文摘
快速发展的抵抗矢量蚊子对疟疾控制合成杀虫剂是一个重大的挑战。使用植物精油(EOs)是一个有吸引力的策略控制蚊子数量,因为他们是环境安全,可能有较低的机会发展阻力。本研究评估了EOs的杀灭幼虫的活动马樱丹属卡马拉,Lippia野蔷薇,Lippia chevalieri,Cymbopogon schoenanthus对按蚊和这种致倦库蚊。3理查德·道金斯4th龄幼虫进行了测试使用世界卫生组织(世卫组织)修改协议评估后24 h幼虫死亡率暴露在EOs和二进制组合。这种致倦库蚊幼虫更容易EOs比一个。funestus幼虫。为残雪。quinquefasciatus,致命的浓度在50%死亡率(LC50EOs的c . schoenanthus,l .野蔷薇,l·卡马拉,l . chevalieri分别为23.32,27.24,38.54,54.11 ppm,分别;而对于一个。funestus,EO LC50120.5,67.5,49.21,和105.74 ppm。使用EOs从协同效果观察c . schoenanthus+l .野蔷薇(LC50= 44.05 ppm)一个。funestus,而l·卡马拉+l . chevalieri(LC50= 33.16 ppm),l . chevalieri+c . schoenanthus(LC50= 12.08 ppm)l .野蔷薇+l . chevalieri(LC50= 20.61 ppm)协同残雪。quinquefasciatus。这些结果表明潜在的EOs来源于当地植物和它们的二进制组合植物杀幼虫剂。EOs可以作为未来的环保机构来控制这些向量。
1。介绍
按蚊仍是撒哈拉以南非洲地区的一个主要疟疾病媒但研究甚少1,2]。这个向量是一个提高向量在肯尼亚,坦桑尼亚,Ouganda [3和季节性向量在布基纳法索和塞内加尔4,5]。生态特征和敏感性疟原虫感染13之间的不同一个。funestus兄弟姐妹物种整个Afrotropical地区(3]。
这种致倦库蚊是遍布非洲热带地区和最丰富的蚊子在城市地区(6]。这个物种是一个向量的bancroftian丝虫病、日本脑炎,圣路易斯脑炎病毒,西尼罗河病毒,Zika病毒(7,8]。两个向量造成几百万人死亡和疾病在全球范围内每年(9]。蚊媒疾病除了负面影响人类健康产生负面影响的社会经济地位受影响的人。目前主要的方法来减少human-vector接触依赖合成杀虫剂的使用长效杀虫蚊帐的形式(卫)和室内残留喷洒(IRS) (10]。这些干预措施已成功地减少疾病负担和蚊子人口在一些非洲地区在过去的年11- - - - - -13]。不幸的是,连续使用合成杀虫剂在公共卫生和农业发展导致的抵抗蚊子(14,15]。此外,这种化学物质造成了严重的环境破坏由于不适当的废物管理16,17]。因此,新的替代品发展中额外的控制方法对目标向量物种可持续和环保的迫切需要18,19]。
植物杀虫剂选择性和可降解有轻微不属预定目标的生物和环境没有不利影响(20.]。他们可以杀灭幼虫的配方和应用有助于消除疟疾和继续在非洲被评估为矢量控制(21]。事实上,肯尼亚目前正在考虑杀灭幼虫的应用程序列表的矢量控制工具在疟疾流行地区。双硫磷、倍硫磷、二氟脲,推荐的人(22]杀幼虫剂是有毒的,会引发健康问题对人类以及污染环境(23]。当前化学杀虫剂使用现在受到阻力的快速上升的威胁由于长期使用这些杀虫剂。因此,新的替代蚊虫控制方法等有机杀虫剂急需更换合成杀虫剂。
杀灭幼虫活动不同的植物成分,例如,精油(EOs),针对不同的蚊子是已知的(24- - - - - -27]。Biosynthesized银纳米粒子形成的姜黄zedoariaEOs展示强大的杀灭幼虫的活动残雪。quinquefasciatus(28]。组合不同的EOs比单一的EOs更为有效。Benelli et al。29日)表明,EOs的相结合Satureja蒙大拿和Aloysia citriodora导致死亡率致死浓度(LC50)18.3μL L−1对残雪。quinquefasciatus比单一的EOs高出几倍。EOs的效力,他们在纳米颗粒的形成,及其组合残雪。quinquefasciatus(几个作者所报道的30.- - - - - -33]。此外,协同组合两个或两个以上的EOs可以克服单一EOs的与高剂量相关的副作用减少耐药性的风险,使用少量的化合物,同时影响到多个目标使电阻比每个目标更难发展(34- - - - - -36]。
