Forscher haben insektizide und fraßhemmende Wirkung von Cadalen nachgewiesen, einer Verbindung, die aus den Rhizomen von … isoliert wurde. Purpur-Zypergras (Cyperus rotundus)gegen die Larven des Herbstheerwurms, Spodoptera frugiperdaIn der Studie wurden Pflanzenextrakte und die gereinigte Verbindung in Tests auf Kontakttoxizität, Fresshemmung, Larvenentwicklung und Entgiftungsenzymaktivität untersucht.
Die Dichlormethanfraktion zeigte unter den getesteten Extrakten die höchste insektizide Wirkung. Die mittlere letale Dosis (LD50) erreichte nach 24 Stunden 4,58 Mikrogramm pro Larve. Cadalen allein wies im gleichen Zeitraum eine mittlere letale Dosis von 4,12 Mikrogramm pro Larve auf. Cypermethrin, das als Positivkontrolle verwendet wurde, zeigte eine mittlere letale Dosis von 0,01 Mikrogramm pro Larve.
Die Ergebnisse deuten auf das Potenzial von Cadalen als Leitstruktur für die Forschung an pflanzlichen Insektiziden hin. Die Studie wurde jedoch unter Laborbedingungen durchgeführt. Die Forscher selbst weisen auf die Notwendigkeit von Untersuchungen zur Persistenz im Freiland, Photostabilität, Phytotoxizität in Mais sowie zu Auswirkungen auf Bestäuber und andere Nützlinge hin.
In der Arbeit werden die getrockneten Rhizome von Cyperus rotundus Die Proben wurden sequenziell mit Hexan, Dichlormethan, Ethylacetat und Ethanol extrahiert. Methanol lieferte mit 4,37 % (Trockengewicht) die höchste Ausbeute an Rohextrakt. Selbst bei geringeren Ausbeuten konzentrierten die Dichlormethan- und Hexanextrakte die relevantesten biologischen Aktivitäten gegen … Spodoptera frugiperda.
In Kontakttoxizitätstests applizierten die Forscher die Extrakte auf Larven im zweiten Larvenstadium. Alle Extrakte zeigten Aktivität. Der Dichlormethan-Extrakt erreichte eine mittlere letale Dosis von 4,58 Mikrogramm pro Larve nach 24 Stunden und 4,04 Mikrogramm pro Larve nach 48 Stunden. Der Hexan-Extrakt wies nach 24 Stunden 5,83 Mikrogramm pro Larve auf. Der Ethanol-Extrakt erreichte 6,49 Mikrogramm pro Larve. Ethylacetat zeigte mit 13,95 Mikrogramm pro Larve die geringste Toxizität.
Das Team wählte den Dichlormethan-Extrakt zur Isolierung der Verbindungen aus. Die chromatographische Trennung ergab zehn Fraktionen. Fraktion F2 wurde einer präparativen Dünnschichtchromatographie unterzogen. Dabei wurde Cadalen als farbloses Öl isoliert. Die Identifizierung erfolgte mittels Wasserstoff- und Kohlenstoff-NMR-Spektroskopie. Die Reinheit wurde auf über 95 % geschätzt.
Cadalene behielt eine Aktivität, die nahezu der des ursprünglichen Extrakts entsprach. In einem Kontakt-Bioassay zeigte die Verbindung eine mittlere letale Dosis von 4,12 Mikrogramm pro Larve nach 24 Stunden und 3,76 Mikrogramm pro Larve nach 48 Stunden. In einer künstlichen Diät reduzierte die Verbindung ebenfalls die Nahrungsaufnahme der Larven. Der mittlere Wert der Nahrungsaufnahmehemmung betrug nach 24 Stunden 11,07 Milligramm pro Gramm Diät.
Die Extrakte beeinflussten auch die Futteraufnahme bei künstlicher Nahrung. Nach 12 Stunden zeigte der Dichlormethan-Extrakt eine mittlere Futteraufnahmehemmung von 12,07 Milligramm pro Gramm Futter. Der Ethanol-Extrakt erreichte 14,91 Milligramm pro Gramm, der Hexan-Extrakt 15,65 Milligramm pro Gramm. Nach 24 Stunden wies der Ethylacetat-Extrakt mit 8,51 Milligramm pro Gramm den niedrigsten Wert auf.
In einem Test mit Maisblattscheiben zeigte der Hexanextrakt zu Beginn der Exposition eine stärkere Fraßhemmung. Der Medianwert der Fraßhemmung erreichte nach 2 Stunden 17,13 Mikrogramm pro Quadratzentimeter. Der Dichlormethanextrakt wies im gleichen Zeitraum 24,48 Mikrogramm pro Quadratzentimeter auf. Nach 4 und 6 Stunden zeigte der Dichlormethanextrakt eine konstantere Wirkung mit Werten von 27,68 bzw. 28,46 Mikrogramm pro Quadratzentimeter.
Die Behandlungen beeinflussten auch die Insektenentwicklung. Larven, die mit behandeltem Futter gefüttert wurden, zeigten im Fütterungsversuch keine sofortige Mortalität, wiesen jedoch eine geringere Verpuppungsrate und eine höhere kumulative Mortalität bis zum Schlüpfen der adulten Insekten auf. Der Dichlormethan-Extrakt reduzierte die Verpuppungsrate auf 53,33 % und erhöhte die kumulative Mortalität auf 60 %. Cadalene führte zu einer Verpuppungsrate von 50,33 % und einer kumulativen Mortalität von 53,33 %. In der Kontrollgruppe betrug die Verpuppungsrate 90 % und die kumulative Mortalität 10 %.
Enzymatische Analysen zeigten eine Beeinträchtigung der Entgiftungswege. Bei medianen letalen Dosen reduzierte der Dichlormethan-Extrakt die Carboxylesterase-Aktivität von 886,60 auf 639,63 Nanomol p-Nitrophenol pro Minute und Milligramm Protein. Cadalene reduzierte diese Aktivität auf 557,85 Nanomol p-Nitrophenol pro Minute und Milligramm Protein.
Die Glutathion-S-Transferase zeigte ebenfalls eine Reduktion durch Cadalen bei einer mittleren letalen Dosis. Die Aktivität sank von 7,06 auf 4,98 × 10⁻³ CDNB-Konjugatprodukt pro Milligramm Protein pro Minute. Der Dichlormethan-Extrakt reduzierte den Wert auf 6,06 × 10⁻³ CDNB-Konjugatprodukt pro Milligramm Protein pro Minute.
Die Forscher interpretieren diese Ergebnisse als Hinweis auf eine Beeinträchtigung der Entgiftungsmechanismen. Sie weisen jedoch darauf hin, dass die Daten keine Unterscheidung zwischen direkter biochemischer Hemmung und sekundären Effekten infolge toxischen Stresses zulassen. Die Studie untersuchte lediglich die mediane letale Dosis und die mediane Nahrungshemmung. Untersuchungen mit höheren Konzentrationen und In-vitro-Enzymtests sind weiterhin erforderlich, um den Wirkmechanismus zu bestätigen.
Die Studie hebt auch Einschränkungen für die landwirtschaftliche Anwendung hervor. Die Untersuchungen wurden im Labor durchgeführt. Es gab keine Phytotoxizitätstests an Maispflanzen. Auch Untersuchungen auf halbautomatischen Feldern oder im Gewächshaus fanden nicht statt.
Weitere Informationen finden Sie unter doi.org/10.1016/j.napere.2026.100201
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