Evaluation of the potential of d-limonene as an insecticide against the euonymus scale, Unaspis euonymi Comstock (Hemiptera: Diaspididae)

Subject Areas : Plant Pests

Mojhdeh Ghoorchian ¹ , Shima Rahmani ^{2 *} , Asghar Saleh ³

1 - Green Space Research, Education and Consulting Center, District 17 Municipality, Tehran, Iran
2 - Assistant Professor, Department of Plant Protection, SR.C., Islamic Azad University, Tehran, Iran
3 - Green Space Research, Education and Consulting Center, District 17 Municipality, Tehran, Iran

Received: 2025-01-08 Accepted : 2025-02-28 Published : 2025-03-18

Keywords: Unaspis euonymi, boxwood shrub, essential oil, d-limonene,

Abstract :

The euonymus scale, Unaspis euonymi Comstock, is a major pest of the evergreen spindle, Euonymus japonicus, and is distributed worldwide. This member of the Diaspididae family infests greenhouses and urban areas. Feeding on plant sap, it destroys chloroplasts, causing pale spots on the plant surface and leaves to drop. The density of this insect population on the branches and leaves greatly reduces beauty of plant. Management of this pest is currently carried out using chlorpyrifos mixed with emulsifying oil when mobile nymphs and early instars as sensitive stages are present. Considering the adverse environmental effects of chemical pesticides, it is recommended to introduce alternative solutions. Aiming this purpose, the effectiveness of the compound d-limonene as a biocompatible insecticide on the euonymus scale was investigated in this study. Experiments were conducted in six treatments and five replications under laboratory conditions. Approximately ten-centimeter-long shoots infected with the pest were treated with concentrations equivalent to 100, 133, 181, 246 and 333 gL^-1 of solvent (distilled water + 100 μL of Tween-80) using a small hand sprayer. After six hours, dead insects were recognized from live ones and counted. Probit analysis was performed using the Polo-Plus software. The LC25, LC50, LC75, and LC95 values were evaluated as 196, 247.8, 313, and 438.4 gL^-1, respectively. Although d-limonene showed insecticidal potential against the euonymus scale, further studies, including the estimation of synergistic effects, the use of adjuvants, and deep research in the field of nanotechnology, are needed to introduce this compound as an effective insecticide for U. euonymi.

References:

