Laboratory evaluation of Clusia fluminensis extracts and their isolated compounds against Dysdercus peruvianus and Oncopeltus fasciatus

ABSTRACT The effects of the hexanic extracts of the fruits and flowers of Clusia fluminensis Planch. & Triana, Clusiaceae, as well as their main constituents, the triterpene lanosterol and the benzophenone clusianone, were evaluated on hemipterans Dysdercus peruvianus and Oncopeltus fasciatus. The topical treatments of insects with the hexanic extracts significantly affected the survival of O. fasciatus, but not that of D. peruvianus. Concomitantly, extracts delayed the development of both hemipterans. Moreover, isolated lanosterol significantly reduced both the survival and development of O. fasciatus and D. peruvianus, while clusianone only reduce the survival of D. peruvianus and marginally inhibited the development of both insects. The results show the specific activity of lanosterol and clusianone against the two evaluated insect species and indicate the potential of compounds derived from C. fluminensis for the development of specific biopesticides for the control of agricultural pests. Subsequent work will examine the mode of action of lanosterol and clusianone isolates from C. fluminensis.

Biocontrol evaluation of extracts and a major component, clusianone, from Clusia fluminensisPlanch. & Triana againstAedes aegypti

Studies evaluated the effects of hexanic extracts from the fruits and flowers ofClusia fluminensis and the main component of the flower extract, a purified benzophenone (clusianone), against Aedes aegypti. The treatment of larvae with the crude fruit or flower extracts from C. fluminensis did not affect the survival ofAe. aegypti (50 mg/L), however, the flower extracts significantly delayed development of Ae. aegypti. In contrast, the clusianone (50 mg/L) isolate from the flower extract, representing 54.85% of this sample composition, showed a highly significant inhibition of survival, killing 93.3% of the larvae and completely blocking development of Ae. aegypti. The results showed, for the first time, high activity of clusianone against Ae. aegypti that both killed and inhibited mosquito development. Therefore, clusianone has potential for development as a biopesticide for controlling insect vectors of tropical diseases. Future work will elucidate the mode of action of clusianone isolated from C. fluminensis.

Effects of essential oil from leaves of Eugenia sulcata on the development of agricultural pest insects

Essential oils are known for their insect control potential, which is mainly attributed to the presence of terpenes that interfere with hormonal and physiological processes of arthropods. The aim of the present study was to evaluate the effects of essential oil from the leaves of Eugenia sulcata Spring ex Mart., Myrtaceae, on the development of two species of agricultural pest insects, Dysdercus peruvianus and Oncopeltus fasciatus. Results showed that the essential oil induced mortality, and reduced numbers of adults. Topical treatment of Oncopeltus fasciatus using pure essential oil caused significant mortality rates (96.67%), while Dysdercus peruvianus had a higher tolerance, with 80% mortality at the end of the experiments. Results suggest that essential oil from the leaves of Eugenia sulcata may be used in agriculture for insect pest control.

Laboratory evaluation of the effects of essential oil of Myrciaria floribunda leaves on the development of Dysdercus peruvianus and Oncopeltus fasciatus

Myrciaria floribunda (H. West ex Willd.) O. Berg, Myrtaceae, is popularly known as "camboim-amarelo" and was collected at Restinga de Jurubatiba (RJ, Brazil). Leaves from this species were submitted to hydrodistillation to extract its essential oil. Monoterpenes were the main compounds found (53.9%), and 1,8-cineole was the major constituent (38.4%). Studies were carried out to evaluate the effects of this essential oil on the development of two species of agricultural pests (Oncopeltus fasciatus and Dysdercus peruvianus). The essential oil was considered effective against D. peruvianus and O. fasciatus, causing mortality in both insects. The LD50 values (µg/insect) observed were 112.44 µg/insect (O. fasciatus) and 309.64 µg/insect (D. peruvianus) after one day of treatment, and 72.18 µg/insect (O. fasciatus) and 94.42 µg/insect (D. peruvianus) after 22 days of treatment. The present study reports for the first time the bioinsecticidal activity of essential oil of Myrciaria floribunda leaves, and provides important data regarding the use of essential oils in complementary programs for pest control.

