसन एट अल.78 की पिछली रिपोर्टों ने दिखाया है कि माइरोसिनेस 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 घंटों में प्रत्येक बीज भोजन के LC50 मानों के आधार पर अपेक्षित जैवसक्रिय आइसोथियोसाइनेट सामग्री की गणना की गई (तालिका 5)। 24 घंटे बाद, बीज भोजन में आइसोथियोसाइनेट्स शुद्ध यौगिकों की तुलना में अधिक विषाक्त थे। आइसोथियोसाइनेट बीज उपचार के भाग प्रति मिलियन (पीपीएम) 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)। परिणामस्वरूप, लार्वा बीज भोजन छर्रों को खाने से विषाक्त आइसोथियोसाइनेट्स के अधिक केंद्रित संपर्क को प्राप्त कर सकते हैं। एलएस और डीएफपी उपचार शुद्ध आइसोथियोसाइनेट की तुलना में अधिक विषैले थे, जिनमें एलसी50 मान क्रमशः 24% और 41% कम थे। नियंत्रण उपचार में लार्वा सफलतापूर्वक प्यूपा बन गए (चित्र 3बी), जबकि बीज भोजन उपचार में अधिकांश लार्वा प्यूपा नहीं बन पाए और लार्वा विकास में काफी देरी हुई (चित्र 3बी,डी)। स्पोडोप्टेरालिटुरा में, आइसोथियोसाइनेट विकास मंदता और विकासात्मक देरी से जुड़े हैं79।
ए.ई. एडीज एजिप्टी मच्छरों के लार्वा को लगातार 24-72 घंटों तक ब्रैसिका बीज पाउडर के संपर्क में रखा गया। (ए) मृत लार्वा के मुंह के हिस्सों में बीज चूर्ण के कण (गोलाकार); (बी) नियंत्रण उपचार (बीज चूर्ण के बिना डीएच20) से पता चलता है कि लार्वा सामान्य रूप से बढ़ता है और 72 घंटों के 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 आइसोथियोसाइनेट के विषैले प्रभावों के तंत्र का अध्ययन नहीं किया है। हालाँकि, लाल अग्नि चींटियों (सोलनोप्सिस इनविक्टा) में पिछले अध्ययनों से पता चला है कि ग्लूटाथियोन एस-ट्रांसफरेज (जीएसटी) और एस्टरेज (ईएसटी) का अवरोध आइसोथियोसाइनेट बायोएक्टिविटी का मुख्य तंत्र है, और एआईटीसी, कम गतिविधि पर भी, जीएसटी गतिविधि को बाधित कर सकता है। कम सांद्रता में लाल आयातित अग्नि चींटियाँ। खुराक 0.5 µg/ml80 है। इसके विपरीत, एआईटीसी वयस्क मकई वीविल्स (सिटोफिलस ज़ेमैस)81 में एसिटाइलकोलिनेस्टरेज़ को रोकता है। मच्छरों के लार्वा में आइसोथियोसाइनेट गतिविधि के तंत्र को स्पष्ट करने के लिए इसी तरह के अध्ययन किए जाने चाहिए।
हम ताप-निष्क्रिय डीएफपी उपचार का उपयोग इस प्रस्ताव का समर्थन करने के लिए करते हैं कि पादप ग्लूकोसाइनोलेट्स के हाइड्रोलिसिस से प्रतिक्रियाशील आइसोथियोसाइनेट्स बनते हैं जो सरसों के बीज के चूर्ण द्वारा मच्छरों के लार्वा पर नियंत्रण के लिए एक तंत्र के रूप में कार्य करता है। परीक्षण की गई अनुप्रयोग दरों पर डीएफपी-एचटी बीज चूर्ण विषाक्त नहीं था। लाफार्गा एट अल। 82 ने बताया कि ग्लूकोसाइनोलेट्स उच्च तापमान पर विघटन के प्रति संवेदनशील होते हैं। ताप उपचार से बीज चूर्ण में मायरोसिनेस एंजाइम के विकृत होने और ग्लूकोसाइनोलेट्स के हाइड्रोलिसिस से प्रतिक्रियाशील आइसोथियोसाइनेट्स बनने की भी संभावना रहती है। इसकी पुष्टि ओकुनेडे एट अल। 75 ने भी की, जिसमें दिखाया गया कि मायरोसिनेस तापमान के प्रति संवेदनशील होता है
इस प्रकार, सरसों के बीज का चूर्ण और इसके तीन मुख्य आइसोथियोसाइनेट मच्छरों के लार्वा के लिए विषाक्त हैं। बीज चूर्ण और रासायनिक उपचारों के बीच इन अंतरों को देखते हुए, बीज चूर्ण का उपयोग मच्छरों पर नियंत्रण का एक प्रभावी तरीका हो सकता है। बीज चूर्ण के उपयोग की प्रभावकारिता और स्थिरता को बेहतर बनाने के लिए उपयुक्त फॉर्मूलेशन 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 को इंगित करते हैं। यह तकनीक मच्छरों के वाहकों को नियंत्रित करने के लिए एक अभिनव उपकरण बन सकती है। चूँकि मच्छरों के लार्वा जलीय वातावरण में पनपते हैं और बीज चूर्ण ग्लूकोसाइनोलेट्स को हाइड्रेशन पर एंजाइम द्वारा सक्रिय आइसोथियोसाइनेट में परिवर्तित किया जाता है, इसलिए मच्छरों से भरे पानी में सरसों के बीज चूर्ण का उपयोग महत्वपूर्ण नियंत्रण क्षमता प्रदान करता है। हालाँकि आइसोथियोसाइनेट की लार्विसाइडल गतिविधि भिन्न होती है (BITC > AITC > 4-HBITC), यह निर्धारित करने के लिए अधिक शोध की आवश्यकता है कि क्या बीज चूर्ण को कई ग्लूकोसाइनोलेट्स के साथ मिलाने से विषाक्तता बढ़ती है। यह मच्छरों पर वसा रहित क्रूसिफेरस बीज चूर्ण और तीन जैवसक्रिय आइसोथियोसाइनेट्स के कीटनाशक प्रभावों को प्रदर्शित करने वाला पहला अध्ययन है। इस अध्ययन के परिणाम यह दिखाते हुए नई राह दिखाते हैं कि वसा रहित गोभी के बीज चूर्ण, जो बीजों से तेल निकालने का एक उपोत्पाद है, मच्छर नियंत्रण के लिए एक आशाजनक लार्वीसाइडल एजेंट के रूप में काम कर सकता है। यह जानकारी पौधों के जैवनियंत्रण एजेंटों की खोज और सस्ते, व्यावहारिक और पर्यावरण के अनुकूल जैव कीटनाशकों के रूप में उनके विकास 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 इस्तेमाल की गई सभी सामग्री (कीट और बीज चूर्ण) नष्ट कर दी गईं।