Het wijdverbreide gebruik van synthetische pesticiden heeft tot veel problemen geleid, waaronder de opkomst van resistente organismen, aantasting van het milieu en schade aan de menselijke gezondheid. Daarom is er behoefte aan nieuwe microbiële bestrijdingsmiddelen.bestrijdingsmiddelenEr is dringend behoefte aan biosurfactanten die veilig zijn voor de menselijke gezondheid en het milieu. In deze studie werd rhamnolipide biosurfactant, geproduceerd door Enterobacter cloacae SJ2, gebruikt om de toxiciteit voor muggenlarven (Culex quinquefasciatus) en termietenlarven (Odontotermes obesus) te evalueren. De resultaten toonden een dosisafhankelijke sterfte tussen de behandelingen aan. De LC50-waarde (50% letale concentratie) na 48 uur voor de biosurfactanten voor termieten- en muggenlarven werd bepaald met behulp van een niet-lineaire regressiecurve-aanpassingsmethode. De resultaten toonden aan dat de LC50-waarden na 48 uur (95% betrouwbaarheidsinterval) voor de larvicide en antitermietenactiviteit van de biosurfactant respectievelijk 26,49 mg/L (bereik 25,40 tot 27,57) en 33,43 mg/L (bereik 31,09 tot 35,68) bedroegen. Volgens histopathologisch onderzoek veroorzaakte behandeling met biosurfactanten ernstige schade aan de organellen van larven en termieten. De resultaten van deze studie tonen aan dat de microbiële biosurfactant geproduceerd door Enterobacter cloacae SJ2 een uitstekend en potentieel effectief middel is voor de bestrijding van Cx. quinquefasciatus en O. obesus.
Tropische landen kennen een groot aantal door muggen overgedragen ziekten1. Het belang van door muggen overgedragen ziekten is wijdverspreid. Meer dan 400.000 mensen sterven jaarlijks aan malaria en sommige grote steden kampen met epidemieën van ernstige ziekten zoals dengue, gele koorts, chikungunya en zika.2 Door vectoren overgedragen ziekten zijn verantwoordelijk voor één op de zes infecties wereldwijd, waarbij muggen de meest voorkomende oorzaak zijn3,4. Culex, Anopheles en Aedes zijn de drie muggengeslachten die het meest geassocieerd worden met ziekteoverdracht5. De prevalentie van dengue, een infectie die wordt overgedragen door de Aedes aegypti-mug, is de afgelopen tien jaar toegenomen en vormt een aanzienlijke bedreiging voor de volksgezondheid4,7,8. Volgens de Wereldgezondheidsorganisatie (WHO) loopt meer dan 40% van de wereldbevolking risico op dengue, met jaarlijks 50 tot 100 miljoen nieuwe gevallen in meer dan 100 landen9,10,11. Denguekoorts is een groot probleem voor de volksgezondheid geworden, omdat het aantal gevallen wereldwijd is toegenomen12,13,14. Anopheles gambiae, beter bekend als de Afrikaanse anophelesmug, is de belangrijkste vector van malaria bij mensen in tropische en subtropische gebieden15. Het West-Nijl-virus, St. Louis-encefalitis, Japanse encefalitis en virale infecties bij paarden en vogels worden overgedragen door Culex-muggen, vaak gewone huismuggen genoemd. Daarnaast zijn ze ook dragers van bacteriële en parasitaire ziekten16. Er bestaan meer dan 3000 soorten termieten in de wereld en ze bestaan al meer dan 150 miljoen jaar17. De meeste plagen leven in de grond en voeden zich met hout en houtproducten die cellulose bevatten. De Indiase termiet Odontotermes obesus is een belangrijke plaag die ernstige schade toebrengt aan belangrijke gewassen en plantagebomen18. In landbouwgebieden kunnen termietenplagen in verschillende stadia enorme economische schade veroorzaken aan diverse gewassen, boomsoorten en bouwmaterialen. Termieten kunnen ook gezondheidsproblemen bij mensen veroorzaken19.