相比之下,残雪。quinquefasciatus,没有多少的易感性一个。funestus黎明的女神。Ntonga et al。37确定提取油脂的毒性罗勒属canum,罗勒属basilicum,Cymbopogon citratus的幼虫一个。funestus在喀麦隆。这些作者表明,o . canum和o . basilicum有杀虫特性对成年人和幼虫的一个。funestus(37- - - - - -39]。柑橘类的水果皮、果肉和种子被证明具有杀虫活性一个。funestus(40]。
这份报告确定了四个EOs(从个人和联合毒性Lippia野蔷薇Moldenke,Lippia chevalieriMoldenke,Cymbopogon schoenanthus(l)Spreng,马樱丹属卡马拉(l))对晚期3理查德·道金斯4th龄的幼虫一个。funestus和残雪。quinquefasciatus收集了在肯尼亚西部。
2。材料和方法
2.1。植物样品收集和精油提取
收集植物叶片附近的“我们et de矫揉造作的en研究所科学技术”(IRSAT)。EOs提取使用hydrodistillation IRSAT在瓦加杜古布基纳法索。四个EOs从Lippia野蔷薇Moldenke,Lippia chevalieriMoldenke,Cymbopogon schoenanthus(l)Spreng,马樱丹属卡马拉L。被蒸馏,干燥无水硫酸钠和保持在4°C。
2.2。气相色谱法结合质谱分析精油
主要的和次要的成分l .野蔷薇,c . schoenanthus,l . chevalieri,l·卡马拉EOs是识别和量化使用气相色谱法结合质谱分析。整除(20μL)被从每个精油使用微量吸液管样品,稀释在己烷的1/5000,并放在一个瓶插入(VWR,二,PA),允许它注入气相(跟踪1310;热费希尔科学)配备了30米列(身份证0.25毫米,# 36096 - 1420;热费希尔科学)。氦是作为载气的恒流1 cc /分钟。准备样本加载到gc - ms使用autosampler (TriPlus RSH;热费希尔科学)。烤箱温度设定在45°C,举行4分钟后跟一个加热梯度增加到230°C, C和230年温度为6分钟(总运行:28.5分钟)。色谱峰女士使用Chromeleon集成软件定量处理方法(热费希尔科学)和峰值识别使用在线NIST库。主要山峰发现持续高跨多个样品每个观赏物种丰度被记录在植物观赏物种进行比较。
2.3。稀释的精油
EOs是乙醇稀释,最后得到了浓度10000 ppm的原液(0.5毫升油稀释49.5毫升乙醇或0.25毫升24.75毫升乙醇)根据表1。准备混合物,一个股票的解决方案(10000 ppm)的两个石油组合由混合0.25毫升的精油有49.5毫升的绝对乙醇根据Muturi et al。24]。
2.4。收集和饲养蚊子
女一个。funestus休息室内被捕Prokopack口头同意后在房子的户主Ratouro和Kadenge居住的村庄位于肯尼亚西部Siaya县。残雪。quinquefasciatus幼虫从稻田收集Ahero位于肯尼亚西部基苏姆县。成年蚊子幼虫被放置在一个冷却器盒子,和成人都维持在10%蔗糖溶液和运输的饲养的昆虫的全球卫生研究中心(KEMRI-CGHR)在基苏姆校园。怀孕的雌性蚊子被转移到笼子里(30×30×30厘米)产卵杯。下蛋孵出的雨水在小托盘,和幼虫饲养的混合物TetraMin食物(鱼)和啤酒酵母提供日常的饲养的昆虫26±2°C的温度和相对湿度70%至80%。
