تأثیر برخی ترکیبات سمی گیاهی و ایمیداکلوپراید بر پارامتر‌های بیو‌شیمیایی سر‌خرطومی‌حنایی‌خرما (Rhynchophorus ferrugineus Olivier)

پژوهش های حفاظت گیاهان ایران

مقاله 4، دوره 35، شماره 1 - شماره پیاپی 51، فروردین 1400، صفحه 39-55   

نوع مقاله: مقالات پژوهشی

شناسه دیجیتال (DOI): 10.22067/jpp.2021.32849.0

نویسندگان

امیر پیری¹؛ نجمه صاحب زاده^{* 1}؛ آرش زیبایی²؛ عباس خانی¹

¹گروه گیاه‌پزشکی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه زابل

²گروه گیاه‌پزشکی، دانشکده علوم کشاورزی، دانشگاه رشت

چکیده

امروزه مبارزه با سرخرطومی­حنایی­خرما بعنوان آفت قرنطینه­ای و مخرب نخلستان­ها بدلیل تغذیه از قسمت­های داخلی تنه درخت، صرفاً به مبارزه شیمیایی محدود گردیده که کاربرد بی­رویه آفت­کش­های مختلف مانند ایمیداکلوپراید باعث بروز مقاومت این حشره شده است. در این پژوهش اثر کشندگی ترکیبات سمی گیاهی شامل اسانس­سیر و متابولیت­های ثانویه­ی آن (دی­آلیل­دی­سولفاید، دی­آلیل­تری­سولفاید) و اسانس اکالیپتوس و متابولیت‌های­ثانویه آن (1و8-سینئول، آرومادندرن) بر فعالیت آنزیمی (استرازهای­عمومی، گلوتاتیون­اس-ترانسفراز، استیل­کولین­استراز) سرخرطومی حنایی‌خرما مطالعه و با ایمیداکلوپراید (فرم تجاری و ماده­تکنیکال) مقایسه شدند. حشرات بالغ (نر و ماده) از نخلستان‌های آلوده سراوان جمع­آوری و در آزمایشگاه (3±25 درجه سلسیوس، رطوبت نسبی 5±60 درصد و دوره نوری 12:12­ساعت تاریکی: روشنایی) پرورش یافتند. آزمایش­های زیست­سنجی روی لاروهای همسن (سن دوم) انجام شد. اثرات سمی تمام ترکیبات­سمی به طور جداگانه و در حالت­های اختلاط­دوگانه بررسی شدند. همچنین اثر حالت­های اختلاط­دوگانه و مقادیر LC₂₅ و LC₅₀ وضعیت انفرادی هر ترکیب سمی بر میزان فعالیت آنزیم­های اشاره شده در 24 ساعت پس­از تیمار ارزیابی شد. مقادیر غلظت کشنده بیست­و­پنج درصد (LC₂₅) و غلظت کشنده پنجاه درصد (LC₅₀) برای اسانس سیر، دی­آلیل­دی­سولفاید، دی­آلیل­تری سولفاید به­ترتیب برابر با "23/9 و 61/23"، " 33/2 و 64/4"، " 75/2 و 01/5" میکرولیتر بر میلی­لیتر"؛ برای اسانس اکالیپتوس، 1و8-سینئول، آرومادندرن به­ترتیب برابر با "46/12 و 41/33"، "26/4 و 83/7" ، "68/3 و 84/7" میکرولیتر بر میلی­لیتر و برای فرم­تجاری و ماده­تکنیکال ایمیداکلوپراید به­ترتیب برابر با "012/0 