効果的に蚊を制御するそれらが媒介する病気の発生率を減らすためには、化学農薬に代わる戦略的で持続可能で環境に優しい代替品が必要とされています。我々は、エジプトヤブネズミの防除に使用するために、生物学的に不活性なグルコシノレートの酵素加水分解によって生成される植物由来のイソチオシアネートの供給源として、特定のアブラナ科（アブラナ科）の種子粕を評価しました（L.、1762）。5 つの脱脂種子ミール (Brassica juncea (L) Czern.、1859、Lepidium sativum L.、1753、Sinapis alba L.、1753、Thlaspi arvense L.、1753 および Thlaspi arvense – 3 つの主要なタイプの熱不活化および酵素分解製品 24 時間曝露したネッタイシマカ幼虫に対するアリル イソチオシアネート、ベンジル イソチオシアネートおよび 4-ヒドロキシベンジルイソチオシアネートの毒性 (LC50) を測定するため = 0.04 g/120 ml dH2O)。からし、白からし、つくしのLC50値。種子粉は、アリルイソチオシアネート（LC50 = 19.35 ppm）および4と比較して、それぞれ0.05、0.08および0.05でした。-ヒドロキシベンジルイソチオシアネート（LC50 = 55.41 ppm）は、処理後24時間まで、それぞれ0.1 g/120 ml dH2Oよりも幼虫に対して毒性が高かったです。これらの結果は、アルファルファ種子粉の生産と一致しています。ベンジルエステルのより高い効率は、計算された LC50 値に対応します。種子粉を使用すると、蚊を駆除する効果的な方法が得られます。アブラナ科の種子粉末とその主な化学成分の蚊の幼虫に対する有効性を検証し、アブラナ科の種子粉末に含まれる天然化合物が蚊の駆除において環境に優しい有望な幼虫剤としてどのように機能するかを示しています。
ネッタイシマカによって引き起こされる媒介疾患は、依然として世界的な公衆衛生上の主要な問題となっています。蚊が媒介する病気の発生率は地理的に広がり1、2、3、再発生し、重篤な病気の発生につながります4、5、6、7。人間と動物の間の病気（例、チクングニア熱、デング熱、リフトバレー熱、黄熱病、ジカウイルスなど）の蔓延は前例のないものです。デング熱だけでも、熱帯地域では約 36 億人が感染の危険にさらされており、年間 3 億 9,000 万件の感染が発生し、年間 6,100 ～ 24,300 人が死亡しています8。南米におけるジカウイルスの再出現と発生は、感染した女性から生まれた子供に脳損傷を引き起こすため、世界的な注目を集めています2。Kremer ら 3 は、ネッタイシマカの地理的範囲は拡大し続け、2050 年までに世界人口の半数が蚊が媒介するアルボウイルスによる感染の危険にさらされると予測しています。
最近開発されたデング熱と黄熱病に対するワクチンを除いて、ほとんどの蚊が媒介する病気に対するワクチンはまだ開発されていません9、10、11。ワクチンはまだ入手可能な量が限られており、臨床試験でのみ使用されます。合成殺虫剤を使用した蚊媒介体の制御は、蚊が媒介する病気の蔓延を制御するための重要な戦略となっています12、13。合成殺虫剤は蚊を殺すのに効果的ですが、合成殺虫剤を継続的に使用すると、標的以外の生物に悪影響を及ぼし、環境を汚染します14、15、16。さらに憂慮すべきは、化学殺虫剤に対する蚊の耐性が増加する傾向である17、18、19。農薬に関連するこれらの問題により、病気の媒介物質を制御するための効果的で環境に優しい代替品の探索が加速しています。
害虫駆除のための植物殺虫剤の供給源として、さまざまな植物が開発されてきました 20,21。植物物質は生分解性であり、哺乳類、魚類、両生類などの非標的生物に対する毒性が低いか無視できるほどであるため、一般に環境に優しいです20,22。ハーブ製剤は、蚊のさまざまなライフステージを効果的に制御するために、さまざまな作用機序を持つさまざまな生理活性化合物を生成することが知られています23、24、25、26。エッセンシャルオイルやその他の植物有効成分などの植物由来の化合物が注目を集めており、蚊の媒介物を制御するための革新的なツールへの道が開かれています。エッセンシャル オイル、モノテルペン、セスキテルペンは、忌避剤、摂食抑制剤、殺卵剤として機能します27、28、29、30、31、32、33。多くの植物油は蚊の幼虫、蛹、成虫の死を引き起こし 34、35、36、昆虫の神経系、呼吸器系、内分泌系、その他の重要なシステムに影響を与えます 37。