2.5。杀灭幼虫的鉴定
幼虫的生物测定试验,以确定单和二进制EOs的杀灭幼虫活动遵循世卫组织标准指南(41]。25活跃早期3理查德·道金斯4th龄的幼虫一个。funestus和残雪。quinquefasciatus是包含并行雨水引入塑料杯。30分钟后杯子,一个适当的数量的不同浓度添加到最后一卷200毫升,而最终浓度为12.5,25、50、75和100 ppm。四个复制测试在每个浓度(N= 4)。雨水和包含的控制绝对乙醇。死亡和垂死的幼虫数在每个杯子后24 h曝光。根据世界卫生组织的协议(41],幼虫被记录为死亡后如果他们不能移动探测虹吸或宫颈地区针,而垂死的幼虫时记录不能上升到地表或无法显示特征潜水水扰动时的反应。死亡率是确定死亡人数+垂死的幼虫除以幼虫的总数乘以100。
2.6。统计分析
死亡率(LC致死浓度为50%和90%50和信用证90年)确定使用XLstat 2016软件使用概率单位分析使用逻辑回归,而幼虫死亡率的计算和比较使用Student-Newman-Keuls使用SAS 2009软件测试 。雅培的配方是用于纠正控制死亡率在对照组死亡率在5%和10%之间之前probit分析和方差分析。双向方差分析和图基的测试使用R软件版本4.0.3(2020-10-10)被用来评估石油的影响类型和剂量的死亡率一个。funestus和残雪。quinquefasciatus幼虫。检查油混合物的影响,差异比较测试油可加性的组合。的意思是联合治疗死亡率值相比单一治疗。被归类为添加剂,如果影响差异不显著,协同如果EO组合的影响明显大于各自影响的总和,敌对,如果油组合的影响明显低于各自影响的总和。
3所示。结果
3.1。精油的化学成分和产量
确定了23个化合物浓度高于0.1%l .野蔷薇EOs(表2)。这种油的主要成分是石竹烯(27.7%)、germacrene D (9.8%)、p-cymene(8.2%)、蛇麻烯(6.7%)、百里酚(6.4%)、桉油精(5.3%)。其他化合物低于5%的石油。在c . schoenanthusEOs, 25个化合物被确定(表2),主要的化合物elemol (22.8%),α-eudesmol (19.9%)、(+) 4-carene (14%),β-elemene(8.6%)和D-limonene (6.4)。在l·卡马拉EOs, 27个化合物被确定(表2),主要成分是石竹烯(35%)、石竹烯氧化物(14.8%)、(+ /−)-germacrene D(7.3%),和bicyclogermacrene (6.6%)。在l . chevalieriEOs,少数量的化合物被确定(表2),主要成分是石竹烯(36.9%)、germacrene D(25.6%)、桉油精(9.1%),和蛇麻烯(5.5%)。
3.2。单一精油的效果
所有的单EOs表现出的幼虫浓度杀灭幼虫的活性一个。funestus和残雪。quinquefasciatus。死亡率变化取决于所使用的浓度从0到100%的幼虫两个物种,当使用的油是单个应用程序(数据1和2)。在100 ppm, EOs的c . schoenanthus和l·卡马拉导致100%的死亡率一个。funestus幼虫。在单一的油,l·卡马拉和l .野蔷薇更多的有毒反对一个。funestus与信用证50年代分别为49.21和67.58 ppm,而c . schoenanthus与其说是有毒的信用证吗50120.50 ppm(表3)。
(一)
(b)
(c)
(d)
(e)
(f)
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单EOsc . schoenanthus和l .野蔷薇测试时显示死亡率100%,50 ppm残雪。quinquefasciatus。EOs的单一测试l .野蔷薇和c . schoenanthus表现出信用证50年代分别为27.24和23.32 ppm, EOs更有毒的幼虫残雪。quinquefasciatus(表4)。EOs的l . chevalieri不太对残雪有毒。quinquefasciatus展示一个信用证5054.11 ppm。在两个物种之间,残雪。quinquefasciatus更容易受到影响一个。funestusEOs根据死亡率。