Studying nanotoxic effects of CdTe quantum dots in Trypanosoma cruzi

Semiconductor nanoparticles, such as quantum dots (QDs), were used to carry out experiments in vivo and ex vivo with Trypanosoma cruzi. However, questions have been raised regarding the nanotoxicity of QDs in living cells, microorganisms, tissues and whole animals. The objective of this paper was to conduct a QD nanotoxicity study on living T. cruzi protozoa using analytical methods. This was accomplished using in vitro experiments to test the interference of the QDs on parasite development, morphology and viability. Our results show that after 72 h, a 200 μM cadmium telluride (CdTe) QD solution induced important morphological alterations in T. cruzi, such as DNA damage, plasma membrane blebbing and mitochondrial swelling. Flow cytometry assays showed no damage to the plasma membrane when incubated with 200 μM CdTe QDs for up to 72 h (propidium iodide cells), giving no evidence of classical necrosis. Parasites incubated with 2 μM CdTe QDs still proliferated after seven days. In summary, a low concentration of CdTe QDs (2 μM) is optimal for bioimaging, whereas a high concentration (200 μM CdTe) could be toxic to cells. Taken together, our data indicate that 2 μM QD can be used for the successful long-term study of the parasite-vector interaction in real time.

Haemolymph and fat body metallo-protease associated with Enterobacter cloacae infection in the bloodsucking insect, Rhodnius prolixus

Analysis of zymograms with SDS-polyacrilamide gel electrophoresis containing gelatin as substrate, and performed on samples of haemolymph or fat body taken from Rhodnius prolixus inoculated or not with Enterobacter cloacae, demonstrated distinct patterns of protease activities: (i) in the haemolymph two proteases were induced in insects inoculated with bacteria; (ii) two proteases were detected in the fat bodies derived from non-inoculated controls or insect inoculated with sterile culture medium; (iii) haemolymph and fat body had both the same apparent molecular weights proteases (46 and 56 kDa); and (iv) these enzymes were characterized as metallo-proteases. The association of these enzymes in Rhodnius infected with bacteria was discussed.

Efeito da nutrição sobre o controle neuro-endócrino-imunológico de Rhodnius prolixus / Effect of nutrition on the control neuro-endocrine-immune Rhodnius prolixus

Os componentes da alimentação sangüínea, em adição à distensão abdominal, são importantes para a produção dos ecdisteróides e para estabelecer o processo de ecdise em ninfas de quarto estágio de Rhodnius prolixus. Ninfas de R. prolixus, em jejum, quando inoculadas com Enterobacter cloacae B12, tiveram sua mortalidade relacionada ao período de jejum. Ninfas de R. prolixus alimentadas somente com plasma ou com diferentes componentes do sangue comparadas com insetos alimentados com sangue total tiveram afetada a sua resposta imune: (i) uma redução na atividade de lisozima e peptídeos antibacterianos na hemolinfa quando inoculados com E. cloacae; (ii) uma diminuição no número de hemócitos e na formação de nódulos quando inoculados com bactéria; (iii) uma diminuição da imunidade em insetos alimentados com plasma para destruir a infecção causada pela inoculação de E. cloacae; (iv) o tratamento com alfa-ecdisona reverte a imunodepressão causada pela alimentação de plasma. Entretanto, estes experimentos falharam em mostrar alguma interferência na alimentação com plasma no sistema profenoloxidase, PROpo já que a produção de melanina não foi alterada quando o sistema é estimulado pela presença de bactéria na hemolinfa. Estes resultados são discutidos em relação ao efeito dos componentes da dieta e os hormônios da muda na reação imune dos insetos. Foi estudada também a ativação da PROpo na hemolinfa e corpo gorduroso de adultos de R.prolixus. A fenoloxidase (po) não mostrou significante atividade na hemolinfa de insetos inoculados com meio de cultura estéril, quando incubada com L-dopa. Se os insetos são inoculados com E. cloacae B12 a atividade po tem um considerável aumento. Foi visto que a incubação de hemolinfa fresca com corpo gorduroso homogeneizado em tampão isotônico, E. cloacae e L-dopa, induziu a atividade po in vitro. Os mesmos componentes da reação na ausência de bactéria não foram capazes de induzir a formação de melanina. Entretanto, a incubação de hemolinfa com corpo gorduroso homogeneizado em tampão hipotônico e L-dopa formou melanina, indicando que sob condições hipotônicas a ativação do sistema PROpo não depende da presença de E. cloacae. Análises zimográficas em gel de poliacrilamida (SDS-PAGE) com hemolinfa e corpo gorduroso inoculados com bactéria, e não tratados, demonstraram diferentes resultados na atividade de protease em gelatina. As enzimas foram caracterizadas como metaloproteases ou enzimas ativadas por metal. Experimentos usando a fração solúvel do corpo gorduroso homogeneizado em tampão hipotônico ou corpo gorduroso em tampão isotônico e incubados com E. cloacae in vitro indicaram que esta protease está confinada em células do corpo gorduroso e provavelmente é liberada no meio sob tratamento. A implicação destes achados é discutida em relação à ativação do sistema PROpo na defesa de insetos.

