ملخص البحث باللغة العربية
التأثر السام والدراسة الكيموحيوية للكلورفلوزيرون، أوكسيمترين واسبينوساد على نحل العسل
Toxic Effect and Biochemical Study of Chlorfluazuron,Oxymatrine, and Spinosad on Honey Bees (Apis mellifera)
Archives of Environmental Contamination and Toxicology
Volume 58,Pages 722–732.
أسماء المشاركين فى البحث:
Entsar I. Rabea1 Hoda M. Nasr1 Mohamed E. I. Badawy2
1 Department of Pest Control and Environmental Protection,Faculty of Agriculture, Damanhour, Alexandria University,Alexandria, Egypt
2 Department of Pesticide Chemistry, Faculty of Agriculture, Alexandria University, 21545-El-Shatby, Alexandria, Egypt
تحت الظروف المعملية ، تم دراسة التأثيرات النسبية لاثنين من منظمات النمو الحشرى كلورفلوزيرون ، أوكسيمترين و المبيد الحيوي اسبينوساد على شغالات نحل العسل. فى هذة الدراسة مجموعات منفصلة من النحل تركت لمدة 24 ساعة لتتغذى على محلول السكروز 50 ٪ المحتوي على تركيزات مختلفة من المبيدات الحشرية المختبرة و تم تقدير أقل تركيز يتسبب في موت 50 ٪ من الأفراد المعاملة (LC50). أيضا تم دراسة التأثيرات التثبيطية على نشاط إنزيمى الأستيل كولين أستيريز والأدينوساين تراى فوسفتاز في كل من الرأس والصدر والبطن من النحل الحى بعد 24 ساعة من المعاملة لاستكشاف طريقة الفعل السام لهذه المركبات. Although most of the compounds were toxic to S. oryzae and T. castaneum, their toxicity varied with insect species and with the bioassay test.أوضحت النتائج أن اسبينوسادأظهرسميةعلىنحل العسل بقيمة LC50تساوى 7.34 ملجرام/لتر، يليهأوكسيمترين بقيمة LC50تساوى 10.68ملجرام/لتر، في حين كانالكلورفلوزيرونأقل سمية بقيمة LC50تساوى 2,526 ملجرام/لترووجد أيضا أن كل من أوكسيمترين واسبينوساد عند نفس التركيزات المختبرة (2.5 ، 5 ، 10 و 20 ملجرام/ لتر) أعطا تثبيطا ملحوظا فى نشاط أنزيم الأستيل كولين أستيريز في الأنسجة المختلفة لشغالات نحل العسل ، وأعلى نسبة تثبيط حصلت كانت مع الانزيم المعزول من الصدر. و مع ذلك وجد أن الكلورفلوزيرون عند تركيزات 400 ، 1،000 ، 2،000 ، 4،000 ملجرام/ لتر سبب تثبيط عالي لنشاط أنزيم الأستيل كولين أستيريز المعزول من الرأس (39.65 ٪ و 44.22 ٪ على 2،000 و 4،000 ملجرام/ لتر، على التوالي). وبالإضافة إلى ذلك أوضحت التأثيرات السامة للمركبات المختبرة على نشاط أنزيم الأدينوساين تراى فوسفتاز أن مركب اسبينوساد أعطى أعلى تأثير تثبيطى في الأنسجة المختلفة مقارنة مع أوكسيمترين عندنفس التركيزات و أعلى تثبيط وجد فى نشاط الانزيم المعزول من الرأس. وأظهرت النتائج أيضا أنأوكسيمترين كان أقل المركبات فى تثبيط نشاط إنزيمى الأستيل كولين أستيريز والأدينوساين تراى فوسفتاز.
ملخص البحثبالغة الإنجليزية
Volume 58, Pages 722–732.
