Επίδραση αιθερίων ελαίων και υδρολυμάτων σε επιβλαβή έντομα και ακάρεα κηπευτικών καλλιεργειών

Abstract

Η παρούσα μεταπτυχιακή μελέτη είχε ως σκοπό: α) την διερεύνηση των ποιοτικών και ποσοτικών χαρακτηριστικών δύο αιθερίων ελαίων και των αντίστοιχων υδρολυμάτων τους, που παραλήφθηκαν με υδροαπόσταξη από τα αρωματικά και φαρμακευτικά φυτά Ocimum basilicum, Lamiaceae (βασιλικός) και Ruta chalepensis, Rutaceae (απήγανος), β) τον έλεγχο της τοξικής δράσης των αιθερίων ελαίων και των υδρολυμάτων τους, επί των εχθρών κηπευτικών καλλιεργειών Aphis gossypii και Myzus persicae, (Hemiptera: Aphididae) και Tetranychus urticae, (Acari: Tetranychidae) και την επίδραση στο αναπαραγωγικό δυναμικό αυτών, γ) την εκτίμηση της δραστικότητας των αιθερίων ελαίων στο αναπαραγωγικό δυναμικό των απογόνων των ψεκασμένων αφίδων και δ) την επίδραση των αιθερίων ελαίων στην εκκολαψιμότητα των ωών του τετράνυχου. Αρχικά, γίνεται αναφορά στους δευτερογενείς μεταβολίτες αιθερίων ελαίων και υδρολυμάτων που προέρχονται από αρωματικά και φαρμακευτικά φυτά, καθώς και βιβλιογραφική ανασκόπηση του μηχανισμού δράσης τους. Εν συνεχεία, παρατίθενται τα επιλεγμένα για την παρούσα εργασία αρωματικά και φαρμακευτικά φυτά βασιλικός και απήγανος, τα ταξινομικά τους χαρακτηριστικά και οι διαδεδομένες χρήσεις αυτών. Ακολούθως, αναλύονται οι μέθοδοι παραλαβής, διαχωρισμού και ταυτοποίησης των πτητικών συστατικών των εν λόγω φυτών, ενώ το κεφάλαιο ολοκληρώνεται με τα επιβλαβή έντομα και ακάρεα κηπευτικών καλλιεργειών A. gossypii, M. persicae και T. urticae. Στο πειραματικό μέρος περιγράφονται η τεχνική της υδροαπόσταξης με την συσκευή Clevenger και ο ποιοτικός προσδιορισμός των προϊόντων αυτής (αιθέρια έλαια, πτητικά συστατικά υδρολυμάτων) με αέρια χρωματογραφία σε συνδυασμό με ανιχνευτή φασματομετρίας μαζών (GC-MS). Ακολουθεί η προετοιμασία των υλικών για τις βιοδοκιμές, η οποία περιλαμβάνει τα φυτικά υλικά, τρυβλία και ειδικές κατασκευές. Επιπρόσθετα, αναλύεται η διεξαγωγή των πειραμάτων από τον συγχρονισμό εντόμων και ακάρεων μέχρι και την διαδικασία των επεμβάσεων. Η βιοδραστικότητα των αιθερίων ελαίων μελετήθηκε και στους τρεις εχθρούς σε πέντε συγκεντρώσεις: 0.05%, 0.1%, 0.25%, 0.5% και 1% (v/v), ενώ των υδρολυμάτων σε δύο από αυτούς (A. gossypii και T. urticae), χρησιμοποιώντας τα αυτούσια. Στα αποτελέσματα παρατηρήθηκε ότι το κύριο συστατικό του αιθερίου ελαίου του βασιλικού ήταν η λιναλοόλη (80.0%) και του απήγανου η 2-ενδεκανόνη (72.0%). Το γαλάκτωμα του αιθερίου ελαίου του βασιλικού φάνηκε ότι δρα περισσότερο στο M. persicae και του απήγανου στο T. urticae, ενώ και τα δύο γαλακτώματα είχαν ισχυρή δράση (το ποσοστό θνησιμότητας ήταν παρόμοιο με του εντομοκτόνου που ήταν 100% ) επί του A. gossypii σε σχέση με τους μάρτυρες. Επίσης, η επίδραση του γαλακτώματος του βασιλικού σε σύγκριση με του απήγανου ήταν εντονότερη στον συνολικό αριθμό των απογόνων και για τα δύο είδη αφίδων και παρόμοια με των εντομοκτόνων σε ορισμένες συγκεντρώσεις. Το αναπαραγωγικό δυναμικό των απογόνων των ψεκασμένων αφίδων δεν διέφερε κατά πολύ σε σχέση με τους μάρτυρες. Ακόμη, αξιολογώντας την επίδραση των δύο ελαίων στην εκκολαψιμότητα των ωών του τετράνυχου, βρέθηκε ότι το έλαιο του απήγανου ήταν ισχυρότερο, μειώνοντας σημαντικά το ποσοστό εκκολαψιμότητας συγκριτικά με τον μάρτυρα. Όσον αφορά τα υδρολύματα, σημειώθηκε ότι το κύριο συστατικό επί του συνόλου των πτητικών ενώσεων του υδρολύματος του βασιλικού ήταν η λιναλοόλη (66.5%), ενώ του απήγανου η 2-εννεανόνη (77.0%). Η επίδραση των δύο υδρολυμάτων στην επιβίωση και την αναπαραγωγή (συνολικός αριθμός απογόνων) των A. gossypii και T. urticae παρατηρήθηκε ότι ήταν παρόμοια και το ποσοστό θνησιμότητας υψηλότερο σε σύγκριση με τους μάρτυρες, αλλά μικρότερο σε σχέση με τα εντομοκτόνα. Συμπερασματικά, η επίδραση των αιθερίων ελαίων ήταν σημαντική και συγκρίσιμη με αυτή των εντομοκτόνων. Αυτό το εύρημα υποδεικνύει ότι θα πρέπει να εξεταστεί περαιτέρω η πιθανή αποτελεσματικότητά τους στην αντιμετώπιση των A. gossypii, M. persicae και T. urticae. Τέλος, στην περίπτωση των υδρολυμάτων φαίνεται ότι θα πρέπει να μελετηθεί περαιτέρω η επίδρασή τους, για παράδειγμα η πιθανή απωθητική τους δράση.