Efeito da nutrição sobre o controle neuro-endócrino-imunológico de Rhodnius prolixus / Effect of nutrition on the neuro-endocrine-immunologic control of Rhodnius prolixus

Ninfas em jejum de Rhodnius prolixus quando inoculadas com Enterobacter cloaca B12 tiveram sua mortalidade relacionada ao período de jejum. Ninfas de R. prolixus alimentadas somente com plasma ou com diferentes componentes do sangue comparados com insetos alimentados com sangue total tiveram afetada a sua resposta imune: (i) uma redução na atividade de lisozima e peptídeos antibacterianos na hemolinfa quando inoculados com E. cloacae; (ii) uma diminuição no número de hemócitos e na formação de nódulos quando inoculados com bactéria; (iii) uma diminuição da imunidade em insetos alimentados com plasma para destruir a infecção causada pela inoculação de E. cloacae; (iv) o tratamento com alfa-ecdisona reverte a imuno depressão causada pela alimentação de plasma. Entretanto, estes experimentos falharam em mostrar alguma interferencia na alimentação com plasma no sistema profenoloxidase, já que a produção de melanina não foi alterada quando o sistema é estimulado pela presença de bactéria na hemolinfa. Estes resultados são discutidos em relação ao efeito dos componentes da dieta e os hormônios da muda na reação imune dos insetos. Foi estudado também a ativação da profenoloxidase (proPO) na hemolinfa e corpo gorduroso de adultos de Rhodnius prolixus A fenoloxidase (PO) não mostrou significante atividade na hemolinfa de insetos inoculados com meio de cultura estéril, quando incubada com L-DOPA. Se os insetos são inoculados com E. Cloacae B12 a atividade PO tem um considerável aumento. Foi visto que a incubação de hemolinfa fresca com corpo gorduroso homogeneizado em tampão isotonico, E. clocae e L-DOPA induziu a atividade PO in vitro. [...] Entretanto, a incubação de hemolinfa com corpo gorduroso homogeinizado em tampäo hipotonico e L-DOPA formou melanina indicando que sob condições hipotônicas a ativição do sistema proPO não depende da presença de E.cloacae. Análises zimográficas em gel de poliacrilamida(SDS-PAGE) com hemolinfa e corpo gorduroso inoculados com bactéria e não tratados demonstraram diferentes resultados na atividade de protease em gelatina. [...]Experimentos usando-se a fração solúvel do corpo gorduroso homogeneizado em tampäo hipotônico ou corpo gorduroso em tampäo isotônico e incubados com E. cloacae in vitro, indicaram que esta protease está confinada emcélulas do corpo gorduroso e provavelmente é liberada no meio sob tratamento. A implicação destes achados é discutida em relação a ativição do sistema proPO na defesa de insetos.