ABSTRACT
Under laboratory conditions, the comparative effects of two insect growth regulators, chlorfluazuron and oxymatrine, and spinosad as a biopesticide were examined on honey bee workers (Apis mellifera L.). Separate groups of bees were left for 24 h to feed on 50% sucrose solution containing different concentrations of the tested insecticides, and the lethal concentration that caused 50% mortality (LC50) was estimated. The inhibitory effects on acetylcholinesterase (AChE) and adenosine triphosphatase (ATPase) activities as biochemical indicators were determined in vivo after 24 h in head, thorax, and abdomen of surviving bees obtained after treatments with a view to explore the possible mode of action of these compounds. Results indicated that exposure to spinosad showed toxicity to honey bees with LC50 value of 7.34 mg L-1, followed by oxymatrine (LC50 = 10.68 mg L-1), while chlorfluazuron was the least acutely toxic of the tested compounds (LC50 = 2,526 mg L-1). Oxymatrine and spinosad at the same tested concentrations (2.5, 5, 10, and 20 mg L-1) significantly inhibited AChE activity in different organs of honey bee workers, and high inhibition percentage was obtained with the enzyme isolated from the thorax. However, chlorfluazuron at 400, 1,000, 2,000, and 4,000 mg L-1 caused high inhibition of AChE activity isolated from the head (39.65% and 44.22% at 2,000 and 4,000 mg L-1, respectively). In addition, the toxic effects of the tested compounds on activity of ATPase indicated that spinosad caused the highest inhibitory effect in different organs compared with oxymatrine at the same concentrations, and high inhibition was found with ATPase isolated from the head. The results also indicated that oxymatrine was the least active compound for inhibition of AChE and ATPase.
توصيف ونشاط مضاد الميكروبات لمشتقات ن- (4- كاربوكسى بيوتيرويل) كيتوزان القابلة للذوبان في الماء ضد بعض مسببات الأمراض البكتيرية والفطرية
Characterization and antimicrobial activity of water-soluble N-(4-carboxybutyroyl) chitosans against some plant pathogenic bacteria and fungi
Carbohydrate Polymers
Volume 87, Issue 1, 4 January 2012, Pages 250-256.
1. Mohamed E. I. Badawy
Department of Pesticide Chemistry, Faculty of Agriculture, 21545-El-Shatby, Alexandria University, Alexandria, Egypt.
2. Entsar I. Rabea
Department of Pest Control and Environmental Protection, Faculty of Agriculture, DamanhourUniversity, 22516-Damanhour,Egypt
في هذا البحث، تم تحضير مشتقات من ن- (4- كاربوكسى بيوتيرويل) كيتوزان القابلة للذوبان في الماء مع درجات مختلفة من الاستبدال (DS) لتعزيز نشاط مضادات الميكروبات من جزيء الكيتوزان ضد مسببات الأمراض النباتية. وكان تفاعل الكيتوزان في محلول مائي من حامض الخليك 2 ٪ حمض مع الميثانول (1:1، V/ V) مع 0.1 ، 0.6 ، 0.3 و 1 مول من أنهيدريد الجلوتاريك إعطاء مشتقات من ن- (4- كاربوكسى بيوتيرويل) كيتوزان مع DSمن0.10, 0.25 ، 0.48 و 0.53 على التوالي.وتم التأكد من التركيب الكيميائىباستخدام مطياف الرنين المغناطيسي النووي1Hو13Cوالذي أظهر أنالتفاعل قد تم على مجموعة الأمينو. وكانت المشتقات المحضرة أكثر قابلية للذوبان من الكيتوزان الأصلي في الماء وحامض الخليك المخفف ومحلول هيدروكسيد الصوديوم.تم إختبار النشاط كمضادات للميكروبات ضد البكتيريا المسببة لمرض التدرن التاجى (Agrobacterium tumefaciens) والبكتيريا المسببة للعفن الطرى لثمار الخضروات والفاكهه (Erwinia carotovora)وفطريات العفن الرماديى Botrytis cinerea، فطر Pythium debaryanumالمسبب لذبول وسقوط البادرات وفطر Rhizoctonia solaniالمسبب لمرض الذبول الطرىفى البادرات. المركبات المحضرة عززتالنشاط المضاد للبكتيريا وإزداد بزيادة درجة الإستبدال.وكانالمركب ذو درجة إستبدال 0.53 الأكثر نشاطا حيث تم التركيز المثبط الأدنى (MIC) هو725 و 800 ملجم / لتر ضد tumefaciens،E. carotovoraعلى التوالي، وأيضا في تثبيط نمو الفطريات Botrytis cinerea(EC50=899 ملجم/لتر)،Pythium debaryanum(EC50=467 ملجم/لتر) و Rhizoctonia solani(EC50=1413 ملجم/لتر).
