Bu protokol, bir fitokimyasalın lepidopteran böcek larvaları üzerindeki potansiyel toksik etkisini değerlendirmek için zorunlu besleme testini açıklar. Bu, öldürücü ve öldürücü dozu, caydırıcı aktiviteyi ve fizyolojik etkiyi optimize etmek kolay, oldukça ölçeklenebilir bir böcek biyo-tahlilidir. Bu, çevre dostu böcek ilaçlarını taramak için kullanılabilir.
Bir lepidopteran böceği olan Helicoverpa armigera, dünya çapında bir dağılıma sahip polifag bir zararlıdır. Bu otçul böcek, bitkiler ve tarımsal üretkenlik için bir tehdittir. Buna karşılık, bitkiler böceğin büyümesini ve hayatta kalmasını olumsuz yönde etkileyen çeşitli fitokimyasallar üretir. Bu protokol, bir fitokimyasalın (quercetin) böcek büyümesi, gelişmesi ve hayatta kalması üzerindeki etkisini değerlendirmek için zorunlu bir beslenme tahlili yöntemini gösterir. Kontrollü koşullar altında, yenidoğanlar önceden tanımlanmış bir yapay diyetle ikinci girişe kadar tutuldu. Bu ikinci instar larvaların 10 gün boyunca kontrol ve kuersetin içeren yapay bir diyetle beslenmelerine izin verildi. Böceklerin vücut ağırlığı, gelişim evresi, frass ağırlığı ve ölüm oranı alternatif günlerde kaydedildi. Test süresi boyunca vücut ağırlığındaki değişim, beslenme düzenindeki farklılık ve gelişimsel fenotipler değerlendirildi. Açıklanan zorunlu beslenme testi, doğal bir yutma modunu simüle eder ve çok sayıda böceğe kadar ölçeklendirilebilir. Fitokimyasalların büyüme dinamikleri, gelişimsel geçiş ve H. armigera’nın genel uygunluğu üzerindeki etkisini analiz etmeye izin verir. Ayrıca, bu kurulum beslenme parametrelerindeki ve sindirim fizyolojisi süreçlerindeki değişiklikleri değerlendirmek için de kullanılabilir. Bu makale, toksikolojik çalışmalarda, böcek öldürücü molekül taramasında ve bitki-böcek etkileşimlerinde kimyasal etkilerin anlaşılmasında uygulamaları olabilecek besleme tahlil sistemleri için ayrıntılı bir metodoloji sunmaktadır.
Mahsul verimliliğini etkileyen biyotik faktörler esas olarak patojenik ajanlar ve zararlılardır. Çeşitli böcek zararlıları, tarımsal ürün kaybının %15 ila %35’ine neden olur ve ekonomik sürdürülebilirlik uygulamalarını etkiler1. Coleoptera, Hemiptera ve Lepidoptera takımlarına ait böcekler, yıkıcı zararlıların ana takımlarıdır. Çevrenin son derece uyarlanabilir doğası, çeşitli hayatta kalma mekanizmalarının geliştirilmesinde lepidopteranlara fayda sağlamıştır. Lepidopteran böcekler arasında, Helicoverpa armigera (Pamuk kurdu) yaklaşık 180 farklı mahsulle beslenebilir ve üreme dokularına önemli zararlar verebilir2. Dünya çapında, H. armigera istilası yaklaşık 5 milyar dolarlık bir kayba neden olmuştur3. Pamuk, nohut, güvercin bezelyesi, domates, ayçiçeği ve diğer mahsuller H. armigera’ya ev sahipliği yapar. Yaşam döngüsünü konukçu tesislerin farklı bölümlerinde tamamlar. Dişi güvelerin bıraktığı yumurtalar yapraklarda çatlar, ardından larva dönemlerinde vejetatif dokularla beslenirler. Larva aşaması, obur ve son derece uyarlanabilir doğası nedeniyle en yıkıcıdır 4,5. H. armigera, polifaji, mükemmel göç yetenekleri, daha yüksek doğurganlık, güçlü diyapoz ve mevcut böcek kontrol stratejilerine karşı direncin ortaya çıkması gibi dikkate değer özellikleri nedeniyle küresel bir dağılım ve yeni bölgelere tecavüz göstermektedir6.
Terpenler, flavonoidler, alkaloidler, polifenoller, siyanojenik glukozitler ve diğerlerinden çeşitli kimyasal moleküller, H. armigera istilasının kontrolü için yaygın olarak kullanılmaktadır7. Bununla birlikte, kimyasal moleküllerin sık sık uygulanması, kalıntılarının edinilmesi nedeniyle çevre ve insan sağlığı üzerinde olumsuz etkiler yaratmaktadır. Ayrıca, çeşitli haşere avcıları üzerinde zararlı bir etki göstererek ekolojik bir dengesizliğe neden olurlar 8,9. Bu nedenle, haşere kontrolünün kimyasal molekülleri için güvenli ve çevre dostu seçeneklerin araştırılması gerekliliği vardır.
