Summary
Dit protocol beschrijft de verplichte voedingstest om het potentieel toxische effect van een fytochemische stof op de larven van het lepidoptera-insect te evalueren. Dit is een zeer schaalbare insectenbioassay, waarmee de subletale en dodelijke dosis, afschrikkende activiteit en fysiologisch effect eenvoudig kunnen worden geoptimaliseerd. Dit zou kunnen worden gebruikt voor het screenen van milieuvriendelijke insecticiden.
Abstract
Helicoverpa armigera, een lepidoptera-insect, is een polyfaag plaag met een wereldwijde verspreiding. Dit plantenetende insect vormt een bedreiging voor planten en de landbouwproductiviteit. Als reactie hierop produceren planten verschillende fytochemicaliën die een negatieve invloed hebben op de groei en overleving van het insect. Dit protocol demonstreert een verplichte voedingstestmethode om het effect van een fytochemische stof (quercetine) op de groei, ontwikkeling en overleving van insecten te evalueren. Onder gecontroleerde omstandigheden werden de pasgeborenen tot de tweede instar op een vooraf gedefinieerd kunstmatig dieet gehouden. Deze larven van de tweede instar mochten zich gedurende 10 dagen voeden met een controle- en quercetinebevattend kunstmatig dieet. Het lichaamsgewicht, het ontwikkelingsstadium, het frassgewicht en de sterfte van de insecten werden om de andere dag geregistreerd. De verandering in lichaamsgewicht, het verschil in voedingspatroon en ontwikkelingsfenotypes werden gedurende de testtijd geëvalueerd. De beschreven verplichte voedingstest simuleert een natuurlijke wijze van inname en kan worden opgeschaald naar een groot aantal insecten. Het stelt iemand in staat om het effect van fytochemicaliën op de groeidynamiek, ontwikkelingsovergang en algehele fitheid van H. armigera te analyseren. Bovendien kan deze opstelling ook worden gebruikt om veranderingen in voedingsparameters en spijsverteringsfysiologische processen te evalueren. Dit artikel biedt een gedetailleerde methodologie voor voedingstestsystemen, die toepassingen kunnen hebben in toxicologische studies, screening van insecticide moleculen en het begrijpen van chemische effecten in plant-insectinteracties.
Introduction
De biotische factoren die de productiviteit van gewassen beïnvloeden, zijn voornamelijk ziekteverwekkers en plagen. Verschillende insectenplagen veroorzaken 15% tot 35% van het verlies van landbouwgewassen en beïnvloeden economische duurzaamheidspraktijken1. Insecten die behoren tot de orden Coleoptera, Hemiptera en Lepidoptera zijn de belangrijkste orden van verwoestend ongedierte. De zeer adaptieve aard van de omgeving heeft lepidoptera's geholpen bij het ontwikkelen van verschillende overlevingsmechanismen. Van de lepidoptera-insecten kan Helicoverpa armigera (katoenbolworm) zich voeden met ongeveer 180 verschillende gewassen en aanzienlijke schade toebrengen aan hun voortplantingsweefsels. Wereldwijd heeft de H. armigera-plaag geresulteerd in een verlies van ongeveer $ 5 miljard3. Katoen, kikkererwten, duivenerwten, tomaten, zonnebloemen en andere gewassen zijn gastheren voor H. armigera. Het voltooit zijn levenscyclus op verschillende delen van waardplanten. Eieren die door vrouwelijke motten worden gelegd, worden op de bladeren uitgebroed, gevolgd door hun voeding met vegetatieve weefsels tijdens larvale stadia. Het larvale stadium is het meest destructief vanwege zijn vraatzuchtige en zeer aanpasbare aard 4,5. H. armigera vertoont een wereldwijde verspreiding en aantasting van nieuwe gebieden vanwege zijn opmerkelijke eigenschappen, zoals polyfagie, uitstekende migratiecapaciteiten, hogere vruchtbaarheid, sterke diapauze en de opkomst van resistentie tegen bestaande insectenbestrijdingsstrategieën6.