Water-soluble N-(4-carboxybutyroyl) chitosan derivatives with different degrees of substitution (DS) were synthesized to enhance the antimicrobial activity of chitosan molecule against plant pathogens. Chitosan in a solution of 2% aqueous acetic acid-methanol (1:1, v/v) was reacted with 0.1, 0.3, 0.6 and 1 mol of glutaric anhydride to give N-(4-carboxybutyroyl) chitosans at DS of 0.10, 0.25, 0.48 and 0.53, respectively. The chemical structures and DS were characterized by 1H- and 13C-NMR spectroscopywhich showed that the acylate reaction took place at the N-position of chitosan. The synthesized derivatives were more soluble than the native chitosan in water and in dilute aqueous acetic acid and sodium hydroxide solutions. The antimicrobial activity was in vitro investigated against the most economic plant pathogenic bacteria of Agrobacterium tumefaciens and Erwinia carotovora and fungi of Botrytis cinerea, Pythium debaryanum and Rhizoctonia solani. The antimicrobial activity of N-(4-carboxybutyroyl) chitosans was strengthened than the un-modified chitosan with the increase of the DS. A compound of DS 0.53 was the most active one with Minimum Inhibitory Concentration (MIC) of 725 and 800 mg/L against E. carotovora andA. tumefaciens, respectively and also in mycelial growth inhibiation against B. cinerea (EC50 = 899 mg/L),P. debaryanum (EC50 = 467 mg/L) and R. solani (EC50 = 1413 mg/L).
السمية والدراسات البيوكيميائية لإثنين من منظمات نمو الحشرات، ببروفيزين وبيروبروكسفينعلى دودة ورق القطن (سبدوبترا ليتولارس)
Toxicity and biochemical study of two insect growth regulators, buprofezin and pyriproxyfen, on cotton leafworm Spodoptera littoralis
Pesticide Biochemistry and Physiology
Volume: 98, Pages: 198-205, (2010)
Elsevier ScienceDirect
www.sciencedirect.com
Nasr, H. M.1; Badawy, M. E. I.2; Rabea, E. I.1
تمتقييم التأثيرات تحتالمميتة والمميتة لإثنين من منظمات نمو الحشراتببروفيزين وبيروبروكسفينعلى يرقات دودة ورق القطن(سبدوبترا ليتولارس). وتم تقدير نشاط إنزيمى الكيتينز والبولي فينولأوكسيديز في اليرقات الحية بعد المعاملةمن أجل التحقق منالتأثيرات البيوكيميائية لهذه المركبات. أعطت هذة المركبات سمية منخفضةضد اليرقات على معدلات تركيز0.05 ، 0.1 ، 0.25 ، 0.5 ، و1.0 منالمعدل الحقلى. ومع ذلك، فإن نسب الموتبعدستة أيام من التغذية على ضعف التركيز الحقلىكانت 46.6 و 100 ٪ لكلمن ببروفيزين وبيروبروكسفينعلى التوالي. وقد إنخفض إلى حد كبير زيادة الوزن مع زيادة التركيز. أظهر مركب البيروبروكسفيننشاطاعاليكمانع للتغذيةوذلك إعتماداعلى زيادة التركيز وتوقفت اليرقات عن التغذيةإبتداء من اليوم الثالث معأعلى جرعة. وفي المقابل لم يظهرالببروفيزينمنع للتغذيةبشكل ملحوظ إلا مع أعلى تركيز (3000 ملجم/كجم بيئة)حيثأعطى80.7 ٪. وقد أظهرت الجرعات العالية من المركبات تأثيراسلبياعلى العذارى، وخروجالحشرات الكاملة. فمركب الببروفيزينعلىالجرعة الموصى بها (1500 ملجم/كجم بيئة) سبب 93.3٪ تعذير و 53.3٪ ظهور للحشرات الكاملة. خلاف ذلك، فإن مركب البيروبروكسفينسبب تعذيربنسبة 21.3٪ ، صفر٪لظهور الحشرات الكاملةعلىالجرعة الموصى بها (75 ملجم/كجم بيئة) مقارنة ب 100٪ تعذير، 96.3٪ظهور للحشرات الكاملةفي الكنترول. ولقدإختلفتالمركبات في تأثيرها على نشاط إنزيمى الكيتينيز والبولي فينولأوكسيديز، وهذه الإنزيمات قد يكون لها علاقة بسمية كلا من الببروفيزين والبيروبروكسفينضددودة ورق القطن(سبدوبترا ليتولارس).