Efeito da nutrição sobre o controle neuro-endócrino-imunológico de Rhodnius prolixus

Os componentes da alimentação sangüínea, em adição à distensão abdominal, são importantes para a produção dos ecdisteróides e para estabelecer o processo de ecdise em ninfas de quarto estágio de Rhodnius prolixus. Ninfas de R. prolixus, em jejum, quando inoculadas com Enterobacter cloacae B12, tiveram sua mortalidade relacionada ao período de jejum. Ninfas de R. prolixus alimentadas somente com plasma ou com diferentes componentes do sangue comparadas com insetos alimentados com sangue total tiveram afetada a sua resposta imune: (i) uma redução na atividade de lisozima e peptídeos antibacterianos na hemolinfa quando inoculados com E. cloacae; (ii) uma diminuição no número de hemócitos e na formação de nódulos quando inoculados com bactéria; (iii) uma diminuição da imunidade em insetos alimentados com plasma para destruir a infecção causada pela inoculação de E. cloacae; (iv) o tratamento com alfa-ecdisona reverte a imunodepressão causada pela alimentação de plasma

Entretanto, estes experimentos falharam em mostrar alguma interferência na alimentação com plasma no sistema profenoloxidase, PROpo já que a produção de melanina não foi alterada quando o sistema é estimulado pela presença de bactéria na hemolinfa. Estes resultados são discutidos em relação ao efeito dos componentes da dieta e os hormônios da muda na reação imune dos insetos. Foi estudada também a ativação da PROpo na hemolinfa e corpo gorduroso de adultos de R.prolixus. A fenoloxidase (po) não mostrou significante atividade na hemolinfa de insetos inoculados com meio de cultura estéril, quando incubada com L-dopa. Se os insetos são inoculados com E. cloacae B12 a atividade po tem um considerável aumento. Foi visto que a incubação de hemolinfa fresca com corpo gorduroso homogeneizado em tampão isotônico, E. cloacae e L-dopa, induziu a atividade po in vitro. Os mesmos componentes da reação na ausência de bactéria não foram capazes de induzir a formação de melanina. Entretanto, a incubação de hemolinfa com corpo gorduroso homogeneizado em tampão hipotônico e L-dopa formou melanina, indicando que sob condições hipotônicas a ativação do sistema PROpo não depende da presença de E. cloacae. Análises zimográficas em gel de poliacrilamida (SDS-PAGE) com hemolinfa e corpo gorduroso inoculados com bactéria, e não tratados, demonstraram diferentes resultados na atividade de protease em gelatina. As enzimas foram caracterizadas como metaloproteases ou enzimas ativadas por metal. Experimentos usando a fração solúvel do corpo gorduroso homogeneizado em tampão hipotônico ou corpo gorduroso em tampão isotônico e incubados com E. cloacae in vitro indicaram que esta protease está confinada em células do corpo gorduroso e provavelmente é liberada no meio sob tratamento. A implicação destes achados é discutida em relação à ativação do sistema PROpo na defesa de insetos

Short and long-term effects of azadirachtin A on development and egg production of Rhodnius prolixus

Azadirachtin A was given through a blood meal to 4th-instar larvae and to adult females of Rhodnius prolixus. Development (ecdysis) and egg production were inhibited in a dose-dependent manner. Long-term experiments with subsequent four feedings on azadirachtin-free blood were performed with 4th-instar larvae and with adult females. Only in the low-dose azadirachtin larval groups (0.01 and 0.1 microng/ml of blood), development was partially restored; after a single 1.0 microng/ml treatment about 50% of the treated larvae were still alive 120 days later without any adult emergence. Similarly fed females had a dose-dependent lower survival and egg deposition rate. The results are discussed in relation to the mode of azadirachtin A action

Effects of precocene and azadirachtin in Rhodnius prolixus: some data on development and reproduction

The results presented in this paper clearly indicate that precocene and azadirachtin are effective inhibitors of moulting and reproduction in the hemipteran Rhodnius prolixus. The time of application is important and only applications of these substances early in the intermoulting period cause their effects in nymphs. The inhibition of moulting is fully reversed by ecdysone therapy. Precocene and azadirachtin also affected drastically the oogenesis and egg deposition in this insect. Precocene-induced sterilization is reversed by application of juvenile hormone III. However, this hormone is unable to reverse the effect of azadirachtin on reproduction. Ecdysteroid titers in nymphs and adult females are decreased by these treatments. In vitro analysis suggest that precocene and azadirachtin may act directly on the prothoracic glands and ovaries producing ecdysteroids. Based on these and other findings the possible mode of action of these compounds on the development and reproduction of Rhodnius prolixus is discussed.