Der weitverbreitete Einsatz synthetischer Pestizide hat zu zahlreichen Problemen geführt, darunter die Entstehung resistenter Organismen, Umweltschäden und Gesundheitsschäden. Daher werden neue mikrobiellePestizideEs werden dringend gesundheits- und umweltverträgliche Mittel benötigt. In dieser Studie wurde die Toxizität des von Enterobacter cloacae SJ2 produzierten Rhamnolipid-Biotensids gegenüber Mückenlarven (Culex quinquefasciatus) und Termitenlarven (Odontotermes obesus) untersucht. Die Ergebnisse zeigten eine dosisabhängige Mortalitätsrate zwischen den Behandlungen. Der LC50-Wert (50 % letale Konzentration) nach 48 Stunden für Biotenside gegen Termiten- und Mückenlarven wurde mithilfe einer nichtlinearen Regressionskurvenanpassungsmethode ermittelt. Die Ergebnisse zeigten, dass die 48-Stunden-LC50-Werte (95 %-Konfidenzintervall) der larviziden und termitenabtötenden Aktivität des Biotensids 26,49 mg/l (Bereich: 25,40 bis 27,57) bzw. 33,43 mg/l (Bereich: 31,09 bis 35,68) betrugen. Histopathologische Untersuchungen ergaben, dass die Behandlung mit Biotensiden das Organellengewebe von Larven und Termiten schwer schädigte. Die Ergebnisse dieser Studie deuten darauf hin, dass das von Enterobacter cloacae SJ2 produzierte mikrobielle Biotensid ein hervorragendes und potenziell wirksames Mittel zur Bekämpfung von Cx quinquefasciatus und O. obesus ist.
In tropischen Ländern treten zahlreiche durch Mücken übertragene Krankheiten auf1. Die Bedeutung von durch Mücken übertragenen Krankheiten ist weit verbreitet. Jährlich sterben über 400.000 Menschen an Malaria und in einigen Großstädten kommt es zu Epidemien schwerer Krankheiten wie Denguefieber, Gelbfieber, Chikungunya und Zika.2 Weltweit ist jede sechste Infektion mit durch Vektoren übertragenen Krankheiten verbunden, wobei Mücken die meisten Fälle verursachen3,4. Culex, Anopheles und Aedes sind die drei Mückengattungen, die am häufigsten mit der Übertragung von Krankheiten in Verbindung gebracht werden5. Die Prävalenz des Denguefiebers, einer durch die Mücke Aedes aegypti übertragenen Infektionskrankheit, hat im letzten Jahrzehnt zugenommen und stellt eine erhebliche Gefahr für die öffentliche Gesundheit dar4,7,8. Nach Angaben der Weltgesundheitsorganisation (WHO) sind über 40 % der Weltbevölkerung vom Denguefieber bedroht. Jährlich treten in über 100 Ländern 50 bis 100 Millionen Neuerkrankungen auf9,10,11 Denguefieber ist zu einem großen Problem der öffentlichen Gesundheit geworden, da seine Häufigkeit weltweit zunimmt12,13,14. Anopheles gambiae, allgemein bekannt als die afrikanische Anophelesmücke, ist der wichtigste Überträger von Malaria beim Menschen in tropischen und subtropischen Regionen15. West-Nil-Virus, St.-Louis-Enzephalitis, Japanische Enzephalitis sowie Virusinfektionen von Pferden und Vögeln werden von Culex-Mücken übertragen, die oft als gewöhnliche Hausmücken bezeichnet werden. Darüber hinaus sind sie auch Überträger von bakteriellen und parasitären Erkrankungen16. Es gibt weltweit mehr als 3.000 Termitenarten, und sie existieren seit mehr als 150 Millionen Jahren17. Die meisten Schädlinge leben im Boden und ernähren sich von Holz und zellulosehaltigen Holzprodukten. Die indische Termite Odontotermes obesus ist ein bedeutender Schädling, der schwere Schäden an wichtigen Nutzpflanzen und Plantagenbäumen verursacht18. In landwirtschaftlichen Gebieten kann Termitenbefall in verschiedenen Stadien enorme wirtschaftliche Schäden an verschiedenen Nutzpflanzen, Baumarten und Baumaterialien verursachen. Termiten können auch gesundheitliche Probleme beim Menschen verursachen19.
