마카는 십자화과에 속하는 두해살이풀이며 페루 안데스산맥에서 자생한다. 마카에 함유된 2차 대사산물은 항균, 항진균, 살충 및 살비활성 등의 생리활성이 보고되어 있으나, 농작물에 피해를 주는 갈색날개매미충과 긴털가루응애에 대한 연구는 아직까지 보고되어 있지 않은 실정이다. 이에 본 연구는 연속증류 추출법과 ...
마카는 십자화과에 속하는 두해살이풀이며 페루 안데스산맥에서 자생한다. 마카에 함유된 2차 대사산물은 항균, 항진균, 살충 및 살비활성 등의 생리활성이 보고되어 있으나, 농작물에 피해를 주는 갈색날개매미충과 긴털가루응애에 대한 연구는 아직까지 보고되어 있지 않은 실정이다. 이에 본 연구는 연속증류 추출법과 용매 추출법 (hexane, acetone, benzene)을 이용하여 얻어진 마카 정유의 구성성분 및 함량을 GC/MS를 통하여 비교하고 갈색날개매미충과 긴털가루응애에 대한 마카 정유의 생리활성 차이를 비교 분석하였다. 갈색날개매미충 약충 및 성충에 대한 마카 정유의 살충활성을 엽침지법과 직접분무법을 통하여 검정하였으며, 엽침지법에서 갈색날개매미충 약충에 대한 연속증류 추출물의 LC50값은 4.72 mg/ml인 것을 확인하였다. 직접분무법에서 갈색날개매미충 성충에 대한 연속증류 추출물의 LC50값은 3.13 mg/ml인 것을 확인할 수 있었다. 그러나 hexane, acetone 및 benzene 용매 추출물은 갈색날개매미충 약충 및 성충에 대하여 5.0 mg/ml 농도 이하에서 살충활성을 나타내지 않았다. 긴털가루응애에 대한 마카 정유의 살비활성을 훈증법을 통하여 검정하였으며, 연속증류 추출물의 LD50값은 2.44 ㎍/㎝3인 것을 확인할 수 있었다. 그러나 hexane, acetone 및 benzene 용매 추출물은 긴털가루응애에 대하여 20 ㎍/㎝3이하에서 살비활성을 나타내지 않았다. 갈색날개매미충과 긴털가루응애에 대해 우수한 살충활성을 나타낸 연속증류 추출물의 주요 구성성분은 benzyl cyanide인 것으로 확인하였으며, 살충활성을 나타내지 않은 3종 용매 추출물에서는 linoleic acid와 α-linolenic acid를 주로 함유하고 있었으며 benzyl cyanide는 상대적으로 적은 양을 함유하고 있음을 확인할 수 있었다. 마카 정유 4종 (연속증류 추출물, 3종 용매 추출물) 중에 가장 활성이 우수한 연속증류 추출물의 바이오 생리활성 소재를 분리하기 위하여 silica gel column chromatography와 prep HPLC 실시하였고, 다양한 분광학적 방법을 이용하여 바이오 생리활성소재 benzyl cyanide임을 확인하였다. 마카 연속증류 추출물에서 분리·정제한 benzyl cyanide의 기본구조인 cyanide을 공통적으로 가지는 cyanide계열 유도체 (allyl cyanide, benzoyl cyanide, benzyl cyanide, methyl cyanide, phenyl cyanide 및 vinyl cyanide)를 선발하여 갈색날개매미충 약충 및 성충에 대한 살충활성을 엽침지법과 직접분무법, 긴털가루응애에 대한 살충활성을 훈증법과 여지법으로 검정하였다. 갈색날개매미충 약충에 대해 cyanide 계열 유도체를 엽침지법을 이용하여 살충활성을 검정한 결과 benzyl cyanide (LC50, 2.49 mg/ml)가 가장 우수한 활성을 나타났었으며, 그 다음으로 benzoyl cyanide (3.64 mg/ml), phenyl cyanide (LC50, 4.66 mg/ml)순으로 살충활성을 나타내었다. 갈색날개매미충 성충에 대해 cyanide 계열 유도체를 직접분무법을 이용하여 살충활성을 검정한 결과 benzyl cyanide (LC50, 2.08 mg/ml)가 가장 우수한 활성을 나타났었으며, 그 다음으로 benzoyl cyanide (3.25 mg/ml), phenyl cyanide (LC50, 4.20 mg/ml)순으로 살충활성을 나타내었다. allyl cyanide, methyl cyanide, viny cyanide의 경우 5.0 mg/ml 이하의 농도에서 갈색날매매미충 약충 및 성충에 대해 살충활성을 나타나지 않았다. 긴털가루응애에 대해 cyanide 계열 유도체를 훈증법을 이용하여 살비활성을 검정한 결과 benzyl cyanide (LD50, 1.28 ㎍/㎝3)가 가장 우수한 활성을 나타났었으며, 그 다음으로 benzoyl cyanide (LD50, 9.13 ㎍/㎝3), phenyl cyanide (LD50, 12.99 ㎍/㎝3)순으로 살비활성을 나타났으며 allyl cyanide, methyl cyanide, viny cyanide의 경우 20 ㎍/㎝3이하 농도에서 활성이 나타나지 않았다. 긴털가루응애에 대해 여지법 (fiter paper method)을 이용하여 살비활성을 검정한 결과 benzyl cyanide (15.49 ㎍/㎝2)가 우수한 활성을 나타났었으며, benzyl cyanide를 제외한 cyanide 계열 유도체 모두에 대해 20 ㎍/㎝2이하 농도에서 활성이 나타나지 않았다. Cyanide 계열 유도체들 중 농업해충 2종 (갈색날개매미충/긴털가루응애)에 대해 가장 우수한 활성을 나타낸 benzyl cyanid의 유도체 (3-methoxybenzyl cyanide, 4-methoxybenzyl cyanide, 3,4-dimethoxybenzyl cyanide, 3,5-dimethoxybenzyl cyanide, 3,4,5-trimethoxybenzyl cyanide, 4-hydroxybenzyl cyanide, 3-methylbenzyl cyanide, 4-methylbenzyl cyanide)를 선발하여 화학적 구조에 따른 생리활성을 비교 분석하였다. 먼저 갈색날개매미충 약충에 대해 엽침지법을 이용하여 살충활성을 검정한 결과 3-methylbenzyl cyanide (LC50, 0.59 mg/ml)가 가장 우수한 활성을 나타났었으며, 그 다음으로 4-methylbenzyl cyanide (LC50, 0.84 mg/ml), 3-methoxybenzyl cyanide (LC50, 1.41 mg/ml), 4-methoxybenzyl cyanide (LC50, 1.99 mg/ml), 3,4-dimethoxybenzyl cyanide (LC50, 2.20 mg/ml), 3,5-dimethoxybenzyl cyanide (LC50, 2.45 mg/ml), 4-hydroxybenzyl cyanide (LC50, 2.56 mg/ml) 순으로 살충활성을 나타났으며, 반면, 3,4,5-trimethoxybenzyl cyanide의 경우 5.0 mg/ml이하의 농도에서 활성이 나타나지 않았다. 갈색날개매미충 성충에 대해 직접분무법을 이용하여 살충활성을 검정한 결과 3-methylbenzyl cyanide (LC50, 0.63 mg/ml)가 가장 우수한 활성을 나타났었으며, 그 다음으로 4-methylbenzyl cyanide (LC50, 1.04 mg/ml), 3-methoxybenzyl cyanide (LC50, 1.25 mg/ml), 4-methoxybenzyl cyanide (LC50, 1.51 mg/ml), 4-hydroxybenzyl cyanide (LC50, 1.54 mg/ml), 3,4-dimethoxybenzyl cyanide (LC50, 2.43 mg/ml), 3,5-dimethoxybenzyl cyanide (LC50, 2.51 mg/ml) 순으로 살충활성을 나타내었으며, 3,4,5-trimethoxybenzyl cyanide의 경우 5.0 mg/ml 이하의 농도에서 활성이 나타나지 않았다. 긴털가루응애에 대해 훈증법을 이용하여 살비활성을 LD50값을 기준으로 비교한 결과 3-methoxybenzyl cyanide (1.44 ㎍/㎝3)가 가장 우수한 활성을 나타났었으며, 그 다음으로 4-methoxybenzyl cyanide (1.92 ㎍/㎝3), 3-methylbenzyl cyanide (2.71 ㎍/㎝3), 4-methylbenzyl cyanide (2.96 ㎍/㎝3) 순으로 살비활성을 나타내었다. 3,4-dimethoxybenzyl cyanide, 3,5-dimethoxybenzyl cyanide, 3,4,5-trimethoxybenzyl cyanide, 4-hydroxybenzyl cyanide의 경우 20 ㎍/㎝3이하 농도에서 활성이 나타나지 않았다. 긴털가루응애에 대해 여지법을 이용하여 살비활성을 검정한 결과 3-methoxybenzyl cyanide (8.74 ㎍/㎝2)가 가장 우수한 활성을 나타났었으며, 그 다음으로 4-methoxybenzyl cyanide (9.58 ㎍/㎝2), 3-methylbenzyl cyanide (15.53 ㎍/㎝2) 및 4-methylbenzyl cyanide (16.38 ㎍/㎝2) 순으로 살비활성을 나타내었다. 3,4-dimethoxybenzyl cyanide, 3,5-dimethoxybenzyl cyanide, 3,4,5-trimethoxybenzyl cyanide, 4-hydroxybenzyl cyanide의 경우 20 ㎍/㎝2이하 농도에서 활성이 나타나지 않았다. 화학적 구조에 따른 활성 차이를 분석한 결과, 지방족 화합물 (allyl-, methyl-, vinyl-)보다 방향족 화합물 (benzyl-, benzoyl-, phenyl-)에서 더 우수한 활성이 나타났으며, 작용기의 종류 및 개수에 따라 생리활성의 차이가 있음을 확인하였다. 이상의 결과를 통하여, 마카 연속증류 추출물로부터 분리·동정한 benzyl cyanide 및 유도체는 갈색날개매미충과 긴털가루응애에 대해 우수한 살충활성을 나타내었으며 갈색날개매미충에 대해 아직까지 등록되지 않은 살충제와 긴털가루응애에 대해 기존에 사용되었던 합성 살충제보다 우수한 활성을 보였기 때문에 앞으로의 화학적 살충제를 대체할 수 있는 바이오 생리활성소재의 새로운 가능성을 나타내었다.
마카는 십자화과에 속하는 두해살이풀이며 페루 안데스산맥에서 자생한다. 마카에 함유된 2차 대사산물은 항균, 항진균, 살충 및 살비활성 등의 생리활성이 보고되어 있으나, 농작물에 피해를 주는 갈색날개매미충과 긴털가루응애에 대한 연구는 아직까지 보고되어 있지 않은 실정이다. 이에 본 연구는 연속증류 추출법과 용매 추출법 (hexane, acetone, benzene)을 이용하여 얻어진 마카 정유의 구성성분 및 함량을 GC/MS를 통하여 비교하고 갈색날개매미충과 긴털가루응애에 대한 마카 정유의 생리활성 차이를 비교 분석하였다. 갈색날개매미충 약충 및 성충에 대한 마카 정유의 살충활성을 엽침지법과 직접분무법을 통하여 검정하였으며, 엽침지법에서 갈색날개매미충 약충에 대한 연속증류 추출물의 LC50값은 4.72 mg/ml인 것을 확인하였다. 직접분무법에서 갈색날개매미충 성충에 대한 연속증류 추출물의 LC50값은 3.13 mg/ml인 것을 확인할 수 있었다. 그러나 hexane, acetone 및 benzene 용매 추출물은 갈색날개매미충 약충 및 성충에 대하여 5.0 mg/ml 농도 이하에서 살충활성을 나타내지 않았다. 긴털가루응애에 대한 마카 정유의 살비활성을 훈증법을 통하여 검정하였으며, 연속증류 추출물의 LD50값은 2.44 ㎍/㎝3인 것을 확인할 수 있었다. 그러나 hexane, acetone 및 benzene 용매 추출물은 긴털가루응애에 대하여 20 ㎍/㎝3이하에서 살비활성을 나타내지 않았다. 갈색날개매미충과 긴털가루응애에 대해 우수한 살충활성을 나타낸 연속증류 추출물의 주요 구성성분은 benzyl cyanide인 것으로 확인하였으며, 살충활성을 나타내지 않은 3종 용매 추출물에서는 linoleic acid와 α-linolenic acid를 주로 함유하고 있었으며 benzyl cyanide는 상대적으로 적은 양을 함유하고 있음을 확인할 수 있었다. 마카 정유 4종 (연속증류 추출물, 3종 용매 추출물) 중에 가장 활성이 우수한 연속증류 추출물의 바이오 생리활성 소재를 분리하기 위하여 silica gel column chromatography와 prep HPLC 실시하였고, 다양한 분광학적 방법을 이용하여 바이오 생리활성소재 benzyl cyanide임을 확인하였다. 마카 연속증류 추출물에서 분리·정제한 benzyl cyanide의 기본구조인 cyanide을 공통적으로 가지는 cyanide계열 유도체 (allyl cyanide, benzoyl cyanide, benzyl cyanide, methyl cyanide, phenyl cyanide 및 vinyl cyanide)를 선발하여 갈색날개매미충 약충 및 성충에 대한 살충활성을 엽침지법과 직접분무법, 긴털가루응애에 대한 살충활성을 훈증법과 여지법으로 검정하였다. 갈색날개매미충 약충에 대해 cyanide 계열 유도체를 엽침지법을 이용하여 살충활성을 검정한 결과 benzyl cyanide (LC50, 2.49 mg/ml)가 가장 우수한 활성을 나타났었으며, 그 다음으로 benzoyl cyanide (3.64 mg/ml), phenyl cyanide (LC50, 4.66 mg/ml)순으로 살충활성을 나타내었다. 갈색날개매미충 성충에 대해 cyanide 계열 유도체를 직접분무법을 이용하여 살충활성을 검정한 결과 benzyl cyanide (LC50, 2.08 mg/ml)가 가장 우수한 활성을 나타났었으며, 그 다음으로 benzoyl cyanide (3.25 mg/ml), phenyl cyanide (LC50, 4.20 mg/ml)순으로 살충활성을 나타내었다. allyl cyanide, methyl cyanide, viny cyanide의 경우 5.0 mg/ml 이하의 농도에서 갈색날매매미충 약충 및 성충에 대해 살충활성을 나타나지 않았다. 긴털가루응애에 대해 cyanide 계열 유도체를 훈증법을 이용하여 살비활성을 검정한 결과 benzyl cyanide (LD50, 1.28 ㎍/㎝3)가 가장 우수한 활성을 나타났었으며, 그 다음으로 benzoyl cyanide (LD50, 9.13 ㎍/㎝3), phenyl cyanide (LD50, 12.99 ㎍/㎝3)순으로 살비활성을 나타났으며 allyl cyanide, methyl cyanide, viny cyanide의 경우 20 ㎍/㎝3이하 농도에서 활성이 나타나지 않았다. 긴털가루응애에 대해 여지법 (fiter paper method)을 이용하여 살비활성을 검정한 결과 benzyl cyanide (15.49 ㎍/㎝2)가 우수한 활성을 나타났었으며, benzyl cyanide를 제외한 cyanide 계열 유도체 모두에 대해 20 ㎍/㎝2이하 농도에서 활성이 나타나지 않았다. Cyanide 계열 유도체들 중 농업해충 2종 (갈색날개매미충/긴털가루응애)에 대해 가장 우수한 활성을 나타낸 benzyl cyanid의 유도체 (3-methoxybenzyl cyanide, 4-methoxybenzyl cyanide, 3,4-dimethoxybenzyl cyanide, 3,5-dimethoxybenzyl cyanide, 3,4,5-trimethoxybenzyl cyanide, 4-hydroxybenzyl cyanide, 3-methylbenzyl cyanide, 4-methylbenzyl cyanide)를 선발하여 화학적 구조에 따른 생리활성을 비교 분석하였다. 먼저 갈색날개매미충 약충에 대해 엽침지법을 이용하여 살충활성을 검정한 결과 3-methylbenzyl cyanide (LC50, 0.59 mg/ml)가 가장 우수한 활성을 나타났었으며, 그 다음으로 4-methylbenzyl cyanide (LC50, 0.84 mg/ml), 3-methoxybenzyl cyanide (LC50, 1.41 mg/ml), 4-methoxybenzyl cyanide (LC50, 1.99 mg/ml), 3,4-dimethoxybenzyl cyanide (LC50, 2.20 mg/ml), 3,5-dimethoxybenzyl cyanide (LC50, 2.45 mg/ml), 4-hydroxybenzyl cyanide (LC50, 2.56 mg/ml) 순으로 살충활성을 나타났으며, 반면, 3,4,5-trimethoxybenzyl cyanide의 경우 5.0 mg/ml이하의 농도에서 활성이 나타나지 않았다. 갈색날개매미충 성충에 대해 직접분무법을 이용하여 살충활성을 검정한 결과 3-methylbenzyl cyanide (LC50, 0.63 mg/ml)가 가장 우수한 활성을 나타났었으며, 그 다음으로 4-methylbenzyl cyanide (LC50, 1.04 mg/ml), 3-methoxybenzyl cyanide (LC50, 1.25 mg/ml), 4-methoxybenzyl cyanide (LC50, 1.51 mg/ml), 4-hydroxybenzyl cyanide (LC50, 1.54 mg/ml), 3,4-dimethoxybenzyl cyanide (LC50, 2.43 mg/ml), 3,5-dimethoxybenzyl cyanide (LC50, 2.51 mg/ml) 순으로 살충활성을 나타내었으며, 3,4,5-trimethoxybenzyl cyanide의 경우 5.0 mg/ml 이하의 농도에서 활성이 나타나지 않았다. 긴털가루응애에 대해 훈증법을 이용하여 살비활성을 LD50값을 기준으로 비교한 결과 3-methoxybenzyl cyanide (1.44 ㎍/㎝3)가 가장 우수한 활성을 나타났었으며, 그 다음으로 4-methoxybenzyl cyanide (1.92 ㎍/㎝3), 3-methylbenzyl cyanide (2.71 ㎍/㎝3), 4-methylbenzyl cyanide (2.96 ㎍/㎝3) 순으로 살비활성을 나타내었다. 3,4-dimethoxybenzyl cyanide, 3,5-dimethoxybenzyl cyanide, 3,4,5-trimethoxybenzyl cyanide, 4-hydroxybenzyl cyanide의 경우 20 ㎍/㎝3이하 농도에서 활성이 나타나지 않았다. 긴털가루응애에 대해 여지법을 이용하여 살비활성을 검정한 결과 3-methoxybenzyl cyanide (8.74 ㎍/㎝2)가 가장 우수한 활성을 나타났었으며, 그 다음으로 4-methoxybenzyl cyanide (9.58 ㎍/㎝2), 3-methylbenzyl cyanide (15.53 ㎍/㎝2) 및 4-methylbenzyl cyanide (16.38 ㎍/㎝2) 순으로 살비활성을 나타내었다. 3,4-dimethoxybenzyl cyanide, 3,5-dimethoxybenzyl cyanide, 3,4,5-trimethoxybenzyl cyanide, 4-hydroxybenzyl cyanide의 경우 20 ㎍/㎝2이하 농도에서 활성이 나타나지 않았다. 화학적 구조에 따른 활성 차이를 분석한 결과, 지방족 화합물 (allyl-, methyl-, vinyl-)보다 방향족 화합물 (benzyl-, benzoyl-, phenyl-)에서 더 우수한 활성이 나타났으며, 작용기의 종류 및 개수에 따라 생리활성의 차이가 있음을 확인하였다. 이상의 결과를 통하여, 마카 연속증류 추출물로부터 분리·동정한 benzyl cyanide 및 유도체는 갈색날개매미충과 긴털가루응애에 대해 우수한 살충활성을 나타내었으며 갈색날개매미충에 대해 아직까지 등록되지 않은 살충제와 긴털가루응애에 대해 기존에 사용되었던 합성 살충제보다 우수한 활성을 보였기 때문에 앞으로의 화학적 살충제를 대체할 수 있는 바이오 생리활성소재의 새로운 가능성을 나타내었다.
Maca (Lepidium meyenii) is a biennial plant that belongs to the Brassicaceae family cultivated from Peru. It contains major secondary metabolites that have various biological activities including acaricidal, antibacterial, antifungal, insecticidal and antifeedant effects. However, studies on insecti...
Maca (Lepidium meyenii) is a biennial plant that belongs to the Brassicaceae family cultivated from Peru. It contains major secondary metabolites that have various biological activities including acaricidal, antibacterial, antifungal, insecticidal and antifeedant effects. However, studies on insecticide for control of Ricania sp. and Tyrophagus putrescentiae have yet to be reported. In this study, it was to examine insecticidal and acaricidal activities of bioactive material isolated from L. meyenii against Ricania sp. and T. putrescentiae. The essential oil of L. meyenii were