فهرست مطالب

فصلنامه تحقیقات حشره شناسی
سال چهاردهم شماره 4 (پیاپی 56، زمستان 1401)

  • تاریخ انتشار: 1402/08/16
  • تعداد عناوین: 6
|
  • کاربرد مدل کمی ساختار-سمیت (QSTR) برای پیش بینی سمیت آفت کش های کاربامات با استفاده از روش های محاسباتی و توصیفگرهای مولکولی
    سیده آزاده موسوی، عصمت محمدی نسب*، طاهره مومنی اصفهانی صفحات 14-35

    ما در این مطالعه، محاسبات مکانیک کوانتومی را در سطح تیوری تابع چگالی با مجموعه پایه 6-31G* انجام  دادیم تا یک مدل رابطه کمی ساختار-سمیت (QSTR) برای پیش بینی دوز کشنده (LD50) مشتقات کاربامات ها بسازیم. بهترین توصیفگرهای مولکولی با استفاده از الگوریتم ژنتیک (GA) توسط نرم افزار MATLAB انتخاب شدند. سپس، رابطه بین توصیفگرهای انتخاب شده و logLD50 مشتقات کاربامات را با استفاده از مدل های رگرسیون خطی چندگانه گام به گام (BW-MLR) و شبکه عصبی مصنوعی (BP-ANN) مورد مطالعه قرار دادیم. توصیفگرهای RDF010e، WW و R3e برای مدل سازی روش های GA-BWMLR و GA-BPANN استفاده شدند. مقایسه نتایج نشان داد که R2 و Q2 مدل GA-BPANN برای همه مجموعه ها به طور قابل توجهی بالاتر از مدل GA-BWMLR می باشند. با توجه به مقادیر میانگین مربعات خطای کمتر (MSE)، ریشه میانگین مربع خطا (RMSE)، خطای استاندارد پیش بینی (SEP)، و میانگین مطلق انحراف (ADD) مدل GA-BPANN برای مجموعه داده ها از دقت بالاتری برای پیش بینی سمیت کارباماتهای مورد مطالعه برخوردار می باشد.

    کلیدواژگان: آفتکش، QSTR، سمیت، کارباماتها، GA-BWMLR، GA-BPANN
  • حمید پورخاقان*، علیرضا جلالی زند صفحات 246-258

    کنه واروآ یکی از خطرناک ترین آفات کلنی های زنبور عسل در سرتاسر جهان محسوب می شود. امروزه استفاده از ترکیبات طبیعی از قبیل اسانس های گیاهی به عنوان جایگزین مناسب برای ترکیبات شیمیایی در کنترل آفات مورد توجه قرار  گرفته اند. هدف این پژوهش بررسی میزان سمیت تدخینی اسانس چهار گونه مرزه چند ساله بر مرگ و میر کنه واروآ و زنبور عسل ایرانی در زنبورستان بود. نتایج آزمون سمیت روی کنه واروآ نشان داد که کنه به ترتیب بیشترین حساسیت را نسبت به اسانس مرزه خوزستانی، مرزه رشینگری، مرزه موتیکا و مرزه بختیاری داشت. مقادیر LC50 محاسبه شده برای اسانس مرزه خوزستانی و مرزه رشینگری به ترتیب 6/151 و 77/161 پی پی ام برای کنه واروآ و 22/328 و 7/337 پی پی ام برای زنبور عسل بود. تجزیه کیفی اسانس ها نشان داد که فراوانترین ترکیب اسانس ها در هر چهار گونه مرزه خوزستانی، مرزه رشینگری، مرزه بختیاری و مرزه موتیکا کارواکرول بود. مرزه خوزستانی و مرزه رشینگری به ترتیب با 5/93 و 8/88 درصد بیشترین میزان کارواکرول را داشتند. به طور کلی، اسانس این دو گونه از قابلیت بالایی برای کنترل کنه واروآ برخوردار بودند.

