चीड़ के निमेटोड रोग के प्रेरक के रूप में आयोडीन और एवरमेक्टिन का मूल्यांकन

चीड़ सूत्रकृमि एक संगरोध प्रवासी अंतःपरजीवी है जो चीड़ वन पारिस्थितिकी तंत्रों में गंभीर आर्थिक क्षति का कारण माना जाता है। वर्तमान अध्ययन चीड़ सूत्रकृमि के विरुद्ध हैलोजनयुक्त इंडोल की सूत्रकृमिनाशक क्रिया और उनकी क्रियाविधि की समीक्षा करता है। चीड़ सूत्रकृमि के विरुद्ध 5-आयोडोइंडोल और एवरमेक्टिन (धनात्मक नियंत्रण) की सूत्रकृमिनाशक क्रियाएँ समान थीं और कम सांद्रता (10 μg/mL) पर उच्च थीं। 5-आयोडोइंडोल ने प्रजनन क्षमता, प्रजनन क्रिया, भ्रूण और लार्वा मृत्यु दर, और गतिशील व्यवहार को कम कर दिया। अकशेरुकी-विशिष्ट ग्लूटामेट-गेटेड क्लोराइड चैनल रिसेप्टर्स के साथ लिगैंड्स की आणविक अंतःक्रियाएँ इस धारणा का समर्थन करती हैं कि 5-आयोडोइंडोल, एवरमेक्टिन की तरह, रिसेप्टर सक्रिय स्थल से कसकर बंधता है। 5-आयोडोइंडोल ने सूत्रकृमि में विभिन्न लक्षणप्ररूपी विकृतियाँ भी उत्पन्न कीं, जिनमें असामान्य अंग पतन/सिकुड़न और बढ़ा हुआ रिक्तिकाकरण शामिल है। ये परिणाम बताते हैं कि रिक्तिकाएँ सूत्रकृमि मेथिलिकरण-मध्यस्थ मृत्यु में भूमिका निभा सकती हैं। महत्वपूर्ण बात यह है कि 5-आयोडोइंडोल दोनों पादप प्रजातियों (गोभी और मूली) के लिए विषैला नहीं था। इस प्रकार, यह अध्ययन दर्शाता है कि पर्यावरणीय परिस्थितियों में आयोडोइंडोल का प्रयोग चीड़ के विल्ट से होने वाली क्षति को नियंत्रित कर सकता है।
चीड़ की लकड़ी निमेटोड (बर्साफेलेंचस ज़ाइलोफिलस) चीड़ की लकड़ी निमेटोड (पीडब्ल्यूएन) से संबंधित है, प्रवासी अंतःपरजीवी निमेटोड जो चीड़ के जंगल के पारिस्थितिकी तंत्रों को गंभीर पारिस्थितिक क्षति पहुंचाने के लिए जाने जाते हैं1। चीड़ की लकड़ी निमेटोड के कारण होने वाला चीड़ विल्ट रोग (पीडब्ल्यूडी) एशिया और यूरोप सहित कई महाद्वीपों पर एक गंभीर समस्या बनता जा रहा है, और उत्तरी अमेरिका में निमेटोड बाहर से लाई गई चीड़ की प्रजातियों को नष्ट कर देता है1,2। चीड़ के पेड़ों का क्षय एक बड़ी आर्थिक समस्या है, और इसके वैश्विक प्रसार की संभावना चिंताजनक है3। निमेटोड द्वारा निम्नलिखित चीड़ की प्रजातियों पर सबसे अधिक हमला होता है: पाइनस डेंसिफ्लोरा, पाइनस सिल्वेस्ट्रिस, पाइनस थुनबर्गी, पाइनस कोराइनेसिस, पाइनस थुनबर्गी, पाइनस थुनबर्गी इसके अलावा, विभिन्न पारिस्थितिक तंत्रों में पाइन नेमाटोड का प्रकोप आम है, इसलिए लगातार संक्रमण श्रृंखलाएं स्थापित हो गई हैं1।
