velikost textu

Juvenoidy a juvenogeny – možnosti jejich využití v ochraně rostlin před herbivorním hmyzem

Upozornění: Informace získané z popisných dat či souborů uložených v Repozitáři závěrečných prací nemohou být použity k výdělečným účelům nebo vydávány za studijní, vědeckou nebo jinou tvůrčí činnost jiné osoby než autora.
Název:
Juvenoidy a juvenogeny – možnosti jejich využití v ochraně rostlin před herbivorním hmyzem
Název v angličtině:
Juvenoids and juvenogens - possibilities of their use for pest management of herbivorous incect
Typ:
Disertační práce
Autor:
Ing. Pavel Jedlička, Ph.D.
Školitel:
prof. RNDr. Vojtěch Jarošík, CSc.
Oponenti:
prof. RNDr. Dalibor Kodrík, CSc.
Ing. Václav Stejskal, PhD.
Konzultanti:
doc. RNDr. Ivan Hrdý, Ph.D.
prof. Ing. Zdeněk Wimmer
Id práce:
112441
Fakulta:
Přírodovědecká fakulta (PřF)
Pracoviště:
Katedra ekologie (31-162)
Program studia:
Ekologie (P1514)
Obor studia:
-
Přidělovaný titul:
Ph.D.
Datum obhajoby:
16. 5. 2008
Výsledek obhajoby:
Prospěl/a
Informace o neveřejnosti:
Příloha práce byla vyloučena ze zveřejnění.
Jazyk práce:
Čeština
Abstrakt:
WOD Ve svédisertačni a vybranýchjuvenoidůa ju- práci se zabývitmstanovením popisem účinků venogenůtrůzné chemickéstÍukfuryna modelovédruhy hmyzu. Látkyjsem testoval pomocí topikárlnía perorá'lníaplikace na ruměnici pospolnou, Pyrrhocoris apterus L. a přes kořeny bobu koňského,Vicia faba L. jsem potom stanovoval jejich systemický účinek kyjaÍku na hrachovoq Ácyrthosiphonpliarz Harris. Na záikladě získanýchýsledků potom posuzuji zda mohou být tyto látky vhodnépro pouátí v ochraně rostlin před mšicemia současně bezpečné - projejich predátory slunéčka (Coleopter4Coccinelidae). vÝsLEDKY většinu získanýchdaÍztestu na P. apterus inaA' pisumjsem zahmul do svépublikace Jedličkaa kol. (2007)' z niž zde piedk|ádamabstrakt. Systemic|cý úěinek juvenoidůna ruměnici pospolnouPyrú ocoris apterusa pisun s údajiz tabulek přežívání kyjatku hrachovou.4cyrthosiphon JeďičkaP., Hrdý I., Kuldová J. a WimmerZ. Pest MaragementScience63, 1026-1035 Abstrakt Byl stanoven a vyhodnocen systemick.ý juvenilizační úěinek série juvenoidů s alkoholovou skupinou a jejich glykosiďdch derivátů(uvenogenů) syntetizova. ných v Ústaw organické chemiea biochemie(UocHB) vPraze, dále komerčně uží- vanýchjuvenoidůa přírodníchderivátů juvabionu na ruměnici pospolnou,Pwhocoris apterus L. a kyjatku hrachovou,Acyrthosiphon pisum Hanis. Dáe byly {išťovany zrněny demografickýchcharakteristiku kohort l. pisum wstavených rum1ým koncent- racímvybrarrého juvenoidu 8 při aplikaci přes kořenovtý trans.immerukarbamátového systém hostitelské rostliny - bobu koňského,Viciafaba L. zazÍlamenaných topikalní a proralni aplikaci na P. Vyjáďeno poměrem účinností při apterus, slibný systemický účinek ukazaly dva alkyl B-D-glukopyranosidy (3 a 9) a trans.izomeÍkarbamátového juverroidu 8. Nejvyšší juvenilizaění účinek A' pisum na ' Juvenoidy - s5rntetickéma|ogy juvenilniho homonu vykmjící jeho účinek;chemickou struktuou mohou bý i zcela oďišné od aIimých juvenilních homonů Juvenogeny - homonogemí komplery skládajícíse zjuvenoidu s alkoholovou skupinou a moleku|y běžné organické látky (např. monosachaidů nebo mstných ýselin); my o sobě obvykle mají nizlcý nebo ádný biologický účinek akiwíjuvenoidje z nich uvolňován puobenim abiotichých nebo bioticloýchpodmínek a (Wimerakol., 1997). juvenoidu 8. Přeávání, početpotomků byl stanoven