Mise au point d’un système d’analyse de l’alimentation pour évaluer l’effet insecticide des composés phytochimiques sur Helicoverpa armigera
Summary
Ce protocole décrit l’essai d’alimentation obligatoire pour évaluer l’effet potentiellement toxique d’un phytochimique sur les larves d’insectes lépidoptères. Il s’agit d’un essai biologique sur les insectes hautement évolutif, facile à optimiser la dose sublétale et létale, l’activité dissuasive et l’effet physiologique. Cela pourrait être utilisé pour le criblage d’insecticides respectueux de l’environnement.
Abstract
Helicoverpa armigera, un insecte lépidoptère, est un ravageur polyphage répandu dans le monde entier. Cet insecte herbivore est une menace pour les plantes et la productivité agricole. En réponse, les plantes produisent plusieurs composés phytochimiques qui ont un impact négatif sur la croissance et la survie de l’insecte. Ce protocole démontre une méthode d’essai d’alimentation obligatoire pour évaluer l’effet d’un produit phytochimique (quercétine) sur la croissance, le développement et la survie des insectes. Dans des conditions contrôlées, les nouveau-nés ont été maintenus jusqu’au deuxième stade avec un régime artificiel prédéfini. Ces larves du deuxième stade ont été autorisées à se nourrir d’un régime artificiel témoin et contenant de la quercétine pendant 10 jours. Le poids corporel des insectes, leur stade de développement, leur poids d’excréments et leur mortalité ont été enregistrés un jour sur deux. Le changement de poids corporel, la différence dans le mode d’alimentation et les phénotypes de développement ont été évalués tout au long de la période d’essai. Le test d’alimentation obligatoire décrit simule un mode naturel d’ingestion et peut être mis à l’échelle d’un grand nombre d’insectes. Il permet d’analyser l’effet des composés phytochimiques sur la dynamique de croissance, la transition développementale et la valeur adaptative globale de H. armigera. En outre, cette configuration peut également être utilisée pour évaluer les altérations des paramètres nutritionnels et des processus de physiologie digestive. Cet article fournit une méthodologie détaillée pour l’alimentation des systèmes d’essai, qui peut avoir des applications dans les études toxicologiques, le criblage de molécules insecticides et la compréhension des effets chimiques dans les interactions plantes-insectes.
Introduction
Les facteurs biotiques qui affectent la productivité des cultures sont principalement les agents pathogènes et les ravageurs. Plusieurs insectes ravageurs sont à l’origine de 15 à 35 % des pertes de récoltes agricoles et nuisent aux pratiques de durabilité économique1. Les insectes appartenant aux ordres des coléoptères, des hémiptères et des lépidoptères sont les principaux ordres de ravageurs dévastateurs. La nature hautement adaptative de l’environnement a aidé les lépidoptères à développer plusieurs mécanismes de survie. Parmi les lépidoptères, Helicoverpa armigera (ver de la capsule du cotonnier) peut se nourrir d’environ 180 cultures différentes et causer des dommages importants à leurs tissus reproducteurs2. À l’échelle mondiale, l’infestation par H. armigera a entraîné une perte d’environ 5 milliards de dollars3. Le coton, les pois chiches, les pois d’Angole, les tomates, les tournesols et d’autres cultures sont des hôtes de H. armigera. Il complète son cycle de vie sur différentes parties des plantes hôtes. Les œufs pondus par les papillons femelles éclosent sur les feuilles, puis se nourrissent sur les tissus végétatifs pendant les stades larvaires. Le stade larvaire est le plus destructeur en raison de sa nature vorace et très adaptable 4,5. H. armigera montre une distribution mondiale et un empiètement sur de nouveaux territoires en raison de ses attributs remarquables, tels que la polyphagie, d’excellentes capacités migratoires, une fécondité plus élevée, une forte diapause et l’émergence d’une résistance aux stratégies de lutte contre les insectes existantes6.
