Progress in Plant Protection

Biological activity of phenolic acids extracts against the grain aphid (Sitobion avenae F.)
Aktywność biologiczna roślinnych ekstraktów zawierających kwasy fenolowe w stosunku do mszycy zbożowej (Sitobion avenae F.)

Paweł Czerniewicz, e-mail: pawel.czerniewicz@uph.edu.pl

Uniwersytet Przyrodniczo-Humanistyczny w Siedlcach, Katedra Biochemii i Biologii Molekularnej, Prusa 14, 08-110 Siedlce, Polska

Aldona Kopczyńska, e-mail: a.kopczynska@dobrydietetyk.pl

Uniwersytet Przyrodniczo-Humanistyczny w Siedlcach, Katedra Biochemii i Biologii Molekularnej, Prusa 14, 08-110 Siedlce, Polska

Grzegorz Chrzanowski, e-mail: gregorychrzanowski@yahoo.com

Uniwersytet Przyrodniczo-Humanistyczny w Siedlcach, Katedra Biochemii i Biologii Molekularnej, Prusa 14, 08-110 Siedlce, Polska
Streszczenie

The aphids are serious pests of plants and they can significantly decrease yield by direct feeding, and indirectly by viruses transmission. Application of synthetic insecticides is still the main method of aphid control, however, it has a negative impact on ecosystems. The effect of plant phenolic extracts from Juglans regia, Nicotiana tabacum, Mentha × piperita, Sambucus nigra and Hypericum perforatum on behavior and development of the grain aphid was studied. Moreover, the influence of the plant phenolics on the aphid proteolytic enzymes was examined as well. The significant reduction of aphid growth and development was found after the treatment with walnut, tobacco, and peppermint extracts. These extracts decreased fecundity of the aphid females and in consequence intrinsic rate of natural increase. It was proved that walnut phenolics inhibited the aphid proteolytic enzymes, trypsin and pepsin the most. Moreover, phenolic acids from tobacco and peppermint reduced the activity of these enzymes as well, however, this effect was weaker than after the treatment with walnut extract.

 

Mszyce są jednymi z najważniejszych szkodników roślin. Obniżają wysokość plonów w wyniku bezpośredniego żerowania, jak również są wektorami wirusów. Zastosowanie syntetycznych insektycydów pozostaje główną metodą walki z tymi szkodnikami, jednak powoduje ono niekorzystny wpływ na ekosystemy. W pracy zbadano wpływ roślinnych ekstraktów (Juglans regia, Nicotiana tabacum, Mentha × piperita, Sambucus nigra i Hypericum perforatum) zawierających kwasy fenolowe na zachowanie oraz rozwój mszycy zbożowej. Ponadto określono wpływ tych związków na zmiany aktywności proteaz. Wykazano, że kwasy fenolowe z orzecha włoskiego, tytoniu szlachetnego i mięty pieprzowej ograniczały płodność samic Sitobion avenae oraz hamowały ich rozwój. Dowiedziono, że ekstrakt z orzecha włoskiego najsilniej hamował aktywność pepsyny i trypsyny w tkankach mszyc. Również fenole z tytoniu szlachetnego i mięty pieprzowej ograniczały aktywność peroksydaz, jednak efekt ten był wyraźnie słabszy niż w przypadku kwasów orzecha włoskiego.

Słowa kluczowe
aphids; biopesticides; antibiosis; deterrence index; pepsin; trypsin; mszyce; biopestycydy; antybioza; indeks deterencji; pepsyna; trypsyna
Referencje

Ali A., Rizvi P.Q., Khan F.R. 2010. Bio-efficacy of some plant extracts against mustard aphid, Lipaphis erysimi Kalt. on indian mustard, Brassica juncea. Journal of Plant Protection Research 50 (2): 130–132.

 

Birch L.C. 1948. The intrinsic rate of natural increase of an insect population. Journal of Animal Ecology 17 (1): 15–26. DOI: 10.2307/1605.

 

Boatman N.D., Parry H.R., Bishop J.D., Cuthbertson A.G.S. 2007. Impacts of agricultural change on farmland biodiversity in the UK. p. 1–32. In: ”Biodiversity Under Threat” (R.E. Hester, R.M. Harrison, eds.). RSC Publishing, Cambridge, UK, 290 pp.

 

Bradford M.M. 1976. A rapid and sensitive method for the quantitation of microgram quantities of protein utilizing the principle of protein-dye binding. Analytical Biochemistry 72 (1–2): 248–254. DOI: 10.1016/0003-2697(76)90527-3.

 

Brault V., Herrbach E., Reinbold C. 2007. Electron microscopy studies on luteovirid transmission by aphids. Micron 38 (3): 302–312. DOI: 10.1016/j.micron.2006.04.005.

 

Cao H.H., Pan M.Z., Liu H.R., Wang S.H., Liu T.X. 2015. Antibiosis and tolerance but not antixenosis to the grain aphid, Sitobion avenae (Hemiptera: Aphididae), are essential mechanisms of resistance in a wheat cultivar. Bulletin of Entomological Research 105 (4): 448–455. DOI: 10.1017/S0007485315000322.