बर्सफेलेंचस ज़ाइलोफिलस एक संगरोध पादप-परजीवी सूत्रकृमि है जो सुपरफ़ैमिली एफ़ेलेनकोइडिया और क्लेड 102.5 से संबंधित है। यह सूत्रकृमि कवकों पर निर्भर करता है और चीड़ के वृक्षों के काष्ठ ऊतकों में प्रजनन करता है, चार अलग-अलग लार्वा अवस्थाओं में विकसित होता है: L1, L2, L3, L4 और एक वयस्क1,6। भोजन की कमी की स्थिति में, चीड़ सूत्रकृमि एक विशिष्ट लार्वा अवस्था - डाउर में प्रवेश करता है, जो अपने वाहक - चीड़ की छाल भृंग (मोनोकैमस अल्टरनेटस) पर परजीवी होता है और स्वस्थ चीड़ के वृक्षों में स्थानांतरित हो जाता है। स्वस्थ मेज़बानों में, सूत्रकृमि तेज़ी से पादप ऊतकों में प्रवास करते हैं और पैरेन्काइमा कोशिकाओं पर भोजन करते हैं, जिसके परिणामस्वरूप संक्रमण के एक वर्ष के भीतर कई अतिसंवेदनशीलता प्रतिक्रियाएँ, चीड़ का मुरझाना और मृत्यु हो जाती है1,7,8।
चीड़ के सूत्रकृमि का जैविक नियंत्रण लंबे समय से एक चुनौती रहा है, और संगरोध उपाय 20वीं सदी से ही मौजूद हैं। चीड़ के सूत्रकृमि को नियंत्रित करने की वर्तमान रणनीतियों में मुख्य रूप से रासायनिक उपचार शामिल हैं, जिनमें लकड़ी का धूमन और पेड़ के तनों में सूत्रकृमिनाशकों का प्रत्यारोपण शामिल है। सबसे अधिक इस्तेमाल किए जाने वाले सूत्रकृमिनाशक एवरमेक्टिन और एवरमेक्टिन बेंजोएट हैं, जो एवरमेक्टिन परिवार से संबंधित हैं। ये महंगे रसायन कई सूत्रकृमि प्रजातियों के विरुद्ध अत्यधिक प्रभावी हैं और पर्यावरण की दृष्टि से सुरक्षित माने जाते हैं9। हालाँकि, इन सूत्रकृमिनाशकों के बार-बार उपयोग से चयन दबाव उत्पन्न होने की आशंका है जिससे लगभग निश्चित रूप से प्रतिरोधी चीड़ सूत्रकृमि उत्पन्न होंगे, जैसा कि कई कीटों, जैसे लेप्टिनोटार्सा डिसमलिनेटा, प्लूटेला ज़ाइलोस्टेला और सूत्रकृमि ट्राइकोस्ट्रॉन्गिलस कोलुब्रिफोर्मिस और ओस्टर्टैगिया सर्कमसिंक्टा, के लिए प्रदर्शित किया गया है, जिन्होंने धीरे-धीरे एवरमेक्टिन के प्रति प्रतिरोध विकसित कर लिया है10,11,12। इसलिए, पीवीडी को नियंत्रित करने के वैकल्पिक, लागत-प्रभावी और पर्यावरण-अनुकूल उपाय खोजने के लिए प्रतिरोध पैटर्न का नियमित रूप से अध्ययन और नेमाटोसाइड्स की निरंतर जाँच आवश्यक है। हाल के दशकों में, कई लेखकों ने नेमाटोड नियंत्रण कारकों के रूप में पौधों के अर्क, आवश्यक तेलों और वाष्पशील पदार्थों के उपयोग का प्रस्ताव दिया है13,14,15,16।
हमने हाल ही में कैनोरहैडाइटिस एलिगेंस 17 में इंडोल, एक अंतरकोशिकीय और अंतरराज्यीय संकेतन अणु, की निमेटीसाइडल गतिविधि का प्रदर्शन किया। इंडोल माइक्रोबियल पारिस्थितिकी में एक व्यापक अंतःकोशिकीय संकेत है, जो माइक्रोबियल फिजियोलॉजी, बीजाणु निर्माण, प्लास्मिड स्थिरता, दवा प्रतिरोध, बायोफिल्म निर्माण और विषाणु 18, 19 को प्रभावित करने वाले कई कार्यों को नियंत्रित करता है। अन्य रोगजनक निमेटोड के खिलाफ इंडोल और इसके व्युत्पन्नों की गतिविधि का अध्ययन नहीं किया गया है। इस अध्ययन में, हमने पाइन निमेटोड के खिलाफ 34 इंडोल्स की निमेटीसाइडल गतिविधि की जांच की और माइक्रोस्कोपी, टाइम-लैप्स फोटोग्राफी और आणविक डॉकिंग प्रयोगों का उपयोग करके सबसे शक्तिशाली 5-आयोडोइंडोल की क्रियाविधि को स्पष्ट किया