The main objective of the current study was: a) the investigation of qualitative and quantitative characteristics of two essential oils and their corresponding hydrosols, derived from the aromatic and medicinal plants Ocimum basilicum, Lamiaceae (basil) and Ruta chalepensis, Rutaceae (rue), via hydrodistillation, b) the examination of toxicity of the essential oils and their hydrosols against the vegetable pests Aphis gossypii and Myzus persicae, (Hemiptera: Aphididae) and Tetranychus urticae, (Acari: Tetranychidae) and the effects on their reproductive rate (number of offsprings), c) the estimation of the essential oils effect on the fecundity of the offsprings acquired from the sprayed aphids and d) the evaluation of the essential oils effect on spider mites egg hatchability. Firstly, secondary metabolites of essential oils and hydrosols derived from aromatic and medicinal plants are mentioned, as well as a literature review on their mode of action. Secondly, the selected plants for this study basil and rue are referred, along with their taxonomic characteristics and traditional uses. Subsequently, the methods applied for the collection, separation and identification of the plant volatile compounds are analyzed, while the chapter ends with the potential damages and other details of the insects and mites of vegetable crops used, A. gossypii, M. persicae and T. urticae. In the experimental part, the technique of hydrodistillation using Clevenger apparatus and the qualitative analysis of its products with Gas Chromatography- Mass Spectrometry were described. Afterwards, the preparation of the materials used for the bioassays followed, which included plant materials, plates (Petri dishes) and special constructions. Furthermore, the experimental procedure from obtaining insect and mite individuals of the same age (synchronization of the population) until sprays was analyzed. Bioactivity of the essential oils was studied on all three pests in five concentrations: 0.05%, 0.1%, 0.25%, 0.5% and 1% (v/v), whilst the hydrosols on A. gossypii and T. urticae, as they were received. In the results, it was observed that the main constituent of basil oil was linalool (80.0%) and rue’s 2-undecanone (72.0%). The emulsion of basil essential oil had a stronger effect on M. persicae and rue’s on T. urticae, but both had significant effect (mortality percentage was similar to the insecticide’s, which caused 100% mortality) on A. gossypii in comparison with the controls. In addition, the effect of basil oil on fecundity (total number of offsprings) was more intense than rue’s for both aphids and similar to the effect of the insecticides in certain concentrations. The reproductive rate of the offsprings of sprayed aphids was not significantly affected. Moreover, the evaluation of both essential oils effect on spider mites egg hatchability showed that rue oil was more efficient than basil’s on reducing the hatchability percentage significantly, in comparison to the control. As far as hydrosols are concerned, the main constituent of basil hydrosol was linalool (66.5%) and rue’s 2-nonanone (77.0%). The effect of both hydrosols on the survival and fecundity of A. gossypii and T. urticae was similar and the mortality percentage was higher than the controls, but lesser than the pesticides. Consequently, the effects of both essential oils were significant and similar to those the pesticides had. This finding suggests that further studies should be conducted to assess their efficacy or possible use in the control of A. gossypii, M. persicae and T. urticae. In the case of the hydrosols, more research should be done as well, in order to investigate their potential in pest control, for example their possible repellent activity.