最近の研究により、カラシナとその種子が生物活性化合物の供給源として利用できる可能性についての洞察が得られました。マスタードシードミールは生物燻蒸剤として試験されており 38,39,40,41、雑草抑制 42,43,44 および土壌伝染性植物病原菌の制御 45,46,47,48,49,50、植物栄養のための土壌改良剤として使用されています。これらの種子粉末の殺菌活性は、イソチオシアネートと呼ばれる植物保護化合物によるものと考えられています38、42、60。植物では、これらの保護化合物は非生物活性グルコシノレートの形で植物細胞内に貯蔵されます。しかし、植物が昆虫の摂食や病原体感染によって損傷を受けると、グルコシノレートはミロシナーゼによって加水分解されて生理活性イソチオシアネートになります55,61。イソチオシアネートは、広範囲の抗菌および殺虫活性を有することが知られている揮発性化合物であり、その構造、生物学的活性および含有量はアブラナ科の種間で大きく異なります42、59、62、63。
マスタードシードミール由来のイソチオシアネートには殺虫活性があることが知られていますが、医学的に重要な媒介節足動物に対する生物学的活性に関するデータは不足しています。私たちの研究では、ヤブカ属の蚊に対する 4 種類の脱脂種子粉末の幼虫駆除活性を調べました。ネッタイシマカの幼虫。研究の目的は、蚊駆除のための環境に優しい生物農薬としてのそれらの使用の可能性を評価することでした。種子ミールの 3 つの主要な化学成分、アリル イソチオシアネート (AITC)、ベンジル イソチオシアネート (BITC)、および 4-ヒドロキシベンジルイソチオシアネート (4-HBITC) も、蚊の幼虫に対するこれらの化学成分の生物学的活性をテストするためにテストされました。これは、蚊の幼虫に対する 4 つのキャベツ種子粉末とその主な化学成分の有効性を評価した最初の報告です。
ネッタイシマカ（ロックフェラー株）の実験室コロニーを、26℃、相対湿度（RH）70％、10：14時間（L：D光周期）で維持した。交尾した雌はプラスチック製ケージ（高さ 11 cm、直径 9.5 cm）に収容され、クエン酸添加ウシ血液を使用したボトル給餌システム（HemoStat Laboratories Inc.、ディクソン、カリフォルニア州、米国）を介して給餌されました。血液供給は、温度を調節した循環水浴管（HAAKE S7、Thermo-Scientific、米国マサチューセッツ州ウォルサム）に接続された膜マルチガラスフィーダー（Chemglass、Life Sciences LLC、米国ニュージャージー州バインランド）を使用して通常どおり実行されました。 37℃にコントロールします。パラフィルム M のフィルムを各ガラス供給チャンバー (面積 154 mm2) の底に伸ばします。次いで、各フィーダーを、交尾するメスが入っているケージを覆う上部のグリッド上に置きました。パスツールピペット (Fisherbrand、Fisher Scientific、米国マサチューセッツ州ウォルサム) を使用して、約 350 ～ 400 μl のウシ血液をガラス製フィーダー漏斗に加え、成虫から少なくとも 1 時間排出させました。次に、妊娠中の雌に 10% スクロース溶液を与え、個々の超透明なスフレ カップ (サイズ 1.25 液量オンス、Dart Container Corp.、米国ミシガン州メイソン) に裏打ちされた湿った濾紙上に産卵させました。水の入った檻。卵を含む濾紙を密封バッグ（SC Johnsons、ラシーン、ウィスコンシン州）に入れ、26℃で保管します。卵が孵化し、ウサギの餌（ZuPreem、Premium Natural Products, Inc.、ミッション、カンザス州、米国）と肝臓粉末（MP Biomedicals, LLC、オハイオ州ソロン、アメリカ合衆国）。および魚の切り身（TetraMin、Tetra GMPH、Meer、ドイツ）を 2:1:1 の比率で混合します。3齢後期幼虫をバイオアッセイに使用しました。