Lethal and sublethal effects of two insect growth regulators (IGRs) buprofezin and pyriproxyfen were evaluated on larvae of cotton leafworm Spodoptera littoralis. Activity of chitinase and polyphenol oxidase (PPO) in surviving larvae after treatment was carried out in order to investigate the biochemical influences of these compounds.The compounds were low toxic against the larvae at 0.05, 0.1, 0.25, 0.5, and 1.0 fold of the field application rate. However, the overall mortalities within six days of feeding at 2.0 fold were 46.67 and 100% forbuprofezin and pyriproxyfen, respectively. Larval weight gain was considerably decreased as concentration increased. Pyriproxyfenshowed high antifeedant activity in a concentration-dependent manner, and larvae stopped to eat from the third day with high dose.Conversely, buprofezin did not significantly show antifeedant except with high concentration (3000 mg (a.i)/Kg diet) that gave 80.68%. The high doses of both compounds showed adverse effects on pupae, and emergence of adults. Buprofezin at the recommended dose (1500 mg (a.i)/Kg diet) caused 93.33% pupation and 53.33% emergence of adults. Otherwise,pyriproxyfencaused 21.33% pupation and zere emergence of adults at the recommended dose(75 mg (a.i)/Kg diet)compared to 100% pupation, and 96.30% emergence of adults in the control. Both compounds varied in their influences on chitinase and PPO activity, and these enzymes could have relation with toxicity of buprofezin and pyriproxyfen against S. littoralislarvae.
جهد البوليمر الحيوى كيتوزان بأوزان جزيئية مختلفة فى مكافحة العفن الرمادى لثمار الطماطم بعد الحصاد
Potential of the biopolymer chitosan with different molecular weights to control postharvest gray mold of tomato fruit
Postharvest Biology and Technology
January 2009,Vol., 51(1): 110-117.
يعتبر المسبب المرضى للعفن الرمادى (بوتريتس سيناريا)الأكثر أهمية إقتصادية كمسبب مرضى للخضروات والفاكهة قبل وأثناء وبعد الحصاد أثناء النقل والتخزين. ولذلك فإن هذا البحث يهدف إلى توضيح درجة كفاءة المركب الطبيعى كيتوزان بأوزان جزيئية مختلفة ضد هذا المسبب المرضى كإختبار مباشر ضد النمو الفطرى فى البيئة الغذائية (In vitro) و كمعاملة ثمار الطماطم المعداه بجراثيم الفطر بتركيزات مختلفة من تلك المركبات ثم قياس درجة الحماية من حدوث العفن والنمو الفطرى عليها (In vivo).
أوضحت النتائج المتحصل عليها من البحث أن إختبار التقييم الحيوى المباشر على الفطر المنمى على البيئة الغذائية ان التأثير الإبادى لمركبات الكيتوزان المختبرة يزداد كلما إنخفض الوزن الجزيئى. كما أوضحت نتائج إختبارات ال In vivoعلى ثمار الطماطم أن المعاملات بمركبات الكيتوزان المختلفة فى الوزن الجزيئى أحدثت خفض معنوى فى درجة الإصابة بالعفن الفطرى وأن كل كل المعاملات على التركيزات 2000 ؛ 4000 ملجم/لتر أوضحت تحكم أو إبادة كاملة للنمو الفطرى على الثمار المجروحة.
