بررسی سمیت نانو فرمولاسیون اسانس گیاه نعناع فلفلی (.Mentha piperita L) روی کرم غوزه پنبه،(Helicoverpa armigera (Lep.: Noctuidae

کد مقاله : 1370-24IPPC (R3)
نویسندگان
1گروه گیاه پزشکی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه تبریز، تبریز، ایران
2گروه گیاه‌پزشکی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه تبریز، تبریز، ایران
3گروه شیمی، دانشکده علوم پایه، دانشگاه مراغه، مراغه، ایران
4گروه گیا هپزشکی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه فردوسی مشهد، مشهد، ایران.
چکیده
کرم غوزه‌ی پنبه، (Helicoverpa armigera (Lep.: Noctuidae آفتی مهم با گستره جهانی می‌باشد. کنترل این آفت بیشتر متکی به آفت‌کش‌های شیمیایی می‌باشد که آلودگی‌های زیست‌محیطی را به دنبال دارند. استفاده از مواد زیست‌‌پایه مانند ترکیبات گیاهی که خاصیت حشره‌کشی دارند، می‌تواند جایگزین مناسبی برای آفت‌کش‌های شیمیایی باشد. اسانس‌های گیاهی پتانسیل قابل قبولی برای کنترل آفات دارند ولی به علت داشتن محدودیت‌هایی همچون فرار بودن و اکسید شدن سریع، نمی‌توانند در سطح وسیع به کار برده شوند. نانوتکنولوژی راه‌حلی منطقی و جدید برای برطرف کردن این قبیل مشکلات در عصر حاضر به نظر می‌رسد. در پژوهش حاضر، اثر کشندگی اسانس گیاه نعناع‌فلفلی (.Mentha piperita L) و نانو فرمولاسیون آن‌ و همچنین اثر زیرکشندگی اسانس خالص روی کرم غوزه پنبه بررسی شد. برای تهیه نانو کپسول‌ها از ماده تری پلی فسفات (TPP) و پلیمر زیست‌تخریب‌پذیر کیتوزان (CS) با وزن مولکولی کم استفاده شد به این صورت که محلول کیتوزان در آب تهیه و 250 میکرولیتر اسانس و توئین ۸۰ روی هم زن به محلول افزوده شد. اتصال عرضی نانو پلیمرها نیز به یکدیگر با ماده TPP میسر گردید. زیست‌سنجی‌ها به روش تدخینی روی لاروهای سن سه 24ساعته انجام گرفت. مقادیر LC50 تدخینی اسانس نعناع فلفلی در مدت‌زمان 48 ساعت اسانس دهی 5/185 و برای نانو کپسول‌های آن برابر 296 میکرولیتر بر لیتر هوا به دست آمد. غلظت‌کشنده30% (LC30) اسانس برابر 127/75 میکرولیتر در لیتر هوا بود که بر روی فرا سنجه‌های زیستی باعث افزایش معنی‌دار طول دوره لاروی (شاهد: 19/68، تیمار با اسانس: 24/2 روز) و شفیرگی (شاهد: 12/03، تیمار با اسانس: 14/62 روز)، کاهش وزن لارو سن آخر (شاهد: 257، تیمار با اسانس: 141/43 میلی‌گرم) و وزن شفیرگی (شاهد: 291/75، تیمار با اسانس: 213/65 میلی‌گرم) گردید و همچنین تعداد تخم گذاشته شده به ازای افراد ماده کاهش معنی‌داری (شاهد: 405/6، تیمار با اسانس: 85/8) به‌همراه داشت. اندازه نانو ذرات سنتز شده در این پژوهش با روش DLS بررسی شد که برای اسانس نعناع فلفلی 45/5 نانومتر (54/5=PDI) بود و با توجه به تصاویر حاصل از میکروسکوپ الکترونی عبوری، نانو ذرات کروی شکل بودند. به‌منظور تعیین میزان دوام اسانس آزاد و نانو فرمولاسیون آن‌ها، از غلظت LC90 تدخینی اسانس‌ها روی لارو سن سه کرم غوزه پنبه استفاده گردید به این صورت که میزان تلفات لاروها پس از 48 ساعت تدخین ثبت و با لاروهای جدید جایگزین شدند و این آزمایش تا از دست دادن خاصیت کشندگی ادامه یافت. مقایسه میزان دوام کشندگی نشان داد که میزان دوام و ماندگاری اسانس در نانو کپسول‌ها دو برابر بیشتر از اسانس خالص بود. این اسانس نانو فرموله شده با فعالیت بیولوژیکی و خواص حشره‌کشی بالا، جایگزین مناسبی برای آفت‌کش‌های شیمیایی در حفاظت از محصولات گلخانه‌ای در برابر کرم غوزه پنبه بوده و پتانسیل بالایی برای شرکت در برنامه‌های مدیریت تلفیقی آفات (IPM) دارد.
کلیدواژه ها
 
Title
Toxic effect of Nanoformulation of Mentha piperita L. essential oil on Cotton Bollworm, Helicoverpa armigera (Lep.: Noctuidae)
Authors
naimeh hosseini, zeinab ahmadi
Abstract
Helicoverpa armigera Hubner is an important agricultural pest with worldwide distribution. annually causes significant damage. Controlling this pest mostly relies on chemical insecticides that cause many environmental and health issues. Searching alternative environmentally friendly insecticides for controlling insect pests is necessary. Using of biorational insecticides such as plants with insecticidal properties, can be a suitable alternative to chemical pesticides. Plant essential oils have shown a reliable pest control potential, but they cannot be used extensively for pest control due to their volatility and rapid oxidation. Nano-capsulation is a logical and new technology for solving physico-chemical problems of plant essential oils. The present work was carried out to evaluate the insecticidal effects of chitosan nanocapsules loaded with Mentha piperita L. essential oil against H. armigera. Nano-formulations of essential oil was prepared using TPP and low molecular weight biodegradable chitosan (CS) nano polymer. The bioassay tests were done on 3rd instar larvae by fumigant method. During 48 h exposure, the LC50 values for M.EO was 185 µl (essential oil) / lit (air) and for nano-encapsulated EO was 296 µl (essential oil) / lit (air). The sublethal effects studies were carried out by exposing 3rd instar larvae to LC30 concentration of free essential oil. The LC30 (127.75 µl (essential oil) / lit (air)) of essential oil showed significantly increased larval (Control=19.68; Mentha=24.2 days) and pupal (Control=12.03; Mentha=14.62 days) developmental times and reduced their weights (larval weight: Control=257; Mentha=141.43 mg; pupal weight: Control=291.75; Mentha=213.65 mg) in comparison to control insects. Furthermore, the number of eggs laid per female (Control=405.6; Mentha=85.8) was negatively affected by the tested essential oil. The loaded nanoparticles have spherical shape and the average size of EO@NP was found to be 45.5 nm (PDI=54.5) for M.EO@NPs. Fumigant toxicity studies of nanoformulated EO revealed the slow and persistent release of the active ingredient from nanomaterials, proving the effectiveness of chitosan (CS) nano-encapsulation in extending the insecticidal effect. the LC90 (calculated based on 48 h exposure study) concentration of EOs was used for durability activity study. This nanoformulated EO with high biological activity and insecticidal properties represent an alternative approach in the protection of greenhouse plants against H. armigera and also a great potential as part of an integrated pest management (IPM) strategy to manage this insect.
Keywords
Nanotechnology, cotton bollworm, Essential oil, Insecticidal activity, Chitosan