Denne protokollen beskriver den obligatoriske fôringsanalysen for å evaluere den potensielt toksiske effekten av et fytokjemikalie på lepidopteraninsektlarver. Dette er en svært skalerbar insektbioassay, lett å optimalisere den subletale og dødelige dosen, avskrekkende aktivitet og fysiologisk effekt. Dette kan brukes til screening av miljøvennlige insektmidler.
Helicoverpa armigera, et lepidopteran insekt, er et polyfagøst med en verdensomspennende distribusjon. Dette plantelevende insektet er en trussel mot planter og landbruksproduktivitet. Som svar produserer planter flere fytokjemikalier som negativt påvirker insektets vekst og overlevelse. Denne protokollen demonstrerer en obligatorisk fôringsanalysemetode for å evaluere effekten av et fytokjemisk (quercetin) på insektvekst, utvikling og overlevelse. Under kontrollerte forhold ble de nyfødte opprettholdt til den andre stjernen på en forhåndsdefinert kunstig diett. Disse andre instar larver fikk lov til å mate på en kontroll og quercetin-inneholdende kunstig diett i 10 dager. Insektenes kroppsvekt, utviklingsstadium, frassvekt og dødelighet ble registrert annenhver dag. Endringen i kroppsvekt, forskjellen i fôringsmønster og utviklingsfenotyper ble evaluert gjennom analysetiden. Den beskrevne obligatoriske fôringsanalysen simulerer en naturlig inntaksmodus og kan skaleres opp til et stort antall insekter. Det tillater en å analysere fytokjemikaliers effekt på vekstdynamikken, utviklingsovergangen og den generelle kondisjonen til H. armigera. Videre kan dette oppsettet også brukes til å evaluere endringer i ernæringsparametere og fordøyelsesfysiologiske prosesser. Denne artikkelen gir en detaljert metodikk for fôringsanalysesystemer, som kan ha anvendelser i toksikologiske studier, insekticid molekylscreening og forståelse av kjemiske effekter i plante-insektinteraksjoner.
De biotiske faktorene som påvirker avlingens produktivitet er hovedsakelig patogene midler og. Flere forårsaker 15% til 35% av avlingstapet i landbruket og påvirker økonomisk bærekraftspraksis1. Insekter som tilhører ordrene Coleoptera, Hemiptera og Lepidoptera er de viktigste ordrene av ødeleggende. Miljøets svært tilpasningsdyktige natur har vært til nytte for lepidopteraner i utviklingen av flere overlevelsesmekanismer. Blant lepidopteraninsekter kan Helicoverpa armigera (bomullsbollorm) spise rundt 180 forskjellige avlinger og forårsake betydelig skade på reproduksjonsvevet2. På verdensbasis har H. armigera-angrep resultert i et tap på rundt 5 milliarder dollar3. Bomull, kikerter, duerter, tomater, solsikker og andre avlinger er verter for H. armigera. Den fullfører livssyklusen på forskjellige deler av vertsplanter. Egg lagt av kvinnelige møll blir klekket på bladene, etterfulgt av deres fôring på vegetativt vev under larvestadier. Larvestadiet er det mest ødeleggende på grunn av sin glupske og svært tilpasningsdyktige natur 4,5. H. armigera viser en global distribusjon og inngrep i nye territorier på grunn av sine bemerkelsesverdige egenskaper, som polyfagi, gode trekkevner, høyere fruktbarhet, sterk diapause og fremveksten av motstand mot eksisterende insektkontrollstrategier6.
Ulike kjemiske molekyler fra terpener, flavonoider, alkaloider, polyfenoler, cyanogene glukosider, og mange andre er mye brukt for kontroll av H. armigera angrep7. Imidlertid gir hyppig bruk av kjemiske molekyler negative effekter på miljøet og menneskers helse på grunn av oppkjøpet av rester. De viser også en skadelig effekt på ulike skadedyrsrovdyr, noe som resulterer i en økologisk ubalanse 8,9. Derfor er det nødvendig å undersøke sikre og miljøvennlige alternativer for kjemiske molekyler av skadedyrsbekjempelse.
Naturlige insektdrepende molekyler produsert av planter (fytokjemikalier) kan brukes som et lovende alternativ til kjemiske plantevernmidler. Disse fytokjemikaliene inkluderer forskjellige sekundære metabolitter som tilhører klassene alkaloider, terpenoider og fenoler 7,10. Quercetin er en av de mest tallrike flavonoider (fenolforbindelse) som finnes i forskjellige korn, grønnsaker, frukt og blader. Det viser fôring avskrekkende og insekticid aktivitet mot insekter; Det er heller ikke skadelig for naturlige fiender av11,12. Dermed demonstrerer denne protokollen fôringsanalysen ved bruk av quercetin for å vurdere dens toksiske effekt på H. armigera.
Ulike bioassay-metoder er utviklet for å evaluere effekten av naturlige og syntetiske molekyler på et insekts fôring, vekst, utvikling og atferdsmønstre13. Vanlige metoder inkluderer bladskiveanalysen, valgfôringsanalysen, dråpefôringsanalysen, kontaktanalysen, diettdekkende analyse og obligatorisk fôringsanalyse13,14. Disse metodene er klassifisert basert på hvordan plantevernmidler brukes på insekter. Den obligatoriske fôringsanalysen er en av de mest brukte, sensitive, enkle og tilpasningsdyktige metodene for å teste sannsynlige insektmidler og deres dødelige dose14. I en obligatorisk fôringsanalyse blandes molekylet av interesse med et kunstig diett. Dette gir konsistens og kontroll over diettsammensetningen, og genererer robuste og reproduserbare resultater. Viktige variabler som påvirker fôringsanalyser er insektets utviklingsstadium, valg av insektmiddel, miljøfaktorer og prøvestørrelse. Varigheten av analysen, intervallet mellom to dataregistreringer, frekvens og mengde diett matet, helsen til insekter og håndteringsferdigheter hos operatørene kan også påvirke utfallet av fôringsanalyser14,15.
Denne studien tar sikte på å demonstrere den obligatoriske fôringsanalysen for å evaluere effekten av quercetin på H. armigera overlevelse og kondisjon. Vurdering av ulike parametere, som insektets kroppsvekt, dødelighet og utviklingsdefekter, vil gi innsikt i de insekticide effektene av quercetin. I mellomtiden vil måling av ernæringsparametere, inkludert effektiviteten av konvertering av inntatt mat (ECI), effektivitet av konvertering av fordøyd mat (ECD) og omtrentlig fordøyelighet (AD), fremheve antifeedantegenskapene til quercetin.
Laboratoriebioassays er nyttige for å forutsi utfall og produsere komparative toksisitetsdata på flere forbindelser på kort tid til en rimelig pris. Fôringsbioassay bidrar til å tolke samspillet mellom insekt-insektmiddel og insekt-plante-insektmidler. Det er en effektiv metode for å måle toksisiteten til en rekke stoffer som betydelig forenkler prosessen med å etablere den dødelige dosen 50 (LD50), dødelig konsentrasjon 50 (LC50) eller annen dødelig konsentrasjon eller dose<sup class="xr…
The authors have nothing to disclose.
SM, YP og VN anerkjenner stipendiet tildelt av University Grants Commission, Indias regjering, New Delhi. RJ anerkjenner Council of Scientific and Industrial Research (CSIR), India, og CSIR-National Chemical Laboratory, Pune, India, for økonomisk støtte under prosjektkodene MLP036626, MLP101526 og YSA000826.
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 |