Diverse chemische moleculen van terpenen, flavonoïden, alkaloïden, polyfenolen, cyanogene glucosiden en vele andere worden veel gebruikt voor de bestrijding van H. armigera-besmetting 7. Frequente toepassing van chemische moleculen heeft echter nadelige effecten op het milieu en de menselijke gezondheid als gevolg van de verwerving van hun residuen. Ook vertonen ze een nadelig effect op verschillende plaagroofdieren, wat resulteert in een ecologische onbalans 8,9. Daarom is het noodzakelijk om veilige en milieuvriendelijke opties voor chemische moleculen voor ongediertebestrijding te onderzoeken.
Natuurlijke insectendodende moleculen die door planten worden geproduceerd (fytochemicaliën) kunnen worden gebruikt als een veelbelovend alternatief voor chemische bestrijdingsmiddelen. Deze fytochemicaliën omvatten verschillende secundaire metabolieten die behoren tot de klassen alkaloïden, terpenoïden en fenolen 7,10. Quercetine is een van de meest voorkomende flavonoïden (fenolische verbinding) die aanwezig is in verschillende granen, groenten, fruit en bladeren. Het toont een afschrikkende en insectendodende werking tegen insecten; Ook is het niet schadelijk voor natuurlijke vijanden van ongedierte11,12. Dit protocol demonstreert dus de voedingstest met behulp van quercetine om het toxische effect op H. armigera te beoordelen.
Er zijn verschillende bioassay-methoden ontwikkeld om het effect van natuurlijke en synthetische moleculen op de voedings-, groei-, ontwikkelings- en gedragspatronen van een insect teevalueren13. Veelgebruikte methoden zijn onder meer de bladschijftest, keuzevoedingstest, druppelvoedingstest, contacttest, dieetdekkingstest en verplichte voedingstest13,14. Deze methoden worden geclassificeerd op basis van hoe pesticiden op insecten worden toegepast. De verplichte voedingstest is een van de meest gebruikte, gevoelige, eenvoudige en aanpasbare methoden om waarschijnlijke insecticiden en hun dodelijke dosis tetesten14. Bij een verplichte voedingstest wordt het betreffende molecuul gemengd met een kunstmatig dieet. Dit zorgt voor consistentie en controle over de samenstelling van het dieet, waardoor robuuste en reproduceerbare resultaten worden gegenereerd. Belangrijke variabelen die van invloed zijn op voedingstesten zijn het ontwikkelingsstadium van het insect, de keuze van het insecticide, omgevingsfactoren en de steekproefomvang. De duur van de test, het interval tussen twee gegevensregistraties, de frequentie en hoeveelheid gevoerde voeding, de gezondheid van insecten en de hanteringsvaardigheid van operators kunnen ook van invloed zijn op de uitkomst van voedingstests14,15.
Deze studie heeft tot doel de verplichte voedingstest aan te tonen om het effect van quercetine op de overleving en fitheid van H. armigera te evalueren. Beoordeling van verschillende parameters, zoals het lichaamsgewicht van insecten, sterftecijfer en ontwikkelingsstoornissen, zal inzicht geven in de insecticide effecten van quercetine. Ondertussen zal het meten van voedingsparameters, waaronder de efficiëntie van de conversie van ingenomen voedsel (ECI), de efficiëntie van de conversie van verteerd voedsel (ECD) en de geschatte verteerbaarheid (AD), de antivoedende eigenschappen van quercetine benadrukken.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
De larven van H. armigera werden verkregen van ICAR-National Bureau of Agricultural Insect Resources (NBAIR), Bangalore, India. Voor dit onderzoek werden in totaal 21 second instar-larven gebruikt.
1. Bereiding van een kunstmatig dieet op basis van kikkererwten
OPMERKING: Een lijst met ingrediënten die nodig zijn voor het bereiden van een kunstmatig dieet wordt vermeld in tabel 1.
- Weeg alle fracties afzonderlijk af in een bekerglas, zoals aangegeven in tabel 1, en bereid een homogeen mengsel met behulp van een spatel/magneetroerder.
- Kook fractie C in de magnetron gedurende 5 minuten op ongeveer 100 °C, voeg toe aan fractie A en meng goed.
- Laat de gemengde fractie na grondig mengen een beetje afkoelen voordat u breuk B toevoegt (fractie B bevat warmtelabiele componenten).
- Giet in een transparante, polystyreen petrischaal van 150 mm x 150 mm.