Het probleem van resistentie van micro-organismen en plagen in de huidige farmaceutische en agrarische sector is complex20,21. Daarom zouden beide bedrijven moeten zoeken naar nieuwe, kosteneffectieve antimicrobiële middelen en veilige biopesticiden. Synthetische pesticiden zijn nu beschikbaar en blijken infectieus te zijn en nuttige insecten af te weren22. De laatste jaren is het onderzoek naar biosurfactanten toegenomen vanwege hun toepassingen in diverse industrieën. Biosurfactanten zijn zeer nuttig en essentieel in de landbouw, bodemsanering, aardolie-extractie, verwijdering van bacteriën en insecten, en voedselverwerking23,24. Biosurfactanten, of microbiële surfactanten, zijn chemische stoffen die worden geproduceerd door micro-organismen zoals bacteriën, gisten en schimmels in kustgebieden en met olie verontreinigde gebieden25,26. Chemisch geproduceerde surfactanten en biosurfactanten zijn twee typen die rechtstreeks uit de natuurlijke omgeving worden verkregen27. Verschillende biosurfactanten worden verkregen uit mariene habitats28,29. Daarom zoeken wetenschappers naar nieuwe technologieën voor de productie van biosurfactanten op basis van natuurlijke bacteriën30,31. Vooruitgang in dergelijk onderzoek toont het belang aan van deze biologische verbindingen voor milieubescherming32. Bacillus, Pseudomonas, Rhodococcus, Alcaligenes, Corynebacterium en deze bacteriële geslachten zijn goed bestudeerde vertegenwoordigers23,33.
Er bestaan veel soorten biosurfactanten met een breed scala aan toepassingen34. Een belangrijk voordeel van deze verbindingen is dat sommige ervan antibacteriële, larvicide en insecticide activiteit bezitten. Dit betekent dat ze gebruikt kunnen worden in de landbouw-, chemische, farmaceutische en cosmetische industrie35,36,37,38. Omdat biosurfactanten over het algemeen biologisch afbreekbaar en milieuvriendelijk zijn, worden ze gebruikt in geïntegreerde plaagbestrijdingsprogramma's om gewassen te beschermen39. Zo is er basiskennis verkregen over de larvicide en antitermietenactiviteit van microbiële biosurfactanten geproduceerd door Enterobacter cloacae SJ2. We onderzochten de mortaliteit en histologische veranderingen bij blootstelling aan verschillende concentraties rhamnolipide biosurfactanten. Daarnaast evalueerden we het veelgebruikte kwantitatieve structuur-activiteitsrelatieprogramma (QSAR) Ecological Structure-Activity (ECOSAR) om de acute toxiciteit voor microalgen, watervlooien en vissen te bepalen.
In deze studie werd de antitermietenactiviteit (toxiciteit) van gezuiverde biosurfactanten bij verschillende concentraties van 30 tot 50 mg/ml (met intervallen van 5 mg/ml) getest tegen Indiase termieten, O. obesus en een vierde soort (Evaluate). Larven van het instar Cx. Larven van de mug Cx. quinquefasciatus. De LC50-concentraties van de biosurfactant gedurende 48 uur tegen O. obesus en Cx. C. solanacearum werden bepaald. Muggenlarven werden geïdentificeerd met behulp van een niet-lineaire regressiecurve-aanpassingsmethode. De resultaten toonden aan dat de termietensterfte toenam met een stijgende biosurfactantconcentratie. De resultaten toonden aan dat het biosurfactant larvicide activiteit (Figuur 1) en anti-termietenactiviteit (Figuur 2) vertoonde, met LC50-waarden (95% betrouwbaarheidsinterval) na 48 uur van respectievelijk 26,49 mg/L (25,40 tot 27,57) en 33,43 mg/L (Figuur 31,09 tot 35,68) (Tabel 1). Wat betreft acute toxiciteit (48 uur) wordt het biosurfactant geclassificeerd als "schadelijk" voor de geteste organismen. Het in deze studie geproduceerde biosurfactant vertoonde een uitstekende larvicide activiteit met 100% sterfte binnen 24-48 uur blootstelling.
Bereken de LC50-waarde voor larvicide activiteit. Niet-lineaire regressiecurve (ononderbroken lijn) en 95% betrouwbaarheidsinterval (gearceerd gebied) voor relatieve mortaliteit (%).