この研究で使用した植物種子材料は、次の商業および政府の供給源から入手しました。米国ワシントン州パシフィック ノースウェスト農業協同組合の Brassica juncea (ブラウン マスタード - パシフィック ゴールド) および Brassica juncea (ホワイト マスタード - アイダ ゴールド)。(Garden Cress) は米国イリノイ州ピオリアの Kelly Seed and Hardware Co. から、Thlaspi arvense (Field Pennycress-Elisabeth) は米国イリノイ州ピオリアの USDA-ARS から入手しました。研究で使用された種子はどれも農薬で処理されていませんでした。この研究では、すべての種子材料を地方および国の規制に従って、また関連するすべての地方の州および国の規制に従って処理および使用しました。この研究では、トランスジェニック植物の品種は調査されませんでした。
Brassica juncea (PG)、アルファルファ (Ls)、ホワイトマスタード (IG)、Thlaspi arvense (DFP) の種子を、0.75 mm メッシュとステンレスを備えた Retsch ZM200 超遠心ミル (Retsch、ハーン、ドイツ) を使用して微粉末に粉砕しました。スチール製ローター、歯数 12、10,000 rpm (表 1)。粉砕した種子粉末をシンブル紙に移し、ソックスレー装置内でヘキサンを用いて２４時間脱脂した。脱脂菜の花のサブサンプルを 100 °C で 1 時間熱処理して、ミロシナーゼを変性し、グルコシノレートの加水分解による生物学的に活性なイソチオシアネートの形成を防止しました。加熱処理したスギナ種子粉末（DFP-HT）を、ミロシナーゼを変性させてネガティブコントロールとして使用しました。
脱脂種子粉のグルコシノレート含有量は、以前に公開されたプロトコールに従って高速液体クロマトグラフィー (HPLC) を使用して 3 回測定されました 64 。簡単に説明すると、3 mL のメタノールを 250 mg の脱脂種子粉末サンプルに添加しました。各サンプルを水浴中で 30 分間超音波処理し、23℃の暗所に 16 時間放置しました。次いで、有機層の１ｍＬアリコートを０．４５μｍフィルターを通してオートサンプラーに濾過した。島津 HPLC システム (2 台の LC 20AD ポンプ、SIL 20A オートサンプラー、DGU 20As 脱気装置、237 nm でモニタリングするための SPD-20A UV-VIS 検出器、および CBM-20A 通信バス モジュール) で実行して、種子粉のグルコシノレート含有量を測定しました。三重に。Shimadzu LC Solution ソフトウェア バージョン 1.25 (Shimadzu Corporation、米国メリーランド州コロンビア) を使用。カラムは C18 Inertsil 逆相カラム (250 mm × 4.6 mm; RP C-18、ODS-3、5u; GL Sciences、Torrance、CA、USA) でした。初期移動相条件は、流速 1 mL/min、水中 12% メタノール/88% 0.01 M テトラブチルアンモニウム水酸化物 (TBAH; Sigma-Aldrich、セントルイス、ミズーリ州) に設定しました。15 μl のサンプルを注入した後、初期条件を 20 分間維持し、その後溶媒比を 100% メタノールに調整し、合計サンプル分析時間は 65 分でした。標準曲線 (nM/mAb ベース) は、脱脂種子粉の硫黄含有量を推定するために、新たに調製したシナピン、グルコシノレート、およびミロシン標準 (Sigma-Aldrich、セントルイス、ミズーリ州、米国) の段階希釈によって作成されました。グルコシノレート。サンプル中のグルコシノレート濃度は、同じカラムを備えた OpenLAB CDS ChemStation バージョン (C.01.07 SR2 [255]) を使用し、前述の方法を使用して、Agilent 1100 HPLC (Agilent、米国カリフォルニア州サンタクララ) でテストしました。グルコシノレート濃度を測定しました。HPLC システム間で比較できること。