3.3。结合精油的效果
的光电混合CS+LM是更多的有毒一个。funestus比其他的混合物。产生的死亡率CS+LM光电混合曲线表明,与置信区间高于单一油,不重叠(图1)。这是唯一的组合显示EOs之间的协同活动。这两个EOs显示他们的协同活动( )关于一个。funestus(表5)。与结合EOs的死亡率是100%在100 ppm,而单一EOs的CS表现出75%的死亡率,LM30%的死亡率(图1)。其他组合添加剂展出活动,因为没有区别与至少一个单一EOs。的LCa+LM( )和LCa+华尔街日报( )组合和低毒性的混合物对对手一个。funestus而单光电应用程序。
的光电混合华尔街日报+CS(P= 0.00001),LM+华尔街日报( ),和LCa+华尔街日报( )表现出协同效应对残雪。quinquefasciatus(表6)。这三种混合物表现出超过90%的死亡率残雪。quinquefasciatus幼虫相比其他人(图2)。其他组合(CS+LCa,CS+LM,LCa+LM显示对添加剂的影响残雪。quinquefasciatus幼虫有较低的平均死亡率(表6)。
信用证50和信用证90年确认的协同效应CS+LM在一个。funestus。这些浓度是44.05 ppm(34.87 - -51.66)和86.92 ppm(79.59 - -95.48),分别为(表7)。LC50年代的油应用分别是67.58 ppm(61.55 - -78.86)和120.50 ppm(108.22 - -144.19),分别为LM和CS(表3)。l·卡马拉个人更多的有毒吗一个。funestus,但其结合其他油显示对幼虫的累加效应一个。funestus除了l . chevalieri石油在一个敌对的效果被记录。事实上,信用证50年代是127.90 ppm(106.77 - -159.01)(表7),49.21 ppm(39.38 - -57.82),和105.74 ppm (91.38 - -122.97)LCa+华尔街日报,LCa,华尔街日报(表3),分别。
残雪。quinquefasciatus更容易受到EOs,表现出较低的信用证吗50相比之下,一个。funestus,没有对抗的EOs是观察。另一方面,添加剂和协同效应分别观察CS+LCa,CS+LM,LCa+LM和LCa+华尔街日报,华尔街日报+CS,LM+华尔街日报(表6)。单一的EOs表现出信用证50值为27.24 ppm (10.45 - -33.44), 54.11 ppm (43.36 - -63.74), 38.54 ppm(34.15 - -42.45),和23.32 ppm(20.80 - -25.72),分别为LM,华尔街日报,LCa,CS(表4)。LC50和信用证90年的组合是低于单一EOs,从而显示累加效应或协同效应(表4和8)。的LCa+华尔街日报根据物种组合了相反的结果。这种组合是敌对的一个。funestus(表5),而残雪。quinquefasciatus协同(表6)。
4所示。讨论
在这项研究中使用的EOs包含主要和次要的化合物的混合物。石竹烯、石竹烯氧化物和桉油精在所有的EOs发现主要的化合物。这些化合物已经被确认的EOsl·卡马拉,c . schoenanthus,l .野蔷薇在布基纳法索(42),在本研究中使用。Bicyclogermacrene和(+ /−)-germacrene D之前了l·卡马拉油(43]。为l . chevalieriEOs, germacrene D和蛇麻烯主要化合物。Germacrene D已经证明在2007年这些油在布基纳法索(44]。在c . schoenanthus油,(+)4-carene,β-elemene elemol,α-eudesmol是主要的化合物。Elemol和α-eudesmol已确定在油来自同一植物抗菌控制(45]。
