Επίδραση δευτερογενών μεταβολιτών από φυτά της ελληνικής χλωρίδας σε βιολογικές παραμέτρους εντόμων και ακάρεων επιβλαβών σε καλλιέργειες κηπευτικών

Abstract

Στην παρούσα μελέτη αξιολογήθηκε η επίδραση δυο αιθέριων ελαίων προερχόμενων από τα αρωματικά φυτά Melissa officinalis L. (κν. μελισσόχορτο) και Mentha pulegium L. (κν. φλισκούνι) στα έντομα Trialeurodes vaporariorum Westwood (Hemiptera: Aleyrodidae), Tuta absoluta (Meyrick) (Lepidoptera: Gelechiidae), Myzus persicae (Sulzer) (Hemiptera: Aphididae) και στο άκαρι Tetranychus urticae Koch (Acari: Tetranychidae). Πραγματοποιήθηκε επίσης εγκλεισμός του αιθέριου ελαίου του φλισκουνιού σε μικροσωματίδια ζυμομύκητα (Saccharomyces cerevisiae) με στόχο την προστασία των πτητικών συστατικών του και τη βελτίωση της διάρκειας δράσης του. Η παραλαβή των αιθέριων ελαίων έγινε με τη μέθοδο της υδροαπόσταξης με χρήση συσκευής Clevenger ενώ για το διαχωρισμό και την ταυτοποίηση των συστατικών τους χρησιμοποιήθηκε σύστημα αέριας χρωματογραφίας-φασματομετρίας μαζών (GC-MS). Τα αιθέρια έλαια κατά τις πειραματικές διαδικασίες εφαρμόσθηκαν δια ψεκασμού και με τη μορφή γαλακτωμάτων. Αξιολογήθηκε η τοξική δράση και των δυο ελαίων επί των ωών του T. vaporariorum, του M. pulegium επί των νυμφών του καθώς επίσης και η απωθητική δράση και των δύο ελαίων επί των ενηλίκων του εντόμου. Εξετάσθηκε επίσης η τοξική δράση των δύο αιθέριων ελαίων επί των ωών και των προνυμφών του εντόμου T. absoluta. Το έλαιο του M. pulegium μελετήθηκε για την τοξική του δράση επί των ενηλίκων άπτερων ατόμων του M. persicae καθώς επίσης και για την επίδρασή του στο αναπαραγωγικό δυναμικό τους. Επίσης, για την τοξική του δράση στα ωά και τα ενήλικα άτομα του T. urticae καθώς και για την επίδρασή του στο αναπαραγωγικό δυναμικό του ακάρεως και στην εκκολαπτικότητα των ωών του. Η πειραματική διαδικασία δοκιμής του εγκλεισμένου αιθέριου ελαίου του φλισκουνιού διεξήχθη σε ενήλικα άπτερα άτομα του M. persicae και ελήφθησαν παρατηρήσεις σχετικά με τη θνησιμότητα και το αναπαραγωγικό τους δυναμικό. Η δράση του αξιολογήθηκε τόσο υπολειμματικά όσο και με την απευθείας επαφή του με το έντομο. Η απόδοση των αρωματικών φυτών σε αιθέριο έλαιο ήταν 0,2% (v/w) για το μελισσόχορτο και 4% (v/w) για το φλισκούνι. Ο προσδιορισμός των συστατικών τους έδειξε για το μελισσόχορτο να περιέχει δυο βασικά συστατικά, τη γερανιάλη η οποία μετείχε σε ποσοστό 38% επί της ολικής σύστασης του ελαίου και τη νεράλη η οποία μετείχε σε ποσοστό 26,88 % ενώ το φλισκούνι περιείχε κυρίως πουλεγόνη σε ποσοστό 43,07% και πιπεριτενόνη σε ποσοστό 37,45%. Το γαλάκτωμα του αιθέριου ελαίου του μελισσόχορτου επέφερε αξιόλογη θνησιμότητα στα ωά του T. vaporariorum ενώ ήταν εκείνο το οποίο είχε και τη μεγαλύτερη απωθητική δράση στα ενήλικα του εντόμου. Θνησιμότητα επίσης φάνηκε να παρουσιάζεται και σε ορισμένο ποσοστό των ωών του T. absoluta ενώ η τοξική του δράση κατά των προνυμφών ήταν πιο περιορισμένη. Το γαλάκτωμα του αιθέριου ελαίου του φλισκουνιού επέφερε σημαντική θνησιμότητα στα ωά και στις νύμφες του T. vaporariorum ενώ έδρασε απωθητικά κατά των ενηλίκων του. Τοξική δράση σημειώθηκε επίσης κατά των ωών του T. absoluta με τις προνύμφες του όμως να παρουσιάζουν μεγαλύτερη σχετικά ανθεκτικότητα. Τα ενήλικα άπτερα άτομα του M. persicae βρέθηκε να επηρεάζονται από το γαλάκτωμα του ελαίου καθώς παρατηρήθηκε νέκρωση ενός μέρους του πληθυσμού τους όπως επίσης και μείωση του αριθμού των απογόνων τους. Τέλος, έντονη δράση του ελαίου παρατηρήθηκε κατά του ακάρεως T. urticae. Σημειώθηκε υψηλό ποσοστό θνησιμότητας των ωών ενώ η αποτελεσματικότητα επί των ενηλίκων ατόμων ήταν συγκριτικά πιο περιορισμένη. Το έλαιο φάνηκε να δρα στα ενήλικα άτομα περισσότερο στο αναπαραγωγικό τους δυναμικό όπου ο αριθμός των ωών τους διέφερε σημαντικά σε σχέση με αυτό των μαρτύρων όπου ήταν χαρακτηριστικά υψηλότερος. Παρακολουθήθηκε επίσης η εκκολαπτικότητα των ωών προερχόμενων από ψεκασμένα ενήλικα άτομα η οποία όμως φάνηκε να μην επηρεάζεται ιδιαίτερα. Η μελέτη της υπολειμματικής δράσης του εγκλεισμένου αιθέριου ελαίου έδειξε χαμηλά ποσοστά θνησιμότητας των ενηλίκων άπτερων ατόμων του M. persicae κατά τις δυο πρώτες ημέρες η οποία όμως κατά την τρίτη ημέρα διπλασιάστηκε, πιθανολογώντας ότι η θνησιμότητα προήλθε από την σταδιακή απελευθέρωση του ενθυλακωμένου ελαίου. Τα ενήλικα άτομα δεν φάνηκε να επηρεάζονται από την απευθείας επαφή με το εγκλεισμένο έλαιο όπως επίσης και το αναπαραγωγικό δυναμικό και από τις δυο διαδικασίες.

