Разработка системы кормового анализа для оценки инсектицидного действия фитохимикатов на Helicoverpa armigera
26 мая 2023 г.
В этом протоколе описывается облигатный анализ кормления для оценки потенциально токсического действия фитохимического вещества на личинок чешуекрылых насекомых. Это высокомасштабируемый биотест на насекомых, легко оптимизирующий сублетальную и смертельную дозу, отпугивающую активность и физиологический эффект. Это может быть использовано для скрининга экологически чистых инсектицидов.
Данное исследование проводится с целью разработки простого и экономически эффективного метода анализа кормов для оценки влияния различных природных молекул, в том числе фитохимических веществ на их антифидерные и инсектицидные свойства против вороватых насекомых, и идентифицированные потенциальные молекулы из этих анализов могут быть оценены в полевых условиях для борьбы с вредителями. Для оценки влияния синтетических и натуральных молекул на питание, рост, развитие и поведение насекомых было разработано множество анализов, таких как инструмент для окунания, анализ покрытия диеты, контактный анализ, анализ капельного питания, анализ выбора кормления и тест с чашкой для губ для оценки инсектицидов, Поддержание единых условий эксперимента, решение таких проблем, как инфекция и каннибализм, Необходимо обеспечить равномерное распределение фитохимических веществ в рационе личинок, точное отслеживание, пищевое поведение и определение оптимальных концентраций фитохимических веществ после возникновения проблем, вариаций партий и сложностей планирования эксперимента. Кроме того, переход от лабораторного помощника к полевому применению с учетом рецептуры и масштабируемости является сложной задачей.
При обязательном анализе кормления можно одновременно тестировать большое количество молекул с большим количеством размеров образцов насекомых. Преимущество этого анализа кормления заключается в том, что исследуемое соединение смешивается с искусственным рационом, таким образом, мы контролируем состав рациона, что обеспечивает надежные и воспроизводимые результаты.
Просмотрите полный транскрипт и получите доступ к тысячам научных видео
Обзор
В данном исследовании представлен масштабируемый и экономически эффективный метод анализа кормления для оценки влияния фитохимических веществ на личинок чешуекрылых, в частности, для изучения их антифидантных и инсектицидных свойств. Результаты исследования демонстрируют значительное влияние кверцетина на рост личинок, их пищевое поведение и итоги развития.
Основные компоненты исследования
Область исследований
- Биология насекомых
- Экотоксикология
- Природные методы борьбы с вредителями
Теоретические сведения
- Разработка простых методов оценки воздействия фитохимических веществ на насекомых
- Потенциал для скрининга экологически безопасных инсектицидов
- Трудности в планировании экспериментов и их применении в полевых условиях
Используемые методы
- Тест на скармливание для проверки фитохимических веществ
- Использование личинок чешуекрылых (Helicoverpa armigera) в качестве биологической модели
- Стандартные экспериментальные подходы к сбору и анализу данных
Основные результаты
- Кверцетин вызвал значительное уменьшение размеров тела личинок и скорости питания по сравнению с контролем
- У личинок, получавших кверцетин, наблюдалось заметное снижение процента окукливания
- Выявлены признаки задержки развития и снижение эффективности конверсии корма
Выводы
- Исследование эффективно демонстрирует потенциал кверцетина в качестве инсектицидного средства
- Полученные результаты расширяют понимание роли природных веществ в стратегиях борьбы с вредителями
Часто задаваемые вопросы
Практическая значимость для промышленности
Надежные системы анализа кормления для оценки влияния фитохимических веществ на рост насекомых являются важнейшими инструментами для раннего поиска новых инсектицидных агентов. Количественная оценка роста, выживаемости и фенотипов развития Helicoverpa armigera обеспечивает прогностическую уверенность при выборе молекул-кандидатов и способствует снижению механистических рисков перед полевыми испытаниями. Данный подход оптимизирует отбор объектов в портфеле и позволяет принимать обоснованные решения о продвижении кандидатов с учетом рисков в рамках программ исследований и разработок в области агрохимии и биофармацевтики.