Bitkiler tarafından üretilen doğal böcek öldürücü moleküller (fitokimyasallar), kimyasal pestisitlere umut verici bir alternatif olarak kullanılabilir. Bu fitokimyasallar, alkaloidler, terpenoidler ve fenolikler 7,10 sınıflarına ait çeşitli ikincil metabolitleri içerir. Quercetin, çeşitli tahıllarda, sebzelerde, meyvelerde ve yapraklarda bulunan en bol flavonoidlerden (fenolik bileşik) biridir. Böceklere karşı beslenme caydırıcı ve böcek öldürücü aktivite gösterir; Ayrıca, zararlıların doğal düşmanlarına zararlı değildir11,12. Bu nedenle, bu protokol, H. armigera üzerindeki toksik etkisini değerlendirmek için quercetin kullanan besleme testini göstermektedir.
Doğal ve sentetik moleküllerin bir böceğin beslenmesi, büyümesi, gelişmesi ve davranış kalıpları üzerindeki etkisini değerlendirmek için çeşitli biyo-tahlil yöntemleri geliştirilmiştir13. Yaygın olarak kullanılan yöntemler arasında yaprak disk testi, seçim besleme testi, damlacık besleme testi, temas testi, diyet kaplama testi ve zorunlu besleme testibulunur 13,14. Bu yöntemler, pestisitlerin böceklere nasıl uygulandığına göre sınıflandırılır. Zorunlu beslenme testi, olası insektisitleri ve bunların öldürücü dozlarını test etmek için en yaygın kullanılan, hassas, basit ve uyarlanabilir yöntemlerden biridir14. Zorunlu bir beslenme tahlilinde, ilgilenilen molekül yapay bir diyetle karıştırılır. Bu, diyet bileşimi üzerinde tutarlılık ve kontrol sağlayarak sağlam ve tekrarlanabilir sonuçlar üretir. Besleme tahlillerini etkileyen önemli değişkenler böceğin gelişim evresi, insektisit seçimi, çevresel faktörler ve örneklem büyüklüğüdür. Testin süresi, iki veri kaydı arasındaki aralık, diyetle beslenmenin sıklığı ve miktarı, böceklerin sağlığı ve operatörlerin kullanım becerisi de besleme testlerinin sonucunu etkileyebilir14,15.
Bu çalışma, quercetin’in H. armigera sağkalımı ve zindeliği üzerindeki etkisini değerlendirmek için zorunlu beslenme testini göstermeyi amaçlamaktadır. Böcek vücut ağırlığı, ölüm oranı ve gelişimsel kusurlar gibi çeşitli parametrelerin değerlendirilmesi, quercetin’in böcek öldürücü etkileri hakkında fikir verecektir. Bu arada, yutulan gıdanın dönüşüm etkinliği (ECI), sindirilmiş gıdanın dönüşüm etkinliği (ECD) ve yaklaşık sindirilebilirlik (AD) dahil olmak üzere beslenme parametrelerinin ölçülmesi, quercetin’in antifeedant özelliklerini vurgulayacaktır.
Laboratuvar biyoanalizleri, sonuçları tahmin etmek ve kısa bir süre içinde makul bir maliyetle çeşitli bileşikler üzerinde karşılaştırmalı toksisite verileri üretmek için yararlıdır. Besleme biyo-tahlili, böcek-böcek ilacı ve böcek-bitki-böcek öldürücüler arasındaki etkileşimleri yorumlamaya yardımcı olur. Öldürücü doz 50 (LD50), öldürücü konsantrasyon 50 (LC50) veya başka herhangi bir öldürücü konsantrasyon veya doz24,25…
The authors have nothing to disclose.
SM, YP ve VN, Hindistan Hükümeti, Yeni Delhi Üniversite Hibeleri Komisyonu tarafından verilen bursu kabul eder. RJ, MLP036626, MLP101526 ve YSA000826 proje kodları kapsamında mali destek için Hindistan’daki Bilimsel ve Endüstriyel Araştırma Konseyi’ne (CSIR) ve Pune, Hindistan’daki CSIR-Ulusal Kimya Laboratuvarı’na teşekkür eder.
Agar Agar | Himedia | RM666 | Solidifying agent |
Ascorbic acid | Himedia | CMS1014 | Vitamin C source |
Bengal Gram | NA | NA | Protein and carbohydrate source |
Casein | Sigma | C-5890 | Protein source |
Cholesterol | Sisco Research Laboratories | 34811 | Fatty acid source |
Choline Chloride | Himedia | GRM6824 | Ammonium salt |
DMSO | Sigma | 67-68-5 | Solvent |
GraphPad Prism v8.0 | https://www.graphpad.com/guides/prism/latest/user-guide/using_choosing_an_analysis.htm | ||
Methyl Paraben | Himedia | GRM1291 | Antifungal agent |
Multivitamin capsule | GalaxoSmithKline | NA | Vitamin source |
Quercetin | Sigma | Q4951-10G | Phytochemical |
Sorbic Acid | Himedia | M1880 | Antimicrobail agent |
Streptomycin | Himedia | CMS220 | Antibiotic |
Vitamin E capsule | Nukind Healthcare | NA | Vitamin E source |
Yeast Extract | Himedia | RM027 | Amino acid source |