غلامزاده چیتگر، م. و حیدری، ا. 1400. دستورالعمل فنی کنترل شیمیایی سپردار شمشاد، Unaspis euonymi (Hemiptera: Diaspididae). وزارت جهادکشاورزی، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، مؤسسه تحقیقات گیاهپزشکی کشور. 11 صفحه.
نوربخش، س. 1404. فهرست آفات، بیماری¬های و علف¬های هرز مهم محصولات عمده کشاورزی، آفت¬کش¬ها و روش-هاي توصيه شده جهت کنترل آنها. وزارت جهاد کشاورزی، سازمان حفظ نباتات کشور، معاونت کنترل آفات، 226 صفحه.
Abdallah, M.S.I., Muhammad, I. and Warodi, F.A. 2017. Review on some plants as bio-pesticides. International Journal of Contemporary Research and Review 8(1): 20186–20191. https://doi.org/10.15520/ijcrr/2017/8/07/203.
Bateman, R.F., Carey, M., Moore, D. and Prior, C. 1993. The enhanced infectivity of Metarhizium flavoviride in oil formulations to dessert locust at low humidities. Annals of Applied Biology 122: 145–152. https://doi.org/10.1111/j.1744-7348.1993.tb04022.x.
Byers, K.J., Bradshaw Jr, H.D. and Riffell, J.A. 2014. Three floral volatiles contribute to differential pollinator attraction in monkeyflowers (Mimulus). Journal of Experimental Biology 217(4): 614-623. https://doi.org/10.1242/jeb.092213.
Caballero-Gallardo, K., Fuentes-Lopez, K., Stashenko, E.E. and Olivero-Verbel, J. 2022. Chemical composition, repellent action, and toxicity of essential oils from Lippia origanoide, Lippia. alba chemotypes, and Pogostemon cablin on adults of Ulomoides dermestoides (Coleoptera: Tenebrionidae). Insects 14(1): 41. https://doi.org/10.3390/insects14010041.
Chen, B., Liu, C., Shang, L., Guo, H., Qin, J., Ge, L., Jing, C.J., Feng, C. and Hayashi, K. 2020. Electric-field enhancement of molecularly imprinted sol-gel-coated Au nano-urchin sensors for vapor detection of plant biomarkers. Journal of Materials Chemistry C 8: 262-269. https://doi.org/10.1039/c9tc05522c.
Cockfield, S.D. and Potter, D.A. 1990. Euonymus scale (Homoptera: Diaspididae) effects on plant growth and leaf abscission and implications for differential site selection by male and female scales. Journal of Economic Entomology 83(3): 995–1001. https://doi.org/10.1093/jee/83.3.995.
El Aalaoui, M., El Bouhssini, M., Bouharroud, R. and Sbaghi, M. 2021. Lethal and sublethal effects of the insecticides d-limonene, mineral oil, and potassium salts of fatty acid on Dactylopius opuntiae potential predator Cryptolaemus montrouzieri. International Journal of Tropical Insect Science 41(4): 2897–2906. https://doi.org/10.1007/s42690-021-00473-z.
Fouad, H.A., de Souza Tavares, W. and Zanuncio, J.C. 2021. Toxicity and repellent activity of monoterpene enantiomers to rice weevils (Sitophilus oryzae). Pest Management Science 77: 3500-3507. https://doi.org/10.1002/ps.6403.
Frank, D. 2012. Reduced risk insecticides to control scale insects and protect natural enemies in the production and maintenance of urban landscape plants. Environmental Entomology 41(2): 377-386. https://doi.org/10.1603/en11230.
Gill, S.A., Miller, D.R. and Davidson, J.A. 1982. Bionomics and taxonomy of the Euonymus scale, Unaspis euonymi (Comstock), and detail biological information on the scale in Maryland (Homoptera: Diaspididae). Miscellaneous Publication 969. Maryland/USA.
Henderson, C.F. and Tilton, E.W. 1995. Tests with acaricides against the brown wheat mite. Journal of Economic Entomology 48(2): 157-161.
Hollingsworth, R.G. 2005. Limonene, a citrus extract, for control of mealybugs and scale insects. Journal of Economic Entomology 98(3): 772-779. https://doi.org/10.1603/0022-0493-98.3.772.
Isman, M.B. 2020. Botanical insecticides in the twenty-first century-fulfilling their promise? Annual Review of Entomology 65: 233-249. https://doi.org/10.1146/annurev-ento-011019-025010.
Lin, H., Li, Z., Sun, Y., Zhang, Y., Wang, S., Zhang, Q., Cai, T., Xiang, W., Zeng, C. and Tang, J. 2024. D-Limonene: promising and sustainable natural bioactive compound. Applied Sciences 14(11): 4605. https://doi.org/10.3390/app14114605.
Ma, J. and M, Funston. 2008. Euonymus. Pp. 440-460. In: Wu, Z.Y. and Raven P.H. (eds.). Flora of China. Vol. 11 (Oxalidaceae through Aceraceae). Science Press, Beijing, and Missouri Botanical Garden Press, St. Louis.
Mali, H., Shah, C., Raghunandan, B.H., Prajapati, A.S., Patel, D.H., Trivedi, U. and Subramanian, R.B. 2023. Organophosphate pesticides an emerging environmental contaminant: Pollution, toxicity, bioremediation progress, and remaining challenges. Journal of Environmental Sciences 127: 234-250. https://doi.org/10.1016/j.jes.2022.04.023.
Mohammed, K., Agarwal, M., Li, B., Newman, J., Liu, T. and Ren, Y. 2020. Evaluation of d-Limonene and beta-Ocimene as Attractants of Aphytis melinus (Hymenoptera: Aphelinidae), a Parasitoid of Aonidiella aurantii (Hemiptera: Diaspididae) on Citrus spp. Insects 11: 44. https://doi.org/10.3390/insects11010044.
Nunes, M.R., Agostinetto, L., da Rosa, C.G., Sganzerla, W.G., Pires, M.F., Munaretto, G.A., Rosar, C.R., Bertoldi, F.C., Barreto, P.L.M., Veeck, A.P.L. and Zinger F.D. 2024. Application of nanoparticles entrapped orange essential oil to inhibit the incidence of phytopathogenic fungi during storage of agroecological maize seeds. Food Research International 175: 113738. https://doi.org/10.1016/j.foodres. 2023.113738.
Ore, O.T., Adeola, A.O., Bayode, A.A., Adedipe, D.T. and Nomngongo, P.N. 2023. Organophosphate pesticide residues in environmental and biological matrices: Occurrence, distribution and potential remedial approaches. Environmental Chemistry and Ecotoxicology 5: 9-23. https://doi.org/10.1016/j.enceco.2022. 10.004.
Özyurt, Ö. and Ülgentürk, S. 2007. Biology of the Euonymus scale Unaspis euonymi Hemiptera: Diaspididae in urban areas of Ankara, Turkey. Journal of Agricultural Sciences 13(01): 47-54.
Prado-Rebolledo, O.F., Molina-Ochoa, J., Lezama-Gutiérrez, R., García-Márquez, L.J., Minchaca-Llerenas, Y.B., Morales-Barrera, E., Tellez, G., Hargis, B., Skoda, S.R. and Foster, J.E. 2017. Effect of Metarhizium anisopliae (Ascomycete), Cypermethrin, and D-limonene, alone and combined, on larval mortality of Rhipicephalus sanguineus (Acari: Ixodidae). Journal of Medical Entomology 54(5): 1323-1327. https://doi.org/10.1093/jme/tjx092.
Sadof, C.S. and Neal, J.J. 1993. Use of host plant resources by the Euonymus scale, Unaspis euonymi (Homoptera: Diaspididae). Annals of the Entomological Society of America 86: 614-620.
Sadof, C.S. and Raupp, M.J. 1991. Effect of variegation in Euonymus japonica var. aureus on two phloem feeding insects, Unaspis euonymi (Homoptera: Diaspididae) and Aphis fabae (Homoptera: Aphididae). Environmental Entomology 20: 83-89.
Sadof, C.S. and Sclar, D.C. 2000. Effects of horticultural oil and foliar- or soil-applied systemic insecticides on euonymus scale in pachysandra. Journal of Arboriculture 26: 120-125.
Sanei-Dehkordi, A., Moemenbellah-Fard, M.D., Saffari, M., Zarenezhad, E. and Osanloo, M. 2022. Nanoliposomes containing limonene and limonene-rich essential oils as novel larvicides against malaria and filariasis mosquito vectors. BMC Complementary Medicine and Therapies 22: 140. https://doi.org/10.1038/ s41598-023-38284-6.
Serviss, B.E., Hardage, J.W., Olsen, B.L. and Peck, J.H. 2017. Euonymus japonicus (Celastraceae) new to the Arkansas flora. Phytoneuron 80: 1-3.
Song, B., Liang, Y., Liu, S., Zhang, L., Tang, G., Ma, T. and Yao, Y. 2017. Behavioral responses of Aphis citricola (Hemiptera: Aphididae) and its natural enemy Harmonia axyridis (Coleoptera: Coccinellidae) to non-host plant volatiles. Florida Entomologist 100(2): 411-421. https://doi.org/10.1653/024.100.0202.
Theochari, I. Giatropoulos, A. Papadimitriou, V. Karras, V. Balatsos, G., Papachristos, D. and Michaelakis, A. 2020. Physicochemical characteristics of four limonene-based nanoemulsions and their larvicidal properties against two mosquito species, Aedes albopictus and Culex pipiens molestus. Insects 11: 740. https://doi.org/10.3390/insects11110740.
EPA, 1994. U.S. Environmental Protection Agency, Limonene. EPA-738-F-94-030, 1–5. http://www.epa.gov/ oppsrrd1/REDs/factsheets/3083fact.pdf

Full-Text:



گیاه­پزشکی کاربردی، جلد 13، شماره 2، سال 1403

ارزیابی عملکرد d-limonene به­عنوان حشـره­کش علیه سـپردار شمشـاد، Unaspis euonymi Comstock (Hemiptera: Diaspididae)