Стратегические применения в биофармацевтических исследованиях и разработках
Ранние этапы поиска и валидация мишени
- Позволяет систематически изучать влияние фитохимических веществ на рост и выживаемость насекомых.
- Обеспечивает функциональную валидацию потенциальных инсектицидных молекул в контролируемом биологическом контексте.
- Способствует снижению механистических рисков путем количественной оценки показателей развития и физиологических конечных точек.
- Предоставляет воспроизводимые данные для приоритизации молекул при последующем скрининге или полевых испытаниях.
Скрининг и разработка анализа
- Обеспечивает стандартизированные и масштабируемые условия анализа для высокопроизводительной оценки множества соединений.
- Гарантирует воспроизводимость за счет контролируемого состава диеты и единообразного воздействия.
- Позволяет получать количественные данные, такие как масса тела, масса экскрементов и показатели выживаемости, для сравнительного анализа.
- Подготавливает валидированные биологические системы для надежных рабочих процессов скрининга соединений.
Трансляционные и доклинические исследования
- Сопоставляет лабораторные результаты с фенотипами, характерными для полевых условий, путем имитации естественных способов поедания.
- Обеспечивает непрерывность процесса от этапа поиска до доклинической валидации инсектицидной эффективности.
- Позволяет осуществлять обоснованное продвижение кандидатов с учетом рисков на основе трансляционно значимых конечных точек.
- Предоставляет платформу для оценки нутритивных и физиологических изменений в пищеварении, связанных с воздействием соединения.
Интеграция конвейеров и рабочих процессов
Данная система анализа кормления интегрируется в непрерывный цикл разработки инсектицидных молекул — от этапа поиска до доклинических исследований, связывая раннюю проверку гипотез с последующим скринингом и трансляционной валидацией.
- Биологические исследования: Обеспечивает проверку гипотез о влиянии фитохимических веществ на рост и развитие насекомых.
- Скрининг: Позволяет получать воспроизводимые количественные данные для сравнения и отбора соединений.
- Аналитика: Обеспечивает статистический анализ зависимых переменных, таких как масса тела и выживаемость, с использованием t-критериев и кривых Каплана-Мейера.
- Трансляционные исследования: Способствует сопоставлению лабораторных результатов с потенциалом их применения в полевых условиях за счет моделирования естественного поведения при питании.
- Корпоративное использование: Предлагает масштабируемую и адаптируемую платформу для анализа, предназначенную для непрерывного скрининга различных фитохимических веществ и перспективных инсектицидов.
Операционное и корпоративное воздействие
- Научная ценность: повышает достоверность прогнозов и снижает механистическую неопределенность при отборе кандидатов.
- Операционная ценность: стандартизирует условия анализа для обеспечения воспроизводимости и масштабируемости при работе с библиотеками соединений.
- Стратегическая ценность: служит основой для принятия решений о продолжении или прекращении разработки (go/no-go) и повышает эффективность использования капитала за счет приоритизации наиболее перспективных кандидатов.
- Влияние на портфель: поддерживает приоритизацию с учетом рисков и продвижение инсектицидных молекул в рамках pipelines НИОКР.
Особенности реализации
- Требуется опыт в разведении насекомых, приготовлении кормов и количественном фенотипировании.
- Необходим доступ к климатическим камерам с контролируемыми условиями и аналитическому оборудованию для сбора данных.
- Требуется межгрупповая стандартизация протоколов анализа и методов обработки данных.
- Может потребоваться адаптация для различных видов насекомых или классов фитохимических соединений.
- Для получения стабильных результатов необходимо контролировать вариативность между партиями и сложность дизайна эксперимента.
Часто задаваемые вопросы о биофармацевтике
Chapters in this video
0:00
Introduction
1:36
Preparing a Quercetin‐Containing Chickpea‐Based Artificial Diet for Evaluating its Effect on Helicoverpa armigera Growth
2:26
Feeding Assay to Evaluate the Effects of Quercetin on Helicoverpa armigera Growth and Development