アリル イソチオシアネート (94%、安定) およびベンジル イソチオシアネート (98%) は、Fisher Scientific (Thermo Fisher Scientific、米国マサチューセッツ州ウォルサム) から購入しました。4-ヒドロキシベンジルイソチオシアネートは、ChemCruz (Santa Cruz Biotechnology、カリフォルニア州、米国) から購入しました。ミロシナーゼによって酵素的に加水分解されると、グルコシノレート、グルコシノレート、およびグルコシノレートは、それぞれアリル イソチオシアネート、ベンジル イソチオシアネート、および 4-ヒドロキシベンジルイソチオシアネートを形成します。
実験室バイオアッセイは、Muturi et al.の方法に従って実施した。32に修正を加えたもの。この研究では、DFP、DFP-HT、IG、PG、Ls の 5 つの低脂肪種子飼料を使用しました。20 匹の幼虫を、120 mL の脱イオン水 (dH2O) が入った 400 mL の使い捨て三方ビーカー (VWR International, LLC、ラドナー、ペンシルバニア州、米国) に入れました。7 つの種子ミール濃度を蚊の幼虫毒性について試験しました: DFP 種子ミール、DFP-HT、IG、および PG については、0.01、0.02、0.04、0.06、0.08、0.1、および 0.12 g 種子ミール/120 ml dH2O です。予備的な生物検定により、脱脂 Ls 種子粉は、試験した他の 4 種類の種子粉よりも毒性が高いことが示されました。したがって、Ls 種子粉の 7 つの処理濃度を次の濃度に調整しました: 0.015、0.025、0.035、0.045、0.055、0.065、および 0.075 g/120 mL dH2O。
未処理の対照群（dH20、種子ミールサプリメントなし）を含めて、アッセイ条件下での正常な昆虫死亡率を評価しました。各種子ミールの毒性生物検定には、3 つの反復した 3 傾斜ビーカー (ビーカーあたり 20 匹の後期 3 齢幼虫)、合計 108 個のバイアルが含まれていました。処理した容器を室温（20～21℃）で保管し、処理濃度に連続的に曝露した24時間および72時間の間の幼虫の死亡率を記録した。薄いステンレス鋼のスパチュラで刺したり触れたりしたときに蚊の体と付属物が動かない場合、蚊の幼虫は死んだと考えられます。死んだ幼生は通常、容器の底または水面の背側または腹側の位置で動かずに残ります。この実験は、異なる幼虫グループを使用して異なる日に 3 回繰り返され、合計 180 匹の幼虫が各処理濃度に曝露されました。
AITC、BITC、および 4-HBITC の蚊の幼虫に対する毒性は、同じバイオアッセイ手順を使用して、ただし異なる処理を使用して評価されました。2 mL 遠心分離管内の 900 μL の無水エタノールに 100 μL の化学物質を加え、30 秒間振盪して完全に混合することにより、各化学物質の 100,000 ppm 原液を調製します。処理濃度は、BITC が AITC および 4-HBITC よりもはるかに毒性が高いことが判明した予備的なバイオアッセイに基づいて決定されました。毒性を判定するには、5 つの濃度の BITC (1、3、6、9、および 12 ppm)、7 つの濃度の AITC (5、10、15、20、25、30、および 35 ppm)、および 6 つの濃度の 4-HBITC (15 ppm) 、15、20、25、30、および35 ppm）。30、45、60、75、90 ppm)。対照処理には、化学処理の最大量に等しい 108 μL の無水エタノールを注入しました。バイオアッセイを上記と同様に繰り返し、処理濃度ごとに合計 180 匹の幼虫を暴露しました。24 時間の連続曝露後、AITC、BITC、および 4-HBITC の各濃度について幼虫の死亡率を記録しました。