Evaluation of the potential of d-limonene as an insecticide against the euonymus scale, Unaspis euonymi Comstock (Hemiptera: Diaspididae)

 

مژده قورچیان1، شیما رحمانی2* و اصغر صالح1

 

دریافت: 19/10/1403 پذیرش: 10/12/1403

 

چکیده

سپردار شمشاد،Unaspis euonymi Comstock (Hem.: Diaspididae) ، با پراکنش جهانی از جمله آفات مهم درختچه شمشاد، Euonymus japonicus، به شمار می­آید. این حشره، گلخانه و فضای شهری را آلوده کرده و با تغذیه از شیره گیاهی، موجب از بین رفتن کلروپلاست و ایجاد لکه­های رنگ پریده در سطح گیاه و ریزش برگ­ها می­شود. تراکم جمعیت این حشره در شاخه­ها و برگ­ها، زیبایی گیاه را به­شدت کاهش می­دهد. مدیریت این آفت در حال حاضر با استفاده از کلرپیریفوس مخلوط با روغن امولسیون شونده در زمان حضور مراحل حساس، پوره­های متحرک و سنین اولیه انجام می­گیرد. با توجه به اثرات نامطلوب زیست­محیطی آفت­کش­های شیمیایی، معرفی راهکار­های جایگزین توصیه می­شود. به همین منظور، اثر­گذاری ترکیب دی-لیمونن به­عنوان حشره­کش زیست سازگار روی سپردار شمشاد بررسی شد. آزمایش­ها با شش تیمار و پنج تکرار در شرایط آزمایشگاه انجام گرفت. شاخه­های حدوداً ده سانتی­متری آلوده به سپردار با غلظت­های 100، 133، 181، 246 و 333 گرم بر لیتر حلال (آب مقطر به همراه 100 میکرو­لیتر توئین-80) به کمک اسپری دستی کوچک تیمار شد. پس از شش ساعت، حشرات مرده شمارش و از افراد زنده تفکیک شدند. آنالیز پروبیت با استفاده از نرم­افزار Polo-Plus انجام گرفت. مقادیر LC25، LC50، LC75 و LC95 به ترتیب 196، 8/247، 313 و 4/438 گرم بر لیتر برآورد شد. اگرچه دی-لیمونن پتانسیل حشره­کشی علیه سپردار شمشاد را نشان می­داد، اما مطالعات تکمیلی بیشتری از جمله بررسی اثرات سینرژیستی، استفاده از مواد همراه و مطالعاتی دقیق در حیطه نانو­فناوری نیاز است تا این ترکیب را به­عنوان یک حشره­کش کارآمد برای U. euonymi معرفی کند.

واژگان کلیدی: سپردارUnaspis euonymi ، درختچه شمشاد، اسانس، دی-لیمونن

 

مقدمه

شمشاد طلایی، Euonymus japonicus, Celastraceae، درختچه­ای زینتی و همیشه سبز است که خواستگاه آن ژاپن می­باشد. این درختچه که بلندای آن گاهی تا بیش از پنج متر می­رسد (Ma and Funston, 2008)، به دلیل شاخه و برگ براق، متراکم و همیشه سبز و همچنین به­خاطر سهولت در کشت (Serviss et al., 2017) به­عنوان يكي از گياهان زينتي غالب در فضاي سبز به­صورت پرچين و يا ديوار سبز كاشته شده و نيز توسط پرورش­دهندگان گل و گياه زينتي در اكثر مناطق ايران به­صورت گلداني به فروش مي­رسد.

سپردارشمشاد، Unaspis euonymi, Comstock (Hemiptera: Diaspididae)، یک آفت مهم روی شمشاد و سایر درختچه‌های زینتی است که در تمام مناطق جهان، به جز اسـترالیـا، پـراکـنـش دارد (Özyurt and Ülgentürk, 2007). این

 

1- مرکز تحقیقات آموزش و مشاوره فضای سبز شهرداری منطقه 17 تهران، ایران

2- استادیار، گروه گیاهپزشکی، واحد علوم و تحقیقات، دانشگاه آزاد اسلامی، تهران، ایران

نویسنده مسئول مکاتبات: [e-mail]

سپردار، آفت اصلی گیاهان جنس Euonymus به شمار می­رود و از روی واریته­های مختلف E. japonicus گزارش شده است (Sadof and Raupp, 1991). این گونه، درختچه­های شمشاد را در گلخانه و فضای شهری آلوده می­کند و در اثر تراکم جمعیت، زیبایی گیاه را به­شدت تحت تأثیر قرار می­دهد (Gill et al., 1982). طی چند سال اخیر این گونه با فراوانی بسیار روی شمشاد­های کشت شده در ایران در هر دو فضای سبز و درون گلدانی گزارش شده است. این موضوع به­ویژه در مناطقی از کشور مانند غرب استان مازندران که قلمه­های شمشاد طلایی برای فروش به­صورت گلدانی عرضه می­شوند، از نظر اقتصادی حائز اهمیت بوده است (غلامزاده چیتگر و حیدری، 1400). این حشره در مناطق مختلف بین یک تا سه نسل در سال دارد. جنس­های نر و ماده دارای دوشکلی جنسی و رفتاری هستند. جنس نر بیشتر روی برگ­ها مستقر می­شود؛ در حالی­که جنس ماده روی شاخه­ها فراوان­تر است. در آلودگی­های شدید تمامی بخش­های هوایی گیاه شامل ساقه و سطح زیرین برگ­ها کاملاً توسط سپردار پوشیده می­شود. در اثر نفوذ قطعات دهانی میله­ای شکل در بافت گیاه و تغذیه از شیره گیاهی، لکه­های رنگ پریده در اثر از بین رفتن کلروپلاست در سطح گیاه ظاهر می­گردد و برگ­ها ریزش می­کنند (Özyurt and Ülgentürk, 2007).

