اثر مهارکنندگی عصاره‌ی پروتئینی بذرهای چند گیاه تیره‌ی باقلا Fabaceae بر فعالیت آنزیم آلفا- آمیلاز حشرات کامل و لاروهای سوسک برگ‌خوار سیب‌زمینی Leptinotarsa decemlineata (Say)

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی کارشناسی ارشد حشره شناسی، گروه گیاه‌پزشکی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه آزاد اسلامی، واحد تبریز.

2 استادیار گروه گیاه‌پزشکی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه آزاد اسلامی، واحد تبریز.

3 استادیار گروه گیاه‌پزشکی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه شهید مدنی آذربایجان.

چکیده

چکیده
سوسک برگ‌خوار سیب‌زمینی Leptinotarsa decelineata (Say)، آفت کلیدی سیب‌زمینی در سراسر جهان می‌باشد. با توجه به اثرات نامطلوب کاربرد آفت‌کش‌های شیمیایی، استفاده از مهارکننده­های پروتئینی آنزیم‌های گوارشی به عنوان روش‌های جایگزین، برای کنترل آفات اجتناب­ناپذیر است. در مطالعه‌ی حاضر تاثیر عصاره‌ی پروتئینی بذر چند گیاه تیره‌ی باقلا Fabaceae بر فعالیت آنزیم آلفا- آمیلاز لاروهای سن آخر و حشرات کامل این آفت بررسی شد. فعالیت آنزیم به تنهایی و در حضور مهارکننده اندازه‌گیری شد. از بین  بذرهای 17 گیاه مورد بررسی (8 رقم لوبیا، دو رقم نخود، عدس، ماشک، باقلا، تمر هندی، بادام زمینی، اسپرس و یونجه)، پنج بذر شامل چهار نوع بذر لوبیا، Phaseolus vulgaris L. (لوبیا چیتی، لوبیا سبز، لوبیا قرمز و لوبیا سفید) و تمر هندی، اثرات مهارکنندگی زیادی را نسبت به بقیه نشان دادند. همچنین، در این بررسی اثر مهارکنندگی سه فراکسیون 20-0، 40-20 و 60-40 درصد که با کمک ترسیب در نمک آمونیوم سولفات تهیه شده بودند، نیز در سه غلظت مختلف، 3/0، 7/0 و 1 میلی‌گرم پروتئین بر میلی لیتر مطالعه شد. در مجموع و در هر پنج نوع بذر مورد بررسی، فراکسیون‌های 40-20 و 60-40 اثرات مهارکنندگی بیشتری را در مقایسه با فراکسیون اول نشان دادند (تقریبا70 الی 90 درصد مهارکنندگی). اثر مهارکنندگی در تمام موارد وابسته به غلظت بود و با افزایش غلظت مهارکننده، میزان فعالیت آنزیم به‌طور چشمگیر کاهش یافت. در مجموع عصاره‌ی پروتئینی تام و فراکسیون‌های انواع لوبیای بررسی شده در این تحقیق، اثر مهارکنندگی قابل توجهی بر فعالیت آلفا-آمیلاز مراحل زیستی لارو سن آخر و حشرات کامل سوسک برگخوار سیب‌زمینی نشان دادند.
 

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Inhibitory Effects of Proteinaceous Extracts of Some Leguminous Plant Seeds on α-amylase Activity of Colorado Potato Beetle, Leptinotarsa decemlineata (Say)

نویسندگان [English]

  • Ali Mohammadi Naserabadi 1
  • Manijeh Jamishidi 2
  • Davood Mohammadi 3
1 MSc Student of Entomology, Department of Plant Protection, Faculty of Agriculture, Islamic Azad University, Tabriz-Iran.
2 Assistant Professor, Department of Plant Protection, Faculty of Agriculture, Islamic Azad University, Tabriz branch, Tabriz, Iran.
3 Assistant Professor, Department of Plant Protection, Faculty of Agriculture, Azarbaijan Shahid Madani University, Tabriz-Iran.
چکیده [English]