इंडोल की उच्च सांद्रता (>1.0 mM) का सूत्रकृमिनाशक प्रभाव सूत्रकृमिनाशक होने की सूचना पहले ही मिल चुकी है17। 1 mM पर इंडोल या 33 विभिन्न इंडोल व्युत्पन्नों से बी. ज़ाइलोफिलस (मिश्रित जीवन अवस्थाओं) के उपचार के बाद, नियंत्रण और उपचारित समूहों में जीवित और मृत सूत्रकृमिनाशकों की गणना करके बी. ज़ाइलोफिलस की मृत्यु दर मापी गई। पाँच इंडोल ने महत्वपूर्ण सूत्रकृमिनाशक गतिविधि प्रदर्शित की; अनुपचारित नियंत्रण समूह का 24 घंटे बाद जीवित रहने का प्रतिशत 95 ± 7% था। परीक्षण किए गए 34 इंडोल में से, 1 mM पर 5-आयोडोइंडोल और 4-फ्लोरोइंडोल ने 100% मृत्यु दर का कारण बना, जबकि 5,6-डाइफ्लोरोइंडोल, मिथाइलइंडोल-7-कार्बोक्सिलेट और 7-आयोडोइंडोल ने लगभग 50% मृत्यु दर का कारण बना (तालिका 1)।
चीड़ की लकड़ी के सूत्रकृमि के रिक्तिका निर्माण और उपापचय पर 5-आयोडोइंडोल का प्रभाव। (A) वयस्क नर सूत्रकृमि पर एवरमेक्टिन और 5-आयोडोइंडोल का प्रभाव, (B) L1 अवस्था सूत्रकृमि के अंडे और (C) B. ज़ाइलोफिलस का उपापचय, (i) 0 घंटे पर रिक्तिकाएँ नहीं देखी गईं, उपचार के परिणामस्वरूप (ii) रिक्तिकाएँ, (iii) अनेक रिक्तिकाओं का संचय, (iv) रिक्तिकाओं का फूलना, (v) रिक्तिकाओं का संलयन और (vi) विशाल रिक्तिकाओं का निर्माण हुआ। लाल तीर रिक्तिकाओं के फूलने को दर्शाते हैं, नीले तीर रिक्तिकाओं के संलयन को दर्शाते हैं और काले तीर विशाल रिक्तिकाओं को दर्शाते हैं। स्केल बार = 50 μm।
इसके अलावा, इस अध्ययन में चीड़ के सूत्रकृमियों में मीथेन-प्रेरित मृत्यु की क्रमिक प्रक्रिया का भी वर्णन किया गया है (चित्र 4C)। मीथेनोजेनिक मृत्यु एक गैर-एपोप्टोटिक प्रकार की कोशिका मृत्यु है जो प्रमुख कोशिकाद्रव्यी रिक्तिकाओं के संचय से जुड़ी होती है27। चीड़ के सूत्रकृमियों में देखे गए रूपात्मक दोष मीथेन-प्रेरित मृत्यु की क्रियाविधि से निकटता से संबंधित प्रतीत होते हैं। विभिन्न समयों पर सूक्ष्म परीक्षण से पता चला कि 5-आयोडोइंडोल (0.1 mM) के संपर्क में आने के 20 घंटे बाद विशाल रिक्तिकाएँ बन गईं। उपचार के 8 घंटे बाद सूक्ष्म रिक्तिकाएँ देखी गईं, और 12 घंटे बाद उनकी संख्या में वृद्धि हुई। 14 घंटे बाद कई बड़ी रिक्तिकाएँ देखी गईं। उपचार के 12-16 घंटे बाद कई संलयित रिक्तिकाएँ स्पष्ट रूप से दिखाई देने लगीं, जो दर्शाता है कि रिक्तिकाओं का संलयन मीथेनोजेनिक मृत्यु क्रियाविधि का आधार है। 20 घंटे बाद, पूरे कृमि में कई विशाल रिक्तिकाएँ पाई गईं। ये अवलोकन सी. एलिगेंस में मेटुओसिस की पहली रिपोर्ट का प्रतिनिधित्व करते हैं।