ومن تلك النتائج وجد أن الكيتوزان ذو الوزن الجزيئى 5.7 × 410 جم/مول كان الأعلى كفاءة مقارنة بكل المركبات المختبرة كإختبار مباشر على النمو الفطرى (In vitro). كما أن النتائج أشارت إلى أن تركيزات الكيتوزان المرتفعة عن 1000 ملجم/لتر كانت مرتبطة بخفض درجة حدوث الإصابة بالمرض بغض النظر عن ظروف التخزين المختلفة.
بالإضافة إلى ما سبق فقد تم دراسة تأثير تلك المركبات كمحفزات او منبهات للمواد التى تفرز من الثمار التى تهاجم بالمسبب المرضى. حيث وجد أن المعاملة بمركبات الكيتوزان الطبيعية لثمار الطماطم أدى إلى زيادة البروتين الكلى وكذلك زيادة إفراز المركبات الفينولية وخفض تركيز إنزيم Polyphenoloxidase (PPO)فى الثمار المجروحة. والنتائج المتحصل عليها من هذا البحث تقترح أن التاثيرات لمركبات الكيتوزان ضد فطر العفن الرمادى (بوتريتس سيناريا)فى ثمار الطماطم بعد الحصاد ترجع إلى التأثير المباشر ضد النمو الفطرى وكذلك نتيجة تأثيرها فى تحفيز إنتاج المواد الدفاعية التى تنتج من داخل الثمار بعد مهاجمتها بالمسبب المرضى.
ملخص البحثبالغة الإنجليزية:
Gray mold caused by Botrytis cinerea (Pers.) is the most economically important postharvest disease of fruit and vegetables at harvest and during storage. Therefore the current study was conducted to investigate the effectiveness of chitosan with different molecular weight on gray mold as in vitro and in vivo in tomato fruit (Solanum lycopersicumL. var.lycopersicum) stored at different temperatures. In an in vitro experiment, the result demonstrated that the antifungal activity increased as the chitosan molecular weight decreased. In an in vivo study, chitosan treatments significantly reduced fungal decay and all compounds with concentrations of 2000 and 4000 mg/L exhibited complete control of the fungus in wound-inoculated fruit. Chitosan with a molecular weight of 5.7×104 g/mol was the most effective compound among those tested. The result also revealed that high chitosan concentrations correlated with low disease incidence regardless of storage conditions. In addition to theantifungal activity, chitosan also had the potential for the elicitation of defense markers, including total soluble phenolic compounds, polyphenoloxidase (PPO) activity and total protein content. The result showed that chitosan treatment decreased the activity of PPO and enhanced the total protein and phenolic compounds in wounded tomato fruit. These findings suggest that the effects of chitosan with different molecular weights on gray mold in tomato fruit may be associated with direct fungitoxic properties against the pathogen, and the elicitation of biochemical defense responses in fruit.