Das Problem der Resistenz von Mikroorganismen und Schädlingen in der heutigen Pharma- und Agrarbranche ist komplex20,21. Daher sollten beide Unternehmen nach neuen kostengünstigen antimikrobiellen Mitteln und sicheren Biopestiziden suchen. Synthetische Pestizide sind mittlerweile verfügbar und haben sich als infektiös erwiesen und wehrt nicht zielgerichtete Nutzinsekten ab22. In den letzten Jahren hat die Forschung zu Biotensiden aufgrund ihrer Anwendung in verschiedenen Branchen zugenommen. Biotenside sind sehr nützlich und unverzichtbar in der Landwirtschaft, Bodensanierung, Erdölförderung, Bakterien- und Insektenbekämpfung sowie der Lebensmittelverarbeitung23,24. Biotenside oder mikrobielle Tenside sind chemische Biotenside, die von Mikroorganismen wie Bakterien, Hefen und Pilzen in Küstenlebensräumen und ölverseuchten Gebieten produziert werden25,26. Chemisch gewonnene Tenside und Biotenside sind zwei Arten, die direkt aus der natürlichen Umwelt gewonnen werden27. Verschiedene Biotenside werden in Meereslebensräumen gewonnen28,29. Daher suchen Wissenschaftler nach neuen Technologien zur Herstellung von Biotensiden auf Basis natürlicher Bakterien30,31. Fortschritte in dieser Forschung zeigen die Bedeutung dieser biologischen Verbindungen für den Umweltschutz.32 Bacillus, Pseudomonas, Rhodococcus, Alcaligenes, Corynebacterium und diese Bakteriengattungen sind gut untersuchte Vertreter23,33.
Es gibt viele Arten von Biotensiden mit einem breiten Anwendungsspektrum34. Ein bedeutender Vorteil dieser Verbindungen besteht darin, dass einige von ihnen antibakterielle, larvizide und insektizide Wirkung haben. Dies bedeutet, dass sie in der Agrar-, Chemie-, Pharma- und Kosmetikindustrie eingesetzt werden können35,36,37,38. Da Biotenside im Allgemeinen biologisch abbaubar und umweltfreundlich sind, werden sie in integrierten Schädlingsbekämpfungsprogrammen zum Schutz von Nutzpflanzen eingesetzt39. Somit konnten grundlegende Erkenntnisse über die larvizide und termitenabtötende Wirkung mikrobieller Biotenside, die von Enterobacter cloacae SJ2 produziert werden, gewonnen werden. Wir untersuchten die Mortalität und histologischen Veränderungen bei Kontakt mit unterschiedlichen Konzentrationen von Rhamnolipid-Biotensiden. Zudem evaluierten wir das weit verbreitete Computerprogramm Ecological Structure-Activity (ECOSAR) zur quantitativen Struktur-Aktivität (QSAR), um die akute Toxizität für Mikroalgen, Daphnien und Fische zu bestimmen.