5-आयोडोइंडोल-उपचारित कृमियों में, रिक्तिकाओं का एकत्रीकरण और टूटना भी देखा गया (चित्र 5), जैसा कि कृमि के मुड़ने और रिक्तिकाओं के पर्यावरण में मुक्त होने से स्पष्ट होता है। अंडे के खोल की झिल्ली में भी रिक्तिकाओं का विघटन देखा गया, जो सामान्यतः अंडे सेने के दौरान L2 द्वारा अक्षुण्ण बनी रहती है (पूरक चित्र S2)। ये अवलोकन रिक्तिका निर्माण और मवाद बनने की प्रक्रिया में द्रव संचय और परासरण नियामक विफलता, साथ ही प्रतिवर्ती कोशिका क्षति (RCI) की संलिप्तता का समर्थन करते हैं (चित्र 5)।
प्रेक्षित रिक्तिका निर्माण में आयोडीन की भूमिका की परिकल्पना करते हुए, हमने सोडियम आयोडाइड (NaI) और पोटेशियम आयोडाइड (KI) की निमेटोसाइडल गतिविधि की जाँच की। हालाँकि, सांद्रता (0.1, 0.5 या 1 mM) पर, इनका निमेटोड के अस्तित्व या रिक्तिका निर्माण पर कोई प्रभाव नहीं पड़ा (पूरक चित्र S5), हालाँकि 1 mM KI का हल्का निमेटोसाइडल प्रभाव था। दूसरी ओर, 5-आयोडोइंडोल की तरह, 7-आयोडोइंडोल (1 या 2 mM) ने भी अनेक रिक्तिकाएँ और संरचनात्मक विकृतियाँ उत्पन्न कीं (पूरक चित्र S6)। दोनों आयोडोइंडोल ने चीड़ के निमेटोडों में समान लक्षणप्ररूपी विशेषताएँ प्रदर्शित कीं, जबकि NaI और KI ने नहीं। दिलचस्प बात यह है कि परीक्षित सांद्रता पर (आँकड़ा नहीं दिखाया गया है) इंडोल ने बी. ज़ाइलोफिलस में रिक्तिका निर्माण को प्रेरित नहीं किया। इस प्रकार, परिणामों ने पुष्टि की कि इंडोल-आयोडीन कॉम्प्लेक्स बी. ज़ाइलोफिलस के रिक्तिकाकरण और चयापचय के लिए जिम्मेदार है।
नेमाटोसाइडल गतिविधि के लिए परीक्षण किए गए इंडोल्स में, 5-आयोडोइंडोल का स्लिप इंडेक्स सबसे अधिक -5.89 किलो कैलोरी/मोल था, उसके बाद 7-आयोडोइंडोल (-4.48 किलो कैलोरी/मोल), 4-फ्लोरोइंडोल (-4.33) और इंडोल (-4.03) थे (चित्र 6)। 5-आयोडोइंडोल का ल्यूसीन 218 से मजबूत बैकबोन हाइड्रोजन बॉन्डिंग इसके बंधन को स्थिर करता है, जबकि अन्य सभी इंडोल डेरिवेटिव साइड चेन हाइड्रोजन बॉन्ड के माध्यम से सेरीन 260 से बंधते हैं। अन्य मॉडल किए गए आयोडोइंडोल में, 2-आयोडोइंडोल का बंधन मूल्य -5.248 किलो कैलोरी/मोल है, जो ल्यूसीन 218 के साथ इसके मुख्य हाइड्रोजन बंधन के कारण है। अन्य ज्ञात बंधनों में 3-आयोडोइंडोल (-4.3 किलो कैलोरी/मोल), 4-आयोडोइंडोल (-4.0 किलो कैलोरी/मोल) और 6-फ्लोरोइंडोल (-2.6 किलो कैलोरी/मोल) शामिल हैं (पूरक चित्र एस8)। 5-आयोडोइंडोल और 2-आयोडोइंडोल को छोड़कर, अधिकांश हैलोजनयुक्त इंडोल और इंडोल स्वयं, सेरीन 260 के साथ एक बंध बनाते हैं। यह तथ्य कि ल्यूसीन 218 के साथ हाइड्रोजन बंध, कुशल ग्राही-लिगैंड बंधन का संकेत है, जैसा कि आइवरमेक्टिन (पूरक चित्र S7) के लिए देखा गया है, इस बात की पुष्टि करता है कि 5-आयोडोइंडोल और 2-आयोडोइंडोल, आइवरमेक्टिन की तरह, ल्यूसीन 218 के माध्यम से ग्लूसीएल ग्राही के सक्रिय स्थल से कसकर बंधते हैं (चित्र 6 और पूरक चित्र S8)। हमारा प्रस्ताव है कि यह बंधन ग्लूसीएल संकुल की खुली छिद्र संरचना को बनाए रखने के लिए आवश्यक है और ग्लूसीएल ग्राही के सक्रिय स्थल से कसकर बंध कर, 5-आयोडोइंडोल, 2-आयोडोइंडोल, एवरमेक्टिन और आइवरमेक्टिन, आयन चैनल को खुला रखते हैं और द्रव अवशोषण की अनुमति देते हैं।