Diverses molécules chimiques provenant de terpènes, de flavonoïdes, d’alcaloïdes, de polyphénols, de glucosides cyanogènes et de bien d’autres sont largement utilisées pour le contrôle de l’infestation par H. armigera 7. Cependant, l’application fréquente de molécules chimiques entraîne des effets néfastes sur l’environnement et la santé humaine en raison de l’acquisition de leurs résidus. De plus, ils ont un effet néfaste sur divers prédateurs de ravageurs, ce qui entraîne un déséquilibre écologique 8,9. Par conséquent, il est nécessaire d’étudier des options sûres et respectueuses de l’environnement pour les molécules chimiques de lutte antiparasitaire.
Les molécules insecticides naturelles produites par les plantes (composés phytochimiques) peuvent être utilisées comme une alternative prometteuse aux pesticides chimiques. Ces composés phytochimiques comprennent divers métabolites secondaires appartenant aux classes des alcaloïdes, des terpénoïdes et des composés phénoliques 7,10. La quercétine est l’un des flavonoïdes (composé phénolique) les plus abondants présents dans divers grains, légumes, fruits et feuilles. Il montre l’activité dissuasive et insecticide de l’alimentation contre les insectes ; De plus, il n’est pas nocif pour les ennemis naturels des ravageurs11,12. Ainsi, ce protocole démontre l’essai d’alimentation utilisant la quercétine pour évaluer son effet toxique sur H. armigera.
Diverses méthodes d’essais biologiques ont été développées pour évaluer l’effet des molécules naturelles et synthétiques sur l’alimentation, la croissance, le développement et les comportements d’un insecte13. Les méthodes couramment utilisées comprennent l’essai du disque foliaire, l’essai d’alimentation par choix, l’essai d’alimentation par gouttelettes, l’essai de contact, l’essai de couverture alimentaire et l’essai d’alimentation obligatoire13,14. Ces méthodes sont classées en fonction de la façon dont les pesticides sont appliqués sur les insectes. Le test d’alimentation obligatoire est l’une des méthodes les plus couramment utilisées, sensibles, simples et adaptables pour tester les insecticides probables et leur dose létale14. Lors d’un test d’alimentation obligatoire, la molécule d’intérêt est mélangée à un régime artificiel. Cela permet d’assurer la cohérence et le contrôle de la composition de l’alimentation, générant des résultats robustes et reproductibles. Les variables importantes qui influent sur les tests d’alimentation sont le stade de développement de l’insecte, le choix de l’insecticide, les facteurs environnementaux et la taille de l’échantillon. La durée de l’essai, l’intervalle entre deux enregistrements de données, la fréquence et la quantité d’alimentation servie, la santé des insectes et l’habileté des opérateurs à manipuler peuvent également influencer le résultat des essais d’alimentation14,15.
Cette étude vise à démontrer le test d’alimentation obligatoire pour évaluer l’effet de la quercétine sur la survie et la valeur adaptative de H. armigera . L’évaluation de divers paramètres, tels que le poids corporel des insectes, le taux de mortalité et les défauts de développement, fournira des informations sur les effets insecticides de la quercétine. Pendant ce temps, la mesure des paramètres nutritionnels, y compris l’efficacité de la conversion des aliments ingérés (ECI), l’efficacité de la conversion des aliments digérés (ECD) et la digestibilité approximative (AD), mettra en évidence les attributs anti-nutritionnels de la quercétine.
Protocol
Representative Results
Discussion
Les essais biologiques en laboratoire sont utiles pour prédire les résultats et produire des données comparatives sur la toxicité de plusieurs composés dans un court laps de temps et à un coût raisonnable. Le bioessai d’alimentation permet d’interpréter les interactions entre insecticide et insecticide insecte plante. Il s’agit d’une méthode efficace de mesure de la toxicité d’une variété de substances qui simplifie considérablement le processus d’établissement de la dose létale 50 (DL50</…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
SM, YP et VN reconnaissent la bourse décernée par la Commission des subventions universitaires du gouvernement de l’Inde, New Delhi. RJ remercie le Conseil de la recherche scientifique et industrielle (CSIR), Inde, et le CSIR-National Chemical Laboratory, Pune, Inde, pour leur soutien financier dans le cadre des codes de projet MLP036626, MLP101526 et YSA000826.
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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