2. Bereiding van quercetine-bevattend kunstmatig dieet
- Weeg de juiste hoeveelheid (1.000 ppm) quercetinehydraat af (zie materiaaltabel) en los deze op de juiste manier op in het minimale volume organische oplosmiddelen, zoals ethanol (2 mg/ml), dimethylsulfoxide (DMSO; 30 mg/ml) of dimethylformamide (DMF). Hier wordt DMSO gebruikt voor het oplossen van quercetine.
- Voeg opgeloste quercetine toe aan fractie B, gevolgd door toevoeging aan het mengsel van fracties A en C (het volume water verminderd uit fractie B is gelijk aan het volume DMSO dat is toegevoegd).
- Voeg een gelijk volume organisch oplosmiddel dat wordt gebruikt voor het oplossen van quercetine toe aan het controledieet.
OPMERKING: Figuur 1 toont de schematische weergave van het bereiden van kunstmatige en quercetinebevattende diëten.
3. Kweek en instandhouding van de H. armigera-cultuur
NOTITIE: Gebruik op de juiste manier gereinigde en gesteriliseerde materialen voor het kweken en onderhouden van insecten. Behandel de insecten zorgvuldig door alle steriliteits- en veiligheidsgerelateerde standaardwerkwijzen te volgen 16,17,18.
- Bewaar de eieren van H. armigera in de kweekkamer (plastic pot afgedekt met mousseline doek) onder de in maat gemaakte omstandigheden, zoals beschreven in stap 3.3. Breng vervolgens pas opgekomen pasgeborenen voorzichtig over met een fijn penseel op een vers bereid kunstmatig dieet op basis van kikkererwten.
- Gebruik een kunstmatig dieet voor het kweken van de larven en 20% (w/v) sucrose-oplossing met 1% (w/v) multivitamine (zie materiaaltabel) voor volwassen motten19,20.
OPMERKING: Aangezien de derde en oudere instar-larven van H. armigera een kannibalistische neiging vertonen, is het noodzakelijk om elke larve in een aparte flacon te kweken. - Houd de temperatuur op 25 ± 1 °C en de relatieve luchtvochtigheid op 70% in de insectenkweekruimte, met een 16 h light:8 h dark fotoperiode21.
- Kweek een generatie insecten in het laboratorium voor homogeniteit en gebruik deze vervolgens voor voedingstest.
- Verhoog eventueel de temperatuur van de insectenkweekruimte tot 28 °C om de groei van larven en poppente versnellen 22.
4. Opstelling voor voedingstest
- Verzamel 21 seconden instar-larven voor elke set (bestrijding en behandeling) en houd ze ongeveer 1-3 uur uit de buurt van het dieet.
- Snijd het controle- en quercetinebevattende dieet in kleine stukjes, noteer het gewicht van het gegeven dieet en het lichaam van het insect en breng de insecten voorzichtig over in kweekflesjes. Laat de insecten zich voeden met het betreffende dieet.
OPMERKING: Dit moet worden beschouwd als dag 0 van de voedingstest. - Noteer het gewicht van het insectenlichaam, het gegeven dieet, het niet-opgegeten dieet en de frass op afwisselende dagen (dag 2, 4, 6, 8 en 10) tot de 10e dag van de analyse.
- Laat ze na dag 10 voeden met hun respectievelijke dieet om verdere ontwikkelings- en morfologische veranderingen te observeren.
OPMERKING: De ontwikkelingsveranderingen door middel van: (1) larvale-pop-tussenproducten, zoals het achterste halve lichaam van poppen met larvale cuticula-vlekken, een hoofdkapsel en thoracale poten; (2) voorpoppen met een volledig zwartgeblakerd lichaam; (3) ondermaatse poppen met krimp van het lichaam; (4) Pupal-mot tussenpersonen-motten met de oude pophuid. Morfologische veranderingen zijn onder meer misvormde mottenvolwassenen met abnormale lichamen, gedraaide vleugels en gelede poten. Deze veranderingen worden vervolgens vergeleken met insecten die worden gevoed met het controledieet. - Vries de insecten in op dag 10 als de studie van ontwikkelings- en morfologische defecten niet vereist is.