مدیریت سپردار شمشاد در فضای سبز دشوار است؛ زیرا در ابتدای فعالیت مورد توجه قرار نمی‌گیرد، اما می‌تواند به سرعت جمعیت زیادی ایجاد کند. این جمعیت‌ها فتوسنتز را کاهش می‌دهند، باعث ریزش برگ، خشکیدگی شاخه‌ها و در بسیاری از موارد، مرگ گیاه میزبان می‌شوند (Cockfield and Potter, 1990؛ Sadof and Neal, 1993). از آن­جایی که در نظر گرفتن حمله حشرات سپردار روی گیاهانی که به لحاظ اقتصادی واجد اهمیت هستند، با اهمیت تلقی می­شود (Frank, 2012)، اتخاذ روش­های مناسب برای کنترل آفت پیش از ایجاد خسارت­های جبران­ناپذیر ضروری خواهد بود.

كلرپيريفوس حشره­كشی از گروه ترکیبات فسفره آلی و يكي از رايج­ترين تركيباتي است كه جهت كنترل بسياري از آفات از جمله سپردار­ها و شپشک­ها مورد استفاده قرار مي­گيرد. اين حشره­كش به­صورت امولسيون 8/40 درصد به میزان 2-5/1 در هزار، مخلوط با روغن جهت كنترل انواع سپردار­ها توصيه شده است (نوربخش، 1404). در موردU. euonymi ، استفاده از کلرپیریفوس با غلظت 5/1 در هزار مخلوط با روغن امولسیون شونده با غلظت 5/0 درصد در زمان حضور مراحل حساس، پوره­های متحرک و سنین اولیه می­تواند در برنامه­های کنترل سپردار شمشاد اثر­بخش باشد. البته باید توجه داشت که حشره­کش بایستی به­طور یکنواخت در سطوح رویی و زیرین برگ، پاشش شود و از این­رو استفاده از یک سمپاش اتومایزر با سر الکتروستاتیک برای سمپاشی توصیه شده است (غلامزاده چیتگر و حیدری، 1400). با این­حال، اقدامات کنترلی با استفاده از ترکیبات شیمیایی به دلیل محدودیت در پوشش­دهی و مدیریت زمان، ناکافی بوده است (Sadof and Sclar, 2000). از سوی دیگر، استفاده از ترکیبات شیمیایی از جمله حشره­کش­های ارگانو­فسفره همواره مخاطراتی را برای محیط زیست به همراه داشته­اند.

ترکیبات ارگانو­فسفره بخش جدایی‌ناپذیر کشاورزی مدرن هستند؛ با این­حال، به­دلیل کاربرد بیش از حد، بقایای این آفت‌کش‌ها ضمن ورود و انباشته شدن در خاک، منجر به آلوده­سازی آب‌های زیر­زمینی و شیوع آلودگی در شبکه‌های غذایی می­شود. قرار گرفتن در معرض این ترکیبات به­صورت حاد می‌تواند باعث مسمومیت در انسان‌ و موجودات غیر­هدف شود. ترکیبات ارگانو­فسفره به­دلیل مهار کووالانسی آنزیم استیل­کولین­استراز در موجودات خشکی­زی و آبزی منجر به ناهنجاری‌های عصبی، تنفسی، تولیدمثلی و کبدی می‌شود. به­علاوه، این ترکیبات در گیاهان، با مهار آنزیم‌های کلیدی، نفوذ­پذیری و انتشار از طریق کوتیکول که برای رشد گیاه بسیار مهم است، روند رشد را مختل می‌کنند. استفاده بیش از حد از ترکیبات آلی فسفره، با اثر­گذاری مستقیم و غیر­مستقیمی که بر سلامت انسان و محیط زیست دارند، نگرانی جهانی قابل توجهی را ایجاد کرده‌ است. بنابراین، توسعه روش‌های ایمن، قابل اعتماد، اقتصادی و سازگار با محیط زیست برای حذف یا کاهش مصرف ترکیبات آلی آفت­کش از محیط زیست ضروری به­نظر می­رسد (Mali et al., 2023؛ Ore et al., 2023).

لیمونن (1-methyl-4-isopropenylcyclohex-1-ene) که dipentene نیز نامیده می­شود، یک مونوترپن تک حلقه­ای است که ایزومر راست­گرد آن (D-limonene) بخش عمده­ای (گاه تا 80 درصد) از ترکیبات فرار پوسته مرکبات و برخی دیگر از میوه­ها را تشکیل می­دهد (Chen et al., 2015). این متابولیت به تـنهایی و هـمراه با سایر ترکیبات مؤثر، ویژگی­های ضد­باکتری، ضـد­ویروس، ضد­قارچ، کرم­کشی، حـشره­کشی، آنتی­اکـسیدانی و ضد­التهاب نشان داده است (Lin et al., 2024). فعالیت حشره­کشی این ترکیب علیه آفات کشاورزی و بهداشتی متعددی گزارش شده است (Prado-Rebolledo et al., 2017؛ Mohammed et al., 2020؛ Theochari et al., 2020؛ Fouad et al., 2021). دی-لیمونـن به­طـور کـلـی توسـط سـازمـان غـذا و داروی آمریکا (U.S. Food and Drugs Administration) و آژانـس حـفـاظـت از مـحــیـط زیــســـت آمـریـکـا (U. S. Environmental Protection Agency) ایمن شناخته شده است. نحوه عملکرد این مولکول گیاهی بدین ترتیب است که با حل کردن لایه محافظ مومی قرار گرفته روی اسکلت خارجی بندپایان باعث خفگی و مرگ آنها می‌شود؛ همین موضوع، این متابولیت با ارزش را به یک حشره‌کش طبیعی مؤثر تبدیل می‌کند (Abdallah et al., 2017).

به­دلیل ضرورت استفاده از ترکیبات زیست سازگار با پتانسیل مناسب حشره­کشی، در ایـن پژوهـش اثر کشندگی حاد دی-لیمونن علیه سپردار شمشاد طی مدت زمان کوتاه شش ساعته ارزیابی شد. نتایج حاصل از این بررسی، امکان استفاده از این ترکیب به تنهایی و در ترکیب با سایر حشره­کش­ها را نشان می­داد تا در مدیریت پایدار این آفت مورد بحث و بررسی قرار گیرد.

