Helicoverpa armigera에 대한 Phytochemicals의 살충 효과를 평가하기 위한 공급 분석 시스템 개발
Summary
이 프로토콜은 나비목 곤충 유충에 대한 식물 화학 물질의 잠재적 독성 효과를 평가하기 위한 의무 섭식 분석을 설명합니다. 이것은 확장성이 뛰어난 곤충 생물 검정으로 치사 및 치사 용량, 억제 활동 및 생리학적 효과를 쉽게 최적화할 수 있습니다. 이것은 친환경 살충제를 스크리닝하는 데 사용할 수 있습니다.
Abstract
나비목 곤충인 Helicoverpa armigera는 전 세계에 분포하는 다식성 해충입니다. 이 초식성 곤충은 식물과 농업 생산성에 위협이 됩니다. 이에 대응하여 식물은 곤충의 성장과 생존에 부정적인 영향을 미치는 여러 가지 식물 화학 물질을 생산합니다. 이 프로토콜은 곤충의 성장, 발달 및 생존에 대한 식물 화학 물질(퀘르세틴)의 영향을 평가하기 위한 의무 섭식 분석 방법을 보여줍니다. 통제된 조건 하에서, 신생아들은 미리 정의된 인공 식단으로 두 번째 인스타까지 유지되었다. 이 두 번째 인스타 유충은 10일 동안 대조군과 퀘르세틴이 함유된 인공 식단을 먹도록 허용되었습니다. 곤충의 체중, 발달 단계, 프라스 체중 및 사망률은 격일로 기록되었습니다. 체중의 변화, 섭식 패턴의 차이 및 발달 표현형은 분석 시간 동안 평가되었습니다. 설명된 필수 섭식 분석은 자연적인 섭취 모드를 시뮬레이션하며 많은 수의 곤충으로 확장할 수 있습니다. 이를 통해 H. armigera의 성장 역학, 발달 전환 및 전반적인 적합성에 대한 식물 화학 물질의 영향을 분석할 수 있습니다. 또한 이 설정은 영양 매개변수 및 소화 생리학 과정의 변화를 평가하는 데에도 사용할 수 있습니다. 이 기사에서는 독성 연구, 살충 분자 스크리닝 및 식물-곤충 상호 작용의 화학적 영향 이해에 적용할 수 있는 사료 분석 시스템에 대한 자세한 방법론을 제공합니다.
Introduction
작물 생산성에 영향을 미치는 생물적 요인은 주로 병원체와 해충입니다. 여러 해충은 농작물 손실의 15%에서 35%를 유발하고 경제적 지속 가능성 관행에 영향을 미칩니다1. 딱정벌레목(Coleoptera), 반구목(Hemiptera), 나비목(Lepidoptera)에 속하는 곤충은 파괴적인 해충의 주요 목입니다. 환경의 고도의 적응력은 나비목이 여러 생존 메커니즘을 진화시키는 데 도움이 되었습니다. 나비목(lepidopteran) 곤충 중 헬리코베파 아미게라(Helicoverpa armigera)는 약 180종의 작물을 먹고 생식 조직에 심각한 손상을 입힐 수 있다2. 전 세계적으로 H. armigera 감염으로 인해 약 50억 달러의 손실이 발생했습니다3. 목화, 병아리콩, 비둘기 완두콩, 토마토, 해바라기 및 기타 작물은 H. armigera의 숙주입니다. 호스트 식물의 여러 부분에서 수명 주기를 완료합니다. 암컷 나방이 낳은 알은 잎에서 부화한 다음 유충 단계에서 식물 조직을 먹습니다. 유충 단계는 탐욕스럽고 적응력이 뛰어나기 때문에 가장 파괴적입니다 4,5. H. armigera는 다식성, 뛰어난 이동 능력, 높은 번식력, 강한 분열, 기존 곤충 방제 전략에 대한 저항력의 출현과 같은 놀라운 특성으로 인해 전 세계적으로 분포하고 새로운 영역에 대한 잠식을 보여줍니다6.