    کلیدواژگان: اسانس های گیاهی، اثر کنه کشی، کنه واروآ، زنبور عسل ایرانی، کنترل آفات
  • علی نوری*، شهزاد شیرانی صفحات 260-276
    زمینه و هدف

    سوسری آمریکایی یکی از حشرات مهم خانگی محسوب می شود، که بسیاری از پاتوژن ها را به محیط انتقال می دهد. روش های به کار رفته برای کنترل آن امروز تا حدودی ناکارآمد بوده و سبب ایجاد مقاومت در این حشرات شده است.

    مواد و روش ها

    سوسری آمریکایی بالغ به تعداد 311 عدد از دانشکده بهداشت تهران خریداری شدند. نانوذره اکسید تیتانیوم نیز از شرکت نوترینو تهران خریداری شد. غلظت های مختلف نانوذرات برای تیمارهای تماسی و خوراکی سوسری های آمریکایی تهیه شد. تیمار سوسری های آمریکایی به روش تماسی و خوراکی با غلظت های مختلف نانوذره اکسیدتیتانیوم با سه بار تکرار انجام گردید. مقایسه میانگین درصد مرگ و میر حشرات در گروه های مختلف توسط آنالیز واریانس یک طرفه و تست دانکن انجام گردید. همچنین مقایسه میانگین درصد مرگ و میر حشرات در روزهای مختلف در هر گروه توسط آنالیز واریانس با تکرار مشاهدات انجام شد.

    نتایج

    تیمار خوراکی سوسری های آمریکایی در همه روزها در غلظت های 15 و 21 صدم درصد موثرتر از تیمار تماسی بوده است، اما تیمار تماسی موثرتر از تیمار خوراکی در تمام روزها به جز روز هفتم در غلظت 25 صدم درصد بوده است. به طور کلی تیمار خوراکی موثرتر از تیمار تماسی بود. با افزایش دوز و گذشت زمان، درصد مرگ و میر سوسری های آمریکایی در اثر تیمار تماسی و خوراکی با نانوذرات دی اکسید تیتانیوم به طور معنی داری افزایش یافت.

    نتیجه گیری

    بنظر می رسد استفاده از نانوذرات مختلف از جمله نانوذرات دی اکسید تیتانیوم بتواند به عنوان یک روش جدید در کنار روش های پیشین تاثیر قابل توجهی در کنترل سوسری آمریکایی ایجاد کند.

    کلیدواژگان: سوسری آمریکایی، حشره کش، نانو ذرات، اکسید تیتانیوم
  • فاطمه شفیعی*، شهاب الدین محبی، طاهره مومنی اصفهانی، مهدی احمدی سابق صفحات 278-296

    آلکالوییدهای کینولین و مشتقات آنها کاربردهای پزشکی و کشاورزی گسترده ای دارند. در این تحقیق  از رابطه کمی ساختار-خاصیت (QSPR) برای پیش بینی ضریب تقسیم اکتانول-آب 76 مشتق آلکالویید کینولین کمپتوتسین (CPT) به عنوان حشره کش با استفاده از روش الگوریتم ژنتیک و روش رگرسیون خطی چند متغیره برگشتی و توصیف کننده های مولکولی استفاده شده است. برای رسم ساختار شیمیایی  ترکیبات مورد مطالعه از نرم افزار گوس ویواستفاده شد. بهینه سازی هندسی ترکیبات توسط نرم افزار گوسین 09 با استفاده از نظریه تابعی چگالی B3YLP  با مجموعه پایه G(d,p) 311-6  انجام شد. برای هر یک از ساختارهای بهینه شده توصیف کننده های مولکولی توسط نرم افزار دراگون محاسبه گردید. به منظور کاهش و انتخاب بهترین توصیف کننده ها از روش الگوریتم ژنتیک استفاده شد. همبستگی بین توصیف کننده ها در بهترین مدل با استفاده از ضریب پیرسون  و ضریب نفوذ پذیری  انجام پذیرفت. برای ارزیابی توانایی پیش بینی مدل از انواع مختلف اعتبار سنجی داخلی ، خارجی و ضرایب آماری بهره گرفته شده است. بهترین مدل QSPR با مقدار مجذور ضریب همبستگی  901/0=R2 ، مجذور ضریب همبستگی اعتبار سنجی تقاطعی یکی بیرون   919 /0= Q2LOO   ،  و ریشه میانگین مربع خطا 706/0=RMSE به دست آمده است. نتایج نشان داد ضرایب آماری و اعتبارسنجی مدل خطی ساخته شده رضایت بخش است و لگاریتم ضریب تقسیم اکتانول-آب مشتقات مورد مطالعه تحت تاثیر توصیف کننده خود همبستگی دو بعدی (ATS8e) است. این اطلاعات می تواند برای طراحی مشتقات جدید آلکالویید کینولین کمپتوتسین (CPT) به عنوان حشره کش مورد استفاده قرار گیرد.