 

مواد و روش­ها

پژوهش حاضر در کلینیک گیاهپزشکی مرکز تحقیقات، آموزش و مشاوره فضای سبز معاونت خدمات شهری و محیط زیست منطقه 17 شهرداری استان تهران، شهر تهران انجام گرفت. آزمایش­ها در قالب طرح کاملاً تصادفی با شش تیمار و پنج تکرار در محیط آزمایشگاه انجام گرفت. ترکیب دی-لیمونن (CAS 5989-27-5) با خلوص 94 درصد، از شرکت فرسان شیمی خریداری شد. برای انجام آزمایش­ها شاخه­های به­شدت آلوده شمشاد در اندازه­های حدوداً ده سانتی­متر از بوستان سلامت (مجموعه بهاران) (35°38'44.6"N, 51°21'22.3"E) چیده و به آزمایشگاه منتقل شدند. آزمایش­ها در دمای 2±27 درجه سلسیوس، رطوبت 5±60 درصد و در روشنایی کامل انجام گرفت. پیش از انجام تست­ها تعداد سپردار­ها در دو سانتی­متر سرشاخه­ها و دو سانتی­متر مربع از سطح زیرین سه برگ در یک شاخه آلوده شمارش شد. برای سم­پاشی از مه­پاش دستی کوچک با مخزن 50 میلی­لیتری استفاده شد و تمامی سطوح شاخه و برگ­ها به­طور کامل مورد پاشش قرار گرفت (شکل 1). مدت زمان آزمون­های زیست­سنجی شش ساعت در نظر گرفته شد. به این منظور، غلظت­های مختلف از ترکیب دی-لیمونن در 100 میکرو­لیتر توئین 80 حل و با آب مقطر به حجم سه میلی­لیتر رسانیده شد. به­عنوان شاهد آزمایش، آب به همراه توئین 80 به کار رفت. برای تعیین LC50، ابتدا غلظت­های کشنده 20 و 80 درصد از هر ترکیب ارزیابی شد. سپس آزمایش­های اصلی با تعیین فواصل لگاریتمی به­دست آمد و غلظت­های 300، 400، 543، 737 و 1000 میکرو­لیتر دی -لیمون در حجم گفته شده (سه میلی­لیتر آب مقطر به همراه توئین 80) که به ترتیب معادل 100، 133، 181، 246 و 333 گرم بر لیتر بودند، برای ارزیابی­ها مورد استفاده قرار گرفتند. براي شمارش و تفکیک حشرات مـرده از زنـده، در زير دستگاه بينوكولار ابتدا پوشش بدن هـر حـشـره بـرداشتـه و در صـورت مـشـاهـده بـدن تـازه زير سـپـر، افـراد زنـده مـانده مـشـخص می­شدنـد. در افـراد مرده، بـدن زير سپر، خـشک و به رنـگ قهوه­اي تيره در مـي­آمد. مـرگ و میـر افـراد با اسـتـفاده از فرمول هندرسون- تيلتون (Henderson and Tilton, 1995) تصحیح شد و آنالیز­های پروبیت با استفاده از نرم­افزار Polo-Plus انجام گرفت.

 

 

شکل 1- مراحل انجام آزمایش زیست­سنجی دی-لیمونن روی سپردار شمشاد در آزمایشگاه. a) آماده­سازی شاخ و برگ­های آلوده به شمشاد، b) قرار دادن شاخه­های شمشاد درون ظرف آزمایش حاوی آب مقطر، c و d) محلول­سازی، e) شاخه آلوده به سپردار شمشاد، f و g) پاشش محلول روی شاخه­های حاوی سپردار.

Fig. 1. Steps for performing a bioassay test for d-limonene on Unaspis euonymi in the laboratory conditions. a) Preparing the foliage infected with Unaspis scale, b) Putting the boxwood branches onto the experimental containers containing distilled water, c & d) Preparation of solutions, e) A branch infected with boxwood scale, f & g) Spraying the solution on the branches containing scale.

 

نتایج

نتایج مربوط به درصد مرگ­میر سپردار­های تحت تأثیر غلظت­های مختلف دی-لیمونن در نمودار لگاریتمی شکل 2 نشان داده شده است. بر اساس آزمون زیست­سنجی، پس از شش ساعت، 7/247 گرم بر لیتر از ترکیب دی-لیمونن منجر به مرگ­و­میر 50 درصد افراد تحت تیمار شد (جدول 1). میزان کشندگی دی-لیمونن تا غلظت 140 گرم بر لیتر معنی­دار نبود و تا غـلـظت حدود 160 گرم بر لیتـر، تـنها ده درصـد افـراد دچـار مـرگ­و­مـیر شـدند. همچنـین میـزان غلظـت لازم برای مرگ 95 درصد از افراد 7/1 برابر LC50 محاسبه شد. از آن­جایی که بـیـن LC25 و غـلـظـت لازم برای 50 درصد کشندگی نیز 2/1 برابر فاصله وجود داشت، می­توان نتیجه گرفت که دی-لیمونن طی مدت زمان شش ساعت، در یک بازه محدود از غلظت، بیشترین تأثیر خود را نشان می­داد.

 

شکل 2- نمودار لگاریتمی مربوط به ارزیابی درصد کشندگی دی-لیمونن بر Unaspis euonymi در شرایط آزمایشگاه

Fig. 1. Logarithmic scale of the lethality (%) of d-limonene against Unaspis euonymi in the laboratory conditions.

جدول 1- سمیت حاد دی-لیمونن بر Unaspis euonymi در شرایط آزمایشگاه

Table 1. Acute toxicity of d-limonene against Unaspis euonymi in the laboratory conditions.

ترکیب Compound	غلظت های کشنده [گرم بر لیتر (95 درصد محدوده اطمینان)] Lethal concentration [g/L (95% CL)]				Slope ± SE	X2(df)	ناهمگونی Heterogeneity
	LC25	LC50	LC75	LC95
دی-لیمونن d-limonene	196 (177-212.4)	247.8 (229.8-268)	313 (287.6-350.7)	438.4 (384.9-532.8)	6.645 ± 0.415	70.820 (23)	3.0791

CL: Confidence of Limit

 

بحث

نتایج این مطالعه نشان ‌داد که دی-لیمونن می­تواند اثر کشنده روی سپردار شمشاد داشته باشد. در مطالعات قبلی نیز این ترکیب به­عنوان یک جایگزین طبیعی مؤثر برای روغن‌های معدنی معرفی شده بود که می‌تواند برای از بین بردن حشراتی مانند شپشک‌های آردآلود، شپشک‌ها و سفیدبالک­ها که بدن آنها پوشیده از موم است، استفاده شود (Hollingsworth, 2005). از سال ۱۹۹۴، لیمونن به­عنوان ماده‌ مؤثر برخی از آفت‌کش­ها در محصولات متعددی برای استفاده علیه کنه‌های حیوانی و کک­ها، به­عنوان اسپری حشره‌کش، دافع سگ و گربه در فضای آزاد، به­عنوان دور­کننده حشرات از انسان و به­عنوان کشنده لارو پشه­ها مورد استفاده قرار گرفته است (EPA, 1994).