و 025/0" و "009/0 و 004/0 میکرولیتر بر میلی­لیتر" تعیین شدند. اختلاط­دوگانه LC₅₀+LC₅₀ شامل "دی آلیل­تری­سولفاید+ ماده­تکنیکال ایمیداکلوپراید"،"دی­آلیل­تری­سولفاید+ آرومادندرن "، "دی­آلیل تری‌سولفاید+ 1و8-سینئول"،"دی­آلیل­دی­سولفاید+ ماده­تکنیکال ایمیداکلوپراید"،"دی­آلیل­دی­سولفاید+ آرومادندرن"، "دی­آلیل­دی­سولفاید+ 1و8-سینئول" اثرات هم­افزایی داشتند. نتایج، افزایش معنی­دار فعالیت استرازهای عمومی و گلوتاتیون­اس-ترانسفراز را در لاروهای تیمار شده با وضعیت انفرادی ترکیبات­سمی و حالت­های اختلاط دوگانه کاهش فعالیت گلوتاتیون­اس­ترنسفراز را سبب شدند. کاهش معنی­دار فعالیت استیل­کولین­استراز در همه تیمارها مشاهده شد. نتایج نشان داد که کمترین و بیشترین غلظت ترکیبات­سمی مورد­مطالعه برای 50 درصد مهار آنزیم استیل­کولین­استراز با غلظت 328/0 میکرولیتر بر میلی­لیتر اختلاط دوگانه "دی‌آلیل­تری سولفاید+1و8-سینئول" و 485/4 میکرولیتر بر میلی­لیتر اسانس سیر بدست آمد. همچنین نتایج نشان داد که بیشترین (30/80 درصد) و کمترین (50/6 درصد) میزان مهار استیل­کولین­استراز به ترتیب توسط غلظت 2 میکرولیتر بر میلی لیتر "دی­آلیل­تری­سولفاید+1و8-سینئول" و غلظت 1/0 میکرولیتر بر میلی لیتر "فرم تجاری ایمیداکلوپراید بدست آمد. علیرغم کنترل بهتر سرخرطومی­حنایی­خرما پس از تیمار با ایمیداکلوپرید در مقایسه با ترکیبات­سمی­گیاهی (اسانس­ها و متابولیت­های ثانویه)، مقاومت در برابر این آفت کش به دلیل قرار گرفتن در معرض طولانی­مدت به اثبات رسیده­است. بنابراین باتوجه نتایج اثرات هم­افزایی متابولیت­های ثانویه با هم یا حتی با ایمیداکلوپراید، کاهش فعالیت آنزیم­های سم­زدا و همچنین استیل­کولین­استراز مشاهده شد که بیانگر این نکته کلیدی است که آنزیم­ها قادر به حذف حالت­های اختلاط دوگانه از همولنف سرخرطومی­حنایی­خرما نبوده­اند، در نتیجه می­توانند در مدیریت این آفت نقش موثری ایفا نمایند. همچنین، برای افزایش کارایی متابولیت­های ثانویه نیاز است تا انواع فرمولاسیون­های آنها مانند نانوفرمولاسیون­ها جهت افزایش پایداری آنها در محیط مورد ارزیابی قرار گیرد. با توجه به کارآیی بالای حالت­های اختلاط­دوگانه ترکیبات­سمی بر فیزیولوژی سرخرطومی­حنایی­خرما، می­توان با آزمایش­های تکمیلی در سطح نخلستان­ها به امکان جایگزینی آنها با آفت­کش امیدوار بود.

