Physiologische Auswirkungen einer Kombination aus der äußeren Samenschale von Ginkgo biloba und Extrakten aus Blättern von Platycodon grandiflorus auf die Keimlinge von Diamantmotten und Kreuzblütlern
Die Diamantmotte (Plutella xylostella), ein weltweit häufiger landwirtschaftlicher Schädling, ernährt sich hauptsächlich von den Blättern von Kreuzblütlern wie Kohl, Blumenkohl und Rettich. Seine wirksame Bekämpfung hat einen erheblichen wirtschaftlichen und sozialen Wert. Aus Pflanzen gewonnene Biopestizide haben einzigartige Vorteile bei der Bekämpfung von Schädlingen in der Landwirtschaft, da sie wenig resistent sind, die Nahrungskette nur minimal schädigen und sich nicht in der Nahrungskette anreichern. Ginkgo Bilobasarcotesta (Gbs) und Phytolacca Americana Leaf (Pal), zwei leicht zu beschaffende und kostengünstige pflanzliche Ressourcen, haben mit ihren Extrakten nachweislich eine gute Tötungswirkung gegen die Diamantmotte. Die Kombination der beiden hat ein erhebliches Entwicklungspotenzial, da sie im Vergleich zu den einzelnen Wirkstoffen in einem bestimmten Verhältnis eine höhere Wirksamkeit bei der Vorbeugung und Bekämpfung aufweist. Biopestizide, insbesondere zusammengesetzte Biopestizide, sind Mischungen aus mehreren aktiven Komponenten, und ihre abtötende Wirkung ist oft das Ergebnis der synergistischen Wirkung mehrerer Komponenten. Daher ist der Wirkungsmechanismus komplexer als bei chemischen Pestiziden. So schädigen biologische Schädlingsbekämpfungsmittel das Darmwandgewebe von landwirtschaftlichen Schädlingen, verändern die Synthese von Neurotransmittern, verursachen Funktionsstörungen oder Nervenschäden an Neurotransmitterrezeptoren, greifen in den intrazellulären Stoffwechsel ein und blockieren die Entgiftungsreaktion des Körpers - dies sind die üblichen Mechanismen, mit denen biologische Schädlingsbekämpfungsmittel landwirtschaftliche Schädlinge wirksam töten. Die Kombination aus der äußeren Samenschale von Ginkgo biloba und Extrakten aus Platycodon grandiflorus tötet nachweislich die Diamantmotte, aber der Wirkmechanismus ist noch unklar. Werden Biopestizide auf pflanzlicher Basis auf Pflanzenstängel, Blätter und andere Teile gesprüht, kann ein Teil von ihnen in den Pflanzenkörper eindringen, was in der Pflanze unterschiedlich starke physiologische Reaktionen auslösen kann, die sich in Wachstum, Entwicklung und physiologischen Indikatoren zeigen. Aufgrund der unterschiedlichen Wirkstoffe, die in den verschiedenen aus Pflanzen gewonnenen Biopestiziden enthalten sind, können die ausgelösten physiologischen Reaktionen sehr unterschiedlich oder sogar völlig gegensätzlich sein. Die Kreuzblütler sind die Hauptziele der Rautenmotte. Wenn eine Verbindung aus der äußeren Samenschale von Ginkgo biloba und Extrakten aus Blättern von Platycodon grandiflorus zur Bekämpfung der Diamantmotte versprüht wird, ist nicht klar, welche physiologische Reaktion die Verbindung in Kreuzblütlern hervorruft. Aus diesem Grund konzentrierte sich diese Studie auf die Struktur des Darmgewebes der Diamantmotte und die Veränderungen in der Aktivität charakteristischer Enzyme, die eng mit der Neurotoxizität, der chemischen Entgiftung und den antioxidativen Funktionen in vivo unter der Wirkung einer Kombination aus der äußeren Samenschale von Ginkgo biloba und Extrakten aus Blättern von Platycodon grandiflorus zusammenhängen. Ziel war es, die Auswirkungen der Kombination auf die physiologischen Funktionen der Diamantmotte, wie Verdauung, Nervensystem und Entgiftung, vorläufig zu untersuchen. Die repräsentative Pflanze der Familie der Brassicaceae, Radieschensetzlinge, wurde als Forschungsobjekt genommen, und die Auswirkungen der Kombinationsbehandlung auf das Wachstum und die Physiologie der Pflanzensetzlinge wurden untersucht, um eine experimentelle Grundlage für die wissenschaftliche Anwendung der Kombination in der landwirtschaftlichen Produktion zu schaffen.