دی-لیمونن در دهه گذشته به­طور متوسط به میزان بیش از 20 تن در سال، بیشترین استفاده را در کالیفرنیا به­عنوان حشره‌کش گیاهی داشته است (Isman, 2020). کشندگی و سمیت ناشی از دی-لیمونن گاه به اثرات سیتوتوکسیک آن نسبت داده می­شود (Caballero-Gallardo et al., 2022). همچنین، این ترکیب قادر به حل کردن لایه مومی کوتیکول بندپایان است و از همین رو سیستم تنفسی آنها را مختل می­کند (Abdallah et al., 2017). از سوی دیگر، دی-لیمونن، به­عنوان ترکـیـبی ایـمـن، جـلب­کـننده Aphytis melinus، زنـبـور پـارازیـتـوئید سـپـردار قرمز مرکبات، Aonidiella aurantii ارزیـابی شـد (Mohammed et al., 2020). همچنین، این متابولیت در گیاهان میمولوس (Mimulus spp.)، برای زنبور گرده­افشان Bombus vosnesenskii جذاب (Byers et al., 2014) و در غلظت­های پایین (5/12 میکرو­لیتر در لیتر) برای کفشدوزک شکارگر، Harmonia axyridis، جلب­کننده بود (Song et al., 2017). دی-لیمونن با وجود این که دوره پس از تخمریزی کفشدوزک Cryptolaemus montrouzieri را کاهش داد، اما همچنان به­عنوان ایـمن­تریـن ترکـیب در میـان آفت­کش­های مورد آزمایش برای این شکارگر معرفی شد (El Aalaoui et al., 2021).

اگرچه در بررسی حاضر دی-لیمونن در غلظت­هایی نه چندان پایین مرگ­و­میر سپرداران را در پی داشت؛ اما مطالعات گذشته نشان دادند که این ترکیب می­تواند در غلظت­های ناچیز اثر کشندگی مناسبی را نشان دهد. برای مثال، LC50 محاسبه شده برای حشرات بالغ Sitophilus oryzae برابر 85/36 میکرو­لیتر بر لیتر بود (Fouad et al., 2021). همچنین، درصد مرگ­و­میر Rhipicephalus sanguineus تیـمار شـده با غلـظت 1/0 میکرو­لیتر بر لیـتـر دی-لیمـونن، 6/82 درصد برآورد شد (Prado-Rebolledo et al., 2017). 

همراه با افزایش نگرانی‌ها در مورد حفاظت از محیط زیست، جستجوی یک ترکیب طبیعی بی‌خطر برای جایگزینی آفت‌کش‌های شیمیایی، توجه محققان را به خود جلب کرده است. تعداد زیادی از مطالعات به­عنوان یک جایگزین بالقوه برای آفت‌کش‌های شیمیایی، توانایی دی-لیمونن را در مبارزه با طیف وسیعی از باکتری‌های بیماری‌زا و آفات نشان داده‌اند، اما استفاده از آن به­دلیل خواصی مانند فراریت بالا، حلالیت کم و بی‌ثباتی حرارتی با چالش مواجه شده است. مشخص شده است که فناوری نانو­کپسولاسیون می‌تواند بر این مشکلات غلبه کند و پایداری، محافظت، کنترل میزان رهایش و فراهمی زیستی بهتری را ایجاد نماید (Nunes et al., 2024). 

در این ارتباط، مشخص شد نانو­لیپوزوم‌های دی-لیمونن در مقایسه با دی-لیمونن اثر لارو­کشی قـوی‌تـری بر روی دو پشه Anopheles stephensi و Culex quinquefasciatus داشتند؛ به­طوری­که LC50 ترکیبات نانو­فناوری شده، 4/1 تا 5/2 بـرابـر کـاهـش نشـان داده بود (Sanei-Dehkordi et al., 2022). بـهبـود عـملکـرد حـشره­کشـی در این آزمـایش و آزمـایش­های مشابه ممکن است به این دلیل باشد که نانوکپسولاسیون، تثبیت فیزیکی، نفوذ و انتشار دی-لیمونن را افزایش می‌دهد (Lin et al., 2024). 

استفاده از مواد همراه نظیر سورفکتنت­ها و امولسفایر­ها نیز می­تواند عملکرد دی-لیمونن را در پخشیدگی، پوشش­دهی و نفوذ افزایش دهد و از گیاه­سوزی بکاهد. برای مثال، کاربرد ترکیب APSA-80 (یک چسباننده/پخش­کننده غیر­یونی متشکل از آلکیل آریل آلکوکسیلات + اسید­های چرب روغن تال (TOFA)) به همراه دی-لیمونن موجب شد برگ­های گیاه گاردنیا هیچ آسیبی نبینـند. افـزون بر ایـن، اضـافـه کـردن مقـدار کمی Silwet L-77 (هپتامـتـیـل تری سـیلـوکسـان اصـلاح شـده با پلی‌آلکیلن اکسید) با کاهش کشش سطحی، پوشانندگی بهتری روی بدن شپشک‌های آرد­آلود تیمار شده ایجاد می­کند (Hollingsworth, 2005).