Bereken de LC50-waarde voor de anti-termietenactiviteit. Niet-lineaire regressiecurve (ononderbroken lijn) en 95%-betrouwbaarheidsinterval (gearceerd gebied) voor de relatieve sterfte (%).
Aan het einde van het experiment werden morfologische veranderingen en afwijkingen onder de microscoop waargenomen. Morfologische veranderingen werden waargenomen in de controle- en behandelde groepen bij een vergroting van 40x. Zoals weergegeven in Figuur 3, trad groeivertraging op bij de meerderheid van de larven die met biosurfactanten waren behandeld. Figuur 3a toont een normale Cx. quinquefasciatus, Figuur 3b toont een afwijkende Cx. quinquefasciatus. Dit betreft vijf nematodenlarven.
Effect van subletale (LC50) doses biosurfactanten op de ontwikkeling van Culex quinquefasciatus-larven. Lichtmicroscopische afbeelding (a) van een normale Cx bij 40× vergroting. quinquefasciatus (b) Abnormale Cx. Veroorzaakt vijf nematodenlarven.
In de huidige studie bracht histologisch onderzoek van behandelde larven (Fig. 4) en termieten (Fig. 5) verschillende afwijkingen aan het licht, waaronder een vermindering van het buikoppervlak en schade aan spieren, epitheellagen en de huid van de middendarm. Histologisch onderzoek onthulde het werkingsmechanisme van de remmende werking van het in deze studie gebruikte biosurfactant.
Histopathologie van normale, onbehandelde Cx quinquefasciatus-larven in het vierde larvenstadium (controle: (a,b)) en behandeld met biosurfactant (behandeling: (c,d)). De pijlen geven het behandelde darmepitheel (epi), de kernen (n) en de spieren (mu) aan. Schaalstreep = 50 µm.
Histopathologie van normale, onbehandelde O. obesus (controle: (a,b)) en met biosurfactant behandelde O. obesus (behandeling: (c,d)). De pijlen geven respectievelijk het darmepitheel (epi) en de spier (mu) aan. Schaalstreep = 50 µm.
In deze studie werd ECOSAR gebruikt om de acute toxiciteit van rhamnolipide biosurfactantproducten te voorspellen voor primaire producenten (groenwieren), primaire consumenten (watervlooien) en secundaire consumenten (vissen). Dit programma maakt gebruik van geavanceerde kwantitatieve structuur-activiteitsmodellen om toxiciteit te evalueren op basis van de moleculaire structuur. Het model gebruikt structuur-activiteitssoftware (SAR) om de acute en langetermijntoxiciteit van stoffen voor waterorganismen te berekenen. Tabel 2 vat de geschatte gemiddelde letale concentraties (LC50) en gemiddelde effectieve concentraties (EC50) voor verschillende soorten samen. Vermoedelijke toxiciteit werd ingedeeld in vier niveaus met behulp van het wereldwijd geharmoniseerde systeem voor de classificatie en etikettering van chemicaliën (tabel 3).
Bestrijding van door vectoren overgedragen ziekten, met name door muggensoorten en Aedes-muggen. Egyptenaren, nu een moeilijke taak 40,41,42,43,44,45,46. Hoewel sommige chemisch beschikbare pesticiden, zoals pyrethroiden en organofosfaten, enigszins gunstig zijn, brengen ze aanzienlijke risico's met zich mee voor de menselijke gezondheid, waaronder diabetes, voortplantingsstoornissen, neurologische aandoeningen, kanker en ademhalingsziekten. Bovendien kunnen deze insecten na verloop van tijd resistent worden tegen deze middelen13,43,48. Daarom zullen effectieve en milieuvriendelijke biologische bestrijdingsmethoden een steeds populairdere manier worden om muggen te bestrijden49,50. Benelli51 suggereerde dat vroege bestrijding van muggenvectoren effectiever zou zijn in stedelijke gebieden, maar raadde het gebruik van larviciden in landelijke gebieden af52. Tom et al.53 suggereerden ook dat het bestrijden van muggen in hun onvolwassen stadium een veilige en eenvoudige strategie zou zijn, omdat ze gevoeliger zijn voor bestrijdingsmiddelen54.