In dieser Studie wurde die antitermitenhemmende Wirkung (Toxizität) gereinigter Biotenside in verschiedenen Konzentrationen von 30 bis 50 mg/ml (in 5-mg/ml-Intervallen) an indischen Termiten (O. obesus und der vierten Art) getestet. Larven im Larvenstadium Cx. Larven der Mücke quinquefasciatus. Biotensid-LC50-Konzentrationen über 48 Stunden gegen O. obesus und Cx. C. solanacearum. Mückenlarven wurden mithilfe einer nichtlinearen Regressionskurvenanpassung identifiziert. Die Ergebnisse zeigten, dass die Termitensterblichkeit mit zunehmender Biotensidkonzentration zunahm. Die Ergebnisse zeigten, dass das Biotensid larvizid (Abbildung 1) und termitenabtötend (Abbildung 2) wirkte, mit 48-Stunden-LC50-Werten (95% KI) von 26,49 mg/l (25,40 bis 27,57) bzw. 33,43 mg/l (Abbildung 31,09 bis 35,68) (Tabelle 1). Hinsichtlich der akuten Toxizität (48 Stunden) wird das Biotensid als „schädlich“ für die getesteten Organismen eingestuft. Das in dieser Studie hergestellte Biotensid zeigte eine ausgezeichnete larvizide Wirkung mit 100 % Mortalität innerhalb von 24–48 Stunden nach Exposition.
Berechnen Sie den LC50-Wert für die larvizide Wirkung. Nichtlineare Regressionskurvenanpassung (durchgezogene Linie) und 95%-Konfidenzintervall (schattierter Bereich) für die relative Mortalität (%).
Berechnen Sie den LC50-Wert für die Termitenbekämpfung. Nichtlineare Regressionskurvenanpassung (durchgezogene Linie) und 95%-Konfidenzintervall (schattierter Bereich) für die relative Mortalität (%).
Am Ende des Experiments wurden morphologische Veränderungen und Anomalien unter dem Mikroskop beobachtet. Morphologische Veränderungen wurden in der Kontroll- und Behandlungsgruppe bei 40-facher Vergrößerung beobachtet. Wie in Abbildung 3 dargestellt, traten bei den meisten mit Biotensiden behandelten Larven Wachstumsstörungen auf. Abbildung 3a zeigt einen normalen Cx. quinquefasciatus, Abbildung 3b einen anomalen Cx. quinquefasciatus. Ursachen: fünf Fadenwurmlarven.
Einfluss subletaler (LC50) Dosen von Biotensiden auf die Entwicklung von Larven des Culex quinquefasciatus. Lichtmikroskopische Aufnahme (a) eines normalen Cx bei 40-facher Vergrößerung. quinquefasciatus (b) Abnormer Cx. Verursacht fünf Fadenwurmlarven.
In der vorliegenden Studie ergab die histologische Untersuchung behandelter Larven (Abb. 4) und Termiten (Abb. 5) mehrere Anomalien, darunter eine Verkleinerung des Bauchraums sowie Schäden an Muskeln, Epithelschichten und Haut sowie am Mitteldarm. Die Histologie enthüllte den Mechanismus der hemmenden Wirkung des in dieser Studie verwendeten Biotensids.
Histopathologie normaler, unbehandelter Cx-Larven im vierten Stadium. Quinquefasciatus-Larven (Kontrolle: (a,b)) und mit Biotensid behandelte Larven (Behandlung: (c,d)). Pfeile zeigen behandeltes Darmepithel (epi), Zellkerne (n) und Muskelgewebe (mu) an. Balken = 50 µm.
Histopathologie von normalem, unbehandeltem O. obesus (Kontrolle: (a,b)) und mit Biotensid behandeltem O. obesus (Behandlung: (c,d)). Pfeile zeigen auf Darmepithel (Epi) bzw. Muskel (Mu). Balken = 50 µm.
In dieser Studie wurde ECOSAR verwendet, um die akute Toxizität von Rhamnolipid-Biotensiden für Primärproduzenten (Grünalgen), Primärkonsumenten (Wasserflöhe) und Sekundärkonsumenten (Fische) vorherzusagen. Dieses Programm nutzt komplexe quantitative Struktur-Wirkungs-Modelle, um die Toxizität anhand der Molekülstruktur zu bewerten. Das Modell nutzt Struktur-Wirkungs-Software (SAR), um die akute und langfristige Toxizität von Substanzen für Wasserlebewesen zu berechnen. Tabelle 2 fasst die geschätzten mittleren letalen Konzentrationen (LC50) und mittleren effektiven Konzentrationen (EC50) für verschiedene Arten zusammen. Die vermutete Toxizität wurde anhand des Global Harmonisierten Systems zur Einstufung und Kennzeichnung von Chemikalien (GHS) in vier Stufen eingeteilt (Tabelle 3).