OPMERKING: Voordat de larven worden ingevroren, moeten ze ten minste 3 uur van het dieet worden beroofd om restvoedsel uit het spijsverteringskanaal te verwijderen.
5. Registratie en analyse van gegevens
- Kies in de GraphPad Prism-software (zie Tabel met materialen) een XY-gegevenstabel in het dialoogvenster "Welkom of Nieuwe tabel" en voer daarin het aantal insecten in dat waarden naast elkaar repliceert in de subkolommen. Geef vervolgens de titelnaam aan de X-as als aantal dagen, en in de groepen A en B geef je de titelnaam als respectievelijk controle- en quercetinebehandeling. Breng het lichaamsgewicht van elk insect onder controle en behandel het om de grafiek van het lichaamsgewicht te genereren.
OPMERKING: Analyse in GraphPad kan variëren afhankelijk van de steekproefomvang en het aantal behandelingen. - Vergelijk het lichaamsgewicht van het insect tussen de controle- en behandelingsgroepen met behulp van een student t-toets (α = 0,05).
- Tel de levende en dode larven en poppen op dag 10 om een Kaplan-Meier-curve voor het overlevingspercentage uit te zetten met behulp van de grafische software.
- Tel het aantal poppen en bereken het percentage verpopping met behulp van de gegeven formule:
- Percentage verpopping (%) = (aantal gevormde poppen/totaal aantal larven) x 100
- Vergelijk de ontwikkeling van larven in termen van voedingsindexen23 met behulp van de volgende formules: MKI (%) = (gewichtstoename van larven/gewicht van opgegeten voer) x 100
ECD (%) = (gewichtstoename van larven/[gewicht van opgegeten voer - gewicht van frass]) x 100
AD (%) = ([gewicht van opgegeten voer - gewicht van frass]/gewicht van opgegeten voer) x 100
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
Insectenlarven die werden gevoed met een dieet dat 1.000 ppm quercetine bevatte, vertoonden een significante afname van het lichaamsgewicht van ~57% in vergelijking met de controlegroep (Figuur 2A). De vermindering van het lichaamsgewicht resulteerde in een kleinere lichaamsgrootte van met quercetine behandelde larven (Figuur 2B). Er werd een opmerkelijke vermindering waargenomen in de voedingssnelheid van met quercetine gevoede larven in vergelijking met de controlegroep (Figuur 2C).
Ook vertoonden larven die quercetine kregen een afname van de verpoppingssnelheid met ~14% en vertraagden ze de verpopping, wat wijst op ontwikkelingsachterstand bij behandeling (Figuur 3A,B). Bovendien werd ~77,65% van de overleving en dodelijke fenotypes waargenomen bij insectenlarven die werden gevoed met een quercetine-bevattend dieet (Figuur 4A,B). De voedingsparameters werden berekend voor controlelarven en met quercetine gevoede larven op basis van de consumptie en het gebruik van voedsel (aanvullende tabel 1). De ECI voor lichaamsmateriaal en de ECD voor insecten die werden gevoed met het 1.000 ppm quercetine-bevattende dieet werden verminderd met respectievelijk ~9% en ~49%. De afname van ECD kan te wijten zijn aan het gebrek aan beschikbare metabolieten in het insectenlichaam20. De AD van quercetine-gevoede insecten was verhoogd met ~5% in vergelijking met de controle (Tabel 2). Over het algemeen geven de verkregen resultaten aan dat quercetine significante negatieve effecten heeft op de groei van insecten en de ontwikkeling van H. armigera.
Figuur 1: Schematische weergave van de bereiding van een kunstmatig dieet en quercetinebevattend dieet. Fracties A, B en C worden gemengd om een kunstmatig en quercetine-bevattend dieet te maken. De larven worden gedurende 10 dagen gevoed met het betreffende dieet. Blauwe procespijlen vertegenwoordigen een kunstmatig dieet, terwijl rode procespijlen de bereiding van een quercetinebevattend dieet vertegenwoordigen. Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.