Polo ソフトウェア (Polo Plus、LeOra Software、バージョン 1.0) を使用して 65 件の用量関連死亡率データのプロビット分析を実行し、50% 致死濃度 (LC50)、90% 致死濃度 (LC90)、傾き、致死量係数、および 95 を計算しました。 %致死濃度。対数変換された濃度および用量死亡率曲線の致死用量比の信頼区間に基づいています。死亡率データは、各処理濃度に曝露された 180 匹の幼虫の反復データを組み合わせたものに基づいています。確率分析は、各種子粉および各化学成分について個別に実行されました。致死量比の 95% 信頼区間に基づいて、種子粕と化学成分の蚊の幼虫に対する毒性は有意に異なると考えられるため、値 1 を含む信頼区間は有意に異なりません (P = 0.0566)。
脱脂種子粉 DFP、IG、PG、および Ls に含まれる主要なグルコシノレートを HPLC で測定した結果を表 1 に示します。試験した種子粉に含まれる主要なグルコシノレートは、DFP と PG を除いて異なり、両方ともミロシナーゼ グルコシノレートが含まれていました。PG のミロシニン含有量は DFP よりも高く、それぞれ 33.3 ± 1.5 および 26.5 ± 0.9 mg/g でした。Ls 種子粉末には 36.6 ± 1.2 mg/g のグルコグリコンが含まれていたのに対し、IG 種子粉末には 38.0 ± 0.5 mg/g のシナピンが含まれていました。
アエの幼虫。処理の有効性は植物種によって異なりましたが、脱脂種子粉で処理するとネッタイシマカは死滅しました。DFP-NT のみが、24 時間および 72 時間の曝露後に蚊の幼虫に対して毒性を示さなかった (表 2)。活性種子粉末の毒性は、濃度の増加とともに増加しました (図 1A、B)。蚊の幼虫に対する種子粉の毒性は、24時間評価および72時間評価におけるLC50値の致死量比の95％CIに基づいて大きく異なりました（表3）。24 時間後、Ls 種子粉の毒性効果は他の種子粉処理よりも大きく、活性が最も高く、幼虫に対する毒性も最大でした (LC50 = 0.04 g/120 ml dH2O)。幼虫は、IG、LsおよびPG種子粉末処理と比較して24時間でDFPに対する感受性が低く、LC50値はそれぞれ0.115、0.04および0.08g/120ml dH2Oであり、統計的にLC50値よりも高かった。0.211 g/120 ml dH2O (表 3)。DFP、IG、PG、および Ls の LC90 値は、それぞれ 0.376、0.275、0.137、および 0.074 g/120 ml dH2O でした (表 2)。DPP の最高濃度は 0.12 g/120 ml dH2O でした。24 時間の評価後、幼虫の平均死亡率はわずか 12% でしたが、IG および PG 幼虫の平均死亡率はそれぞれ 51% と 82% に達しました。24 時間の評価後、最高濃度の Ls 種子ミール処理 (0.075 g/120 ml dH2O) での幼虫の平均死亡率は 99% でした (図 1A)。
死亡率曲線は、Ae の用量反応 (Probit) から推定されました。処理後 24 時間 (A) および 72 時間 (B) のエジプト幼虫 (3 令幼虫) の種子ミール濃度まで。点線は種子ミール処理の LC50 を表します。DFP トラスピ アーヴェンス、DFP-HT 熱不活化トラスピ アーヴェンス、IG Sinapsis alba (アイダ ゴールド)、PG Brassica juncea (パシフィック ゴールド)、Ls Lepidium sativum。