Kontrolle von durch Vektoren übertragenen Krankheiten, insbesondere von Mückenstämmen und der Art Aedes. Die Ägypter haben es mittlerweile schwer gehabt 40,41,42,43,44,45,46. Obwohl manche chemisch erhältlichen Pestizide wie Pyrethroide und Organophosphate einen gewissen Nutzen haben, bergen sie beträchtliche Risiken für die menschliche Gesundheit, darunter Diabetes, Fortpflanzungsstörungen, neurologische Störungen, Krebs und Atemwegserkrankungen. Zudem können diese Insekten mit der Zeit Resistenzen entwickeln13,43,48. Daher werden sich wirksame und umweltfreundliche biologische Kontrollmaßnahmen als Methode zur Mückenbekämpfung immer mehr durchsetzen49,50. Benelli51 meinte, eine frühzeitige Kontrolle der Mückenvektoren sei in städtischen Gebieten wirksamer, er empfahl jedoch nicht den Einsatz von Larviziden in ländlichen Gebieten52. Tom et al.53 meinten außerdem, die Kontrolle von Mücken im unreifen Stadium sei eine sichere und einfache Strategie, da diese empfindlicher auf Kontrollmittel reagieren 54.
Die Produktion von Biotensid durch einen potenten Stamm (Enterobacter cloacae SJ2) zeigte eine konstante und vielversprechende Wirksamkeit. Unsere vorherige Studie berichtete, dass Enterobacter cloacae SJ2 die Biotensidproduktion anhand physikochemischen Parametern optimiert26. Laut ihrer Studie waren die optimalen Bedingungen für die Biotensidproduktion durch ein potenzielles E. cloacae-Isolat: 36 Stunden Inkubation, Schütteln bei 150 U/min, pH 7,5, 37 °C, Salzgehalt 1 ppt, 2 % Glucose als Kohlenstoffquelle, 1 % Hefe. Der Extrakt wurde als Stickstoffquelle verwendet, um 2,61 g/l Biotensid zu erhalten. Zudem wurden die Biotenside mittels DC, FTIR und MALDI-TOF-MS charakterisiert. Dies bestätigte, dass Rhamnolipid ein Biotensid ist. Glykolipid-Biotenside sind die am intensivsten untersuchte Klasse anderer Arten von Biotensiden55. Sie bestehen aus Kohlenhydrat- und Lipidteilen, hauptsächlich Fettsäureketten. Die wichtigsten Vertreter der Glykolipide sind Rhamnolipid und Sophorolipid 56. Rhamnolipide enthalten zwei Rhamnoseeinheiten, die an Mono‐ oder Di‐β‐hydroxydecansäure 57 gebunden sind. Die Verwendung von Rhamnolipiden in der medizinischen und pharmazeutischen Industrie ist gut etabliert 58, zusätzlich zu ihrer jüngsten Verwendung als Pestizide 59.
Die Interaktion des Biotensids mit dem hydrophoben Bereich des Atmungssiphons ermöglicht es Wasser, durch seine Spaltöffnungen zu gelangen, wodurch der Kontakt der Larven mit der aquatischen Umwelt erhöht wird. Das Vorhandensein von Biotensiden beeinflusst auch die Trachea, deren Länge nahe der Oberfläche liegt, was es den Larven erleichtert, an die Oberfläche zu kriechen und zu atmen. Infolgedessen verringert sich die Oberflächenspannung des Wassers. Da die Larven nicht an der Wasseroberfläche haften bleiben können, sinken sie auf den Boden des Tanks, wodurch der hydrostatische Druck gestört wird, was zu übermäßigem Energieverbrauch und Tod durch Ertrinken führt38,60. Ähnliche Ergebnisse wurden von Ghribi61 erzielt, wo ein von Bacillus subtilis produziertes Biotensid larvizide Wirkung gegen Ephestia kuehniella zeigte. Ebenso war die larvizide Wirkung von Cx. Das und Mukherjee23 untersuchten auch die Wirkung von zyklischen Lipopeptiden auf Quinquefasciatus-Larven.