Figuur 2: Representatieve gegevens van de quercetinevoedingstest. (A) Grafiek van het lichaamsgewicht van H. armigera-larven na het voeden van 1.000 ppm quercetine in vergelijking met de controle op dag 2, 4, 6, 8 en 10. Het lichaamsgewicht van larven is in milligram (mg). (B) De gemiddelde grootte van de larven wordt geregistreerd op dag 10. Schaalbalk = 1 cm. (C) Gemiddelde voedingssnelheid geregistreerd op dag 2, 4, 6, 8 en 10. Het gewicht van het voer is in milligram (mg). Blauwe cirkels en rode vierkanten vertegenwoordigen de gemiddelde gegevens van respectievelijk de met controle en quercetine behandelde insecten op afwisselende dagen. Student t-toets wordt gebruikt voor de vergelijking van de twee groepen (gekoppeld). De gegevens vertegenwoordigen het gemiddelde ± SEM (n = 21 seconden instar-larven; *p < 0,05 geeft statistisch significant aan). Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.
Figuur 3: Representatieve gegevens voor de verpopping uit de voedingstest. (A) Percentage van de verpoppingsgrafiek. (B) Beelden van poppen (dag 15) die een vertraagde en verminderde verpoppingssnelheid laten zien bij behandeling met quercetine. Schaalbalk = 1 cm. Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.
Figuur 4: Representatieve gegevens over overleving op dag 10 bij het voeren van 1.000 ppm quercetine in vergelijking met de controlegroep. (A) De overlevingsgrafiek van Kaplan-Meier voor met quercetine gevoede insecten wijst op een verminderde overlevingskans. De controle-insecten vertonen een overlevingspercentage van ~96% en de met quercetine behandelde insecten vertonen een overleving van ~77,65%. (B) Beelden van dodelijke fenotypes van quercetine-gevoede larven, genomen op dag 10. Schaalbalk = 1 cm. Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.
| Fractie A | ||
| 1 | Bengaalse Gram | 50 gr |
| 2 | Gist Extract | 12 gr |
| 3 | Caseïne | 3,5 gr |
| 4 | Sorbinezuur | 0,5 gr |
| 5 | Methyl Parabenen | 1 gr |
| 6 | dH2O | 150 ml |
| Fractie B | ||
| 1 | Cholinechloride | 0,35 gr |
| 2 | Streptomycine | 0,02 gr |
| 3 | Ascorbinezuur | 2 gr |
| 4 | Cholesterol | 0,15 gr |
| 5 | Multivitamine capsule | 1 |
| 6 | Vitamine E capsule | 1 |
| 7 | dH2O | 30 ml |
| Fractie C | ||
| 1 | Agar Agar | 6,5 gr |
| 2 | dH2O | 180 ml |
Tabel 1: Samenstelling van het kunstdieet.
| Behandeling (Quercentin-concentratie) | Voedingsindices (%) | ||
| EBI | ECD | ADVERTENTIE | |
| 0 ppm | 73.044 | 208.148 | 35.092068 |
| 1000 pagina's per minuut | 64.2771 | 159.871 | 40.2056684 |
Tabel 2: Effect van inname van quercetine op het voedingsgedrag van H. armigera en het gebruik via de voeding. Afkortingen: MKI = efficiëntie van de omzetting van ingenomen levensmiddelen; ECD = efficiëntie van de omzetting van verteerd voedsel; AD = geschatte verteerbaarheid.
Aanvullende tabel 1: Voorbeeld van het gegevensblad voor de quercetinevoedingstest. Klik hier om dit bestand te downloaden.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
Laboratoriumbioassays zijn nuttig om de uitkomsten te voorspellen en vergelijkende toxiciteitsgegevens te produceren voor verschillende verbindingen in een korte periode tegen een redelijke prijs. De voedingsbioassay helpt bij het interpreteren van de interacties tussen insect-insecticide en insect-plant-insecticiden. Het is een efficiënte methode voor het meten van de toxiciteit van een verscheidenheid aan stoffen die het proces van het vaststellen van de dodelijke dosis 50 (LD50), de letale concentratie 50 (LC50) of een andere dodelijke concentratie of dosis24,25 aanzienlijk vereenvoudigt. Verschillende laboratoriumbioassays worden gebruikt om de insectendodende activiteit, insecticidenresistentie en de toxiciteit van verbindingen te bepalen, waaronder dieetbedekking, plaatselijke toepassing, verplichte voeding, de injectiemethode, contact of residu en de filmmethode13,14. Al deze methoden kunnen worden gebruikt op basis van het doel van een bepaald onderzoek, maar de ideale bioassay-benadering moet snel en effectief zijn26. Vandaar dat de verplichte voedingstestmethode die in dit manuscript wordt besproken, in verschillende gevallen de bioassay bij uitstek kan zijn, behalve voor zuigende insecten.