The purpose of the current study was to investigate the effects of the essential oils of the aromatic plants Melissa officialis L. (lemon balm) and Mentha pulegium L. (pennyroyal) on the greenhouse pests Trialeurodes vaporariorum Westwood (Hemiptera: Aleyrodidae), Tuta absoluta (Meyrick) (Lepidoptera: Gelechiidae), Myzus persicae (Sulzer) (Hemiptera: Aphididae) and the two-spotted spider mite Tetranychus urticae Koch (Acari: Tetranychidae). In addition, encapsulation of the essential oil of pennyroyal in yeast cells of Saccharomyces cerevisiae was performed aiming to prolong the release of its volatile compounds and thus improving its residual effect. Extraction of the essential oils was performed by hydrodistillation using Clevenger apparatus while Gas Chromatography - Mass Spectrometry (GC-MS) were used for the separation and identification of their substances. Toxic effects of both essential oils through spraying were assessed on the eggs of T. varorariorum and the effect of M. pulegium oil was further examined on its nymphs. In addition, repellence of both essential oils on the adults was evaluated. The toxicity of both essential oils on the eggs and larvae of T. absoluta was also investigated. The essential oil of M. pulegium was examined for its toxicity on the apterous adults of M. persicae as well for its effect on their fecundity. Finally, its toxic effect was investigated on the eggs and adults of T. urticae. Encapsulated essential oil of pennyroyal was tested on the survival and fecundity of M. persicae adults and the both routes of exposure were accomplished (residual effect and direct exposure). The yield of essential oils was 0,2% (v/w) for lemon balm and 4% (v/w) for pennyroyal. The chromatographic analysis of the essential oils showed two main constituents, geranial (38%) and neral (26,88%) for lemon balm while pennyroyal contained mainly pulegone (43,07%) and piperitenone (37,45%). Emulsified lemon balm essential oil induced considerable mortality in the eggs of T. vaporariorum and produced the greatest repelling effect on the adults. A percentage of mortality was also observed in the eggs of T. absoluta whereas the toxic effect on the larvae was more limited. The emulsion of pennyroyal essential oil presented significant mortality to both eggs and nymphs of T. vaporariorum and also repelled the adults of the pest. Toxicity was noted also on the eggs of T. absoluta, however, greater relevant resilience was found in the larvae stage. The wingless adults of M. persicae was found sensitive to the essential oil emulsion as a portion of the population was eliminated and the number of offspring was reduced. Lastly, a strong effect of the emulsion was shown on the twospotted spider mite T. urticae. High percentage of mortality occurred in the eggs with the effectiveness on adults being relatively more restricted. The oil seemed to have more effect on the reproductive capability where the number of eggs differed significantly in relation to the blank solutions which was characteristically higher. The hatching of the eggs seemed largely unaffected as was noted. The study of residual effect of the encapsulated essential oil showed low mortality rates in the apterous adults of M. persicae in the first two days which however was doubled during the third day, indicating that the activity of the oil was extended.