Die Ergebnisse dieser Studie betreffen die larvizide Wirkung von Rhamnolipid-Biotensiden gegen Cx. Die Abtötung von Quinquefasciatus-Mücken steht im Einklang mit zuvor veröffentlichten Ergebnissen. Zum Beispiel werden Surfactin-basierte Biotenside verwendet, die von verschiedenen Bakterien der Gattung Bacillus produziert werden. und Pseudomonas spp. Einige frühe Berichte64,65,66 berichteten von einer larviziden Wirkung von Lipopeptid-Biotensiden aus Bacillus subtilis23. Deepali et al. 63 fanden heraus, dass aus Stenotropomonas maltophilia isoliertes Rhamnolipid-Biotensid in einer Konzentration von 10 mg/l eine starke larvizide Wirkung hatte. Silva et al. 67 berichteten über die larvizide Wirkung von Rhamnolipid-Biotensid gegen Ae in einer Konzentration von 1 g/l. Aedes aegypti. Kanakdande et al. 68 berichteten, dass von Bacillus subtilis produzierte Lipopeptid-Biotenside mit der lipophilen Fraktion von Eukalyptus eine allgemeine Mortalität bei Culex-Larven und Termiten verursachten. Ebenso berichteten Masendra et al. 69 von einer Mortalität von 61,7 % bei Arbeiterameisen (Cryptotermes cynocephalus Light.) in den lipophilen n-Hexan- und EtOAc-Fraktionen des E.-Rohextrakts.
Parthipan et al. 70 berichteten über den insektiziden Einsatz von Lipopeptid-Biotensiden, produziert von Bacillus subtilis A1 und Pseudomonas stutzeri NA3, gegen Anopheles Stephensi, einen Überträger des Malariaparasiten Plasmodium. Sie beobachteten, dass Larven und Puppen bei Behandlung mit unterschiedlichen Konzentrationen von Biotensiden länger überlebten, kürzere Eiablagezeiten hatten, steril waren und eine kürzere Lebensdauer hatten. Die beobachteten LC50-Werte des B. subtilis-Biotensids A1 lagen für verschiedene Larvenstadien (Larven I, II, III, IV und Puppenstadium) bei 3,58, 4,92, 5,37, 7,10 und 7,99 mg/l. Im Vergleich dazu betrugen die Biotenside für die Larvenstadien I-IV und Puppenstadien von Pseudomonas stutzeri NA3 2,61, 3,68, 4,48, 5,55 bzw. 6,99 mg/l. Die verzögerte Phänologie der überlebenden Larven und Puppen wird auf erhebliche physiologische und metabolische Störungen zurückgeführt, die durch die Insektizidbehandlungen verursacht wurden71.
Wickerhamomyces anomalus Stamm CCMA 0358 produziert ein Biotensid mit 100 % larvizider Aktivität gegen Aedes-Mücken. Das 24-Stunden-Intervall von aegypti 38 war höher als von Silva et al. berichtet. Ein aus Pseudomonas aeruginosa unter Verwendung von Sonnenblumenöl als Kohlenstoffquelle produziertes Biotensid tötet nachweislich 100 % der Larven innerhalb von 48 Stunden 67 . Abinaya et al.72 und Pradhan et al.73 wiesen ebenfalls die larvizide oder insektizide Wirkung von Tensiden nach, die von mehreren Isolaten der Gattung Bacillus produziert wurden. Eine zuvor veröffentlichte Studie von Senthil-Nathan et al. hat ergeben, dass 100 % der Mückenlarven, die Pflanzenlagunen ausgesetzt waren, wahrscheinlich starben. 74.