De verplichte voedingstest die in dit manuscript wordt beschreven, kan worden gebruikt om het effect van elke verbinding op de groei, ontwikkeling, voeding en overleving van insectenlarven te bestuderen. In de representatieve resultaten die hier worden getoond, werd de insectendodende activiteit van quercetine onderzocht tegen H. armigera-larven, wat een reden is voor verder onderzoek. Significante verminderingen van het lichaamsgewicht van ~57% (Figuur 2A,B), veranderingen in de voedingssnelheid (Figuur 2C) en een verminderde overlevingskans van ~18% (Figuur 4A,B) werden waargenomen bij larven die met quercetine werden gevoed. Ook vertoonden insecten die werden gevoed met een quercetinedieet een vertraagde en verminderde verpopping met ~14% (Figuur 3A,B). Er werd ook een significante verandering waargenomen in voedingsindices, waaronder ECI, ECD en AD (tabel 2), in vergelijking met de controlegroep. Over het algemeen geven deze resultaten aan dat quercetine een schadelijk effect heeft op de groei, ontwikkeling en overleving van H. armigera-larven. Al deze waarnemingen volgen het antibiose-effect van quercetine op Aedes aegypti27, Bactrocera cucurbitae Coquillett28 en Drosophila melanogaster29. Bovendien blijken deze waarnemingen in overeenstemming te zijn met een verhoogde letaliteit in Bombyx mori als gevolg van een aantasting van het immuunsysteem30, een verminderd larvale gewicht en vruchtbaarheid in Spodoptera litura31, Hyphantria cunea12 en Eriosoma lanigerum32.
Het nemen van voorzorgsmaatregelen, zoals uniformiteit in steekproefomvang, is cruciaal om de biologische variatie tussen experimenten te verminderen. Om de reproduceerbaarheid te garanderen, moet de voedingstest worden uitgevoerd met insectenlarven van dezelfde instar in een insectenkweekruimte bij constante temperaturen en vochtigheidsniveaus. Bij het bereiden van een kunstmatig dieet moet ervoor worden gezorgd dat de fytochemische stof gelijkmatig met het dieet wordt gemengd. Om de fout als gevolg van fytochemische afbraak in de loop van de tijd te minimaliseren, heeft een vers bereid dieet de voorkeur voor analyse. Bij het bereiden en bewaren van het kunstmatige dieet moet rekening worden gehouden met de eigenschappen van fytochemicaliën, zoals thermogevoeligheid, lichtgevoeligheid, oplosbaarheid, enz. Diëten die in de loop van de tijd zijn uitgedroogd, kunnen van kleur veranderen en krimpen, en ze mogen niet worden gebruikt voor de voedingstest. De testresultaten mogen niet in aanmerking worden genomen wanneer het sterftecijfer van de controlegroep hoger is dan 10%33. De materialen, zoals spatels, bekers, petrischaaltjes, enz., die nodig zijn voor de bereiding van het dieet en het wegen van insecten, moeten gescheiden zijn voor de controle- en behandelingsgroepen om fouten als gevolg van kruisbesmetting te voorkomen.
De bioassay voor het voeden van insecten is zeer specifiek en reproduceerbaar, maar heeft enkele beperkingen. Wanneer een insect bijvoorbeeld een plant aanvalt, produceert de immuniteit van de plant structurele of chemische eigenschappen om de voeding van herbivoren te verminderen en daardoor de schade aan herbivoren te minimaliseren34. Deze defensieve eigenschappen en hun effecten worden echter niet waargenomen tijdens deze test. Een andere beperking is dat de definitieve concentratie van fytochemicaliën die door insecten worden ingenomen, niet kan worden bepaald14. De stabiliteit van de voedingswaarde van het dieet en de gebruikte fytochemische stof is een belangrijke beperkende factor die het effect op insecten kan beïnvloeden.