از جمله موضوعات قابل بررسی در زمینه استفاده از دی-لیمونن، کاربرد آن نه به­عنوان یک آفت­کش، بلکه به­عنوان یک عامل فزاینده (سینرژیست) سمیت برخی از ترکیبات کشنده بیولوژیکی یا شیمیایی است. از آن­جایی که در بحث کنترل آفات کلیدی و به­ویژه در بحث مدیریت تلفیقی آفات، معمولاً آفت­کش­های شیمیایی حذف نمی­شوند؛ بلکه تنها استفاده از آنها به طریقی مدیریت می­شود، می­توان از ترکیبات کم­خطری مانند دی-لیمونن در ترکیب با آفت­کش­های متداول استفاده کرد. در این صورت میزان استفاده از ترکیبات شیمیایی و به دنـبال آن مخاطـرات زیسـت محـیطی کاهـش می­یابـد. اثـر سـینرژیـستی دی-لیمونن زمانی آشکار شد که این ترکیب هـمـراه با قارچ Metarhizium anisopliae و سایپرمترین عـلیـه کنه‌های Rhipicephalus sanguineus به کـار رفـت. در اثـر اسـتـفـاده این مواد، مرگ­و­میر صد در صدی کنه­ها اتـفـاق افـتـاد (Prado-Rebolledo et al., 2017). به نظر می­رسیدکه دی-لیمونن مخلوط با سوسپانسیون قارچی، تعلیق کنیدی‌ها را بهبود بخشید و با تولید امولسیون روغنی و افزایش تراکم اسپور­ها چسبندگی کنیدی‌ها به کوتیکول لارو را تسهیل ‌کرد و در نتیجه باعث مرگ­و­میر بیشتری ‌شد (Bateman et al., 1993). 

در مجموع، نتیجه­گیری می­شود که دی-لیمونن قابلیت حشره­کشی علیه سپردار شمشاد را داراست. توصیه می­شود این ترکیب به همراه آفت­کش­های شیمیایی و روغن­های امولسیون شونده نیز استفاده شود تا احتمال اثر سینرژیستی آن ارزیابی شود. این کار در صورتی­که نتایج مثبتی عاید شود، می­تواند منجر به کاهش استفاده از ترکیباتی گردد که زیست سازگاری کمتری دارند. افزون بر این، پیشنهاد می­شود در زمان استفاده از دی-لیمونن، مواد همراه متنوعی مورد آزمون و غربال­گری قرار گیرند تا با مجموعه عملکرد­هایی نظیر کاهش کشش سطحی، خیس­کنندگی، پخش­کنندگی و غیره، پتانسیل حشره­کشی آن افزایش پیدا کند. استفاده از نانو­فناوری زیستی در کاربرد دی-لیمونن می­تواند فرمولاسیون­هایی ارایه کند که پایداری و دوام بیشتری دارند و در غلظت کمتر عملکرد مؤثر­تری در از بین بردن آفت را نشان می­دهند.

 

سپاسگزاری

این مقاله، حاصل بخشی از مطالعاتی است که با همکاری شهرداری منطقه 17 تهران بزرگ، استان تهران به انجام رسیده است.

 

منابع References

غلامزاده چیتگر، م. و حیدری، ا. 1400. دستورالعمل فنی کنترل شیمیایی سپردار شمشاد، Unaspis euonymi (Hemiptera: Diaspididae). وزارت جهادکشاورزی، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، مؤسسه تحقیقات گیاهپزشکی کشور. 11 صفحه.

نوربخش، س. 1404. فهرست آفات، بیماری­های و علف­های هرز مهم محصولات عمده کشاورزی، آفت­کش­ها و روش­هاي توصيه شده جهت کنترل آنها. وزارت جهاد کشاورزی، سازمان حفظ نباتات کشور، معاونت کنترل آفات، 226 صفحه.

Abdallah, M.S.I., Muhammad, I. and Warodi, F.A. 2017. Review on some plants as bio-pesticides. International Journal of Contemporary Research and Review 8(1): 20186–20191. https://doi.org/10.15520/ijcrr/2017/8/07/203.

Bateman, R.F., Carey, M., Moore, D. and Prior, C. 1993. The enhanced infectivity of Metarhizium flavoviride in oil formulations to dessert locust at low humidities. Annals of Applied Biology 122: 145–152. https://doi.org/10.1111/j.1744-7348.1993.tb04022.x.

Byers, K.J., Bradshaw Jr, H.D. and Riffell, J.A. 2014. Three floral volatiles contribute to differential pollinator attraction in monkeyflowers (Mimulus). Journal of Experimental Biology 217(4): 614-623. https://doi.org/10.1242/jeb.092213.

Caballero-Gallardo, K., Fuentes-Lopez, K., Stashenko, E.E. and Olivero-Verbel, J. 2022. Chemical composition, repellent action, and toxicity of essential oils from Lippia origanoide, Lippia. alba chemotypes, and Pogostemon cablin on adults of Ulomoides dermestoides (Coleoptera: Tenebrionidae). Insects 14(1): 41. https://doi.org/10.3390/insects14010041.

Chen, B., Liu, C., Shang, L., Guo, H., Qin, J., Ge, L., Jing, C.J., Feng, C. and Hayashi, K. 2020. Electric-field enhancement of molecularly imprinted sol-gel-coated Au nano-urchin sensors for vapor detection of plant biomarkers. Journal of Materials Chemistry C 8: 262-269. https://doi.org/10.1039/c9tc05522c.

Cockfield, S.D. and Potter, D.A. 1990. Euonymus scale (Homoptera: Diaspididae) effects on plant growth and leaf abscission and implications for differential site selection by male and female scales. Journal of Economic Entomology 83(3): 995–1001. https://doi.org/10.1093/jee/83.3.995.

El Aalaoui, M., El Bouhssini, M., Bouharroud, R. and Sbaghi, M. 2021. Lethal and sublethal effects of the insecticides d-limonene, mineral oil, and potassium salts of fatty acid on Dactylopius opuntiae potential predator Cryptolaemus montrouzieri. International Journal of Tropical Insect Science 41(4): 2897–2906. https://doi.org/10.1007/s42690-021-00473-z.

Fouad, H.A., de Souza Tavares, W. and Zanuncio, J.C. 2021. Toxicity and repellent activity of monoterpene enantiomers to rice weevils (Sitophilus oryzae). Pest Management Science 77: 3500-3507. https://doi.org/10.1002/ps.6403.

Frank, D. 2012. Reduced risk insecticides to control scale insects and protect natural enemies in the production and maintenance of urban landscape plants. Environmental Entomology 41(2): 377-386. https://doi.org/10.1603/en11230.