Die Bewertung der subletalen Wirkung von Insektiziden auf die Biologie der Insekten ist für integrierte Schädlingsbekämpfungsprogramme von entscheidender Bedeutung, da subletale Dosen/Konzentrationen Insekten nicht töten, aber durch Störung biologischer Eigenschaften die Insektenpopulationen künftiger Generationen verringern können10. Siqueira et al. 75 beobachteten eine vollständige larvizide Wirkung (100 % Mortalität) von Rhamnolipid-Biotensid (300 mg/ml), als es mit verschiedenen Konzentrationen zwischen 50 und 300 mg/ml getestet wurde. Larvenstadium von Aedes aegypti-Stämmen. Sie analysierten die Auswirkungen der Zeit bis zum Tod und subletaler Konzentrationen auf das Überleben und die Schwimmaktivität der Larven. Außerdem beobachteten sie eine Abnahme der Schwimmgeschwindigkeit nach 24- bis 48-stündiger Einwirkung subletaler Biotensidkonzentrationen (z. B. 50 mg/ml und 100 mg/ml). Gifte mit vielversprechenden subletalen Rollen gelten als wirksamer bei der Verursachung mehrfacher Schäden an exponierten Schädlingen76
Histologische Untersuchungen unserer Ergebnisse weisen darauf hin, dass von Enterobacter cloacae SJ2 produzierte Biotenside das Gewebe von Mückenlarven (Cx. quinquefasciatus) und Termitenlarven (O. obesus) signifikant verändern. Ähnliche Anomalien wurden durch Zubereitungen mit Basilikumöl bei An. gambiaes.s und An. arabica verursacht und von Ochola77 beschrieben. Kamaraj et al.78 beschrieben dieselben morphologischen Anomalien auch bei An. Stephanies Larven wurden Goldnanopartikeln ausgesetzt. Vasantha-Srinivasan et al.79 berichteten auch, dass ätherisches Hirtentäschelöl die Kammer- und Epithelschichten von Aedes albopictus schwer schädigte. Aedes aegypti. Raghavendran et al. berichteten, dass Mückenlarven mit 500 mg/ml Myzelextrakt eines lokalen Penicillium-Pilzes behandelt wurden. Ae zeigen schwere histologische Schäden. aegypti und Cx. Sterblichkeitsrate 80. Zuvor haben Abinaya et al. Larven im vierten Stadium von An untersucht. Stephensi und Ae. aegypti stellten bei Aedes aegypti, die mit Exopolysacchariden von B. licheniformis behandelt wurden, zahlreiche histologische Veränderungen fest, darunter Blinddarmgeschwüre, Muskelatrophie sowie Schäden und Desorganisation der Nervenstrangganglien72. Laut Raghavendran et al. zeigten die Mitteldarmzellen der getesteten Mücken (Larven im vierten Stadium) nach der Behandlung mit P. daleae-Myzelextrakt eine Schwellung des Darmlumens, eine Verringerung des Interzellularinhalts und eine Kerndegeneration81. Dieselben histologischen Veränderungen wurden bei Mückenlarven beobachtet, die mit Echinacea-Blattextrakt behandelt wurden, was auf das insektizide Potenzial der behandelten Verbindungen hindeutet50.
Der Einsatz der ECOSAR-Software hat internationale Anerkennung gefunden82. Aktuelle Forschungsergebnisse deuten darauf hin, dass die akute Toxizität von ECOSAR-Biotensiden für Mikroalgen (C. vulgaris), Fische und Wasserflöhe (D. magna) in die von den Vereinten Nationen definierte Kategorie „Toxizität“ fällt83. Das ECOSAR-Ökotoxizitätsmodell nutzt SAR und QSAR zur Vorhersage der akuten und langfristigen Toxizität von Substanzen und wird häufig zur Vorhersage der Toxizität organischer Schadstoffe eingesetzt82,84.