کلیدواژه‌ها

آنزیم سم زدا؛ اختلاط دوگانه؛ حشره کش گیاهی؛ سمیت؛ هم افزایی

مراجع

1. Abbasi J., Dabiri H., and Amiri A. 2017. Quarantine pest of date weevil. Promotional publication. Agricultural Jihad Organization of Fars Province (Agricultural Extension Coordination Management). 20 pages. (In Persian with English abstract)
2. Abdel Kareim A.I., Mohamed A.M., Rashed A.A., Said Ahmed F.M., Qasim M.A., and Mohsen Saad M. 2017. Oviposition deterrent effect of four essential oils against the date palm weevil, Rhynchophorus ferrugineus Olivier. Middle East Journal of Agriculture Research 6(4): 1336-1345.
3. Abdelgaleil S.A., Mohamed M.I., Badawy M.E., and El-arami S.A., 2009. Fumigant and contact toxicities of monoterpenes to Sitophilus oryzae (L.) and Tribolium castaneum (Herbst) and their inhibitory effects on acetylcholinesterase activity. Journal of Chemical Ecology 35: 518-525.
4. Ahmed R., and Freed S. 2021. Biochemical resistance mechanisms against chlorpyrifos, imidacloprid and lambda-cyhalothrin in Rhynchophorus ferrugineus (Olivier) (Coleoptera: Curculionidae). Crop Protection 143. In press. https://doi.org/10.1016/j.cropro.2021.105568.
5. Avand Faghih A. 1996. The biology of red palm weevil, Rhynchophorus ferrugineus Oliv.(Coleoptera: Curculionidae) in Saravan region (Sistan and Balouchistan Province, Iran). Applied Entomology and Phytopathology 63(1/2): 61-86.
6. Brezáni V., and Šmejka K. 2013. Secondary metabolites isolated from the genus Eucalyptus. Current Trends in Medicinal Chemistry 7: 65-95.
7. Campolo O., Giunti G., Russo A., Palmeri V., and Zappalà L. 2018. Essential oils in stored product insect pest control. Journal of Food Quality. Article ID 6906105. 1-18 pages. https://doi.org/10.1155/2018/6906105.
8. Ellman G.L., Courtney K.D., Andres V., and Featherstone R.M. 1961. A new and rapid colorimetric determination of acetylcholinesterase activity. Biochemical Pharmacology 7: 88-95.
9. Faraji N., Saber M., Sarif Moayeri H.R., and Kavous A. 2015. Investigation of insecticidal properties and combined effects of eucalyptus, cumin and peppermint essential oils on four-spot beetle Callosobruchus maculatus. Thesis. Master. Maragheh University. (In Persian with English abstract).
10. Han Z., Moores G., Devonshire A., and Denholm I. 1998. Association between biochemical marks and insecticide resistance in the Cotton Aphid, Aphis gossypii. Pesticide Biochemistry and Physiology 62: 164-171.
11. Isman M.B. 2015. A renaissance for botanical insecticides? Journal of Pest Management Science 71(12): 1587-1590.
12. Isman M.B. 2020a. Botanical insecticides in the twenty-first century-fulfilling their promise? Annual Review of Entomology 65: 233-249.
13. Isman M.B. 2020b. Commercial development of plant essential oils and their constituents as active ingredients in bioinsecticides. Phytochemistry Reviews 19: 235-241.
14. Isman M.B., and Tak J.H. 2017. Inhibition of acetylcholinesterase by essential oils and monoterpenoids: A relevant mode of action for insecticidal essential oils? Biopesticides International 13(2): 71-78.
15. Jankowska M, Rogalska J., Wyszkowska J., and Stankiewicz M. 2017. Molecular targets for components of essential oils in the insect nervous system-A review. Molecules 23: 2-20.
16. Kaakeh W., Abou-Nour M.M., and Khamis A.A. 2001. Mass rearing of the Red Palm Weevil, Rhynchophorus ferrugineus Olivier on sugarcane and artificial diets for laboratory studies: Illustration of methodology. Proceedings of the 2^nd International Conference on Date Palm, Al-Ain, 25-27 March, 344-357.
17. Kumrungsee N., Pluempanupat W., Koul O., and Bullangpoti V. 2014. Toxicity of essential oil compounds against diamondback moth, Plutella xylostella, and their impact on detoxification enzyme activities. Journal of Pest Science 87(4): 721-729.
18. Lee S.E., Choi W.S., Lee H.S., and Park B.S. 2000. Cross-resistance of a chlorpyrifos-methyl resistant strain of Oryzaephilus surinamensis (Coleoptera: Cucujidae) to fumigant toxicity of essential oil extracted from Eucalyptus globulus and its major monoterpene, 1, 8-cineole. Journal of Stored Products Research 36: 383-389.
19. Lin S.F., Li T.H., Chen K., Gao H.T., and L, G.W. 2005. GC-MS analysis of garlic and garlic essential oil for the contents of volatile oil and of chemical components. Physical Testing and Chemical Analysis 41:87-89.
20. Lowry O.H., Rosebrough N.J., Farr A.L. and Randall R.J. 1951. Protein measurement with the Folin phenol reagent. Journal of Biological Chemistry 193: 265-75.