    کلیدواژگان: آلکالوئید کینولین کمپتوتسین، ضریب تقسیم اکتانول-آب، توصیف کننده خود همبستگی دو بعدی، اعتبار سنجی، حشره کش
  • مصطفی صادقی، عصمت محمدی نسب*، طاهره مومنی اصفهانی صفحات 298-313

    در این مطالعه، قدرت پیش بینی ضریب تقسیم آب-اکتانل (logP)  برای34   نوع از مشتقات پیرتروییدی با استفاده از رابطه کمی ساختار-خاصیت مورد مطالعه قرار گرفت. مقدار logP پیرتروییدهای مورد مطالعه با کمک الگوریتم ژنتیک بر اساس روش رگرسیون خطی چندگانه (GA-MLR) مدل سازی شد و معلوم گردید که سه توصیفگر موثر GATS4P ،  PW3 و ZM1V همبستگی معقولی با logP دارند و منجر به ایجاد مدلی با ضریب رگرسیون بالا و خطای کم شدند. ارزیابی توانایی پیش بینی logP با مدل (GA-MLR) توسط پارامترهای آماری: R2 = 0.862، R2adj = 0.848،  F=62.296و MSE = 0.503 برای مجموعه آزمایشی انجام شد. همچنین مقدار Q2LOO= 0.861 در روش اعتبارسنجی تقاطعی و نیز مقادیر R2 برابر با 0.880 و   0.929  به ترتیب برای سری های آموزش و آزمایش در روش اعتبارسنجی خارجی, همبستگی بسیار خوبی را بین مقادیر تجربی و مقادیر پیش بینی نشان داد. مشخص گردید که مدل MLR در پیش بینی logP حشره کش های پیرتروییدی قابل اعتماد بوده و با در نظر داشتن خطای بسیار کم از دقت کافی برخوردار است.

    کلیدواژگان: ضریب توزیع آب-اکتانل، روش رگرسیون خطی چندگانه، مطالعه کمی رابطه ساختار-خاصیت، الگوریتم ژنتیک، پیرتروئیدها
  • مهدی دهقانی*، حسن میرزاهاشمی داودآبادی، سلطان رون، عباس خانی صفحات 314-327