Paraformaldehyd, Natriumphosphatpuffer (pH 7,4) und alle anderen in dieser Studie verwendeten Chemikalien wurden von HiMedia Laboratories, Indien, erworben.
Die Biotensidproduktion erfolgte in 500-ml-Erlenmeyerkolben mit 200 ml sterilem Bushnell-Haas-Medium, ergänzt mit 1 % Rohöl als einziger Kohlenstoffquelle. Eine Vorkultur von Enterobacter cloacae SJ2 (1,4 × 104 KBE/ml) wurde beimpft und sieben Tage lang auf einem Orbitalschüttler bei 37 °C und 200 U/min kultiviert. Nach der Inkubationszeit wurde das Biotensid durch 20-minütige Zentrifugation des Kulturmediums bei 3400 × g und 4 °C extrahiert. Der Überstand wurde für Screeningzwecke verwendet. Die Optimierungsverfahren und die Charakterisierung der Biotenside wurden aus unserer früheren Studie übernommen26.
Culex quinquefasciatus-Larven wurden vom Center for Advanced Study in Marine Biology (CAS), Palanchipetai, Tamil Nadu (Indien), bezogen. Die Larven wurden in Plastikbehältern mit deionisiertem Wasser bei 27 ± 2 °C und einer Photoperiode von 12:12 (Hell-Dunkel) aufgezogen. Die Mückenlarven wurden mit einer 10%igen Glucoselösung gefüttert.
Larven von Culex quinquefasciatus wurden in offenen und ungeschützten Klärgruben gefunden. Verwenden Sie standardmäßige Klassifizierungsrichtlinien, um Larven zu identifizieren und im Labor zu züchten85. Larvizide Versuche wurden gemäß den Empfehlungen der Weltgesundheitsorganisation durchgeführt86. SH. Quinquefasciatus-Larven im vierten Stadium wurden in geschlossenen Röhrchen in Gruppen zu 25 ml und 50 ml mit einem Luftspalt von zwei Dritteln ihres Fassungsvermögens gesammelt. Biotensid (0 – 50 mg/ml) wurde jedem Röhrchen einzeln hinzugefügt und bei 25 °C aufbewahrt. Im Kontrollröhrchen wurde nur destilliertes Wasser (50 ml) verwendet. Als tot galten Larven, die während der Inkubationszeit (12 – 48 Stunden) keine Anzeichen des Schwimmens zeigten87. Berechnen Sie die prozentuale Larvenmortalität mithilfe der Gleichung. (1)88.
Zur Familie Odontotermitidae gehört die indische Termite Odontotermes obesus, die in verrottenden Baumstämmen auf dem Landwirtschaftscampus (Annamalai University, Indien) gefunden wurde. Testen Sie dieses Biotensid (0 – 50 mg/ml) mit normalen Verfahren, um festzustellen, ob es schädlich ist. Nach 30-minütigem Trocknen im laminaren Luftstrom wurde jeder Streifen Whatman-Papier mit einem Biotensid in einer Konzentration von 30, 40 oder 50 mg/ml beschichtet. Vorbeschichtete und unbeschichtete Papierstreifen wurden getestet und in der Mitte einer Petrischale verglichen. Jede Petrischale enthält etwa dreißig aktive Termiten vom Typ O. obesus. Kontroll- und Testtermiten erhielten nasses Papier als Nahrungsquelle. Alle Schalen wurden während der gesamten Inkubationszeit bei Zimmertemperatur aufbewahrt. Die Termiten starben nach 12, 24, 36 und 48 Stunden89,90. Anschließend wurde Gleichung 1 verwendet, um die prozentuale Termitensterblichkeit bei unterschiedlichen Biotensidkonzentrationen zu schätzen. (2).