Abstract
Leptinotarsa decemlineata (Say) is a key pest of potatoes worldwide. Need for the new control methods are inevitable regarding undesirable effects of chemical pesticides. In this study inhibitory activities of seed extracts of some legume plants were investigated on α-amylase activity of Colorado potato beetle larvae and adults. Enzyme and inhibitory activities were measured by using diagnostic α-amylase Kit (Pars Azmon, Iran). Percent of inhibition was calculated by comparing activity in control and inhibitor incubated enzyme solutions. Among 17 legumes seeds (8 bean and 2 pea genotypes, lentil, vetches, broad bean, peanut, tamarind, sainfoin and alfalfa), four genotypes of Phaseolus vulgaris L. (Pinto bean, green bean, kidney bean and white bean) as well as tamarind, had high inhibitory activity against the enzyme in comparison with the other studied legumes. In this study three fractions of five effective legumes prepared by precipitation of proteins in 0-20, 20-40 and 40-60% Ammonium sulfate. Three concentrations of inhibitors (1, 0.7 and 0.3 mg protein/ml) were compared for inhibitory activity. Overall 20-40 and 40-60% fractions of all five selected legumes had more inhibitory activity compared to 0-20 fraction (70-90% inhibition vs. 5-30%). In the studied range of concentrations, the inhibitory activity was concentration dependent and increased by increasing the concentration of inhibitors in constant concentration of enzyme. Crude proteinaceous extracts and fractions of different types of beans evaluated in this study showed high inhibitory activity against alpha-amylase of last larval instar and adults of Leptinotarsa decemlineata (Say). 
 

کلیدواژه‌ها [English]

  • Keywords: α-amylase
  • Ammonium sulfate
  • Bean genotypes
  • Leptinotarsa decemlineata
  • Protein extract