72時間の評価で、DFP、IGおよびPG種子粉のLC50値は、それぞれ0.111、0.085および0.051 g/120 ml dH2Oでした。Ls 種子粉に曝露されたほぼすべての幼虫は 72 時間の曝露後に死亡したため、死亡率データはプロビット分析と一致しませんでした。他の種子粉と比較して、幼虫は DFP 種子粉処理に対する感受性が低く、統計的に高い LC50 値を示しました (表 2 および 3)。72 時間後、DFP、IG、PG 種子ミール処理の LC50 値は、それぞれ 0.111、0.085、0.05 g/120 ml dH2O と推定されました。72 時間の評価後、DFP、IG、PG 種子粉末の LC90 値は、それぞれ 0.215、0.254、0.138 g/120 ml dH2O でした。72 時間の評価後、最大濃度 0.12 g/120 ml dH2O での DFP、IG、PG 種子ミール処理の平均幼虫死亡率は、それぞれ 58%、66%、96% でした (図 1B)。72時間の評価後、PG種子ミールはIGおよびDFP種子ミールよりも毒性が高いことが判明した。
合成イソチオシアネート、アリル イソチオシアネート (AITC)、ベンジル イソチオシアネート (BITC)、および 4-ヒドロキシベンジルイソチオシアネート (4-HBITC) は、蚊の幼虫を効果的に殺すことができます。処理後 24 時間では、BITC の方が幼虫に対して毒性が高く、LC50 値は 5.29 ppm で、AITC の 19.35 ppm および 4-HBITC の 55.41 ppm と比較しました (表 4)。AITC および BITC と比較して、4-HBITC は毒性が低く、LC50 値が高くなります。最も強力な種子粉に含まれる 2 つの主要なイソチオシアネート (Ls と PG) の蚊の幼虫毒性には大きな違いがあります。AITC、BITC、および4-HBITC間のLC50値の致死量比に基づく毒性は、LC50致死量比の95%CIに値1が含まれないなどの統計的差異を示した(P=0.05、表) 4)。BITC と AITC の両方の最高濃度は、テストされた幼虫の 100% を殺すと推定されました (図 2)。
死亡率曲線は、Ae の用量反応 (Probit) から推定されました。処理の 24 時間後、エジプト幼虫 (3 令幼虫) は合成イソチオシアネート濃度に達しました。点線はイソチオシアネート処理の LC50 を表します。ベンジル イソチオシアネート BITC、アリル イソチオシアネート AITC、および 4-HBITC。
蚊媒介生物の防除剤としての植物生物殺虫剤の使用は、長い間研究されてきました。多くの植物は殺虫活性を持つ天然化学物質を生成します37。これらの生理活性化合物は、蚊などの害虫の駆除に大きな可能性を秘めた合成殺虫剤に代わる魅力的な代替品となります。
マスタード植物は種子を作物として栽培され、スパイスや油源として使用されます。マスタード油を種子から抽出するとき、またはバイオ燃料として使用するためにマスタードを抽出するとき 69、副産物は脱脂種子ミールです。この種子粉には、多くの天然の生化学成分と加水分解酵素が保持されています。この種子粕の毒性は、イソチオシアネートの生成に起因すると考えられています55、60、61。イソチオシアネートは、種子ミールの水和中に酵素ミロシナーゼによるグルコシノレートの加水分解によって形成され 38,55,70、殺真菌、殺菌、殺線虫、殺虫効果に加え、化学感覚効果や化学療法特性などの他の特性を有することが知られています61,62。 70.いくつかの研究では、カラシナと種子粕が土壌や貯蔵食品害虫に対する燻蒸剤として効果的に作用することが示されています57,59,71,72。この研究では、四種種子ミールとその 3 つの生理活性製品 AITC、BITC、および 4-HBITC のヤブカ蚊の幼虫に対する毒性を評価しました。ネッタイシマカ。蚊の幼虫を含む水に種子粉を直接添加すると、蚊の幼虫に有毒なイソチオシアネートを生成する酵素プロセスが活性化されることが期待されます。この生体内変化は、種子ミールの幼虫駆除活性が観察されたこと、およびドワーフマスタードシードミールを使用前に熱処理した場合の殺虫活性の喪失によって部分的に実証された。熱処理はグルコシノレートを活性化する加水分解酵素を破壊し、それによって生理活性イソチオシアネートの生成を防ぐことが期待されます。これは、水生環境における蚊に対するキャベツ種子粉末の殺虫特性を確認した最初の研究です。