Gill, S.A., Miller, D.R. and Davidson, J.A. 1982. Bionomics and taxonomy of the Euonymus scale, Unaspis euonymi (Comstock), and detail biological information on the scale in Maryland (Homoptera: Diaspididae). Miscellaneous Publication 969. Maryland/USA.

Henderson, C.F. and Tilton, E.W. 1995. Tests with acaricides against the brown wheat mite. Journal of Economic Entomology 48(2): 157-161.

Hollingsworth, R.G. 2005. Limonene, a citrus extract, for control of mealybugs and scale insects. Journal of Economic Entomology 98(3): 772-779. https://doi.org/10.1603/0022-0493-98.3.772.

Isman, M.B. 2020. Botanical insecticides in the twenty-first century-fulfilling their promise? Annual Review of Entomology 65: 233-249. https://doi.org/10.1146/annurev-ento-011019-025010.

Lin, H., Li, Z., Sun, Y., Zhang, Y., Wang, S., Zhang, Q., Cai, T., Xiang, W., Zeng, C. and Tang, J. 2024. D-Limonene: promising and sustainable natural bioactive compound. Applied Sciences 14(11): 4605. https://doi.org/10.3390/app14114605.

Ma, J. and M, Funston. 2008. Euonymus. Pp. 440-460. In: Wu, Z.Y. and Raven P.H. (eds.). Flora of China. Vol. 11 (Oxalidaceae through Aceraceae). Science Press, Beijing, and Missouri Botanical Garden Press, St. Louis. 

Mali, H., Shah, C., Raghunandan, B.H., Prajapati, A.S., Patel, D.H., Trivedi, U. and Subramanian, R.B. 2023. Organophosphate pesticides an emerging environmental contaminant: Pollution, toxicity, bioremediation progress, and remaining challenges. Journal of Environmental Sciences 127: 234-250. https://doi.org/10.1016/j.jes.2022.04.023.

Mohammed, K., Agarwal, M., Li, B., Newman, J., Liu, T. and Ren, Y. 2020. Evaluation of d-Limonene and beta-Ocimene as Attractants of Aphytis melinus (Hymenoptera: Aphelinidae), a Parasitoid of Aonidiella aurantii (Hemiptera: Diaspididae) on Citrus spp. Insects 11: 44. https://doi.org/10.3390/insects11010044.

Nunes, M.R., Agostinetto, L., da Rosa, C.G., Sganzerla, W.G., Pires, M.F., Munaretto, G.A., Rosar, C.R., Bertoldi, F.C., Barreto, P.L.M., Veeck, A.P.L. and Zinger F.D. 2024. Application of nanoparticles entrapped orange essential oil to inhibit the incidence of phytopathogenic fungi during storage of agroecological maize seeds. Food Research International 175: 113738. https://doi.org/10.1016/j.foodres. 2023.113738. 

Ore, O.T., Adeola, A.O., Bayode, A.A., Adedipe, D.T. and Nomngongo, P.N. 2023. Organophosphate pesticide residues in environmental and biological matrices: Occurrence, distribution and potential remedial approaches. Environmental Chemistry and Ecotoxicology 5: 9-23. https://doi.org/10.1016/j.enceco.2022. 10.004.

Özyurt, Ö. and Ülgentürk, S. 2007. Biology of the Euonymus scale Unaspis euonymi Hemiptera: Diaspididae in urban areas of Ankara, Turkey. Journal of Agricultural Sciences 13(01): 47-54.

Prado-Rebolledo, O.F., Molina-Ochoa, J., Lezama-Gutiérrez, R., García-Márquez, L.J., Minchaca-Llerenas, Y.B., Morales-Barrera, E., Tellez, G., Hargis, B., Skoda, S.R. and Foster, J.E. 2017. Effect of Metarhizium anisopliae (Ascomycete), Cypermethrin, and D-limonene, alone and combined, on larval mortality of Rhipicephalus sanguineus (Acari: Ixodidae). Journal of Medical Entomology 54(5): 1323-1327. https://doi.org/10.1093/jme/tjx092.

Sadof, C.S. and Neal, J.J. 1993. Use of host plant resources by the Euonymus scale, Unaspis euonymi (Homoptera: Diaspididae). Annals of the Entomological Society of America 86: 614-620.

Sadof, C.S. and Raupp, M.J. 1991. Effect of variegation in Euonymus japonica var. aureus on two phloem feeding insects, Unaspis euonymi (Homoptera: Diaspididae) and Aphis fabae (Homoptera: Aphididae). Environmental Entomology 20: 83-89.

Sadof, C.S. and Sclar, D.C. 2000. Effects of horticultural oil and foliar- or soil-applied systemic insecticides on euonymus scale in pachysandra. Journal of Arboriculture 26: 120-125.

Sanei-Dehkordi, A., Moemenbellah-Fard, M.D., Saffari, M., Zarenezhad, E. and Osanloo, M. 2022. Nanoliposomes containing limonene and limonene-rich essential oils as novel larvicides against malaria and filariasis mosquito vectors. BMC Complementary Medicine and Therapies 22: 140. https://doi.org/10.1038/ s41598-023-38284-6.

Serviss, B.E., Hardage, J.W., Olsen, B.L. and Peck, J.H. 2017. Euonymus japonicus (Celastraceae) new to the Arkansas flora. Phytoneuron 80: 1-3.

Song, B., Liang, Y., Liu, S., Zhang, L., Tang, G., Ma, T. and Yao, Y. 2017. Behavioral responses of Aphis citricola (Hemiptera: Aphididae) and its natural enemy Harmonia axyridis (Coleoptera: Coccinellidae) to non-host plant volatiles. Florida Entomologist 100(2): 411-421. https://doi.org/10.1653/024.100.0202.

Theochari, I. Giatropoulos, A. Papadimitriou, V. Karras, V. Balatsos, G., Papachristos, D. and Michaelakis, A. 2020. Physicochemical characteristics of four limonene-based nanoemulsions and their larvicidal properties against two mosquito species, Aedes albopictus and Culex pipiens molestus. Insects 11: 740. https://doi.org/10.3390/insects11110740.

EPA, 1994. U.S. Environmental Protection Agency, Limonene. EPA-738-F-94-030, 1–5. http://www.epa.gov/ oppsrrd1/REDs/factsheets/3083fact.pdf.

95