테르펜, 플라보노이드, 알칼로이드, 폴리페놀, 시아노겐 글루코시드 등 다양한 화학 분자가 H. armigera 감염 방제에 널리 사용된다7. 그러나 화학 분자를 자주 적용하면 잔류물이 획득되어 환경과 인체 건강에 악영향을 미칩니다. 또한 다양한 해충 포식자에게 해로운 영향을 미쳐 생태 불균형을 초래합니다 8,9. 따라서 해충 방제의 화학 분자에 대한 안전하고 친환경적인 옵션을 조사할 필요가 있습니다.
식물에서 생산되는 천연 살충 분자(파이토케미컬)는 화학 살충제의 유망한 대안으로 사용될 수 있습니다. 이러한 식물 화학 물질에는 알칼로이드, 테르 페 노이드 및 페놀 7,10 클래스에 속하는 다양한 2 차 대사 산물이 포함됩니다. 퀘르세틴은 다양한 곡물, 채소, 과일 및 잎에 존재하는 가장 풍부한 플라보노이드(페놀 화합물) 중 하나입니다. 그것은 곤충에 대한 먹이 억제 및 살충 활동을 보여줍니다. 또한 해충11,12의 천적에게 해롭지 않습니다. 따라서 이 프로토콜은 H. armigera에 대한 독성 효과를 평가하기 위해 퀘르세틴을 사용한 수유 분석을 보여줍니다.
곤충의 섭식, 성장, 발달 및 행동 패턴에 대한 천연 및 합성 분자의 영향을 평가하기 위해 다양한 생물학적 분석 방법이 개발되었습니다13. 일반적으로 사용되는 방법에는 잎 디스크 분석, 선택 공급 분석, 액적 공급 분석, 접촉 분석, 다이어트 커버링 분석 및 의무 공급 분석13,14가 포함됩니다. 이러한 방법은 살충제가 곤충에 적용되는 방식에 따라 분류됩니다. 의무 섭식 분석법은 가능한 살충제와 그 치사량을 시험하기 위해 가장 일반적으로 사용되고, 민감하고, 간단하고, 적응 가능한 방법 중 하나이다14. 의무 섭식 분석에서 관심 분자는 인공 식단과 혼합됩니다. 이것은 식단 구성에 대한 일관성과 제어를 제공하여 강력하고 재현 가능한 결과를 생성합니다. 사료 분석에 영향을 미치는 중요한 변수는 곤충의 발달 단계, 살충제 선택, 환경 요인 및 샘플 크기입니다. 분석 기간, 두 데이터 기록 사이의 간격, 먹이는 사료의 빈도 및 양, 곤충의 건강 및 작업자의 취급 기술 또한 먹이 분석의 결과에 영향을 미칠 수 있습니다14,15.
이 연구는 H. armigera 생존 및 체력에 대한 퀘르세틴의 효과를 평가하기 위한 의무 섭식 분석을 입증하는 것을 목표로 합니다. 곤충 체중, 사망률 및 발달 결함과 같은 다양한 매개변수의 평가는 퀘르세틴의 살충 효과에 대한 통찰력을 제공합니다. 한편, 섭취된 음식의 전환 효율(ECI), 소화된 음식의 전환 효율(ECD) 및 대략적인 소화율(AD)을 포함한 영양 매개변수를 측정하면 퀘르세틴의 항수유 특성이 강조됩니다.
Protocol
Representative Results
Discussion
실험실 생물학적 분석은 합리적인 비용으로 단기간에 결과를 예측하고 여러 화합물에 대한 비교 독성 데이터를 생성하는 데 유용합니다. 먹이 생물학적 분석은 곤충-살충제와 곤충-식물-살충제 사이의 상호 작용을 해석하는 데 도움이 됩니다. 이는 치사량(50)(LD50), 치사량(50)(LC50) 또는 임의의 다른 치사량 또는 선량(24,25)을 설정하는 과?…
Divulgations
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
SM, YP 및 VN은 뉴델리에 있는 인도 정부의 대학 보조금 위원회(University Grants Commission)에서 수여하는 펠로우십을 인정합니다. RJ는 프로젝트 코드 MLP036626, MLP101526 및 YSA000826에 따른 재정 지원을 위해 인도 과학 및 산업 연구 위원회(CSIR)와 인도 푸네의 CSIR-National Chemical Laboratory를 인정합니다.
Materials
| 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 |
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