試験した種子粉末の中で、クレソン種子粉末 (Ls) が最も毒性が高く、ヒトスジシマカの高い死亡率を引き起こしました。ネッタイシマカ幼虫を 24 時間連続処理しました。残りの 3 つの種子粉末 (PG、IG、DFP) は活性が遅く、72 時間の連続処理後に依然として重大な死亡を引き起こしました。Ls 種子粉のみが大量のグルコシノレートを含んでいたのに対し、PG と DFP にはミロシナーゼが含まれ、IG には主要なグルコシノレートとしてグルコシノレートが含まれていました (表 1)。グルコトロペオリンは加水分解されて BITC になり、シナルビンは加水分解されて 4-HBITC になります 61,62。私たちのバイオアッセイの結果は、Ls 種子粉と合成 BITC の両方が蚊の幼虫に対して非常に有毒であることを示しています。PG および DFP 種子粉の主成分はミロシナーゼ グルコシノレートであり、加水分解されて AITC になります。AITC は 19.35 ppm の LC50 値で蚊の幼虫を殺すのに効果的です。AITC および BITC と比較して、4-HBITC イソチオシアネートは幼虫に対する毒性が最も低いです。AITC は BITC よりも毒性が低いですが、LC50 値は蚊の幼虫でテストされた多くのエッセンシャル オイルよりも低くなります 32,73,74,75。
蚊の幼虫に対して使用する当社のアブラナ科の種子粉末には、HPLC による測定で総グルコシノレートの 98 ～ 99% 以上を占める主要なグルコシノレートが 1 つ含まれています。微量の他のグルコシノレートも検出されましたが、そのレベルは全グルコシノレートの 0.3% 未満でした。クレソン (L. sativum) 種子粉末には二次グルコシノレート (シニグリン) が含まれていますが、その割合は全グルコシノレートの 1% であり、その含有量はまだわずかです (種子粉末 1 g あたり約 0.4 mg)。PG と DFP には同じ主グルコシノレート (ミロシン) が含まれていますが、それらの種子ミールの幼虫駆除活性は、LC50 値により大きく異なります。うどんこ病に対する毒性は異なります。ネッタイシマカ幼虫の出現は、2 つの種子飼料間のミロシナーゼ活性または安定性の違いによる可能性があります。ミロシナーゼ活性は、アブラナ科植物におけるイソチオシアネートなどの加水分解生成物の生物学的利用能において重要な役割を果たしています76。Pocock et al.77 および Wilkinson et al.78 による以前の報告では、ミロシナーゼの活性と安定性の変化が遺伝的要因および環境的要因にも関連している可能性があることが示されています。
予想される生理活性イソチオシアネート含有量は、対応する化学用途との比較のために、24 時間および 72 時間の各種子粉の LC50 値に基づいて計算されました (表 5)。24 時間後、種子粕中のイソチオシアネートは純粋な化合物よりも有毒でした。イソチオシアネート種子処理の百万分率 (ppm) に基づいて計算された LC50 値は、BITC、AITC、および 4-HBITC 用途の LC50 値よりも低かった。幼虫が種子粉ペレットを消費する様子を観察しました (図 3A)。その結果、幼虫は種子ミールペレットを摂取することにより、有毒なイソチオシアネートにさらに集中的に曝露される可能性があります。これは、24 時間暴露の IG および PG 種子ミール処理で最も顕著であり、LC50 濃度は、純粋な AITC および 4-HBITC 処理よりもそれぞれ 75% および 72% 低かった。Ls および DFP 処理は純粋なイソチオシアネートよりも毒性が高く、LC50 値はそれぞれ 24% および 41% 低かった。対照処理の幼虫は蛹化に成功しましたが（図 3B）、種子ミール処理の幼虫のほとんどは蛹化せず、幼虫の発育が大幅に遅れました（図 3B、D）。ヨトウガでは、イソチオシアネートは成長遅延と発達遅延に関連しています79。