Ondanks de bovengenoemde beperkingen is de verplichte voedingstest betaalbaar en kan een groot aantal insecten tegelijk worden getest. Deze test kan ook worden aangepast om verschillende moleculen te screenen om hun antivoedende en insecticide eigenschappen tegen verschillende klassen insecten te bestuderen.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
De auteurs verklaarden dat er geen sprake was van belangenverstrengeling.
Acknowledgments
SM, YP en VN erkennen de fellowship die is toegekend door de University Grants Commission, Government of India, New Delhi. RJ erkent de Council of Scientific and Industrial Research (CSIR), India, en CSIR-National Chemical Laboratory, Pune, India, voor financiële steun in het kader van projectcodes MLP036626, MLP101526 en YSA000826.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| 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 |
References
- Popp, J., Pető, K., Nagy, J. Pesticide productivity and food security. A review. Agronomy for Sustainable Development. 33 (1), 243-255 (2013).
- da Silva, F. R., et al. Comparative toxicity of Helicoverpa armigera and Helicoverpa zea (Lepidoptera: Noctuidae) to selected insecticides. Insects. 11 (7), 431 (2020).
- Usman, A., Ali, M. I., Shah, M., e Amin, F., Sarwar, J. Comparative efficacy of indigenous plant extracts and a synthetic insecticide for the management of tomato fruit worm (Helicoverpa armigera Hub.) and their effect on natural enemies in tomato crop. Pure and Applied Biology. 7 (3), 1014-1020 (2018).
- Honnakerappa, S. B., Udikeri, S. S. Abundance of Helicoverpa armigera (Hubner) on different host crops. Journal of Farm Science. 31, 436-439 (2018).
- Edosa, T. T. Review on bio-intensive management of African bollworm, Helicoverpa armigera (Hub.): Botanicals and semiochemicals perspectives. African Journal of Agricultural Research. 14 (1), 1-9 (2019).
- Zhou, Y., et al. Migratory Helicoverpa armigera (Lepidoptera: Noctuidae) exhibits marked seasonal variation in morphology and fitness. Environmental Entomology. 48 (3), 755-763 (2019).
- Souto, A. L., et al. Plant-derived pesticides as an alternative to pest management and sustainable agricultural production: Prospects, applications and challenges. Molecules. 26 (16), 4835 (2021).
- Özkara, A., Akyıl, D., Konuk, M. Pesticides, environmental pollution, and health. Environmental Health Risk-Hazardous Factors to Living Species. , (2016).
- Alengebawy, A., Abdelkhalek, S. T., Qureshi, S. R., Wang, M. -Q. Heavy metals and pesticides toxicity in agricultural soil and plants: Ecological risks and human health implications. Toxics. 9 (3), 42 (2021).
- Tlak Gajger, I., Dar, S. A. Plant allelochemicals as sources of insecticides. Insects. 12 (3), 189 (2021).
- Riddick, E. W. Potential of quercetin to reduce herbivory without disrupting natural enemies and pollinators. Agriculture. 11 (6), 476 (2021).
- Gao, Y. -L., et al. The effect of quercetin on the growth, development, nutrition utilization, and detoxification enzymes in Hyphantria cunea Drury (Lepidoptera: Arctiidae). Forests. 13 (11), 1945 (2022).
- Durmuşoğlu, E., Hatipoğlu, A., Gürkan, M. O., Moores, G. Comparison of different bioassay methods for determining insecticide resistance in European Grapevine Moth, Lobesia botrana (Denis & Schiffermüller) (Lepidoptera: Tortricidae). Turkish Journal of Entomology. 39 (3), 271-276 (2015).
- Paramasivam, M., Selvi, C. Laboratory bioassay methods to assess the insecticide toxicity against insect pests-A review. Journal of Entomology and Zoology Studies. 5 (3), 1441-1445 (2017).
- Clark, E. L., Isitt, R., Plettner, E., Fields, P. G., Huber, D. P. W. An inexpensive feeding bioassay technique for stored-product insects. Journal of Economic Entomology. 107 (1), 455-461 (2014).
- Waldbauer, G. P., Cohen, R. W., Friedman, S. An improved procedure for laboratory rearing of the corn earworm, Heliothis zea (Lepidoptera: Noctuidae). The Great Lakes Entomologist. 17 (2), 10 (2017).