De productie van biosurfactanten door een krachtige stam (Enterobacter cloacae SJ2) vertoonde een consistente en veelbelovende werkzaamheid. Uit ons eerdere onderzoek bleek dat Enterobacter cloacae SJ2 de biosurfactantproductie optimaliseert met behulp van fysisch-chemische parameters26. Volgens hun onderzoek waren de optimale omstandigheden voor de biosurfactantproductie door een potentieel E. cloacae-isolaat: incubatie gedurende 36 uur, roeren met 150 rpm, pH 7,5, 37 °C, een zoutgehalte van 1 ppt, 2% glucose als koolstofbron en 1% gist. Het extract werd gebruikt als stikstofbron om 2,61 g/L biosurfactant te verkrijgen. Bovendien werden de biosurfactanten gekarakteriseerd met behulp van TLC, FTIR en MALDI-TOF-MS. Dit bevestigde dat rhamnolipide een biosurfactant is. Glycolipide biosurfactanten vormen de meest intensief bestudeerde klasse van andere typen biosurfactanten55. Ze bestaan uit koolhydraat- en lipidecomponenten, voornamelijk vetzuurketens. Onder de glycolipiden zijn rhamnolipiden en sophorolipiden de belangrijkste vertegenwoordigers56. Rhamnolipiden bevatten twee rhamnose-eenheden die gekoppeld zijn aan mono- of di-β-hydroxydecaanzuur 57. Het gebruik van rhamnolipiden in de medische en farmaceutische industrie is alom bekend 58, naast hun recente toepassing als pesticiden 59.
De interactie van het biosurfactant met het hydrofobe gedeelte van de ademhalingssifon maakt het mogelijk dat water door de stomatale holte stroomt, waardoor het contact van de larven met de wateromgeving toeneemt. De aanwezigheid van biosurfactanten beïnvloedt ook de trachea, waarvan de lengte zich dicht bij het wateroppervlak bevindt, waardoor het voor de larven gemakkelijker wordt om naar het oppervlak te kruipen en te ademen. Hierdoor neemt de oppervlaktespanning van het water af. Omdat de larven zich niet aan het wateroppervlak kunnen hechten, zakken ze naar de bodem van de tank, waardoor de hydrostatische druk wordt verstoord, wat leidt tot een overmatig energieverbruik en de dood door verdrinking38,60. Soortgelijke resultaten werden verkregen door Ghribi61, waar een biosurfactant geproduceerd door Bacillus subtilis larvicide activiteit vertoonde tegen Ephestia kuehniella. Das en Mukherjee23 onderzochten eveneens de larvicide activiteit van Cx. quinquefasciatus-larven.
De resultaten van deze studie betreffen de larvicide activiteit van rhamnolipide biosurfactanten tegen Cx. quinquefasciatus-muggen. De dodende werking op deze muggen is consistent met eerder gepubliceerde resultaten. Zo worden bijvoorbeeld surfactine-gebaseerde biosurfactanten gebruikt, geproduceerd door verschillende bacteriën van het geslacht Bacillus en Pseudomonas spp. Enkele eerdere rapporten64,65,66 beschreven de larvendodende activiteit van lipopeptide biosurfactanten van Bacillus subtilis23. Deepali et al. 63 ontdekten dat rhamnolipide biosurfactant, geïsoleerd uit Stenotropomonas maltophilia, een krachtige larvicide activiteit vertoonde bij een concentratie van 10 mg/L. Silva et al. 67 rapporteerden de larvicide activiteit van rhamnolipide biosurfactant tegen Ae bij een concentratie van 1 g/L. Aedes aegypti. Kanakdande et al. Uit onderzoek 68 bleek dat lipopeptide-biosurfactanten geproduceerd door Bacillus subtilis algehele sterfte veroorzaakten bij Culex-larven en termieten in combinatie met de lipofiele fractie van Eucalyptus. Op vergelijkbare wijze rapporteerden Masendra et al. 69 een sterfte van 61,7% bij werkstermieren (Cryptotermes cynocephalus Light.) in de lipofiele n-hexaan- en EtOAc-fracties van een ruw E.-extract.