在l .野蔷薇EOs、p-cymeneγ萜品烯,麝香草酚的主要组件(42]。成分之间的一些差异,然而,存在我们的EOs和其他发表的结果EOs相同的植物。这些差异可能是由于地理位置的收集植物,今年的这些植物收割时,提取方法和部分植物用于提取EOs (46]。
我们测试的所有EOs杀灭幼虫活动展出一个。funestus和残雪。quinquefasciatus。死亡率是剂量依赖和蚊子的种类不同而不同。这种致倦库蚊更容易EOs比吗一个。funestus因为不同的幼虫行为在水生环境中。一个。funestus幼虫在水中非常活跃,表现出可怕的运动通过避免表面膜的存在(47]。很快就沉在水里当干扰和长期呆在水里2,48]。这种行为帮助他们避免接触杀虫像植物EOs化合物形成表面薄膜。另一方面,残雪。quinquefasciatus幼虫不能在水下停留很长一段时间,因此他们常常冲破水面,联系杀虫化合物形成的表面膜。另一方面,一个。funestus幼虫在底部的时间长一些,从而避免表面的电影。EOs动荡以来,大多数应用EOs迅速蒸发,减少毒性和允许一个。funestus,仍淹没在很长一段时间内逃脱的冲击表面毒性和生存,与之相比残雪。quinquefasciatus更频繁地打破表面。此外,角质层的厚度差异的两个蚊子幼虫也解释了为什么残雪。quinquefasciatus在EOs更容易。事实上,一个。funestus在我们的研究区域在肯尼亚西部是高度耐表面杀虫剂(49),展示一个更厚的角质层50)比残雪。quinquefasciatus。
我们的结果表明,EOsl·卡马拉最有毒的反对一个。funestus其次是EOs从l .野蔷薇l . chevalieri,c . schoenanthus。EOs的变量的影响一个。funestus幼虫也报道了Ntonga et al。37)表明,c . citratusEO最活跃一个。funestus幼虫,紧随其后的是黎明的女神o . canum和o . basilicum,信用证50值四期幼虫的百万分之34.6,91.2 ppm,分别和144.5 ppm。
同样的,残雪。quinquefasciatus幼虫更受到EOs的影响l .野蔷薇,EOs的紧随其后c . schoenanthus和EOsl·卡马拉和l . chevalieri。Benelli et al。518 EOs]相比,他们测试残雪。quinquefasciatus幼虫,发现EOs的樟属verum是最活跃的(信用证50= 40.7μL L−1),其次是Lippia阿尔巴(LC50= 59.6μL L−1),罗勒属basilicum(LC50= 68.6μL L−1),留兰香(LC50= 88.2μL L−1),蓍属ligustica(LC50= 89.5μL L−1)。因此,影响幼虫是剂量依赖的EOs,物种依赖,chemical-specific化合物不同EO到另一个(43,51,52]。百里酚等化合物和1,8-cineol [53),丁香酚(54)、香荆芥酚β香茅醇、香叶醇、芳樟醇显示不同的特异性和效果(36,55]。除了展示杀灭幼虫活动为每个单独的EO每个植物提取,结合EOs显示增强的毒性和几位显示协同效应对蚊子的幼虫24,31日,56,57]。
我们的研究表明,提取植物EOs表现出协同、拮抗,添加剂的影响。使用光电组合显示一个。funestus是那么容易残雪。quinquefasciatus。只有EOs的结合CS+LM表现出对的幼虫的协同效应一个。funestus。其他光电组合对抗或添加剂。