- Friesen, K., Berkebile, D. R., Zhu, J. J., Taylor, D. B. Laboratory rearing of stable flies and other muscoid Diptera. JoVE. (138), e57341 (2018).
- Zheng, M. -L., Zhang, D. -J., Damiens, D. D., Lees, R. S., Gilles, J. R. L. Standard operating procedures for standardized mass rearing of the dengue and chikungunya vectors Aedes aegypti and Aedes albopictus (Diptera: Culicidae)-II-Egg storage and hatching. Parasites & Vectors. 8, 1-7 (2015).
- Nagarkatti, S., Prakash, S. Rearing Heliothis armigera (Hubn.) on an artificial diet. Technical Bulletin Commonwealth Institute of Biological Control. , (1974).
- Adhav, A. S., Kokane, S. R., Joshi, R. S. Functional characterization of Helicoverpa armigera trehalase and investigation of physiological effects caused due to its inhibition by Validamycin A formulation. International Journal of Biological Macromolecules. 112, 638-647 (2018).
- Abbasi, B. H., et al. Rearing the cotton bollworm, Helicoverpa armigera, on a tapioca-based artificial diet. Journal of Insect Science. 7 (1), 35 (2007).
- Armes, N. J., Jadhav, D. R., Bond, G. S., King, A. B. S. Insecticide resistance in Helicoverpa armigera in South India. Pesticide Science. 34 (4), 355-364 (1992).
- Waldbauer, G. P. The consumption and utilization of food by insects. Advances in Insect Physiology. 5, Academic Press. 229-288 (1968).
- Carpinella, M. C., Defago, M. T., Valladares, G., Palacios, S. M. Antifeedant and insecticide properties of a limonoid from Melia azedarach (Meliaceae) with potential use for pest management. Journal of Agricultural and Food Chemistry. 51 (2), 369-374 (2003).
- Diaz Napal, G. N., Palacios, S. M. Bioinsecticidal effect of the flavonoids pinocembrin and quercetin against Spodoptera frugiperda. Journal of Pest Science. 88, 629-635 (2015).
- ffrench-Constant, R. H., Roush, R. T. Resistance detection and documentation: the relative roles of pesticidal and biochemical assays. Pesticide Resistance in Arthropods. , 4-38 (1990).
- Gikonyo, N. K., Mwangi, R. W., Midiwo, J. O. Toxicity and growth-inhibitory activity of Polygonum senegalense (Meissn.) surface exudate against Aedes aegypti larvae. International Journal of Tropical Insect Science. 18 (3), 229-234 (1998).
- Sharma, R., Sohal, S. K. Bioefficacy of quercetin against melon fruit fly. Bulletin of Insectology. 66 (1), 79-83 (2013).
- Després, L., David, J. -P., Gallet, C. The evolutionary ecology of insect resistance to plant chemicals. Trends in Ecology & Evolution. 22 (6), 298-307 (2007).
- Shi, G., Kang, Z., Ren, F., Zhou, Y., Guo, P. Effects of quercetin on the growth and expression of immune-pathway-related genes in silkworm (Lepidoptera: Bombycidae). Journal of Insect Science. 20 (6), 23 (2020).
- Selin-Rani, S., et al. Toxicity and physiological effect of quercetin on generalist herbivore, Spodoptera litura Fab. and a non-target earthworm Eisenia fetida Savigny. Chemosphere. 165, 257-267 (2016).
- Ateyyat, M., Abu-Romman, S., Abu-Darwish, M., Ghabeish, I. Impact of flavonoids against woolly apple aphid, Eriosoma lanigerum (Hausmann) and its sole parasitoid, Aphelinus mali (Hald). Journal of Agricultural Science. 4 (2), 227 (2012).
- Brito-Sierra, C. A., Kaur, J., Hill, C. A. Protocols for testing the toxicity of novel insecticidal chemistries to mosquitoes. JoVE. (144), e57768 (2019).
- Mitchell, C., Brennan, R. M., Graham, J., Karley, A. J. Plant defense against herbivorous pests: exploiting resistance and tolerance traits for sustainable crop protection. Frontiers in Plant Science. 7, 1132 (2016).