Parthipan et al. 70 rapporteerden het insecticide gebruik van lipopeptide biosurfactanten geproduceerd door Bacillus subtilis A1 en Pseudomonas stutzeri NA3 tegen Anopheles Stephensi, een vector van de malariaparasiet Plasmodium. Ze observeerden dat larven en poppen langer overleefden, kortere eierlegperioden hadden, steriel waren en een kortere levensduur hadden wanneer ze werden behandeld met verschillende concentraties biosurfactanten. De waargenomen LC50-waarden van B. subtilis biosurfactant A1 waren respectievelijk 3,58, 4,92, 5,37, 7,10 en 7,99 mg/L voor verschillende larvale stadia (d.w.z. larven I, II, III, IV en popstadium). Ter vergelijking: de biosurfactanten voor de larvale stadia I-IV en de popstadia van Pseudomonas stutzeri NA3 waren respectievelijk 2,61, 3,68, 4,48, 5,55 en 6,99 mg/L. De vertraagde fenologie van de overlevende larven en poppen wordt toegeschreven aan aanzienlijke fysiologische en metabolische verstoringen veroorzaakt door insecticidebehandelingen71.
De Wickerhamomyces anomalus-stam CCMA 0358 produceert een biosurfactant met 100% larvicide activiteit tegen Aedes-muggen. Het 24-uursinterval van 38 was hoger dan gerapporteerd door Silva et al. Een biosurfactant geproduceerd door Pseudomonas aeruginosa met zonnebloemolie als koolstofbron bleek 100% van de larven binnen 48 uur te doden 67. Abinaya et al.72 en Pradhan et al.73 toonden ook de larvicide of insecticide effecten aan van surfactants geproduceerd door verschillende isolaten van het geslacht Bacillus. Een eerder gepubliceerde studie van Senthil-Nathan et al. toonde aan dat 100% van de muggenlarven die werden blootgesteld aan plantenvijvers waarschijnlijk zouden sterven. 74.
Het beoordelen van de subletale effecten van insecticiden op de insectenbiologie is cruciaal voor geïntegreerde plaagbestrijdingsprogramma's, omdat subletale doses/concentraties insecten niet doden, maar de insectenpopulaties in toekomstige generaties kunnen verminderen door biologische kenmerken te verstoren10. Siqueira et al. 75 observeerden volledige larvicide activiteit (100% mortaliteit) van rhamnolipide biosurfactant (300 mg/ml) bij testen met verschillende concentraties variërend van 50 tot 300 mg/ml. Larvenstadium van Aedes aegypti-stammen. Ze analyseerden de effecten van de tijd tot overlijden en subletale concentraties op de overleving en zwemactiviteit van de larven. Daarnaast observeerden ze een afname van de zwemsnelheid na 24-48 uur blootstelling aan subletale concentraties biosurfactant (bijv. 50 mg/ml en 100 mg/ml). Gifstoffen met veelbelovende subletale effecten worden geacht effectiever te zijn in het veroorzaken van meerdere soorten schade aan blootgestelde plagen76.
Histologische observaties van onze resultaten wijzen erop dat biosurfactanten geproduceerd door Enterobacter cloacae SJ2 de weefsels van muggenlarven (Cx. quinquefasciatus) en termietenlarven (O. obesus) significant veranderen. Soortgelijke afwijkingen werden veroorzaakt door preparaten van basilicumolie in An. gambiaes.s en An. arabica, zoals beschreven door Ochola77. Kamaraj et al.78 beschreven ook dezelfde morfologische afwijkingen in An. Stephanie-larven die werden blootgesteld aan gouden nanodeeltjes. Vasantha-Srinivasan et al.79 rapporteerden eveneens dat etherische olie van herderstasje de kamer en epitheellagen van Aedes albopictus en Aedes aegypti ernstig beschadigde. Raghavendran et al. rapporteerden dat muggenlarven die werden behandeld met 500 mg/ml myceliumextract van een lokale Penicillium-schimmel ernstige histologische schade vertoonden. Sterftecijfer 80. Eerder bestudeerden Abinaya et al. vierde-instar larven van An. Stephensi en Ae. aegypti talrijke histologische veranderingen in Aedes aegypti behandeld met exopolysacchariden van B. licheniformis, waaronder atrofie van de maagblindzak, spieratrofie, beschadiging en desorganisatie van zenuwstrengganglia72. Volgens Raghavendran et al. vertoonden de middendarmcellen van geteste muggen (vierde-instar larven) na behandeling met myceliumextract van P. daleae zwelling van het darmlumen, een afname van de intercellulaire inhoud en kerndegeneratie81. Dezelfde histologische veranderingen werden waargenomen in muggenlarven behandeld met echinacea-bladextract, wat wijst op het insecticide potentieel van de behandelde verbindingen50.