Die toxische Wirkung der Verbindung auf die nicht tödlich verlaufende Diamantmotte kann bis zum Puppenstadium anhalten. Immer mehr lokale, charakteristische Pflanzenressourcen haben nachweislich eine gute Abtötungswirkung auf landwirtschaftliche Schädlinge und ein großes Potenzial für die Entwicklung von Biopestiziden auf Pflanzenbasis. Bei der Bewertung der Wirksamkeit von Biopestiziden auf Pflanzenbasis wird jedoch häufig nur die kurzfristige Abtötungsaktivität berücksichtigt. In dieser Studie wurde festgestellt, dass unter der Behandlung mit einer Kombination aus Gbs- und Pal-Extrakten einige Diamantmottenlarven während der Anwendungsphase nicht abgetötet wurden und den anschließenden Wachstums- und Entwicklungsprozess fortsetzten und Kokons bildeten; im Vergleich zur Kontrollgruppe waren das Kokongewicht und die Eklosionsrate des Kokons signifikant reduziert, was darauf hindeutet, dass die toxische Wirkung des in die Diamantmotte aufgenommenen Wirkstoffs nicht auf das kurze Zeitfenster des Larvenstadiums beschränkt ist, sondern alle Stadien des Lebenszyklus der Diamantmotte umfasst, sogar das Puppenstadium. In den letzten Jahren hat sich auch gezeigt, dass Blattextrakte aus Pflanzen wie Centella asiatica, Eucommia ulmoides und Eucalyptus grandiflorus die Verpuppungsrate und das Puppengewicht der Diamantmotte erheblich hemmen. Es zeigt sich, dass Biopestizide auf pflanzlicher Basis den gesamten Lebenszyklus der Diamantmotte und anderer pflanzenfressender Insekten von der Larve bis zum ausgewachsenen Tier beeinflussen können und somit eine gewisse Rolle bei der Schädlingsbekämpfung in der Landwirtschaft während des Puppen- und Erwachsenenstadiums spielen, dem bisher nicht viel Aufmerksamkeit geschenkt wurde. In einer Studie wurde festgestellt, dass die angemessene Konzentration des Extrakts aus der äußeren Samenschale von Ginkgo biloba nicht nur den Ertrag und die Qualität der Seidenraupenkokons nicht beeinträchtigt, sondern auch diese beiden Produktionsindikatoren der Seidenraupenkokons verbessert. Daher vermuten wir vorläufig, dass die hemmende Wirkung des Wirkstoffs auf das Kokongewicht und die Eklosionsrate der Diamantmotte in dieser Studie hauptsächlich von dem Extrakt aus den Blättern von Platycodon grandiflorus stammt oder das Ergebnis der Wechselwirkung zwischen den beiden Extrakten ist.