Die Proben wurden auf Eis aufbewahrt, in Mikroröhrchen mit 100 ml 0,1 M Natriumphosphatpuffer (pH 7,4) verpackt und zur weiteren Analyse an das Central Aquaculture Pathology Laboratory (CAPL) des Rajiv Gandhi Center for Aquaculture (RGCA), Histology Laboratory, Sirkali, Mayiladuthurai District, Tamil Nadu, Indien, geschickt. Die Proben wurden sofort 48 Stunden lang bei 37 °C in 4 % Paraformaldehyd fixiert.
Nach der Fixierungsphase wurde das Material dreimal mit 0,1 M Natriumphosphatpuffer (pH 7,4) gewaschen, schrittweise in Ethanol dehydriert und 7 Tage lang in LEICA-Harz eingeweicht. Die Substanz wird dann in eine mit Harz und Polymerisator gefüllte Kunststoffform gegeben und anschließend in einen auf 37 °C erhitzten Ofen gestellt, bis der die Substanz enthaltende Block vollständig polymerisiert ist.
Nach der Polymerisation wurden die Blöcke mit einem LEICA RM2235-Mikrotom (Rankin Biomedical Corporation, 10.399 Enterprise Dr. Davisburg, MI 48.350, USA) auf eine Dicke von 3 mm geschnitten. Die Schnitte wurden auf Objektträgern gruppiert, jeweils sechs Schnitte pro Objektträger. Die Objektträger wurden bei Raumtemperatur getrocknet, anschließend 7 Minuten mit Hämatoxylin gefärbt und 4 Minuten mit fließendem Wasser gespült. Zusätzlich wurde die Eosinlösung 5 Minuten lang auf die Haut aufgetragen und 5 Minuten lang mit fließendem Wasser abgespült.
Die akute Toxizität wurde anhand von Wasserorganismen verschiedener tropischer Ebenen vorhergesagt: 96-Stunden-LC50 für Fische, 48-Stunden-LC50 für D. magna und 96-Stunden-EC50 für Grünalgen. Die Toxizität von Rhamnolipid-Biotensiden für Fische und Grünalgen wurde mit der von der US-Umweltschutzbehörde entwickelten ECOSAR-Software Version 2.2 für Windows bewertet. (Online verfügbar unter https://www.epa.gov/tsca-screening-tools/ecological-struct-activity-relationships-ecosar-predictive-model).
Alle Tests auf larvizide und Termitenbekämpfungswirkung wurden dreifach durchgeführt. Mittels nichtlinearer Regression (Logarithmus der Dosis-Wirkungs-Variablen) der Larven- und Termitensterblichkeitsdaten wurde die mittlere letale Konzentration (LC50) mit einem 95%-Konfidenzintervall berechnet. Konzentrations-Wirkungs-Kurven wurden mit Prism® (Version 8.0, GraphPad Software) Inc., USA) 84, 91 erstellt.
Die vorliegende Studie zeigt das Potenzial mikrobieller Biotenside, die von Enterobacter cloacae SJ2 produziert werden, als larvizide und termitenabtötende Mittel und trägt zu einem besseren Verständnis der Mechanismen dieser larviziden und termitenabtötenden Wirkung bei. Histologische Untersuchungen an mit Biotensiden behandelten Larven zeigten Schäden am Verdauungstrakt, Mitteldarm und der Großhirnrinde sowie eine Hyperplasie der Darmepithelzellen. Ergebnisse: Die toxikologische Bewertung der termitenabtötenden und larviziden Wirkung des von Enterobacter cloacae SJ2 produzierten Rhamnolipid-Biotensids hat ergeben, dass dieses Isolat ein potenzielles Biopestizid zur Bekämpfung von durch Vektoren übertragenen Krankheiten von Mücken (Cx quinquefasciatus) und Termiten (O. obesus) ist. Es besteht Bedarf, die den Biotensiden zugrunde liegende Umwelttoxizität und ihre potenziellen Auswirkungen auf die Umwelt zu verstehen. Diese Studie liefert eine wissenschaftliche Grundlage für die Bewertung des Umweltrisikos von Biotensiden.
Beitragszeit: 09.04.2024