残雪。quinquefasciatus是更容易EO组合LCa+华尔街日报,华尔街日报+CS,LM+LCa,这表明EOs是更有效的与增效剂残雪。quinquefasciatus,而其余的EO组合添加剂。类似的效果已报告的幼虫和成人残雪。quinquefasciatus(24,29日,31日,46]。EOs从大蒜(灯泡)与相结合柑橘天堂金花蛇(树叶)有很强的杀灭幼虫的属性残雪。quinquefasciatus(31日]。这些相同的EOs更为有效残雪。quinquefasciatus当结合双硫磷(31日]。我们的结果表明,EOs的影响LCa+华尔街日报特定物种和它们影响吗残雪。quinquefasciatus但不是一个。funestus。这种现象可以部分解释的行为一个。funestus幼虫在水中(48因为工厂EOs是多变的,长时间呆在水下面增加幼虫存活率通过避免接触EOs电影也减少有毒电影的数量,因为有机层的快速蒸发。
很少的信息可以在EOs的效果一个。funestus。大多数研究使用EOs疟疾向量等冈比亚疟蚊,按蚊stephensi,按蚊cracens和更少的研究报道,结合了EOs的影响在这些蚊子包括合并的协同效应EOs (58- - - - - -60]。
因此,我们的研究首次提供信息EOs的致命影响一个。funestus疟疾的主要载体之一,在非洲。
我们想假设EOs的协同和拮抗效应可能是由于额外的新分子的形成这些EOs结合后,增强他们对测试的影响幼虫。增强的活动也可能是由于同时作用于不同的目标,提高杀灭幼虫的效果测试了EOs的10倍(36,61年),严重影响幼虫存活率(62年]。协同和拮抗效应也被证明Ae。蚊和尖音库蚊(24,36]。本研究中使用的EOs展示杀灭幼虫的影响包含石竹烯,麝香草酚,germacrene D,桉油精,elemol,α-eudesmol。这些化合物的EOs杀幼虫剂对蚊子当应用被称为单一提取或结合提取(29日,36,63年]。程等。64年发现叶EOs日本柳杉粳稻(研究。前l f。)d .唐(LC50= 28.4 mg / L)更有毒性Ae。蚊比其主要成分的幼虫,16-kaurene (LC50= 57.0 mg / L)和elemol (LC50> 100.0 mg / L),这两个样本中为20%。作者建议小化合物3-carene (LC50= 25.3 mg / L),异松油烯(LC50= 32.1 mg / L),α萜品烯(LC50= 28.1 mg / L)γ萜品烯(LC50= 26.8 mg / L),也存在于我们的EOs的杀灭幼虫的活动(64年]。
同样,香芹酚和百里酚表现出协同效应残雪。侵害幼虫(36]。Sarma et al。35]表明,最好的杀灭幼虫组成了柠檬烯混合时己二烯二硫化Ae。蚊幼虫。EOs氯菊酯和溴氰菊酯的组合增加相比,这些混合物的有效性与产品单独来看(65年]。这些化合物抑制解毒酶,如细胞色素P450和谷胱甘肽S-transferaseAe。蚊和一个。冈比亚按蚊(65年]。发现的主要和次要的化合物在光电混合影响蚊子的幼虫和成虫的神经系统、消化道和幼虫表皮(46]。
5。结论
这是第一个报告使用EOs从相结合l·卡马拉,l .野蔷薇,l . chevalieri,c . schoenanthus对一个。funestus和残雪。quinquefasciatus幼虫。我们的结果表明,残雪。quinquefasciatus是高度敏感而一个。funestus。在这两个物种,单一的EOs是有毒和EOs显示协同毒性和拮抗剂联合效应。提取EOs从CS+LM是有效的对一个。funestus,而提取的EOsLCa+华尔街日报,华尔街日报+CS,LM+华尔街日报有效的反对残雪。quinquefasciatus。我们还表明,幼虫的行为当EOs评估是很重要的。
数据可用性
使用的数据来支持本研究的结果包括在本文中。
的利益冲突
作者宣称没有利益冲突。
确认
这项工作是支持的世界科学院授予(IsDB-TWAS) 008/2019迪米特里•Wangrawa (george w . bush)。作者感谢肯尼亚医学研究所昆虫学部门(亚特兰大),基苏姆,其技术人员接受在生物实验室工作和帮助。作者感谢克洛伊博士Lahondere弗吉尼亚理工大学的精油成分的鉴定。