इंडोल और हैलोजनयुक्त इंडोल का GluCL से आणविक डॉकिंग। (A) इंडोल, (B) 4-फ्लोरोइंडोल, (C) 7-आयोडोइंडोल, और (D) 5-आयोडोइंडोल लिगैंड्स के GluCL के सक्रिय स्थल से बंधन अभिविन्यास। प्रोटीन को एक रिबन द्वारा दर्शाया गया है, और मुख्य हाइड्रोजन बंधों को पीली बिंदीदार रेखाओं द्वारा दर्शाया गया है। (A′), (B′), (C′), और (D′) संबंधित लिगैंड्स की आसपास के अमीनो अम्ल अवशेषों के साथ अन्योन्यक्रियाओं को दर्शाते हैं, और पार्श्व-श्रृंखला हाइड्रोजन बंधों को गुलाबी बिंदीदार तीरों द्वारा दर्शाया गया है।
गोभी और मूली के बीजों के अंकुरण पर 5-आयोडोइंडोल के विषाक्त प्रभाव का मूल्यांकन करने के लिए प्रयोग किए गए। 5-आयोडोइंडोल (0.05 या 0.1 mM) या एवरमेक्टिन (10 μg/mL) का प्रारंभिक अंकुरण और पौधे के उभरने पर बहुत कम या कोई प्रभाव नहीं पड़ा (चित्र 7)। इसके अलावा, अनुपचारित नियंत्रण और 5-आयोडोइंडोल या एवरमेक्टिन से उपचारित बीजों की अंकुरण दर के बीच कोई महत्वपूर्ण अंतर नहीं पाया गया। मूसला जड़ के विस्तार और बनने वाली पार्श्व जड़ों की संख्या पर प्रभाव नगण्य था, हालांकि 5-आयोडोइंडोल के 1 mM (इसकी सक्रिय सांद्रता का 10 गुना) ने पार्श्व जड़ों के विकास में थोड़ा विलंब किया। ये परिणाम संकेत करते हैं कि 5-आयोडोइंडोल पौधों की कोशिकाओं के लिए गैर विषैला है और अध्ययन की गई सांद्रता पर पौधों की विकास प्रक्रियाओं में हस्तक्षेप नहीं करता है।
बीज अंकुरण पर 5-आयोडोइंडोल का प्रभाव। एवरमेक्टिन या 5-आयोडोइंडोल के साथ या उसके बिना, मुराशिगे और स्कोग अगर माध्यम पर बी. ओलेरेशिया और आर. राफेनिस्ट्रम के बीजों का अंकुरण, अंकुरण और पार्श्व जड़ें बनना। 22°C पर 3 दिनों के ऊष्मायन के बाद अंकुरण दर्ज किया गया।
इस अध्ययन में इंडोल द्वारा सूत्रकृमिनाशकों के संहार के कई मामलों की रिपोर्ट दी गई है। महत्वपूर्ण बात यह है कि यह चीड़ की सुइयों में आयोडोइंडोल द्वारा मिथाइलेशन (छोटी रिक्तिकाओं के संचयन से उत्पन्न एक प्रक्रिया जो धीरे-धीरे विशाल रिक्तिकाओं में विलीन हो जाती है, जिससे अंततः झिल्ली का फटना और मृत्यु हो जाती है) उत्पन्न करने की पहली रिपोर्ट है, जिसमें आयोडोइंडोल वाणिज्यिक सूत्रकृमिनाशक एवरमेक्टिन के समान महत्वपूर्ण सूत्रकृमिनाशक गुण प्रदर्शित करता है।