pro trans-izomerkarbamátového nasamici a počet potomků na reprodukující samici signifftantně poklesly s koncenbací tohotojuvenoidu 0,05 mg ml-.l a vyšší. Zatímcočistárychlost rusfu Ro a vniřní rychlost růstu r' ukazaly podobné trendy, generačrrí doba G se vrámci příliš koncentracíjuvenoidu neměnilaa pohybovalase mezi l l'6 a l2'8 dny. glykosidiclc'ýchjuvenogenůna P. apterus neby| potw. očekávaný systemicloýúčinek zen při aplikaci těchto látek ve vodnémroztoku přes kořenový systémbobu koňského na kyjatku brachovou. Nicméněkarbamátovýjuvenoid s alkoholovou skupinou 8 vy- juvenilizačníúčinek l. plsum ve ýběroých volal rn.ýrazný na testech.Právě tato látka je schopn4 váledem k zaznarrrenanému poklesu realizované disproporčnímu plod. nosti U' váledem k věkově specifickému pÍeživini L,.vyvo|ávaÍ tzv. subletálníefekt. Ziskané populační parametryjsou porovnanés daty zpodobně zaměřených studií a dálejsou diskutovarrymožnostivyužitílátek tohoto strukturalního typu v praxi. Dalši dvě publikace (Wimmer a kol.' 20074 b) jsou orientovanyhlavně na syntézu novrých juvenogenů můjpřínosv nich spočíval testovaní a v jejíchúčirrrrosti P. apterus.Proto t}to na v'ýsledkystručně shmuji spolu s dalšími údajiz testů tomto druhu hmyzu v nasledujícím na textu. Testy juvenoidůa juvenogenů ryrrhocoris apterus na metodjsem na tomtomodelovém Pomocíobou aplikačnich druhuotestovalcelkem4l rumých JHA' Z toho bylo 15juvenoidů komerčně (4 pouŽivané, z jed|ebalzámové, 2 Abies balsamea /L./ Mi||. a 9 syntetizovanýchv UocHB) a 26 odvozených juvenogenů esterových 12 glykosidichých). (14 a Při srovná'ní juvenoidů z nich odvozených účinností a juvenogenů jsem u dvou skupin esteroých juvenogenů (estery mastnýchkyselin a nenasycenéestery) zamamenal stejnou nebo lyššíbiologickou aktivitu při topikalníaplikaci a vždy ýrazrrě nižší účinnost aplikaci peroralni.Vzhledemk tomu,žerelativněstejnáúěinnost při juveno- idů sjejich juvenogenymamená vyšší juvenogenů molární urovni, má účřmost na tento strrrkturní JHA naději bý vhodným kontaktnímpesticidem proti futofágpímu typ hmyzu. U glykosidicloých juvenogenů esterujsem powrdil odvozenýchz a,p-nenasycených vysolcý a výlučněsystemick'ýúěinekna P. apterus, který byl jiŽ dříve demonstrován na ploštici Dysdercuscingulatus(Fabricius)Slámou a kol.' (1978).Na druhéstraně deriváty tohoto typu odvozené karbamátovýchjuvenoidůlkÍuzly' loomě relativně od vysoké systemickéaktivity' i kontaktníúčinek. Příčinoumužebýt menšíszikáIní stabilita těchto glykosidů. zÁvĚny PRo DALŠÍ VÝZKUM . glykosiďcké juvenogeny ne|ze doporučit Ze ziskalých výsledkůvyplývti žezkoušené jako potenciáůní systemické insekticidy proti mšicím. Jejich účinnost aplikaci při vevodnémroztoku pro ploštice D. cingulatus a P. apteras tak zustavá jediným funkčním úvahyo jejich aplikaclvychiuet modelem' z kterého pro další lze . JHA na mšici l. pisum obŠiljediný juvenoid' syn- vtestech systemickéúčinnosti tetizovanývÚocHs' juvenoidu soznačením trans-immq kabamátového W-33l. Nicméněproti úvahámo dalších zkouškáchtétokandidáhí látky stojíněkolik skuteč- a nosti: Vysoká koncentracejuvenoidu, při kterédochrízí ýznamné redukci plodnosti k kohort l. prszm. Spolu s tím se zvyšuje možrost negatirmího vlivu na přirozané predátory mšic- slunéěk4kterájsou na JHA relativně citlivá Samotná biologická účinnost W-33l na l. pisum zjilšlléná předchoách posřiko- v rnýchtestechje ve srovnárrí ostatními s JHA velmi malá (Kuldová' 1989). 3. Na základě prvních testůbiodegradacea ekotoxicity (Tykva a kol., 2004), nelze juvenoid W-33 1 považovat vhodný k začlenění systému za do integrované ochrany rostlin. PoUŽITÁ LITERATURA u.:-' ' -- Jed|ičkaD I I I \ I I I