Het gebruik van ECOSAR-software heeft internationale erkenning gekregen82. Huidig onderzoek suggereert dat de acute toxiciteit van ECOSAR-biosurfactanten voor microalgen (C. vulgaris), vissen en watervlooien (D. magna) binnen de categorie "toxiciteit" valt zoals gedefinieerd door de Verenigde Naties83. Het ECOSAR-ecotoxiciteitsmodel gebruikt SAR en QSAR om de acute en langetermijntoxiciteit van stoffen te voorspellen en wordt vaak gebruikt om de toxiciteit van organische verontreinigende stoffen te voorspellen82,84.
Paraformaldehyde, natriumfosfaatbuffer (pH 7,4) en alle andere chemicaliën die in dit onderzoek zijn gebruikt, werden aangeschaft bij HiMedia Laboratories, India.
De productie van biosurfactanten werd uitgevoerd in Erlenmeyerflessen van 500 ml met daarin 200 ml steriel Bushnell Haas-medium, aangevuld met 1% ruwe olie als enige koolstofbron. Een voorkweek van Enterobacter cloacae SJ2 (1,4 × 10⁴ CFU/ml) werd geënt en gedurende 7 dagen gekweekt op een orbitale schudmachine bij 37 °C en 200 rpm. Na de incubatieperiode werd de biosurfactant geëxtraheerd door het kweekmedium gedurende 20 minuten bij 4 °C te centrifugeren met 3400×g. Het resulterende supernatant werd gebruikt voor screening. De optimalisatieprocedures en de karakterisering van de biosurfactanten werden overgenomen uit ons eerdere onderzoek²⁶.
Larven van Culex quinquefasciatus werden verkregen van het Center for Advanced Study in Marine Biology (CAS), Palanchipetai, Tamil Nadu (India). De larven werden gekweekt in plastic bakjes gevuld met gedemineraliseerd water bij 27 ± 2 °C en een fotoperiode van 12:12 (licht:donker). De muggenlarven werden gevoed met een 10% glucoseoplossing.
Larven van Culex quinquefasciatus zijn aangetroffen in open en onbeschermde septische tanks. Gebruik standaard classificatierichtlijnen om larven in het laboratorium te identificeren en te kweken85. Larvicideproeven werden uitgevoerd in overeenstemming met de aanbevelingen van de Wereldgezondheidsorganisatie 86. SH. Larven van het vierde stadium van quinquefasciatus werden verzameld in gesloten buizen in groepen van 25 ml en 50 ml met een luchtruimte van tweederde van hun inhoud. Biosurfactant (0–50 mg/ml) werd afzonderlijk aan elke buis toegevoegd en bewaard bij 25 °C. De controlebuis bevatte alleen gedestilleerd water (50 ml). Dode larven werden beschouwd als larven die gedurende de incubatieperiode (12–48 uur) geen tekenen van zwemmen vertoonden 87. Bereken het percentage larvensterfte met behulp van de vergelijking (1)88.
De familie Odontotermitidae omvat de Indiase termiet Odontotermes obesus, die voorkomt in rottende boomstammen op de landbouwcampus van de Annamalai Universiteit (India). Test deze biosurfactant (0–50 mg/ml) met behulp van normale procedures om te bepalen of deze schadelijk is. Na 30 minuten drogen in een laminaire luchtstroom werd elke strook Whatman-papier gecoat met biosurfactant in een concentratie van 30, 40 of 50 mg/ml. Voorbehandelde en ongecoate papieren stroken werden getest en vergeleken in het midden van een petrischaal. Elke petrischaal bevat ongeveer dertig actieve termieten O. obesus. Controle- en testtermieten kregen nat papier als voedselbron. Alle petrischalen werden gedurende de gehele incubatieperiode op kamertemperatuur bewaard. De termieten stierven na 12, 24, 36 en 48 uur89,90. Vergelijking 1 werd vervolgens gebruikt om het percentage termietensterfte bij verschillende biosurfactantconcentraties te schatten. (2).