इंडोल्स के बारे में पहले भी बताया गया है कि वे प्रोकैरियोट्स और यूकेरियोट्स में कई संकेतन कार्य करते हैं, जिनमें बायोफिल्म अवरोध/निर्माण, जीवाणुओं का अस्तित्व और रोगजनकता शामिल हैं19,32,33,34। हाल ही में, हैलोजनयुक्त इंडोल्स, इंडोल एल्कलॉइड्स और अर्ध-संश्लेषित इंडोल व्युत्पन्नों के संभावित चिकित्सीय प्रभावों ने व्यापक शोध रुचि35,36,37 को आकर्षित किया है। उदाहरण के लिए, हैलोजनयुक्त इंडोल्स को लगातार जीवित रहने वाले एस्चेरिचिया कोलाई और स्टैफिलोकोकस ऑरियस कोशिकाओं37 को मारने में सक्षम दिखाया गया है। इसके अलावा, अन्य प्रजातियों, वंशों और जगतों के विरुद्ध हैलोजनयुक्त इंडोल्स की प्रभावकारिता का अध्ययन करना वैज्ञानिक रुचि का विषय है, और यह अध्ययन इस लक्ष्य को प्राप्त करने की दिशा में एक कदम है।
यहाँ, हम सी. एलिगेंस में 5-आयोडोइंडोल-प्रेरित घातकता के लिए एक क्रियाविधि प्रस्तावित करते हैं जो प्रतिवर्ती कोशिका क्षति (RCI) और मिथाइलेशन पर आधारित है (चित्र 4C और 5)। सूजन और रिक्तिका अध:पतन जैसे शोफयुक्त परिवर्तन RCI और मिथाइलेशन के संकेतक हैं, जो कोशिकाद्रव्य में विशाल रिक्तिकाओं के रूप में प्रकट होते हैं48,49। RCI, ATP उत्पादन को कम करके, ATPase पंप की विफलता का कारण बनकर, या कोशिका झिल्लियों को बाधित करके और Na+, Ca2+, और जल50,51,52 के तीव्र प्रवाह का कारण बनकर ऊर्जा उत्पादन में बाधा डालता है। जंतु कोशिकाओं में अंतःकोशिकाद्रव्यी रिक्तिकाएँ Ca2+ और जल53 के प्रवाह के कारण कोशिकाद्रव्य में द्रव संचय के परिणामस्वरूप उत्पन्न होती हैं। दिलचस्प बात यह है कि यदि क्षति अस्थायी है और कोशिकाएं एक निश्चित अवधि के लिए एटीपी का उत्पादन शुरू कर देती हैं, तो कोशिका क्षति की यह प्रक्रिया प्रतिवर्ती है, लेकिन यदि क्षति बनी रहती है या बिगड़ जाती है, तो कोशिकाएं मर जाती हैं।54 हमारे अवलोकनों से पता चलता है कि 5-आयोडोइंडोल से उपचारित सूत्रकृमि तनाव की स्थिति के संपर्क में आने के बाद सामान्य जैवसंश्लेषण को बहाल करने में असमर्थ हैं।
बी. ज़ाइलोफिलस में 5-आयोडोइंडोल द्वारा प्रेरित मिथाइलेशन फेनोटाइप आयोडीन की उपस्थिति और उसके आणविक वितरण के कारण हो सकता है, क्योंकि 7-आयोडोइंडोल का बी. ज़ाइलोफिलस पर 5-आयोडोइंडोल की तुलना में कम निरोधात्मक प्रभाव था (तालिका 1 और अनुपूरक चित्र S6)। ये परिणाम माल्टीज़ एट अल. (2014) के अध्ययनों से आंशिक रूप से संगत हैं, जिन्होंने बताया कि इंडोल में पाइरिडिल नाइट्रोजन अंश के पैरा- से मेटा-स्थिति में स्थानांतरण ने U251 कोशिकाओं में रिक्तिकाकरण, वृद्धि अवरोध और कोशिकाविषाक्तता को समाप्त कर दिया, जिससे पता चलता है कि प्रोटीन में एक विशिष्ट सक्रिय स्थल के साथ अणु की अंतःक्रिया महत्वपूर्ण है27,44,45। इस अध्ययन में देखी गई इंडोल या हैलोजनयुक्त इंडोल और GluCL रिसेप्टर्स के बीच