 

CDPR (California Department of Pesticide Regulation). 2013. Summary of toxicology data imidacloprid. http://www.cdpr.ca.gov/docs/risk/toxsums/pdfs/3849.pdf [Accessed: 18.11.2013].

 

Chen M.S. 2008. Inducible direct plant defense against insect herbivores: a review. Insect Science 15 (2): 101–114. DOI: 10.1111/j.1744-7917.2008.00190.x.

 

Chrzanowski G. 2007. Impact of selected phenylpropanoid acids on the growth and development of grain aphid Sitobion avenae (F.). [Wpływ wybranych kwasów fenylopropenowych na wzrost i rozwój mszycy zbożowej (Sitobion avenae (F.))]. Aphids and Other Hemipterous Insects 13: 175–181.

 

Chrzanowski G., Czerniewicz P., Sytykiewicz H., Sempruch C., Cudziło-Abramczuk J. 2016. Alkaloidy jako biopestycydy w stosunku do mszycy czeremchowo-zbożowej [Rhopalosiphum padi (L.)] i mszycy brzoskwiniowej [Myzus persicae (Sulz.)]. s. 30. Streszczenia. 56. Sesja Naukowa Instytutu Ochrony Roślin – Państwowego Instytutu Badawczego. Poznań, 11–12 lutego 2016, 226 ss.

 

Chrzanowski G., Leszczyński B., Czerniewicz P., Sytykiewicz H., Matok H., Krzyżanowski R., Sempruch C. 2012. Effect of phenolic acids from black currant, sour cherry and walnut on grain aphid (Sitobion avenae F.) development. Crop Protection 35: 71–77. DOI: 10.1016/j.cropro.2012.01.005.

 

Czerniewicz P., Chrzanowski G., Sprawka I., Sytykiewicz H. 2018. Aphicidal activity of selected Asteraceae essential oils and their effect on enzyme activities of the green peach aphid, Myzus persicae (Sulzer). Pesticide Biochemistry and Physiology 145: 84–92. DOI: 10.1016/j.pestbp.2018.01.010.

 

Czerniewicz P., Chrzanowski G., Sytykiewicz H., Sprawka I., Leszczyński B. 2016. Aphidicidal and deterrent activity of phenolic acid extracts from some herbal plants towards Myzus persicae Sulz. and Rhopalosiphum padi L. Fresenius Environmental Bulletin 25 (12a): 5714–5721.

 

Czerniewicz P., Sytykiewicz H., Durak R., Borowiak-Sobkowiak B., Chrzanowski G. 2017. Role of phenolic compounds during antioxidative responses of winter triticale to aphid and beetle attack. Plant Physiology and Biochemistry 118: 529–540. DOI: 10.1016/j.plaphy.2017.07.024.

 

Das B.C., Sarker P.K., Rahman M.M. 2008. Aphidicidal activity of some indigenous plant extracts against bean aphid Aphis craccivora Koch (Homoptera: Aphididae). Journal of Pest Science 81 (3): 153–159. DOI: 10.1007/s10340-008-0200-6.

 

Dell Inc. 2016. Dell Statistica (data analysis software system), version 13. software.dell.com.

 

Eriksson C., Månsson P.E., Sjödin K., Schlyter F. 2008. Antifeedants and feeding stimulants in bark extracts of ten woody non-host species of the pine weevil, Hylobius abietis. Journal of Chemical Ecology 34 (10): 1290–1297. DOI: 10.1007/s10886-008-9525-0.

 

Johnson R.M., Ellis M.D., Mullin C.A., Frazier M. 2010. Pesticides and honey bee toxicity – USA. Apidologie 41 (3): 312–331. DOI: 10.1051/apido/2010018.

 

Joshi N.K., Sharma V.K. 2009. Efficacy of imidacloprid (Confidor 200 SL) against aphids infesting wheat crop. Journal of Central European Agriculture 10 (3): 217–222.

 

Karban R., Agrawal A.A. 2002. Herbivore offense. Annual Review of Ecology and Systematics 33: 641–664. DOI: 10.1146/annurev.ecolsys.33.010802.150443.

 

Leszczyński B., Warchoł J., Niraz S. 1985. The influence of phenolic compounds on the preference of winter wheat cultivars by cereal aphids. International Journal of Tropical Insect Science 6 (2): 157–158. DOI: 10.1017/S1742758400006548.

 

Mekuaninte B., Yemataw A., Alemseged T., Nagappan R. 2011. Efficacy of Melia azadarach and Mentha piperita plant extracts against cabbage aphid, Brevicoryne brassicae (Homoptera: Aphididae). World Applied Sciences Journal 12 (11): 2150–2154.

 

Wang Y.N., Shi G.L., Zhao L.L., Liu S.Q., Yu T.Q., Clarke S.R., Sun J.H. 2007. Acaricidal activity of Juglans regia leaf extracts on Tetranychus viennensis and Tetranychus cinnabarinus (Acari: Tetranychidae). Journal of Economic Entomology 100 (4): 1298–1303. DOI: 10.1093/jee/100.4.1298.

Progress in Plant Protection (2018) : 0-0
Data pierwszej publikacji on-line: 2018-10-19 15:11:49
http://dx.doi.org/10.14199/ppp-2018-035
Pełny tekst (.PDF) BibTeX Mendeley Powrót do listy