Abstract v angličtině:
INTRODUCTION In my PhD thesis I am engaged in determinationand evaluation of effects of selectedju- venoids andjuvenogens'ofvarious chemical structuÍes model insect species.These com- on pounds were tested using topical and per os application on the red firebug, Pyrhocoris apterus L., and applied via the broad bean, Vicia faba L., root system on the pea aphid, Acyrthosiphon pisum Huris. Theq based on result obtained from these assays, I considered the suitabi|iý of these compounds for aphid managementand their potential impact on aphid predatorybeetles(Coleopter4 Coccinelidae). RESULTS The most important data obtained Aom tests on P. apterus and A. pisum I presentedin the article Jedličkaet a|. (2007): The systemiceffectsofjuvenoids on the red firebug Pyrrřocois qterus and on the pea aphid Acyrthosiphon pisumwith data on life table response JeďičkaP., Hrdý I., Kuldová J. and WimmerZ. science 63' 102ó.1035 Pest Management Abstract A series ofjuvenoid ďcohols and theř glycosidic derivatives (uvenogens), synthe. sized at the lnstitute of Organic Chemistry and Biochemistry (IOCB) in hague, com- mercially usedjuvenoids and the naturď derivatives ofjuvabione were evaluatedfor their systemic juvenilizing effect on the red firebug, Pyrrhocoris apterus L., and onthe pea aphid Ácyrthosiphon pisum Harris' A life table Íesponseexperimentwas desiped, and demographiccharacteristicswere computedfor a cohortof A. pisum fot- lowing cbronic exposrrreto a range ofconcentďions ofthe seleďed rrans-isomerof carbamatejuvenoid L Using the ratio of topical andper os activities, promising effects were found in two altcylf-D-glucopyranosides (3 and 9) and the trans-isomer of carbamatejuvenoid 8 intests on P. apterus. In A. pisum, the bighest systemic activity was found in tests ' Juvenoids - synthetic functional homones; thet chemical structure cm differ malogues ofmturaljuvenile zubstmtially from that of the natual juvenile homones Juvenogem - homonogen complexes compored of secondary juvenoid alcohols md a mol*ule of comon orgmic compomds (e.g. monosacchaides or fatty acids); they usuďly display low or no biological activity in themselves and active juvenoid is libented mdg abiotic or bíotic conditions (Wimer et al'' 1997) juvenoid 8. The longevity,Úte numberof ofrp.ing with the f arrs-isorner caIbamate of per Émaleand the numberofoffipring per rcproducingÉmale significantlydecrcased with concentrations 0.05mg ml--r and higher.While the net reproductivemte ft of and the intrinsic rate of nahrml incrcaser. dšplayedsimilar trenó' the generation time G varieds lightly benleen I 1.6and 12.8dap. FxpecEd spEmic activiý of glycosidicjuvenogets in P. apteruswas not confimted by exposure of the pea aphid on broad bean tÍEaEd with aqueous solutiors of the comporrn&. Nevertheless, the carbamaE juvenoid alcohol 8 dšplayed a comiderablejuvenilizing efrct on A piswn in screening tss. FuÍthermoÍe,thb compound indicated a sublethal eftct as the realized tcundity Ux decreased disproportionatelyto the age+pecific survival /x with increased concentration. The populationpařrmeEn are compared with the data in similar