की अंतःक्रियाएँ भी इस धारणा का समर्थन करती हैं, क्योंकि 5- और 2-आयोडोइंडोल, अन्य परीक्षित इंडोल की तुलना में GluCL रिसेप्टर्स से अधिक मजबूती से बंधते पाए गए (चित्र 6 और अनुपूरक चित्र S8)। इंडोल के दूसरे या पाँचवें स्थान पर स्थित आयोडीन, GluCL रिसेप्टर के ल्यूसीन 218 से बैकबोन हाइड्रोजन बॉन्ड के माध्यम से बंधता पाया गया, जबकि अन्य हैलोजनयुक्त इंडोल और स्वयं इंडोल, सेरीन 260 के साथ कमज़ोर पार्श्व-श्रृंखला हाइड्रोजन बॉन्ड बनाते हैं (चित्र 6)। इसलिए, हमारा अनुमान है कि हैलोजन का स्थानीयकरण रिक्तिका अपघटन के प्रेरण में एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है, जबकि 5-आयोडोइंडोल का सघन बंधन आयन चैनल को खुला रखता है, जिससे द्रव का तीव्र प्रवाह और रिक्तिका का टूटना संभव होता है। हालाँकि, 5-आयोडोइंडोल की क्रियाविधि का विस्तृत निर्धारण अभी बाकी है।
5-आयोडोइंडोल के व्यावहारिक अनुप्रयोग से पहले, पौधों पर इसके विषाक्त प्रभाव का विश्लेषण किया जाना चाहिए। हमारे बीज अंकुरण प्रयोगों से पता चला है कि अध्ययन की गई सांद्रता (चित्र 7) पर 5-आयोडोइंडोल का बीज अंकुरण या उसके बाद की विकास प्रक्रियाओं पर कोई नकारात्मक प्रभाव नहीं पड़ा। इस प्रकार, यह अध्ययन चीड़ के पेड़ों के लिए चीड़ सूत्रकृमि के हानिकारक प्रभाव को नियंत्रित करने के लिए पारिस्थितिक वातावरण में 5-आयोडोइंडोल के उपयोग का आधार प्रदान करता है।
पिछली रिपोर्टों ने दर्शाया है कि इंडोल-आधारित चिकित्सा एंटीबायोटिक प्रतिरोध और कैंसर की प्रगति की समस्या के समाधान के लिए एक संभावित दृष्टिकोण प्रस्तुत करती है55। इसके अतिरिक्त, इंडोल में जीवाणुरोधी, कैंसर-रोधी, एंटीऑक्सीडेंट, सूजन-रोधी, मधुमेह-रोधी, विषाणु-रोधी, प्रसार-रोधी और क्षय रोग-रोधी गुण होते हैं और ये दवा विकास के लिए एक आशाजनक आधार के रूप में काम कर सकते हैं56,57। यह अध्ययन पहली बार आयोडीन के एक परजीवी-रोधी और कृमिनाशक एजेंट के रूप में संभावित उपयोग का सुझाव देता है।
एवरमेक्टिन की खोज तीन दशक पहले हुई थी और इसे 2015 में नोबेल पुरस्कार मिला था, और कृमिनाशक के रूप में इसका उपयोग अभी भी सक्रिय रूप से जारी है। हालाँकि, सूत्रकृमि और कीटों में एवरमेक्टिन के प्रति प्रतिरोध के तेज़ी से विकास को देखते हुए, चीड़ के पेड़ों में PWN संक्रमण को नियंत्रित करने के लिए एक वैकल्पिक, कम लागत वाली और पर्यावरण के अनुकूल रणनीति की आवश्यकता है। इस अध्ययन में उस क्रियाविधि की भी जानकारी दी गई है जिसके द्वारा 5-आयोडोइंडोल चीड़ के सूत्रकृमि को मारता है और यह भी बताया गया है कि 5-आयोडोइंडोल की पादप कोशिकाओं के लिए कम विषाक्तता होती है, जिससे इसके भविष्य के व्यावसायिक अनुप्रयोग की अच्छी संभावनाएँ खुलती हैं।