アエの幼虫。ネッタイシマカの蚊をアブラナ属の種子粉末に 24 ～ 72 時間継続的に曝露した。(A) 口器内に種子粉の粒子がある死んだ幼虫 (丸で囲んだ)。(B) 対照処理 (種子粉を添加しない dH20) は、幼虫が正常に成長し、72 時間後に蛹化し始めることを示します (C、D) 種子粉で処理した幼虫。種子粉は発育に違いがあり、蛹化しませんでした。
私たちは、蚊の幼虫に対するイソチオシアネートの毒性作用のメカニズムを研究していません。しかし、アカヒアリ (Solenopsis invicta) を使った以前の研究では、グルタチオン S-トランスフェラーゼ (GST) とエステラーゼ (EST) の阻害がイソチオシアネート生物活性の主なメカニズムであり、AITC は低活性であっても GST 活性を阻害する可能性があることを示しています。 。低濃度の赤い輸入ヒアリ。用量は 0.5 μg/ml80 です。対照的に、AITC は成体トウモロコシゾウムシ (Sitophilus zeamais) のアセチルコリンエステラーゼを阻害します 81。蚊の幼虫におけるイソチオシアネート活性のメカニズムを解明するには、同様の研究を実施する必要があります。
我々は、植物グルコシノレートの加水分解による反応性イソチオシアネートの生成が、カラシナミールによる蚊の幼虫制御のメカニズムとして機能するという提案を支持するために、熱不活化DFP処理を使用しています。DFP-HT 種子粉は、試験した施用量では毒性がありませんでした。ラファーガら。82 は、グルコシノレートは高温で分解されやすいと報告しました。熱処理はまた、種子粉中のミロシナーゼ酵素を変性させ、反応性イソチオシアネートを形成するグルコシノレートの加水分解を防ぐことも期待されます。これは、Okunade らによっても確認されました。75は、ミロシナーゼが温度感受性であることを示し、カラシ、ブラックカラシ、および赤根の種子が80°を超える温度にさらされると、ミロシナーゼ活性が完全に不活化されることを示しました。これらのメカニズムにより、加熱処理された DFP 種子粉の殺虫活性が失われる可能性があります。
したがって、マスタードシードミールとその 3 つの主要なイソチオシアネートは蚊の幼虫にとって有毒です。種子ミールと化学処理のこれらの違いを考慮すると、種子ミールの使用は蚊を制御する効果的な方法である可能性があります。種子粉末の使用の有効性と安定性を改善するには、適切な製剤と効果的な送達システムを特定する必要があります。私たちの結果は、マスタードシードミールが合成殺虫剤の代替品として使用できる可能性を示しています。この技術は、媒介蚊を制御するための革新的なツールになる可能性があります。蚊の幼虫は水生環境で繁殖し、種子ミールのグルコシノレートは水和すると酵素的に活性イソチオシアネートに変換されるため、蚊の多い水中でマスタードシードミールを使用すると、大きな防除の可能性が得られます。イソチオシアネートの殺幼虫活性はさまざまですが（BITC > AITC > 4-HBITC）、種子粉と複数のグルコシノレートの組み合わせが相乗的に毒性を高めるかどうかを判断するには、さらなる研究が必要です。これは、脱脂アブラナ科種子粉と 3 種類の生理活性イソチオシアネートの蚊に対する殺虫効果を実証した最初の研究です。この研究の結果は、種子からの油抽出の副産物である脱脂キャベツ種子粉が蚊の防除に有望な殺虫剤として機能する可能性があることを示し、新境地を開くものである。この情報は、植物生物防除剤の発見と、安価で実用的で環境に優しい生物農薬としてのその開発をさらに進めるのに役立ちます。
この研究のために生成されたデータセットとその結果の分析は、合理的な要求に応じて責任著者から入手できます。研究の終わりに、研究に使用されたすべての材料（昆虫と種子粉）は破壊されました。
投稿日時: 2024 年 7 月 29 日