Die toxische Wirkung von zusammengesetzten Wirkstoffen auf die Larven der Diamantmotte ist das Ergebnis mehrerer synergistischer Wirkmechanismen. Aus Pflanzen gewonnene Biopestizide enthalten komplexe und vielfältige Wirkstoffe, während Mischformulierungen auf der Grundlage mehrerer Pflanzenextrakte noch komplexer sind. Nachdem die Wirkstoffe des Extrakts in den Körper der landwirtschaftlichen Schädlinge gelangt sind, können sie synergistisch auf mehrere Targets statt auf ein einzelnes Target wirken und dadurch ihre verschiedenen physiologischen Funktionen wie Verdauung, Stoffwechsel, Nerven und Kreislauf beeinträchtigen, was zu entsprechenden Effekten wie Nahrungsverweigerung, Betäubung und Mortalität führt. In dieser Studie wurde festgestellt, dass nach der Behandlung mit einer Kombination aus Gbs- und Pal-Extrakten keine signifikanten Veränderungen in Form, Farbe und Struktur des Verdauungstrakts von Diamantmottenlarven im Vergleich zur Kontrollgruppe auftraten, was darauf hindeutet, dass die Kombination keine signifikante zerstörerische Wirkung auf den Verdauungstrakt der Diamantmotte hatte; sie verringerte jedoch die Aktivität von AchE und CarE im Insektenkörper erheblich. AchE kann die Hydrolyse von Acetylcholin katalysieren, was die Übertragung cholinerger Nervensignale beeinflusst und die Entwicklung und Regeneration von Nervengewebe reguliert. CarE kann die Zersetzung von Fettcarbonsäureestern, aromatischen Estern, aromatischen Aminen und anderen Verbindungen katalysieren, wobei es eine entgiftende Enzymfunktion ausübt und den Insektenkörper mit einer Insektizidresistenz ausstattet. Der Rückgang der AchE- und CarE-Aktivität deutet darauf hin, dass die in dem Präparat enthaltenen Wirkstoffe wie Saponine, Glykoproteine, Phenolsäuren und Lactone die Expression der oben genannten Enzymgene in der Diamantmotte verringern oder die Enzymaktivität durch Bindung an AchE und CarE verringern, um die räumliche Struktur der Enzymmoleküle zu beeinflussen, was zu einer Schwächung der Nervensignalübertragung und der Entgiftungsfunktion der Diamantmotte führt. Unter der Behandlung mit dem zusammengesetzten Wirkstoff waren die Aktivitäten von Peroxidase und Katalase in der Diamantmotte im Vergleich zur Kontrollgruppe deutlich reduziert, was darauf hindeutet, dass der zusammengesetzte Wirkstoff auch das antioxidative System des Insekts beeinträchtigen kann, was zu einem schweren Ungleichgewicht des antioxidativen Systems und einer großen Ansammlung von freien Radikalen führt, was wiederum Anomalien in der Zellstruktur und den physiologischen Funktionen zur Folge hat. Daher sind die toxischen Wirkungen der Kombination von Gbs- und Pal-Extrakten auf die Larven der Diamantmotte möglicherweise nicht von einem einzigen Mechanismus abhängig, sondern eher das Ergebnis der synergistischen Wirkung mehrerer Mechanismen.
Die Anwendung von Wirkstoffen kann physiologische Reaktionen sowie Wachstum und Entwicklung der behandelten Pflanzen hervorrufen. Biologische Schädlingsbekämpfungsmittel, die auf die Oberfläche von Pflanzen, insbesondere auf die Blätter, gesprüht werden, können nicht nur landwirtschaftliche Schädlinge abtöten, sondern sich auch in unterschiedlichem Maße auf das Wachstum, die Entwicklung und die Physiologie der behandelten Pflanzen auswirken. Untersuchungen haben ergeben, dass eine angemessene Konzentration des Extrakts aus der äußeren Samenschale von Ginkgo biloba das Wachstum von Maulbeerzweigen sowie die Keimung und das Wachstum von Gräsern und Hülsenfrüchten fördern kann; Extrakte aus Pflanzen wie Asarum können die Stressresistenz von Auberginensetzlingen verbessern. In dieser Studie wurde festgestellt, dass die Anwendung von Wirkstoffen einen gewissen Grad an Hemmwirkung auf die Netto-Photosyntheserate und das Pflanzenwachstum der repräsentativen Kulturpflanze der Familie der Brassicaceae, dem Rettich, hat. Physiologische Indikatoren wie die SOD-Aktivität, die POD-Aktivität, der MDA-Gehalt und die Leitfähigkeit in den Blättern der Sämlinge waren deutlich höher als in der Kontrollgruppe. Dies deutet darauf hin, dass die Besprühung mit zusammengesetzten Wirkstoffen eine Stressreaktion bei Radieschen und anderen Brassicaceae-Pflanzenkeimlingen auslösen und auch die Photosyntheserate der Blätter sowie das Pflanzenwachstum und die Entwicklung in unterschiedlichem Maße hemmen kann. Obwohl die hemmende Wirkung nicht linear mit der Konzentration ansteigt, deutet dies auch darauf hin, dass in der praktischen Anwendung unter der Prämisse einer wirksamen Bekämpfung der Diamantmotte die Anwendungskonzentration von zusammengesetzten Wirkstoffen so weit wie möglich reduziert werden sollte, um ihre negativen Auswirkungen auf das Wachstum und die Entwicklung von Brassicaceae-Pflanzensämlingen zu vermeiden.