सभी प्रयोगों को कोरिया के ग्योंगसान स्थित येयुंगनाम विश्वविद्यालय की आचार समिति द्वारा अनुमोदित किया गया था, तथा विधियों का निष्पादन येयुंगनाम विश्वविद्यालय की आचार समिति के दिशानिर्देशों के अनुसार किया गया था।
अंडों के ऊष्मायन प्रयोग स्थापित प्रक्रियाओं43 का उपयोग करके किए गए। हैचिंग दर (HR) का आकलन करने के लिए, 1 दिन के वयस्क सूत्रकृमि (लगभग 100 मादा और 100 नर) को कवक युक्त पेट्री डिश में स्थानांतरित किया गया और 24 घंटे तक बढ़ने दिया गया। फिर अंडों को अलग किया गया और 5-आयोडोइंडोल (0.05 mM और 0.1 mM) या एवरमेक्टिन (10 μg/ml) के साथ बाँझ आसुत जल में निलंबन के रूप में उपचारित किया गया। इन निलंबनों (500 μl; लगभग 100 अंडे) को 24-वेल ऊतक संवर्धन प्लेट के कुओं में स्थानांतरित किया गया और 22 °C पर ऊष्मायन किया गया। ऊष्मायन के 24 घंटे बाद L2 गणना की गई, लेकिन यदि महीन प्लैटिनम तार से उत्तेजित करने पर कोशिकाएं नहीं हिलीं, तो उन्हें मृत मान लिया गया। यह प्रयोग दो चरणों में किया गया, प्रत्येक में छह पुनरावृत्तियाँ थीं। दोनों प्रयोगों के आँकड़ों को मिलाकर प्रस्तुत किया गया। मानव संसाधन का प्रतिशत इस प्रकार गणना किया जाता है:
पहले से विकसित प्रक्रियाओं का उपयोग करके लार्वा मृत्यु दर का आकलन किया गया था। नेमाटोड अंडे एकत्र किए गए थे और भ्रूण को L2 चरण लार्वा उत्पन्न करने के लिए बाँझ आसुत जल में हैचिंग द्वारा सिंक्रनाइज़ किया गया था। सिंक्रनाइज़ लार्वा (लगभग 500 नेमाटोड) को 5-आयोडोइंडोल (0.05 mM और 0.1 mM) या एवरमेक्टिन (10 μg/ml) के साथ इलाज किया गया था और बी। सिनेरिया पेट्री प्लेटों पर पाला गया था। 22 °C पर 48 घंटे के ऊष्मायन के बाद, नेमाटोड को बाँझ आसुत जल में एकत्र किया गया और L2, L3 और L4 चरणों की उपस्थिति के लिए जांच की गई। L3 और L4 चरणों की उपस्थिति ने लार्वा परिवर्तन का संकेत दिया, जबकि L2 चरण की उपस्थिति ने कोई परिवर्तन नहीं दर्शाया। छवियाँ iRiS™ डिजिटल सेल इमेजिंग सिस्टम का उपयोग करके प्राप्त की गईं।
बीजों के लिए 5-आयोडोइंडोल और एवरमेक्टिन की विषाक्तता का आकलन मुराशिगे और स्कोग अगर प्लेटों पर अंकुरण परीक्षणों का उपयोग करके किया गया था।62 बी। ओलेरेशिया और आर। राफानिस्ट्रम के बीजों को पहले एक दिन के लिए बाँझ आसुत जल में भिगोया गया, 1 मिली 100% इथेनॉल से धोया गया, 1 मिली 50% वाणिज्यिक ब्लीच (3% सोडियम हाइपोक्लोराइट) के साथ 15 मिनट के लिए बाँझ किया गया, और 1 मिली बाँझ पानी से पांच बार धोया गया। फिर बाँझ किए गए बीजों को अंकुरण अगर प्लेटों पर दबाया गया, जिसमें 0.86 ग्राम/ली (0.2X) मुराशिगे और स्कोग माध्यम और 0.7% जीवाणुविज्ञानी अगर 5-आयोडोइंडोल या एवरमेक्टिन के साथ या बिना थे। फिर प्लेटों को 22 °C पर इनक्यूबेट किया गया,