demographic shrdies and are discrssed togetherwith the possibilities of using the compoun& of thb stucfuÉl typ in practice. Furtherwork was publishedas a paÍt two articlesdealingwith synthes of new juvenogers of š - wimmeret al' Q007a, b) My contributionconsbtedin scrceningtsb of thesecompoun& on P. apterus. Therefurc I briefly summarizethese resultstogetherwith anotherdaa fiom assal's on this iDsectspecies in the following paragra.ph. Tesš ofjuvenoiň and juvenogerc on QrrhocÚb aptcrw Using both (topica| andper oral) application methods I determinedbio|ogical activiý of 4l various juvenile honnone analoguesQHAs) Among them were 15 juvenoió (4 commercially available,2 bolard tom the balsam fir, Abies balsanea /L/ Mill. and 9 synthesŽedat IOCB) and 26 derivedjuvenogens(l4 ofeseric type and 12 of glycosidic type). Comparisonofefficiencies ofjuvenoids and tlreř juvenogers ofesteric type (derived from átty aci& and unsatrÍated esrets)revealedthesarrp or higherbiological activity by topical application and alwals significantly lower eftct when applied per as. With respect to the frct that the relative equal efficacy of juvenoids and their juvenogers npars better topical action of juvenogers (wben compared on molar basb) is esEÍic type ofjuvenogers promisingfor futureresearch. I confirmedhigh and solely systemiceffecton P. apterusin glycosiďcjuvenogensde- rived from o,B-unsaturatedesters. This phenomenonhas been demonstratedalready earlier on the cotton stainer,Dysdercus cingulans (Fabricius) by Sláma et al. (1978). on the other hand this kind ofderivatives desigrredfrom carbamateýpe ofjuvenoid showed beyond relatively high systemicactivity and topical effect too. A possible could be a lower physicalstabilityoftheseglycosidiccompounds. explanation CONCLUSIONS AND FUTURE PROSPECTS . On the basis oftle results presentedabove I cannot recommendthe testedglycosidic juvenogens as promising systemic insecticides against aphids. Their systemic activity exclusively by application in aqueous solution for hemipterousinsects D. cingulatus and P, apterus remains as the sole functional model for fufure research and application. juvenoid (with markingW-331) provedthe good only the Írazs-isomer carbamate of systemic efŤiciency on A' pisum. Nevertheless, few facts emerged against contemplationof the further trials of this compound: 1. The concentration ofjuvenoid thatis responsible significantreductionof aphid for relatesto possibilitiesof negativeinflu- fertility is very high. This circumstance ence on aphid's native predators- ladybirds that are sensitive to JHAs. 2. Biological activity of juvenoid W-331 on A. pisum determined spray residue in tests was neglectable in comparison with other assayed compounds (Kuldová' 1989). and ecotoxiciý (Tykva et al., 3. Based on fimt published data on biodegradation 2004), we cannot consider the juvenoid W-331 as appropriate for incorporation into the InsectPest Managementsystem.
Dokumenty
Stáhnout Dokument Autor Typ Velikost
Stáhnout Text práce Ing. Pavel Jedlička, Ph.D. 474 kB
Stáhnout Příloha k práci Ing. Pavel Jedlička, Ph.D. 10.75 MB
Stáhnout Abstrakt v českém jazyce Ing. Pavel Jedlička, Ph.D. 1.33 MB
Stáhnout Abstrakt anglicky Ing. Pavel Jedlička, Ph.D. 1.28 MB
Stáhnout Posudek oponenta prof. RNDr. Dalibor Kodrík, CSc. 195 kB
Stáhnout Posudek oponenta Ing. Václav Stejskal, PhD. 194 kB
Stáhnout Záznam o průběhu obhajoby 349 kB