21. Mazza G., Francardi V., Simoni S., Benvenuti C., Cervo R., Faleiro J.R., Llácer E., Longo e S., Nannelli R., Tarasco E., and Roversi P.F. 2014. An overview on the natural enemies of Rhynchophorus palm weevils, with focus on R. Ferrugineus. Biological Control 77: 83-92.
22. Oppenoorth F.J. 1985. Biochemistry and Genetics of Insecticide Resistance. Comprehensive Insect Physiology, Eds G.A. Kerlrut L.I. Gilbert (1985) Pergamon, Oxford. pp. 731-773.
23. Piri A., Sahebzadeh N., Zibaee A., Jalali Sendi J., Shamakhi L., and Shahriari M. 2020. Toxicity and physiological effects of ajwain (Carum copticum, Apiaceae) essential oil and its major constituents against Tuta absoluta (Meyrick) (Lepidoptera: Gelechiidae). Chemosphere 256: 127103. 1-7 (In press). doi.org/10.1016/j.chemosphere.2020.127103
24. Plata-Rueda A., Martínez L.C., Santos M.H.D., Fernandes F.L., Wilcken C.F., Soares M.A., Serrão J.E., and Zanuncio J.C. 2017. Insecticidal activity of garlic essential oil and their constituents against the mealworm beetle, Tenebrio molitor Linnaeus (Coleoptera: Tenebrionidae). Scientific Reports 7(1): 1-11. 
25. Rochat D., Dembilio O., Jaques J.A., Suma P., La A., Pergola R.H., Kontodimas D., and Soroker V., 2017. Rhynchophorus ferrugineus: Taxonomy, distribution, biology, and life cycle. Handbook of Major Palm Pests: Biology and Management. Eds V. Soroker and S. Colazza. Wiley & Sons Ltd. pp. 105-130.
26. Saad M.M.G., Abou-Taleb H.K., and Abdelgaleil S.A.M. 2018. Insecticidal activities of monoterpenes and phenylpropenes against Sitophilus oryzae and their inhibitory effects on acetylcholinesterase and adenosine triphosphatases. Applied Entomology and Zoology 53: 173-181.
27. Shahriari M., Sahbzadeh N., and Zibaee A. 2019a. Effects of Teucrium polium L. (Lamiaceae) essential oil and α-pinene on the detoxifying- and intermediary engaged enzymes of Ephestia kuehniella Zeller, 1879 (Lep.: Pyralidae). Acta agriculturae Slovenica 113(2): 251-261.
28. Shahriari M., Sahbzadeh N., Zibaee A., Khani A., and Senthil-Nathan S. 2017. Metabolic response of Ephestia kuehniella Zeller (Lepidoptera: Pyralidae) to essential oil of Ajwain and thymol. ToxinReviews 36 (3): 204-209.
29. Shahriari M., Zibaee A., Sahebzadeh N., and Shamakhi L. 2018. Effects of a-pinene, trans-anethole, and thymol as the essential oil constituents on antioxidant system and acetylcholine esterase of Ephestia kuehniella Zeller (Lepidoptera: Pyralidae). Pesticide Biochemistry and Physiology 150: 40-47.
30. Shahriari M., Zibaee A., Shamakhi L., Sahebzadeh N., Naseri D., and Hoda H. 2020. Bio-efficacy and physiological effects of Eucalyptus globulus and Allium sativum essential oils against Ephestia kuehniella Zeller (Lepidoptera: Pyralidae). Toxin Reviews 39(4): 422-433.
31. Sharaby A., and AL-Dosary M. 2014. An electric air flow olfactometer and the olfactory Response of Rhynchophorous ferrugineus weevil to some volatile compounds. Journal of Agriculture and Ecology Research International 1(1): 40-50.
32. Shukla P., Vidyasagar P.S.P.V., Aldosari S.A., and Abdel-Azim M. 2012. Antifeedant activity of three essential oils against the red palm weevil, Rhynchophorus ferrugineus. Bulletin of Insectology 65(1): 71-76.
33. SigmaPlot for Windows Version 12.3. 2011. Wpcubed GmbH, Germany.
34. SPSS Inc. 2011. IBM Corp. IBM SPSS statistics 20.0. Chicago, IL.
35. Wu M.Y., Ying Y.Y., Zhang S.S., Li X.G., Yan W.H., Yao Y.C., Shah S., Wu G., and Yang F.L. 2020. Effects of diallyl trisulfide, an active substance from garlic essential oil, on energy metabolism in male moth Sitotroga cerealella (Olivier). Insects 11 (270): 1-12.
36. Yeom H.J., Kang J.S., Kim G.H., and Park I.K. 2012. Insecticidal and acetylcholine esterase inhibition activity of apiaceae plant essential oils and their constituents against adults of German cockroach (Blattella germanica). Journal of Agricultural and Food Chemistry 60(29): 7194-7203.
37. Zhang Q., Liang W.B., Du X.Y., Fa Y.H., and Wang X.G. 2016. Effects of garlic essential oil on biological activity, physiology and Biochemistry of Mysus persicae. Guizhou Agricultural Sciences 44: 68-71.
38. Zhao N.N., Zhang H., Zhang X.C., Luan X.B., Zhou C., Liu Q.Z., Shi W.P., and Liu Z.L. 2013. Evaluation of acute toxicity of essential oil of garlic (Allium sativum) and its selected major constituent compounds against overwintering Cacopsylla chinensis (Hemiptera: Psyllidae). Journal of Economic Entomology 106(3): 1349-1354.