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Previous issue date: 2014-10-23 / Universidade Federal de Sao Carlos / Spodoptera frugiperda is a major pest of maize and its damage may lead to reduction of agricultural production. The use of synthetic insecticides has been the primary method of pest control, but their indiscriminate use has has altered the selection of populations, as well as damage to human health and environment.Thus, the study of insecticidal plants as a promising tool to control of pest insects have been stimulated. Good results were obtained previously with extracts of T. pallida, T. pallens and To. ciliata on larvae of S. frugiperda, but there are no studies related to metabolization by the insect of natural substances derived from these species. Therefore the goals of this study were to isolate and identify secondary metabolites of T. pallida, T. pallens and To. ciliata to assay them, and to understand how these compounds are metabolized by caterpillars at different larval stages. The phytochemical study provided isolation and identification of steroids sitosterol, stigmasterol and campesterol, triterpenes dammaradienol and 30-normetilenocicloartan- 3β-ol, limonoids cedrelone and 23-hidrooxicedrelone, coumarins siderin, scopoletin and 4-methoxy-5- methylcoumarin, flavonoids catechin, epicatechin and gallocatechin, indole-3-carbaldehyde, protocatechuic acid, inosil 5'- nucleoside and a purine adenine. Insecticides tests of ingestion against S. frugiperda were performed with crude extracts, fractions and pure substances. The best results were obtained from two species of Trichilia, where the branches fraction of T. pallens led to 100% larval mortality. Chemical studies of the metabolism of the insect was developed with the limonoid cedrelone, which was highly active. Thus, in order to understand how insects metabolize this active principle, some strategies were used to detect cedrelone in S. frugiperda larvae feeded with artificial diet containing this limonoid. The study of 1st instar larvae by Nuclear Magnetic Resonance (600 MHz) identified cedrelone intact in these extracts. The analysis of the extracts of the faeces of the fifth instar S. frugiperda feeded at 5 and 24 hours with diet enriched in cedrelone by Mass Spectrometry (LTQ-Orbitrap Velos), demonstrated that the metabolization pathway of cedrelone takes a longer time to be activated, because in 5 hours the limonoid was almost totally excreted intact in the faeces. In 24 hours, the insect metabolized a high amount of cedrelone, the metabolic products were released in faeces and a small amount of intact cedrelone, observing values below 500 ng when it was quantified. In metabolic activity assays of the insect, we observed an increase in relative metabolic rate and metabolic cost after ingestion of the active ingredient, which may be related to the attempted detoxification of the compound by the insect. The study of the microbiota associated with S. frugiperda by MALDITOF/ MS enabled the secure identification of micro-organisms isolated from treatments cedrelone and control at genus Enterococcus, and the specie E. mundtii was identified for all treatments. These micro-organisms seems to be associated with metabolism of cedrelone by the insect. Furthermore in this work it were carried out tests of inhibition of acetylcholinesterase enzyme in screening mode searching for potential candidates for natural insecticides, with the best results observed for cedrelone. / Spodoptera frugiperda (Lepidoptera:Noctuidae) é uma das principais pragas da cultura do milho podendo seu dano levar à redução na produção agrícola. A utilização de inseticidas sintéticos tem sido o principal método de controle para o inseto, porém, seu uso indiscriminado tem alterado a seleção de populações, além dos prejuízos à saúde humana e ao meio ambiente. Desta forma, o estudo de plantas inseticidas como ferramenta promissora no controle de insetos pragas vem sendo estimulado. Bons resultados foram conseguidos anteriormente com extratos de T. pallens, T. pallida e To. ciliata sobre as larvas de S. frugiperda, porém não há estudos relacionados à metabolização pelo inseto das substâncias naturais provenientes destas espécies. Assim, os objetivos deste trabalho foram: isolar e identificar metabólitos secundários de T. pallida, T. pallens e To. ciliata para ensaiá-los e simultaneamente entender como são metabolizados pelas lagartas em diferentes estádios larvais. O estudo fitoquímico proporcionou o isolamento e identificação de esteroides sitosterol, estigmasterol e campesterol, os triterpenos damaradienol e 30-nor-metilenocicloartan-3β-ol, limonoides cedrelona e 23-hidrooxicedrelonelídeo, cumarinas siderina, escopoletina e 4-metóxi-5-metilcumarina, flavonoides catequina, epicatequina e galocatequina, 3- indol-carbaldeído, ácido protocatecuico, um nucleosídeo 5'-inosil e uma purina adenina. Os ensaios inseticidas por ingestão frente à S. frugiperda foram realizados com os extratos brutos, frações e substâncias puras e os melhores resultados foram provenientes das duas espécies de Trichilia, onde a fração dos ramos de T. pallens levou a 100% de mortalidade larval. O estudo químico da metabolização do inseto foi desenvolvido com o limonoide cedrelona, o qual se mostrou altamente ativo e promissor. Com isso, no intuito de buscar entender como o inseto metaboliza este princípio ativo algumas estratégias foram utilizadas para detectar cedrelona em larvas de S. frugiperda alimentadas com dieta artificial contendo este limonoide. O estudo das lagartas de 1º instar via Ressonância Magnética Nuclear (600 MHz) permitiu detectar cedrelona intacta nos extratos. As análises dos extratos das fezes de S. frugiperda no quinto instar alimentadas por 5 e 24 horas com dieta enriquecida em cedrelona via Espectometria de Massas (LTQ-Orbitrap Velos), demonstraram que a via de metabolização da cedrelona leva um tempo maior para ser ativada, pois em 5 horas o limonoide foi excretado praticamente todo intacto nas fezes. Em 24 horas, o inseto metabolizou grande parte da cedrelona, sendo liberados nas fezes os produtos do metabolismo e uma pequena quantidade de cedrelona intacta, verificando valores abaixo de 500 ng quando foram quantificados. Na análise da atividade metabólica do inseto, observou-se aumento na taxa metabólica relativa e do custo metabólico após a ingestão do princípio ativo, o qual pode estar relacionado à tentativa de detoxificação do composto pelo inseto. O estudo da microbiota associada à S. frugiperda via MALDI-TOF/MS possibilitou a identificação segura dos micro-organismos isolados dos tratamentos com cedrelona e controle em nível de gênero Enterococcus, sendo a espécie E. mundtii identificada para todos os tratamentos. Esses micro-organismos podem estar associados na metabolização de cedrelona pelo inseto. Ainda neste trabalho foram realizados testes de inibição da enzima acetilcolinesterase na forma de screening para possíveis candidatos a inseticidas naturais, sendo o melhor resultado observado para a cedrelona.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:repositorio.ufscar.br:ufscar/6325 |
| Date | 23 October 2014 |
| Creators | Freitas, Samya Danielle Lima de |
| Contributors | Silva, Maria Fátima das Graças Fernandes da |
| Publisher | Universidade Federal de São Carlos, Programa de Pós-graduação em Química, UFSCar, BR |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | English |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/doctoralThesis |
| Format | application/pdf |
| Source | reponame:Repositório Institucional da UFSCAR, instname:Universidade Federal de São Carlos, instacron:UFSCAR |
| Rights | info:eu-repo/semantics/embargoedAccess |
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