    بالتوری سبز یکی از دشمنان طبیعی مهم پسیل پسته در باغ های پسته استان کرمان و یزد می باشد. با توجه به اهمیت اقتصادی پسیل پسته و در راستای اجرای برنامه های مدیریت تلفیقی آفات، آگاهی از بر هم کنش و روابط متقابل آفت کش های مورد استفاده با عوامل مهار زیستی آفت در مورد پسیل پسته امری ضروری به نظر می رسد. در این تحقیق تاثیر حشره کش های هگزافلومورون و فلوفنوکسورون روی برخی فراسنجه های زیستی بالتوری سبز Chrysoperla carnea (Stephens) در آزمایشگاه و در اتاقک رشد با شرایط دمایی 1 26 سانتیگراد، رطوبت نسبی 5 70 درصد و دوره ی نوری 16 ساعت روشنایی و 8 ساعت تاریکی بررسی شد. مقادیر LC50 برآورد شده برای هگزافلومورون و فلوفنوکسورون روی لارو سن اول بالتوری سبز به ترتیب 8/1 و 2/5 میکرو گرم ماده موثر در میلی لیتر بودند. برای ارزیابی اثرات زیر کشندگی، لاروهای سن اول با غلظت LC25 هر حشره کش بر اساس روش آورده شده در زیست سنجی تیمار شدند که برای هگزافلومورون و فلوفنوکسورون به ترتیب 66/0 و 3/3 میلی گرم ماده موثر در میلی لیتر بود بنابر نتایج تجزیه ی واریانس طول دوره ی مراحل نابالغ و طول عمر حشرات کامل در تیمار با فلوفنوکسورون و هگزافلومورون در مقایسه با شاهد به طور معنی دار در سطح 1 درصد به ترتیب افزایش و کاهش یافت. در ارتباط با اثرات زیرکشندگی فلوفنوکسورون و هگزافلومورون، طول دوره ی مراحل نابالغ بالتوری سبز به ترتیب 6/7 و 1/9 درصد در مقایسه با شاهد افزایش و طول عمر حشرات کامل به ترتیب 9/6 و 6/10 درصد کاهش نشان داد. هیچ اختلاف معنی داری بین تیمار فلوفنوکسورون و هگزافلومورون از نظر طول دوره نابالغ و طول عمر حشره کامل مشاهده نشد. نتایج تجزیه واریانس نشان داد که باروری و تفریخ تخم بالتوری سبز در تیمار با فلوفنوکسورون و هگزافلومورون در مقایسه با شاهد کاهش معنی دار در سطح 1 درصد داشته است. مقادیر LC25 فلوفنوکسورون و هگزافلومورون، باروری بالتوری سبز را به ترتیب 7/19و 2/33 درصد و تفریخ تخم بالتوری سبز را به ترتیب 7/21 و 4/31 درصد در مقایسه با شاهد کاهش داد. با توجه به تاثیر کمتر ترکیب فلوفنوکسورون نسبت به هگزافلومورون بر روی برخی پارامترهای زیستی C.carnea، استفاده از ترکیب فلوفنوکسورون در مقایسه با هگزافلومورون در مدیریت تلفیقی پسیل پسته بیشتر توصیه می گردد.

    کلیدواژگان: بالتوری سبز، هگزافلومورون، فلوفنوکسورون، زیر کشندگی، سم شناسی دموگرافیک
|
  • Applying quantitative structure-toxicity relationship (QSTR) model to predict the toxicity of pesticide carbamates using computation methods and molecular descriptors
    Seyedeh Azadeh Moosavi, Esmat Mohammadinasab *, Tahereh Momeni Isfahani Pages 14-35

    In this study, we performed quantum mechanics computation at density function theory level with 6-31G* basis set to construct a quantitative structure-toxicity relationship (QSTR) model for predicting lethal dose (LD50) pesticide carbamates derivatives. The best molecular descriptors were selected using genetic algorithm (GA) by MATLAB software. Then, we studied the relationship between the selected descriptors and the logLD50 of carbamate derivatives using backward-stepwise multiple linear regression (BW-MLR) and backpropagation artificial neural network (BP-ANN) models. The RDF010e, WW, and R3e descriptors were applied for modeling the GA-BWMLR and GA-BPANN models. The comparison of results illustrated that the R2 and Q2 of GA-BPANN model for all set were significantly higher than the GA-BWMLR model. The GA-BPANN model was more accurate with lower mean square error (MSE), root-mean-square error (RMSE), standard error of prediction (SEP), and absolute average deviation (ADD) values of data set for predicting the LD50 of studied carbamates.

    Keywords: Pesticide, QSTR, Toxicity, Carbamates, GA-BWMLR, GA-BPANN
  • Hamid Por Khaghan *, ALIREZA JALALI ZAND Pages 246-258

    Varroa destructor Anderson & Trueman is one of the most perilous pests of honey bee colonies around the world. So, natural products such as plant essential oils are considered as a suitable replacement for chemical compounds in pest control. This study was planned to check the respiratory killing effect of essential oils of four perennial Satureja species on Varroa destructor and Apis mellifera meda in an apiary. The sensitivity of the mite to four essential oils was according to the following, S. khuzestanica Jamzad, S. rechingeri Jamzad, S. mutica and, S. bachtiarica Bunge. The calculated LC50 values for S. khuzestanica Jamzad and S. rechingeri Jamzad were 151.6 and 161.77 ppm for Varroa mite and 328.22 and 337.7 for honey bee, respectively. Qualitative analysis of essential oils showed that the major component of the oils for all species was carvacrol. Satureja khuzestanica Jamzad and S. rechingeri Jamzad had the highest amount of carvacrol with 93.5% and 88.8%, respectively. In general, the essential oil of S. khuzestanica Jamzad and S. rechingeri Jamzad had a high ability to control Varroa mites.

    Keywords: Essential oils, Varroa destructor, Apis mellifera meda, Acaricidal activity, pest control
  • Ali Noori *, Shahzad Shirani Pages 260-276
    Background and purpose

    American cockroach is one of the important household insects, which transmits many types of pathogens to the environment. On the other hand, the methods used to control it today are somewhat ineffective and have caused resistance in these insects.

    Materials and methods

    311 adult American cockroaches were purchased from Tehran Health College. Titanium oxide nanoparticles were also purchased from Neutrino company, Tehran. Different concentrations of nanoparticles were prepared for oral and contact treatments of American cockroaches. American cockroaches were treated by contact and oral method with different concentrations of titanium oxide nanoparticles with three repetitions. The average percentage of insect mortality in different groups was compared by one-way analysis of variance and Duncan's test. Also, the average percentage of insect mortality on different days in each group was compared by analysis of variance with repeated observations.

    Results

    The oral treatment of American cockroaches was more effective than the contact treatment in concentrations of 15 and 21% in all days, but the contact treatment was more effective than the oral treatment in all days except the seventh day in a concentration of 25%. In general, oral treatment was more effective than contact treatment. With increasing dose and passage of time, the mortality percentage of American cockroaches increased significantly due to contact and oral treatment with titanium dioxide nanoparticles.

    Conclusion

    The use of different nanoparticles, including titanium dioxide nanoparticles, can create a significant effect in controlling the American cockroach as a new method along with the previous methods.

    Keywords: American cockroach, Insecticidal, nanoparticles, of titanium oxide
  • F. Shafie *, Shahaboddin Mohebbi, Tahereh Momeni Isfahani, Mehdi Ahmadi Sabegh Pages 278-296

    Quinoline alkaloids and their derivatives have wide medical and agricultural applications. In this research, a quantitative structure- property relationship (QSPR) has been employed to predict the octanol-water partition coefficient (logP) of 76 quinoline alkaloid camptothecin (CPT) derivatives as antitumor potencies using GA-MLR method and molecular descriptors. The Gauss View 05 software was used for drawing chemical structure of the studied compounds. The geometry optimizations of the studied compounds were done by the Gaussian 09W software at B3YLP density functional theory (DFT) with 6-311G (d,p) basis set. Molecular descriptors for each of optimized structures were calculated by Dragon software in different category. In order to reduce and select the best descriptors, the Genetic Algorithm technique and stepwise multiple linear regression method was used. The pearson coefficient correlation (PCC) and the variance inflation factor (VIF) statistics were used to test the multicollinearity of descriptors in the best model. The different types of internal and external validations were used to evaluate predictive model performance. The best QSPR model is obtained with R2 value of 0.901, Q2LOO =0.919, and RMSE=0.706.     The results of statistical parameters and validations of the GA-MLR model generated were found to be satisfactory. The model revealed that octanol-water partition coefficient of CPT derivatives is influence by ATS8e (2D-autocorrelation) descriptor. This information could be used to design novel quinoline alkaloid camptothecin (CPT) derivatives as insecticide agents.

    Keywords: quinoline alkaloid camptothecin (CPT), the octanol-water partition coefficient (logP), 2D-autocorrelation descriptor, Validation, insecticide
  • Mostafa Sadeghi, Esmat Mohammadinasab *, Tahereh Momeni Isfahani Pages 298-313

    In this research, predicting the logP of 34 types different pyrethroid derivatives was studied using quantitative structure-property relationship. The logP of studied pyrethroids was modeled using the genetic algorithm based on linear regression method (GA-MLR). It was found that the three effective descriptors GATS4P, PW3 and ZM1V have a reasonable correlation with logP, and led to the creation of a model with the highest regression coefficient and the lower error. The evaluation of GA-MLR model predictive ability for test set was performed by statistical parameters such as R2= 0.862, R2adj = 0.848, F=62.296 and MSE = 0.503. Also, the value of Q2LOO= 0.861 using the cross-validation method, and the values of R2 =0.880 and 0.929 for the training and test sets respectively, in the external validation method showed a very good correlation between experimental and prediction values. It was specified that the MLR model was reliable for predicting the logP of pyrethroid insecticides, and had sufficient accuracy with the lowest error.

    Keywords: logP, Multiple linear regression method, Quantitative structure-property relationship, Genetic Algorithm, Pyrethroids
  • Mehdi Dehghani-Zahedani *, Hassan Mirzahashemi-Davoudabadi, Soltan Ravan, Abbas Khani Pages 314-327

    The common green lacewing Chrysoperla carnea Stephens. is one of the critical natural enemies of pistachio psyllid Agonoscena pistaciae Burkhardt and Lauterer. in pistachio orchards of the Kerman province of Iran. Considering the economic importance of the pistachio psyllid, knowledge of the interactions between the pesticides used and biological pest control agents in the case of pistachio psyllid is necessary to implement IPM programs. In this research, the effects of some Hexaflumoron and Flufenoxuron insecticides were investigated on some biological parameters of C.carnea in the laboratory and the growth chamber with temperature conditions of 26±1C°, Relative humidity of 70±5 and photoperiod 16 hours of light and eight the hour of darkness. The estimated LC50 values for Hexaflumoron and Flufenoxuron on first-instar larvae of the C.carnea were 1.8 µg/ml and 5.2 µg/ml, respectively. LC25, as a measure of sub-lethal effects for hexaflumoron and flufenoxuron was estimated as 0.66 µg/ml and 3.3 µg/ml, respectively. According to the analysis of variance, the duration of immature stages and the lifespan of adults in the treatment with Flufenoxuron and Hexaflumoron significantly increased and decreased at 1% compared to the control. Concerning the sublethal effects of Flufenoxuron and Hexaflumoron, the duration of the immature stages of C.carnea increased by 7.6 and 9.1%, respectively, compared to the control, and the lifespan of adult insects decreased by 6.9% and 10.6% respectively. No significant difference was detected between Flufenoxuron and Hexaflumoron in terms of the immature and adult lifespans. The LC25 values of Flufenoxuron and Hexaflumoron reduced the fertility of C.carnea by 19.7% and 33.2%, respectively. Also, the hatching rate of C.carnea eggs in contact with Flufenoxuron and Hexaflumoron decreased by 21.7% and 31.4%, respectively. Due to Flufenoxuron's lower effect than Hexaflumoron on some biological parameters of C.carnea, using Flufenoxuron is more recommended according to the integrated management of A.pistaciae.

    Keywords: Green lacewing, Hexaflumuron, Flufenoxuron, Sublethal dose, Demographic Toxicology