De monsters werden op ijs bewaard en verpakt in microbuisjes met 100 ml 0,1 M natriumfosfaatbuffer (pH 7,4) en verzonden naar het Centraal Aquacultuurpathologielaboratorium (CAPL) van het Rajiv Gandhi Centrum voor Aquacultuur (RGCA), Histologielaboratorium, Sirkali, Mayiladuthurai, district Tamil Nadu, India, voor verdere analyse. De monsters werden onmiddellijk gefixeerd in 4% paraformaldehyde bij 37 °C gedurende 48 uur.
Na de fixatiefase werd het materiaal driemaal gewassen met 0,1 M natriumfosfaatbuffer (pH 7,4), stapsgewijs gedehydrateerd in ethanol en gedurende 7 dagen geweekt in LEICA-hars. Vervolgens werd de substantie in een plastic mal geplaatst, gevuld met hars en polymerisator, en in een oven van 37 °C geplaatst totdat het blok met de substantie volledig was uitgehard.
Na polymerisatie werden de blokken met een LEICA RM2235 microtoom (Rankin Biomedical Corporation, 10399 Enterprise Dr., Davisburg, MI 48350, VS) in coupes van 3 mm dikte gesneden. De coupes werden op objectglaasjes geplaatst, zes coupes per glaasje. De glaasjes werden gedroogd bij kamertemperatuur, vervolgens 7 minuten gekleurd met hematoxyline en 4 minuten afgespoeld met stromend water. Daarnaast werd de eosineoplossing 5 minuten op de huid aangebracht en 5 minuten afgespoeld met stromend water.
De acute toxiciteit werd voorspeld met behulp van waterorganismen uit verschillende tropische gebieden: LC50 voor vissen na 96 uur, LC50 voor D. magna na 48 uur en EC50 voor groene algen na 96 uur. De toxiciteit van rhamnolipide biosurfactanten voor vissen en groene algen werd beoordeeld met behulp van ECOSAR-software versie 2.2 voor Windows, ontwikkeld door het Amerikaanse Environmental Protection Agency (EPA). (Online beschikbaar op https://www.epa.gov/tsca-screening-tools/ecological-struct-activity-relationships-ecosar-predictive-model).
Alle tests voor larvicide en antitermietenactiviteit werden in drievoud uitgevoerd. Niet-lineaire regressie (logaritme van dosis-respons variabelen) van de gegevens over larven- en termietensterfte werd uitgevoerd om de mediane letale concentratie (LC50) met een 95% betrouwbaarheidsinterval te berekenen, en concentratie-respons curves werden gegenereerd met behulp van Prism® (versie 8.0, GraphPad Software Inc., VS) 84, 91.
Deze studie onthult het potentieel van microbiële biosurfactanten geproduceerd door Enterobacter cloacae SJ2 als larvicide en termietenbestrijdingsmiddel tegen muggen. Dit onderzoek draagt bij aan een beter begrip van de mechanismen van larvicide en termietenbestrijding. Histologisch onderzoek van larven behandeld met biosurfactanten toonde schade aan het spijsverteringskanaal, de middendarm, de hersenschors en hyperplasie van darmepitheelcellen aan. Resultaten: Toxicologische evaluatie van de termietenbestrijdings- en larvicide activiteit van rhamnolipide biosurfactant geproduceerd door Enterobacter cloacae SJ2 toonde aan dat dit isolaat een potentieel biopesticide is voor de bestrijding van door vectoren overgedragen ziekten bij muggen (Cx quinquefasciatus) en termieten (O. obesus). Er is behoefte aan inzicht in de onderliggende milieutoxiciteit van biosurfactanten en hun potentiële milieueffecten. Deze studie biedt een wetenschappelijke basis voor het beoordelen van het milieurisico van biosurfactanten.
Geplaatst op: 09-04-2024