تقييم النشاط البيولوجى لمشتقات ن-بنزيل كيتوزان ضد بعض البكتيريا والفطريات الممرضة للنبات
In vitro assessment of N-(benzyl)chitosan derivatives against some plant pathogenic bacteria and fungi
European Polymer Journal
Volume 45, Issue 1, January 2009, Pages 237-245
Entsar I. Rabea, Mohamed E. I. Badawy, Walter Steurbaut and Christian V. Stevens
البكتيريا والفطريات الممرضة للنبات تؤثر سلبيا على عدد هائل من الخضروات والفاكهه ذات الأهمية الإقتصادية العالية خلال فترات النمو فى الحقل وكذلك خلال فترات اثناء فترات النقل والتخزين بعد الحصاد. ولذلك يتركز البحث الحالى على تحضير مشتقات من مركب الكيتوزان الطبيعى عن طريق إدخال مجموعة البنزيل بهدف زيادة الكفاءة البيولوجية لهذا المركب ضد مثل هذه الممرضات. حيث تم تفاعل مركب الكيتوزان مع مجموعة من الألدهيدات الأروماتية ثم إجراء الأختزال الأمينى لها بواسطة الصوديوم بوروهيدريت لإنتاج مشتقات من ن-بنزيل كيتوزان. ولقد تم التأكد من التركيب الكيميائى لهذة المركبات وحساب درجة الإستبدال على جزيئ الكيتوزان بواسطة جهاز الرنين النووى المغناطسىNMRوكانت درجات الإستبدال تتراوح من0.12إلى0.29.بعد ذلك تم التقييم البيولوجى ضد بكتيريا المسببة لمرض التدرن التاجى (Agrobacterium tumefaciens) وبكتيريا المسببة للعفن الطرى لثمار الخضروات والفاكهه (Erwinia carotovora) وكان مركب N-(o-ethylbenzyl)chitosanهو الأعلى تأثير إبادى ضد بكتيريا Erwinia carotovoraحيث كانت قيمة التركيز المسبب لموت 100% من البكتيريا(MIC) هى 500 ملجم/لتر بينما مركب N-(o,p-diethoxybenzyl)chitosanكان هو الأعلى ضد بكتيريا Agrobacterium tumefaciensحيث كانت قيمة التركيز المسبب لموت 100% من البكتيريا(MIC) هى 1050 ملجم/لتر. بالاضافة إلى ذلك فقد تم التقييم البولوجى ضد كلا من فطر Fusarium oxysporumالمسبب لعفن الجذور وسقوط البادرات وفطر Pythium debaryanumالمسبب لمرض الذبول الطرىفى البادرات وذلك بإختبار قياس قطر النمو الفطرى المنمى على البيئة الغذائية. أوضحت النتائج المتحصل عليها أن مركب N-(o,p-diethoxybenzyl)chitosanهو الأعلى تأثير حيث كانت قيم التركيز المسبب لموت 50% من النمو الفطرى(EC50) هى 400 و 468 ملجم/لتر لكل من Fusarium oxysporumو Pythium debaryanumعلى التوالى. أيضا تم إختبار كفاءة الكيتوزان والمركبات المحضرة ضد إنبات الجراثيم لفطر Fusarium oxysporumوكانت معظم المركبات المحضرة لها تأثير جيد فى تثبيط نمو تلك الجراثيم (>90%) على تركيز 1000 ملجم/لتر.
Plant pathogenic bacteria and fungi negatively affect a large number of important fruit and vegetables during the growing season and throughout postharvest storage. Therefore, the current study focuses on a preparation of N-(benzyl)chitosan derivatives as antimicrobial agents to control these microorganisms. Chitosan was reacted with a set of aromatic aldehydes by reductive amination involving formation of the corresponding imines, followed by reduction with sodium borohydride to produce the N-(benzyl)chitosan derivatives. The end products were analyzed using 1H-NMR spectroscopy and degrees of substitution ranged from 0.12 to 0.29. The antibacterial activity was evaluated in vitro against the crown gall disease Agrobacterium tumefaciens (Family: Rhizobiaceae; Class:Alpha Proteobacteria) and the soft mold disease Erwinia carotovora (Family: Enterobacteriaceae; Class:Gamma Proteobacteria) by the nutrient agar dilution method.A higher activity of chitosan and its derivatives was obtained withN-(o-ethylbenzyl)chitosan with a MIC of 500 mg/L againstE. carotovora, while N-(o,p-diethoxybenzyl)chitosan was the most active one against A. tumefaciens with a MIC of 1050 mg/L. In addition, the in vitro antifungal assessment against root rot disease Fusarium oxysporum (Family: Tuberculariaceae; Class: Deuteromycetes) and the leaf spots and blights disease Pythium debaryanum (Family: Pythiaceae; Class: Oomycetes) was tested by a mycelial radial growth technique.The data showed thatN-(o,p-diethoxybenzyl)chitosan was the most active one with an EC50 of 400 and 468 mg/L for F. oxysporum and P. debaryanum, respectively. In addition, chitosan derivatives had a detrimental effect on spore germination for F. oxysporum. Most of these derivatives exhibited high inhibition percentage (> 90%) of spore germination at 1000 mg/L.