مراجع

برزویی ا، بندانی ع و مسلمی ع، 1391. بررسی اثر مهارکنندگی عصاره ارقام گندم روی فعالیت آنزیم آلفا- آمیلاز گوارشی سوسک کلرادو. تحقیقات آفات گیاهی، جلد دوم، شماره 4، صفحه‌های 16 تا 26.
جعفرلو م، فرشباف پورآباد ر، ولیزاده م، محمدی د و ضیائی مدبونی م ع، 1390. بررسی فعالیت آنزیم آلفا- آمیلاز روده میانی شب­پره مدیترانه­ای آرد Anagasta kuehniella Zeller. نشریه دانش کشاورزی و تولید پایدار، جلد بیست و دوم، شماره 3، صفحه‌های 115 تا 126.
عاشوری ش، فرشباف پورآباد ر، 1395. تاثیر عصاره پروتئینی بذر کلزا روی فعالیت آلفا- آمیلاز گوارشی سوسک برگخوار سیب‌زمینی (Leptinotarsa decemlineata Say) و برخی مولفه‌های زیستی آن. پژوهش‌های کاربردی در گیاه‌پزشکی، جلد پنجم، شماره 2، صفحه‌های 205 تا 220.
محمدی د ، فرشباف پور آباد ر، رشیدی م و محمدی س‌ا، 1395. اثر مهارکنندگی عصاره‌های گیاهی تلخ‌بیان Goebelia alopecuroides L.  و گاودانه Vicia ervilia L. بر فعالیت تریپسین و کیموتریپسین گوارشی کرم غوزه پنبه Helicoverpa armigera Hb.. پژوهش‌های کاربردی در گیاه‌پزشکی، جلد پنجم ، شماره 1، صفحه‌های 169 تا 182.
Alarcon FJ, Martinez TF, Barranco P, Cabello T, Diaz M and Moyano FJ, 2002. Digestive proteases during development of larvae of red palm weevil, Rhynchophorus ferrugineus (Coleoptera: Curculionidae). Insect Biochemistry and Molecular Biology 32: 265-274.
Ashouri Sh, Farshbaf Pourabad R, Zihnioglu F, Kocadag Kocazorbaz E, 2017. Influence of red kidney bean seed proteins on development, digestive α-amylase activity and gut protein pattern of Leptinotarsa decemlineata (Say). Journal of Entomological Research Society 19: 69-83.
Bradford  MM, 1976. A rapid and sensitive method for the quantitation of microgram quantities of protein utilizing the principle of protein-dye binding. Analytical Biochemistry 72: 248-254.
Carlini CR, Maria F and Grossi-de-Sa  MF, 2002. Plant toxic proteins with insecticidal properties. A review on their potentialities as bioinsecticides. Toxicon 40: 1515-1539.
Chen MS, 2008. Inducible direct plant defense against insect herbivores: A review. Insect Science 15: 101-114.
De Leo F, Volpicella M, Licciulli F, Liuni S, Gallerani R and Ceci LR, 2002. Plant-PIs: a database for plant protease inhibitors and their genes. Nucleic Acid Research 30: 347-348.
Franco OL, Rigden DJ, Melo FR and Grossi-de-sa MF, 2002. Plant alpha-amylase inhibitors and their interaction with insect alpha-amylase-structure, function and potential for crop protection. European Journal of Biochemistry 269: 397-412.
Gauthier NL, Hofmaster RN and Semel M, 1981. History of Colorado potato beetle control. In Lashomb JH and Casagrande R, (Eds.). Advances in Potato Pest Management. Hutchinson Ross, Stroudsburg. pp: 13-33.
Habib H and Fazili KhM, 2007. Plant protease inhibitors: a defense strategy in plants, Biotechnology and Molecular Biology Reviews 2: 68-85.
Hori K, 1968. Feeding Behavior of the Cabbage Bug, Eurydema rugosa Mutschulsky (Hemiptera: Pentatomidae) on the Cruciferous Plants. Applied Entomology and Zoology 3: 26-36.
Ishimoto M and Kitamura K, 1989. Growth inhibitory effects of an α-amylase inhibitor from kidney bean, Phaseolus vulgaris (L.) on three species of bruchids (Coleoptera: Bruchidae). Applied Entomology and Zoology 24: 281-286.
Ishimoto M and Kitamura K, 1991. Effect of absence of seed α-amylase inhibitor on the growth inhibitory activity to azuki bean weevil (Callosobruchus chinensis) in common bean (Phaseolus vulgaris L.). Japanese Journal of Breeding 41: 231-240.
Ishimoto M, Sato T, Chrispeels MJ and Kitamura K, 1997. Bruchid resistance of transgenic azuki bean expressing seed α-amylase inhibitor of common bean. Entomologia Experimentalis et Applicata 79: 309-315.
Jaffe WG, Moreno R and Wallis V, 1973, Amylase inhibitor in legume seeds.  Nutrition Reports International 7: 169-174.
Lawerence PK and Koundal KR, 2002. Plant proteinase inhibitors in control of phytophagous insects. European Journal of Biotechnology 5: 93-109.
Mendiola-Olaya E, Valencia-Jimenez A, Valdes-Rodriguez S, Delano-Frier J and Blanco-Labra A, 2000. Digestive amylase from the larger grain borer, Prostephanus truncates Horn. Comparative Biochemistry and Physiology Part B 126: 425-433.
Morton RL, Schroeder HE, Bateman KS, Chrispeels MJ, Armstrong E and Higgins TJ, 2000. Bean alpha-amylase inhibitor I in transgenic peas (Pisum sativum) provides complete protection from pea weevil (Bruchus pisorum) under field conditions. Proceedings of the National Academy of Sciences 97(8): 3820-3825.
Powers JR and Whitaker JR, 1977a. Effect of several experimental parameters on combination of red kidney bean (Phaseolus vulgaris) α-amylase inhibitor with porcine pancreatic α-amylase. Journal of Food Biochemistry 1: 239-260
Powers JR and Whitaker JR, 1977b. Purification and some physical and chemical properties of red kidney bean (Phaseolus vulgaris) α-amylase inhibitor. Journal of Food Biochemistry 1: 217-238.
Ryan C, 1990. Protease inhibitors in plants: genes for improving defenses against insects and pathogens. Annual Review of Phytopathology 28: 425-449.
Sharma HC and Pampapathy G, 2006. Influence of transgenic cotton on the relative abundance and damage by target and non-target insect pests under different protection regimes in India. Crop Protection 25: 800-813.
Silano V, Furia M, Gianfreda L, Macri A, Palescandolo R, Rab A, Scardi V, Stella E and Valfre F, 1975. Inhibition of amylases from different origins by albumins from the wheat kernel. Biochimistry and Biophysiology 391: 170-178.
Telang M, Srinivasan A, Patankar A, Harsulkar A, Joshi V, Damle A, Deshpande V, Sainani M, Ranjekar P, Gupta G, Birah A, Rani S, Kachole M, Giri A and Gupta V, 2003. Bitter gourd proteinase inhibitors: potential growth inhibitors of Helicoverpa armigera and Spodoptera litura. Phytochemistry 63: 643-652.
Yetter MA, Saunders RM and Boles HP, 1978. α-amylase inhibitors from wheat kernels as factors in resistance to postharvest insects. Cereal Chemistry 56: 243-244.
پژوهش های کاربردی در گیاهپزشکی
دوره 7، شماره 2
شهریور 1397
صفحه 133-144

فایل ها

سابقه مقاله

  • تاریخ دریافت: 07 مهر 1397
  • تاریخ پذیرش: 07 مهر 1397

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار