పైన్ నెమటోడ్ వ్యాధికి ప్రేరకాలుగా అయోడిన్ మరియు అవెర్మెక్టిన్ యొక్క మూల్యాంకనం.

పైన్ నెమటోడ్ అనేది పైన్ అటవీ పర్యావరణ వ్యవస్థలలో తీవ్రమైన ఆర్థిక నష్టాలను కలిగించే ఒక క్వారంటైన్ మైగ్రేటరీ ఎండోపరాసైట్. ప్రస్తుత అధ్యయనం పైన్ నెమటోడ్‌లకు వ్యతిరేకంగా హాలోజనేటెడ్ ఇండోల్స్ యొక్క నెమటిసైడల్ చర్య మరియు వాటి చర్య యొక్క విధానాన్ని సమీక్షిస్తుంది. పైన్ నెమటోడ్‌లకు వ్యతిరేకంగా 5-అయోడోఇండోల్ మరియు అవెర్మెక్టిన్ (సానుకూల నియంత్రణ) యొక్క నెమటిసైడల్ కార్యకలాపాలు సారూప్యంగా మరియు తక్కువ సాంద్రతలలో (10 μg/mL) ఎక్కువగా ఉన్నాయి. 5-అయోడోఇండోల్ సంతానోత్పత్తి, పునరుత్పత్తి కార్యకలాపాలు, పిండం మరియు లార్వా మరణాలు మరియు లోకోమోటర్ ప్రవర్తనను తగ్గించింది. అకశేరుక-నిర్దిష్ట గ్లూటామేట్-గేటెడ్ క్లోరైడ్ ఛానల్ గ్రాహకాలతో లిగాండ్ల పరమాణు పరస్పర చర్యలు అవెర్మెక్టిన్ లాగా 5-అయోడోఇండోల్ గ్రాహక క్రియాశీల ప్రదేశానికి గట్టిగా బంధిస్తుందనే భావనకు మద్దతు ఇస్తుంది. 5-అయోడోఇండోల్ నెమటోడ్‌లలో వివిధ ఫినోటైపిక్ వైకల్యాలను కూడా ప్రేరేపించింది, వీటిలో అసాధారణ అవయవ పతనం/సంకోచం మరియు పెరిగిన వాక్యూలైజేషన్ ఉన్నాయి. నెమటోడ్‌లలో మిథైలేషన్-మధ్యవర్తిత్వ మరణంలో వాక్యూల్స్ పాత్ర పోషిస్తాయని ఈ ఫలితాలు సూచిస్తున్నాయి. ముఖ్యంగా, 5-అయోడోఇండోల్ రెండు వృక్ష జాతులకూ (క్యాబేజీ మరియు ముల్లంగి) విషపూరితం కాదు. అందువల్ల, ఈ అధ్యయనం పర్యావరణ పరిస్థితులలో అయోడోఇండోల్ వాడకం పైన్ విల్ట్ గాయాన్ని నియంత్రించగలదని నిరూపిస్తుంది.
పైన్ వుడ్ నెమటోడ్ (బర్సాఫెలెంచస్ జైలోఫిలస్) పైన్ వుడ్ నెమటోడ్లు (PWN) కు చెందినది, ఇది పైన్ అటవీ పర్యావరణ వ్యవస్థలకు తీవ్రమైన పర్యావరణ నష్టాన్ని కలిగిస్తుందని తెలిసిన వలస ఎండోపరాసిటిక్ నెమటోడ్లు1. పైన్ వుడ్ నెమటోడ్ వల్ల కలిగే పైన్ విల్ట్ వ్యాధి (PWD) ఆసియా మరియు యూరప్‌తో సహా అనేక ఖండాలలో తీవ్రమైన సమస్యగా మారుతోంది మరియు ఉత్తర అమెరికాలో, నెమటోడ్ ప్రవేశపెట్టబడిన పైన్ జాతులను నాశనం చేస్తుంది1,2. పైన్ చెట్ల క్షీణత ఒక ప్రధాన ఆర్థిక సమస్య, మరియు దాని ప్రపంచవ్యాప్తంగా వ్యాప్తి చెందే అవకాశం ఆందోళనకరంగా ఉంది3. కింది పైన్ జాతులు సాధారణంగా నెమటోడ్ చేత దాడి చేయబడతాయి: పైనస్ డెన్సిఫ్లోరా, పైనస్ సిల్వెస్ట్రిస్, పైనస్ థన్‌బెర్గి, పైనస్ కొరైయెన్సిస్, పైనస్ థన్‌బెర్గి, పైనస్ థన్‌బెర్గి మరియు పైనస్ రేడియాటా4. పైన్ నెమటోడ్ అనేది సంక్రమణ తర్వాత వారాలు లేదా నెలల్లోనే పైన్ చెట్లను చంపగల తీవ్రమైన వ్యాధి. అదనంగా, వివిధ రకాల పర్యావరణ వ్యవస్థలలో పైన్ నెమటోడ్ వ్యాప్తి సాధారణం, కాబట్టి నిరంతర ఇన్ఫెక్షన్ గొలుసులు స్థాపించబడ్డాయి1.
బర్సాఫెలెంచస్ జైలోఫిలస్ అనేది సూపర్ ఫ్యామిలీ అఫెలెంచోయిడియా మరియు క్లాడ్ 102.5 కి చెందిన క్వారంటైన్ ప్లాంట్-పరాన్నజీవి నెమటోడ్. నెమటోడ్ శిలీంధ్రాలను తింటుంది మరియు పైన్ చెట్ల కలప కణజాలాలలో పునరుత్పత్తి చేస్తుంది, నాలుగు వేర్వేరు లార్వా దశలుగా అభివృద్ధి చెందుతుంది: L1, L2, L3, L4 మరియు వయోజన వ్యక్తి1,6. ఆహార కొరత పరిస్థితులలో, పైన్ నెమటోడ్ ప్రత్యేకమైన లార్వా దశ - డౌర్ లోకి వెళుతుంది, ఇది దాని వెక్టర్ - పైన్ బెరడు బీటిల్ (మోనోచామస్ ఆల్టర్నేటస్) ను పరాన్నజీవి చేస్తుంది మరియు ఆరోగ్యకరమైన పైన్ చెట్లకు బదిలీ చేయబడుతుంది. ఆరోగ్యకరమైన హోస్ట్‌లలో, నెమటోడ్‌లు త్వరగా మొక్కల కణజాలాల ద్వారా వలస వెళ్లి పరేన్‌కైమాటస్ కణాలను తింటాయి, ఇది సంక్రమణ తర్వాత ఒక సంవత్సరంలోపు అనేక హైపర్సెన్సిటివిటీ ప్రతిచర్యలు, పైన్ వాడిపోవడం మరియు మరణానికి దారితీస్తుంది1,7,8.
పైన్ నెమటోడ్ల జీవ నియంత్రణ చాలా కాలంగా ఒక సవాలుగా ఉంది, 20వ శతాబ్దం నాటి క్వారంటైన్ చర్యలు దీనికి కారణం. పైన్ నెమటోడ్లను నియంత్రించడానికి ప్రస్తుత వ్యూహాలలో ప్రధానంగా రసాయన చికిత్సలు ఉంటాయి, వీటిలో కలప ధూమపానం మరియు చెట్ల కొమ్మలలో నెమటిసైడ్లను అమర్చడం వంటివి ఉంటాయి. సాధారణంగా ఉపయోగించే నెమటిసైడ్లు అవెర్మెక్టిన్ మరియు అవెర్మెక్టిన్ బెంజోయేట్, ఇవి అవెర్మెక్టిన్ కుటుంబానికి చెందినవి. ఈ ఖరీదైన రసాయనాలు అనేక నెమటోడ్ జాతులకు వ్యతిరేకంగా అత్యంత ప్రభావవంతంగా ఉంటాయి మరియు పర్యావరణపరంగా సురక్షితమైనవిగా పరిగణించబడతాయి9. అయితే, ఈ నెమటిసైడ్లను పదే పదే ఉపయోగించడం వల్ల ఎంపిక ఒత్తిడిని సృష్టిస్తుందని భావిస్తున్నారు, ఇది దాదాపుగా నిరోధక పైన్ నెమటోడ్ల ఆవిర్భావానికి దారితీస్తుంది, లెప్టినోటార్సా డెసెమ్లినేటా, ప్లూటెల్లా జిలోస్టెల్లా మరియు నెమటోడ్లు ట్రైకోస్ట్రాంగైలస్ కొలుబ్రిఫార్మిస్ మరియు ఓస్టెర్టాజియా సర్కమ్‌సింక్టా వంటి అనేక కీటకాల తెగుళ్లకు నిరూపించబడింది, ఇవి క్రమంగా అవెర్మెక్టిన్‌లకు నిరోధకతను అభివృద్ధి చేశాయి10,11,12. అందువల్ల, PVD ని నియంత్రించడానికి ప్రత్యామ్నాయ, ఖర్చు-సమర్థవంతమైన మరియు పర్యావరణ అనుకూల చర్యలను కనుగొనడానికి నిరోధక నమూనాలను క్రమం తప్పకుండా అధ్యయనం చేయాలి మరియు నెమటిసైడ్‌లను నిరంతరం పరీక్షించాలి. ఇటీవలి దశాబ్దాలలో, అనేక మంది రచయితలు మొక్కల సారం, ముఖ్యమైన నూనెలు మరియు అస్థిరతలను నెమటోడ్ నియంత్రణ ఏజెంట్లుగా ఉపయోగించాలని ప్రతిపాదించారు13,14,15,16.
ఇటీవల మేము కేనోర్హాబ్డిటిస్ ఎలిగాన్స్ 17 లో ఇంటర్ సెల్యులార్ మరియు ఇంటర్ కింగ్‌డమ్ సిగ్నలింగ్ అణువు అయిన ఇండోల్ యొక్క నెమటిసైడల్ చర్యను ప్రదర్శించాము. ఇండోల్ అనేది సూక్ష్మజీవుల జీవావరణ శాస్త్రంలో విస్తృతమైన కణాంతర సంకేతం, ఇది సూక్ష్మజీవుల శరీరధర్మ శాస్త్రం, బీజాంశ నిర్మాణం, ప్లాస్మిడ్ స్థిరత్వం, ఔషధ నిరోధకత, బయోఫిల్మ్ నిర్మాణం మరియు వైరలెన్స్ 18, 19 ను ప్రభావితం చేసే అనేక విధులను నియంత్రిస్తుంది. ఇతర వ్యాధికారక నెమటోడ్‌లకు వ్యతిరేకంగా ఇండోల్ మరియు దాని ఉత్పన్నాల కార్యాచరణ అధ్యయనం చేయబడలేదు. ఈ అధ్యయనంలో, పైన్ నెమటోడ్‌లకు వ్యతిరేకంగా 34 ఇండోల్‌ల నెమటిసైడల్ చర్యను మేము పరిశోధించాము మరియు మైక్రోస్కోపీ, టైమ్-లాప్స్ ఫోటోగ్రఫీ మరియు మాలిక్యులర్ డాకింగ్ ప్రయోగాలను ఉపయోగించి అత్యంత శక్తివంతమైన 5-అయోడోఇండోల్ యొక్క చర్య యొక్క యంత్రాంగాన్ని విశదీకరించాము మరియు విత్తన అంకురోత్పత్తి పరీక్షను ఉపయోగించి మొక్కలపై దాని విష ప్రభావాలను అంచనా వేసాము.
ఇండోల్ యొక్క అధిక సాంద్రతలు (> 1.0 mM) గతంలో నెమటోడ్‌లపై నెమటిసైడల్ ప్రభావాన్ని కలిగి ఉన్నాయని నివేదించబడ్డాయి17. 1 mM వద్ద ఇండోల్ లేదా 33 వేర్వేరు ఇండోల్ ఉత్పన్నాలతో B. జైలోఫిలస్ (మిశ్రమ జీవిత దశలు) చికిత్స తర్వాత, నియంత్రణ మరియు చికిత్స చేయబడిన సమూహాలలో జీవించి ఉన్న మరియు చనిపోయిన నెమటోడ్‌లను లెక్కించడం ద్వారా B. జైలోఫిలస్ మరణాలను కొలుస్తారు. ఐదు ఇండోల్‌లు గణనీయమైన నెమటిసైడల్ కార్యకలాపాలను ప్రదర్శించాయి; చికిత్స చేయని నియంత్రణ సమూహం యొక్క మనుగడ 24 గంటల తర్వాత 95 ± 7%. పరీక్షించిన 34 ఇండోల్‌లలో, 1 mM వద్ద 5-అయోడోఇండోల్ మరియు 4-ఫ్లోరోఇండోల్ 100% మరణాలకు కారణమయ్యాయి, అయితే 5,6-డిఫ్లోరోఇండిగో, మిథైలిండోల్-7-కార్బాక్సిలేట్ మరియు 7-అయోడోఇండోల్ సుమారు 50% మరణాలకు కారణమయ్యాయి (టేబుల్ 1).
పైన్ కలప నెమటోడ్ యొక్క వాక్యూల్ నిర్మాణం మరియు జీవక్రియపై 5-అయోడోఇండోల్ ప్రభావం. (ఎ) వయోజన మగ నెమటోడ్‌లపై అవెర్మెక్టిన్ మరియు 5-అయోడోఇండోల్ ప్రభావం, (బి) ఎల్ 1 దశ నెమటోడ్ గుడ్లు మరియు (సి) బి. జిలోఫిలస్ జీవక్రియ, (ఐ) వాక్యూల్స్ 0 గంటలకు గమనించబడలేదు, చికిత్స ఫలితంగా (ii) వాక్యూల్స్, (iii) బహుళ వాక్యూల్స్ చేరడం, (iv) వాక్యూల్స్ వాపు, (v) వాక్యూల్స్ కలయిక మరియు (vi) జెయింట్ వాక్యూల్స్ ఏర్పడటం జరిగింది. ఎరుపు బాణాలు వాక్యూల్స్ వాపును సూచిస్తాయి, నీలి బాణాలు వాక్యూల్స్ కలయికను సూచిస్తాయి మరియు నల్ల బాణాలు జెయింట్ వాక్యూల్స్‌ను సూచిస్తాయి. స్కేల్ బార్ = 50 μm.
అదనంగా, ఈ అధ్యయనం పైన్ నెమటోడ్లలో మీథేన్-ప్రేరిత మరణం యొక్క వరుస ప్రక్రియను కూడా వివరించింది (మూర్తి 4C). మెథనోజెనిక్ మరణం అనేది ప్రముఖ సైటోప్లాస్మిక్ వాక్యూల్స్ చేరడంతో సంబంధం ఉన్న అపోప్టోటిక్ కాని కణ మరణం. పైన్ నెమటోడ్లలో గమనించిన పదనిర్మాణ లోపాలు మీథేన్-ప్రేరిత మరణం యొక్క యంత్రాంగానికి దగ్గరి సంబంధం కలిగి ఉన్నట్లు కనిపిస్తాయి. వివిధ సమయాల్లో మైక్రోస్కోపిక్ పరీక్షలో 5-అయోడోఇండోల్ (0.1 mM) కు 20 గంటలు బహిర్గతం అయిన తర్వాత జెయింట్ వాక్యూల్స్ ఏర్పడ్డాయని తేలింది. 8 గంటల చికిత్స తర్వాత మైక్రోస్కోపిక్ వాక్యూల్స్ గమనించబడ్డాయి మరియు 12 గంటల తర్వాత వాటి సంఖ్య పెరిగింది. 14 గంటల తర్వాత అనేక పెద్ద వాక్యూల్స్ గమనించబడ్డాయి. 12-16 గంటల చికిత్స తర్వాత అనేక ఫ్యూజ్డ్ వాక్యూల్స్ స్పష్టంగా కనిపించాయి, ఇది వాక్యూల్ ఫ్యూజన్ మెథనోజెనిక్ డెత్ మెకానిజం యొక్క ఆధారం అని సూచిస్తుంది. 20 గంటల తర్వాత, వార్మ్ అంతటా అనేక జెయింట్ వాక్యూల్స్ కనుగొనబడ్డాయి. ఈ పరిశీలనలు సి. ఎలిగాన్స్‌లో మెటుయోసిస్ యొక్క మొదటి నివేదికను సూచిస్తాయి.
5-అయోడోఇండోల్-చికిత్స చేయబడిన పురుగులలో, వాక్యూల్ అగ్రిగేషన్ మరియు చీలిక కూడా గమనించబడ్డాయి (Fig. 5), వార్మ్ వంగడం మరియు వాక్యూల్ పర్యావరణంలోకి విడుదల కావడం ద్వారా ఇది రుజువు చేయబడింది. గుడ్డు షెల్ పొరలో వాక్యూల్ అంతరాయం కూడా గమనించబడింది, ఇది సాధారణంగా పొదిగే సమయంలో L2 ద్వారా చెక్కుచెదరకుండా సంరక్షించబడుతుంది (అనుబంధ చిత్రం S2). ఈ పరిశీలనలు వాక్యూల్ నిర్మాణం మరియు సప్పురేషన్ ప్రక్రియలో ద్రవం చేరడం మరియు ఆస్మోర్గ్యులేటరీ వైఫల్యం, అలాగే రివర్సిబుల్ సెల్ గాయం (RCI) ప్రమేయాన్ని సమర్థిస్తాయి (Fig. 5).
గమనించిన వాక్యూల్ నిర్మాణంలో అయోడిన్ పాత్రను పరికల్పిస్తూ, సోడియం అయోడైడ్ (NaI) మరియు పొటాషియం అయోడైడ్ (KI) యొక్క నెమటిసైడల్ చర్యను మేము పరిశోధించాము. అయితే, సాంద్రతలలో (0.1, 0.5 లేదా 1 mM), అవి నెమటోడ్ మనుగడను లేదా వాక్యూల్ నిర్మాణాన్ని ప్రభావితం చేయలేదు (అనుబంధ చిత్రం S5), అయితే 1 mM KI స్వల్ప నెమటిసైడల్ ప్రభావాన్ని కలిగి ఉంది. మరోవైపు, 5-అయోడోఇండోల్ లాగా 7-అయోడోఇండోల్ (1 లేదా 2 mM), బహుళ వాక్యూల్స్ మరియు నిర్మాణ వైకల్యాలను ప్రేరేపించింది (అనుబంధ చిత్రం S6). పైన్ నెమటోడ్లలో రెండు అయోడోఇండోల్లు సారూప్య సమలక్షణ లక్షణాలను చూపించాయి, అయితే NaI మరియు KI అలా చేయలేదు. ఆసక్తికరంగా, పరీక్షించిన సాంద్రతలలో ఇండోల్ B. జిలోఫిలస్‌లో వాక్యూల్ నిర్మాణాన్ని ప్రేరేపించలేదు (డేటా చూపబడలేదు). అందువల్ల, B. జిలోఫిలస్ యొక్క వాక్యూలైజేషన్ మరియు జీవక్రియకు ఇండోల్-అయోడిన్ కాంప్లెక్స్ కారణమని ఫలితాలు నిర్ధారించాయి.
నెమటిసైడల్ చర్య కోసం పరీక్షించబడిన ఇండోల్స్‌లో, 5-అయోడోఇండోల్ అత్యధిక స్లిప్ ఇండెక్స్ -5.89 కిలో కేలరీలు/మోల్‌ను కలిగి ఉంది, తరువాత 7-అయోడోఇండోల్ (-4.48 కిలో కేలరీలు/మోల్), 4-ఫ్లోరోఇండోల్ (-4.33), మరియు ఇండోల్ (-4.03) (చిత్రం 6). 5-అయోడోఇండోల్ ల్యూసిన్ 218 కు బలమైన వెన్నెముక హైడ్రోజన్ బంధం దాని బైండింగ్‌ను స్థిరీకరిస్తుంది, అయితే అన్ని ఇతర ఇండోల్ ఉత్పన్నాలు సైడ్ చైన్ హైడ్రోజన్ బంధాల ద్వారా సెరిన్ 260 కి బంధిస్తాయి. ఇతర నమూనా చేయబడిన అయోడోఇండోల్‌లలో, 2-అయోడోఇండోల్ -5.248 కిలో కేలరీలు/మోల్ బైండింగ్ విలువను కలిగి ఉంది, ఇది ల్యూసిన్ 218తో దాని ప్రధాన హైడ్రోజన్ బంధం కారణంగా ఉంది. ఇతర తెలిసిన బైండింగ్‌లలో 3-అయోడోఇండోల్ (-4.3 కిలో కేలరీలు/మోల్), 4-అయోడోఇండోల్ (-4.0 కిలో కేలరీలు/మోల్), మరియు 6-ఫ్లోరోఇండోల్ (-2.6 కిలో కేలరీలు/మోల్) ఉన్నాయి (అనుబంధ చిత్రం S8). 5-అయోడోఇండోల్ మరియు 2-అయోడోఇండోల్ మినహా, చాలా హాలోజనేటెడ్ ఇండోల్స్ మరియు ఇండోల్ సెరైన్ 260 తో బంధాన్ని ఏర్పరుస్తాయి. ఐవర్‌మెక్టిన్ (సప్లిమెంటరీ ఫిగ్. S7) కోసం గమనించినట్లుగా, ల్యూసిన్ 218 తో హైడ్రోజన్ బంధం సమర్థవంతమైన రిసెప్టర్-లిగాండ్ బైండింగ్‌ను సూచిస్తుంది, ఐవర్‌మెక్టిన్ లాగా 5-అయోడోఇండోల్ మరియు 2-అయోడోఇండోల్, ల్యూసిన్ 218 ద్వారా గ్లూసిఎల్ రిసెప్టర్ యొక్క క్రియాశీల సైట్‌కు గట్టిగా బంధిస్తాయని నిర్ధారిస్తుంది (ఫిగ్. 6 మరియు సప్లిమెంటరీ ఫిగ్. S8). గ్లూసిఎల్ కాంప్లెక్స్ యొక్క ఓపెన్ పోర్ స్ట్రక్చర్‌ను నిర్వహించడానికి మరియు గ్లూసిఎల్ రిసెప్టర్, 5-అయోడోఇండోల్, 2-అయోడోఇండోల్, అవెర్మెక్టిన్ మరియు ఐవర్‌మెక్టిన్ యొక్క క్రియాశీల సైట్‌కు గట్టిగా బంధించడం ద్వారా అయాన్ ఛానల్‌ను తెరిచి ఉంచడానికి మరియు ద్రవం తీసుకోవడానికి అనుమతించడానికి ఈ బైండింగ్ అవసరమని మేము ప్రతిపాదిస్తున్నాము.
ఇండోల్ మరియు హాలోజనేటెడ్ ఇండోల్‌ను GluCLకి పరమాణు డాకింగ్ చేయడం. (A) ఇండోల్, (B) 4-ఫ్లోరోఇండోల్, (C) 7-అయోడోఇండోల్ మరియు (D) 5-అయోడోఇండోల్ లిగాండ్‌లను GluCL యొక్క క్రియాశీల ప్రదేశానికి బంధించే ధోరణులు. ప్రోటీన్ రిబ్బన్‌తో సూచించబడుతుంది మరియు వెన్నెముక హైడ్రోజన్ బంధాలు పసుపు చుక్కల రేఖలుగా చూపబడతాయి. (A′), (B′), (C′), మరియు (D′) చుట్టుపక్కల ఉన్న అమైనో ఆమ్ల అవశేషాలతో సంబంధిత లిగాండ్‌ల పరస్పర చర్యలను చూపుతాయి మరియు సైడ్-చైన్ హైడ్రోజన్ బంధాలు గులాబీ చుక్కల బాణాల ద్వారా సూచించబడతాయి.
క్యాబేజీ మరియు ముల్లంగి విత్తనాల అంకురోత్పత్తిపై 5-అయోడోఇండోల్ యొక్క విష ప్రభావాన్ని అంచనా వేయడానికి ప్రయోగాలు నిర్వహించబడ్డాయి. 5-అయోడోఇండోల్ (0.05 లేదా 0.1 mM) లేదా అవెర్మెక్టిన్ (10 μg/mL) ప్రారంభ అంకురోత్పత్తి మరియు మొక్కల ఆవిర్భావంపై తక్కువ లేదా ఎటువంటి ప్రభావాన్ని చూపలేదు (చిత్రం 7). అదనంగా, చికిత్స చేయని నియంత్రణల అంకురోత్పత్తి రేటు మరియు 5-అయోడోఇండోల్ లేదా అవెర్మెక్టిన్‌తో చికిత్స చేయబడిన విత్తనాల మధ్య ఎటువంటి ముఖ్యమైన తేడా కనుగొనబడలేదు. 5-అయోడోఇండోల్ యొక్క 1 mM (దాని క్రియాశీల సాంద్రతకు 10 రెట్లు) పార్శ్వ మూలాల అభివృద్ధిని కొద్దిగా ఆలస్యం చేసినప్పటికీ, టాప్‌రూట్ పొడిగింపు మరియు ఏర్పడిన పార్శ్వ మూలాల సంఖ్యపై ప్రభావం చాలా తక్కువగా ఉంది. ఈ ఫలితాలు 5-అయోడోఇండోల్ మొక్క కణాలకు విషపూరితం కాదని మరియు అధ్యయనం చేసిన సాంద్రతలలో మొక్కల అభివృద్ధి ప్రక్రియలలో జోక్యం చేసుకోదని సూచిస్తున్నాయి.
విత్తనాల అంకురోత్పత్తిపై 5-అయోడోఇండోల్ ప్రభావం. అవెర్మెక్టిన్ లేదా 5-అయోడోఇండోల్‌తో లేదా లేకుండా మురాషిగే మరియు స్కూగ్ అగర్ మాధ్యమంలో బి. ఒలెరేసియా మరియు ఆర్. రాఫనిస్ట్రమ్ విత్తనాల అంకురోత్పత్తి, మొలకెత్తడం మరియు పార్శ్వ వేళ్ళు పెరిగేలా చేయడం. 22°C వద్ద 3 రోజుల పొదిగే తర్వాత అంకురోత్పత్తి నమోదు చేయబడింది.
ఈ అధ్యయనం ఇండోల్స్ ద్వారా నెమటోడ్లను చంపే అనేక కేసులను నివేదిస్తుంది. ముఖ్యంగా, పైన్ సూదులలో అయోడోయిండోల్ ప్రేరేపించే మిథైలేషన్ (చిన్న వాక్యూల్స్ పేరుకుపోవడం వల్ల ఏర్పడే ప్రక్రియ, ఇవి క్రమంగా జెయింట్ వాక్యూల్స్‌లో కలిసిపోతాయి, చివరికి పొర చీలిక మరియు మరణానికి దారితీస్తాయి) యొక్క మొదటి నివేదిక ఇది, అయోడోయిండోల్ వాణిజ్య నెమటిసైడ్ అవెర్మెక్టిన్ మాదిరిగానే గణనీయమైన నెమటిసైడ్ లక్షణాలను ప్రదర్శిస్తుంది.
ఇండోల్స్ ప్రోకార్యోట్‌లు మరియు యూకారియోట్‌లలో బయోఫిల్మ్ నిరోధం/నిర్మాణం, బ్యాక్టీరియా మనుగడ మరియు వ్యాధికారకతతో సహా బహుళ సిగ్నలింగ్ విధులను నిర్వహిస్తాయని గతంలో నివేదించబడింది. ఇటీవల, హాలోజనేటెడ్ ఇండోల్స్, ఇండోల్ ఆల్కలాయిడ్స్ మరియు సెమిసింథటిక్ ఇండోల్ ఉత్పన్నాల యొక్క సంభావ్య చికిత్సా ప్రభావాలు విస్తృతమైన పరిశోధన ఆసక్తిని ఆకర్షించాయి35,36,37. ఉదాహరణకు, హాలోజనేటెడ్ ఇండోల్స్ నిరంతర ఎస్చెరిచియా కోలి మరియు స్టెఫిలోకాకస్ ఆరియస్ కణాలను చంపుతాయని చూపబడింది37. అదనంగా, ఇతర జాతులు, జాతులు మరియు రాజ్యాలకు వ్యతిరేకంగా హాలోజనేటెడ్ ఇండోల్స్ యొక్క సామర్థ్యాన్ని అధ్యయనం చేయడం శాస్త్రీయ ఆసక్తిని కలిగి ఉంది మరియు ఈ అధ్యయనం ఈ లక్ష్యాన్ని సాధించే దిశగా ఒక అడుగు.
ఇక్కడ, రివర్సిబుల్ సెల్ గాయం (RCI) మరియు మిథైలేషన్ ఆధారంగా C. ఎలిగాన్స్‌లో 5-అయోడోఇండోల్-ప్రేరిత ప్రాణాంతకతకు ఒక యంత్రాంగాన్ని మేము ప్రతిపాదిస్తున్నాము (చిత్రాలు 4C మరియు 5). ఉబ్బరం మరియు వాక్యూలార్ క్షీణత వంటి ఎడెమాటస్ మార్పులు RCI మరియు మిథైలేషన్ యొక్క సూచికలు, ఇవి సైటోప్లాజంలో జెయింట్ వాక్యూల్స్‌గా వ్యక్తమవుతాయి48,49. ATP ఉత్పత్తిని తగ్గించడం, ATPase పంప్ వైఫల్యానికి కారణమవడం లేదా కణ త్వచాలకు అంతరాయం కలిగించడం మరియు Na+, Ca2+ మరియు నీటి వేగవంతమైన ప్రవాహానికి కారణమవడం ద్వారా RCI శక్తి ఉత్పత్తికి ఆటంకం కలిగిస్తుంది50,51,52. Ca2+ మరియు నీటి ప్రవాహం కారణంగా సైటోప్లాజంలో ద్రవం చేరడం ఫలితంగా జంతు కణాలలో ఇంట్రాసైటోప్లాస్మిక్ వాక్యూల్స్ తలెత్తుతాయి53. ఆసక్తికరంగా, నష్టం తాత్కాలికంగా ఉంటే మరియు కణాలు కొంత సమయం వరకు ATPని ఉత్పత్తి చేయడం ప్రారంభించినట్లయితే, కణ నష్టం యొక్క ఈ విధానం తిరిగి మార్చబడుతుంది, కానీ నష్టం కొనసాగితే లేదా తీవ్రమైతే, కణాలు చనిపోతాయి.54 5-అయోడోఇండోల్‌తో చికిత్స చేయబడిన నెమటోడ్‌లు ఒత్తిడి పరిస్థితులకు గురైన తర్వాత సాధారణ బయోసింథసిస్‌ను పునరుద్ధరించలేవని మా పరిశీలనలు చూపిస్తున్నాయి.
బి. జిలోఫిలస్‌లో 5-అయోడోఇండోల్ ద్వారా ప్రేరేపించబడిన మిథైలేషన్ ఫినోటైప్ అయోడిన్ ఉనికి మరియు దాని పరమాణు పంపిణీ వల్ల కావచ్చు, ఎందుకంటే 7-అయోడోఇండోల్ బి. జిలోఫిలస్‌పై 5-అయోడోఇండోల్ కంటే తక్కువ నిరోధక ప్రభావాన్ని కలిగి ఉంది (టేబుల్ 1 మరియు సప్లిమెంటరీ ఫిగర్ S6). ఈ ఫలితాలు మాల్టీస్ మరియు ఇతరుల అధ్యయనాలతో పాక్షికంగా స్థిరంగా ఉన్నాయి. (2014), వారు ఇండోల్‌లోని పిరిడైల్ నైట్రోజన్ భాగం పారా- నుండి మెటా-స్థానానికి బదిలీ చేయడం U251 కణాలలో వాక్యూలైజేషన్, పెరుగుదల నిరోధం మరియు సైటోటాక్సిసిటీని రద్దు చేసిందని నివేదించారు, ప్రోటీన్‌లోని నిర్దిష్ట క్రియాశీల సైట్‌తో అణువు యొక్క పరస్పర చర్య కీలకమని సూచిస్తుంది27,44,45. ఈ అధ్యయనంలో గమనించిన ఇండోల్ లేదా హాలోజనేటెడ్ ఇండోల్స్ మరియు గ్లూసిఎల్ గ్రాహకాల మధ్య పరస్పర చర్యలు కూడా ఈ భావనకు మద్దతు ఇస్తున్నాయి, ఎందుకంటే 5- మరియు 2-అయోడోఇండోల్ పరిశీలించిన ఇతర ఇండోల్‌ల కంటే గ్లూసిఎల్ గ్రాహకాలకు మరింత బలంగా బంధించబడుతున్నాయి (మూర్తి 6 మరియు అనుబంధ ఫిగర్ S8). ఇండోల్ యొక్క రెండవ లేదా ఐదవ స్థానంలో ఉన్న అయోడిన్ వెన్నెముక హైడ్రోజన్ బంధాల ద్వారా GluCL గ్రాహకం యొక్క లూసిన్ 218 తో బంధించబడుతుందని కనుగొనబడింది, అయితే ఇతర హాలోజనేటెడ్ ఇండోల్స్ మరియు ఇండోల్ కూడా సెరిన్ 260 తో బలహీనమైన సైడ్-చైన్ హైడ్రోజన్ బంధాలను ఏర్పరుస్తాయి (చిత్రం 6). అందువల్ల హాలోజన్ యొక్క స్థానికీకరణ వాక్యూలార్ క్షీణత యొక్క ప్రేరణలో ముఖ్యమైన పాత్ర పోషిస్తుందని మేము ఊహిస్తున్నాము, అయితే 5-అయోడోఇండోల్ యొక్క గట్టి బంధం అయాన్ ఛానెల్‌ను తెరిచి ఉంచుతుంది, తద్వారా వేగవంతమైన ద్రవ ప్రవాహం మరియు వాక్యూల్ చీలికను అనుమతిస్తుంది. అయితే, 5-అయోడోఇండోల్ చర్య యొక్క వివరణాత్మక విధానం ఇంకా నిర్ణయించబడలేదు.
5-అయోడోఇండోల్‌ను ఆచరణాత్మకంగా ఉపయోగించే ముందు, మొక్కలపై దాని విష ప్రభావాన్ని విశ్లేషించాలి. మా విత్తన అంకురోత్పత్తి ప్రయోగాలు 5-అయోడోఇండోల్ విత్తనాల అంకురోత్పత్తిపై లేదా అధ్యయనం చేసిన సాంద్రతలలో తదుపరి అభివృద్ధి ప్రక్రియలపై ఎటువంటి ప్రతికూల ప్రభావాన్ని చూపలేదని చూపించాయి (చిత్రం 7). అందువల్ల, పైన్ చెట్లకు పైన్ నెమటోడ్‌ల హానికరమైన ప్రభావాన్ని నియంత్రించడానికి పర్యావరణ వాతావరణంలో 5-అయోడోఇండోల్‌ను ఉపయోగించడానికి ఈ అధ్యయనం ఒక ఆధారాన్ని అందిస్తుంది.
యాంటీబయాటిక్ నిరోధకత మరియు క్యాన్సర్ పురోగతి సమస్యను పరిష్కరించడానికి ఇండోల్ ఆధారిత చికిత్స ఒక సంభావ్య విధానాన్ని సూచిస్తుందని మునుపటి నివేదికలు నిరూపించాయి55. అదనంగా, ఇండోల్స్ యాంటీ బాక్టీరియల్, యాంటీకాన్సర్, యాంటీఆక్సిడెంట్, యాంటీ ఇన్ఫ్లమేటరీ, యాంటీ డయాబెటిక్, యాంటీవైరల్, యాంటీప్రొలిఫెరేటివ్ మరియు యాంటీట్యూబర్క్యులోసిస్ కార్యకలాపాలను కలిగి ఉంటాయి మరియు ఔషధ అభివృద్ధికి ఆశాజనకమైన ఆధారం వలె ఉపయోగపడతాయి56,57. ఈ అధ్యయనం మొదటిసారిగా అయోడిన్‌ను యాంటీపరాసిటిక్ మరియు యాంటెల్మింటిక్ ఏజెంట్‌గా ఉపయోగించగల సామర్థ్యాన్ని సూచిస్తుంది.
అవెర్మెక్టిన్ మూడు దశాబ్దాల క్రితం కనుగొనబడింది మరియు 2015 లో నోబెల్ బహుమతిని గెలుచుకుంది మరియు క్రిమిసంహారక మందుగా దాని ఉపయోగం ఇప్పటికీ చురుకుగా కొనసాగుతోంది. అయితే, నెమటోడ్లు మరియు కీటకాల తెగుళ్లలో అవెర్మెక్టిన్‌లకు నిరోధకత వేగంగా అభివృద్ధి చెందుతున్నందున, పైన్ చెట్లలో PWN సంక్రమణను నియంత్రించడానికి ప్రత్యామ్నాయ, తక్కువ ఖర్చుతో కూడిన మరియు పర్యావరణ అనుకూల వ్యూహం అవసరం. ఈ అధ్యయనం 5-అయోడోఇండోల్ పైన్ నెమటోడ్‌లను చంపే విధానాన్ని మరియు 5-అయోడోఇండోల్ మొక్క కణాలకు తక్కువ విషపూరితతను కలిగి ఉందని కూడా నివేదిస్తుంది, ఇది దాని భవిష్యత్ వాణిజ్య అనువర్తనానికి మంచి అవకాశాలను తెరుస్తుంది.
అన్ని ప్రయోగాలను కొరియాలోని జియోంగ్సాన్‌లోని యెంగ్నామ్ విశ్వవిద్యాలయం యొక్క ఎథిక్స్ కమిటీ ఆమోదించింది మరియు యెంగ్నామ్ విశ్వవిద్యాలయం యొక్క ఎథిక్స్ కమిటీ మార్గదర్శకాలకు అనుగుణంగా పద్ధతులు జరిగాయి.
స్థాపించబడిన విధానాలను ఉపయోగించి గుడ్డు పొదిగే ప్రయోగాలు జరిగాయి43. పొదిగే రేట్లను (HR) అంచనా వేయడానికి, 1-రోజు వయసున్న వయోజన నెమటోడ్‌లను (సుమారు 100 ఆడ మరియు 100 మగ) ఫంగస్ ఉన్న పెట్రీ డిష్‌లకు బదిలీ చేసి 24 గంటలు పెరగడానికి అనుమతించారు. తరువాత గుడ్లను వేరుచేసి 5-అయోడోఇండోల్ (0.05 mM మరియు 0.1 mM) లేదా అవెర్మెక్టిన్ (10 μg/ml) తో స్టెరిలైజ్డ్ డిస్టిల్డ్ వాటర్‌లో సస్పెన్షన్‌గా చికిత్స చేశారు. ఈ సస్పెన్షన్‌లను (500 μl; సుమారు 100 గుడ్లు) 24-బావి కణజాల సంస్కృతి ప్లేట్ యొక్క బావులకు బదిలీ చేసి 22 °C వద్ద పొదిగించారు. 24 గంటల పొదిగే తర్వాత L2 గణనలు చేయబడ్డాయి, కానీ చక్కటి ప్లాటినం వైర్‌తో ప్రేరేపించబడినప్పుడు కణాలు కదలకపోతే చనిపోయినట్లు పరిగణించబడ్డాయి. ఈ ప్రయోగం రెండు దశల్లో నిర్వహించబడింది, ఒక్కొక్కటి ఆరు పునరావృత్తులు. రెండు ప్రయోగాల నుండి డేటాను కలిపి ప్రదర్శించారు. HR శాతాన్ని ఈ క్రింది విధంగా లెక్కించారు:
గతంలో అభివృద్ధి చేసిన విధానాలను ఉపయోగించి లార్వా మరణాలను అంచనా వేశారు. నెమటోడ్ గుడ్లను సేకరించి, పిండాలను శుభ్రమైన స్వేదనజలంలో పొదిగించి L2 దశ లార్వాలను ఉత్పత్తి చేశారు. సమకాలీకరించబడిన లార్వాలను (సుమారు 500 నెమటోడ్‌లు) 5-అయోడోఇండోల్ (0.05 mM మరియు 0.1 mM) లేదా అవెర్మెక్టిన్ (10 μg/ml) తో చికిత్స చేసి B. సినీరియా పెట్రి ప్లేట్‌లపై పెంచారు. 22 °C వద్ద 48 గంటలు పొదిగిన తర్వాత, నెమటోడ్‌లను శుభ్రమైన స్వేదనజలంలో సేకరించి L2, L3 మరియు L4 దశల ఉనికి కోసం పరిశీలించారు. L3 మరియు L4 దశల ఉనికి లార్వా పరివర్తనను సూచించగా, L2 దశ ఉనికి ఎటువంటి పరివర్తనను సూచించలేదు. iRiS™ డిజిటల్ సెల్ ఇమేజింగ్ సిస్టమ్‌ను ఉపయోగించి చిత్రాలను పొందారు. ఈ ప్రయోగం రెండు దశల్లో నిర్వహించబడింది, ఒక్కొక్కటి ఆరు పునరావృతాలతో. రెండు ప్రయోగాల నుండి డేటాను కలిపి ప్రదర్శించారు.
మురాషిగే మరియు స్కూగ్ అగర్ ప్లేట్లపై అంకురోత్పత్తి పరీక్షలను ఉపయోగించి విత్తనాలకు 5-అయోడోఇండోల్ మరియు అవెర్మెక్టిన్ యొక్క విషపూరితతను అంచనా వేశారు.62 బి. ఒలెరేసియా మరియు ఆర్. రాఫనిస్ట్రమ్ విత్తనాలను ముందుగా స్టెరైల్ డిస్టిల్డ్ వాటర్‌లో ఒక రోజు నానబెట్టి, 1 మి.లీ 100% ఇథనాల్‌తో కడిగి, 1 మి.లీ 50% కమర్షియల్ బ్లీచ్ (3% సోడియం హైపోక్లోరైట్)తో 15 నిమిషాలు క్రిమిరహితం చేసి, 1 మి.లీ స్టెరైల్ వాటర్‌తో ఐదుసార్లు కడగాలి. స్టెరైల్ చేసిన విత్తనాలను 0.86 గ్రా/లీ (0.2X) మురాషిగే మరియు స్కూగ్ మీడియం మరియు 0.7% బాక్టీరియా అగర్‌ను 5-అయోడోఇండోల్ లేదా అవెర్మెక్టిన్‌తో లేదా లేకుండా కలిగి ఉన్న అంకురోత్పత్తి అగర్ ప్లేట్‌లపై నొక్కి ఉంచారు. ఆ తర్వాత ప్లేట్‌లను 22 °C వద్ద ఇంక్యుబేట్ చేశారు మరియు 3 రోజుల ఇంక్యుబేట్ తర్వాత చిత్రాలను తీశారు. ఈ ప్రయోగం రెండు దశల్లో నిర్వహించబడింది, వీటిలో ప్రతి ఒక్కటి ఆరు పునరావృత్తులు కలిగి ఉన్నాయి.