extracted by steam distillation extraction and solvent extraction (hexane, acetone benzene) and were analyzed the chemical compound by GC/MS. LC50 value of L. meyenii oils by steam distillation extraction was 4.72 mg/ml in the leaf dipping method against Ricania sp. nymph, and 3.13 mg/ml in the spray method against Ricania sp. adult. In contrast, the three solvent extracts did not indicate any insecticidal and acaricidal activity against Ricania sp. nymph and adult. LD50 value of L. meyenii oils by steam distillation extraction was 2.44 ㎍/㎝3 in the fumigant method against T. putrescentiae. In contrast, the three solvent extracts did not indicate any acaricidal activity against T. putrescentiae. The active compound of steam distillation extracts derived from L. meyenii was isolated by the silica gel column chromatography and prep HPLC. On the various spectroscopies analyses, the active compound was identified as benzyl cyanide. The insecticidal and acaricidal activities of benzyl cyanide and cyanide series derivatives (allyl cyanide, benzoyl cyanide, methyl cyanide, phenyl cyanide, viny cyanide) were valuated against Ricania sp. nymph and adult using leaf dipping and spray method. In leaf dipping method, the insecticidal activity of benzyl cyanide (LC50, 2.49 mg/ml) showed strongest activity against Ricania sp. nymph, followed by benzoyl cyanide (LC50, 3.64 mg/ml) and phenyl cyanide (LC50, 4.66 mg/ml). In spray method, benzyl cyanide (LC50, 2.08 mg/ml) had the most effective insecticidal activity against Ricania sp. adult, followed by benzoyl cyanide (LC50, 3.25 mg/ml) and phenyl cyanide (LC50, 4.20 mg/ml). In contrast, allyl cyanide, methyl cyanide and viny cyanide did not indicate any insecticidal activity against Ricania sp. nymph and adult. The insecticidal activities of benzyl cyanide and the derivatives were valuated against T. putrescentiae using fumigant and filter paper method. Based on LD50 values against T. putrescentiae, benzyl cyanide (1.28 ㎍/㎝3) showed the most acaricidal activity using fumigant method, followed benzoyl cyanide (9.13 ㎍/㎝3), phenyl cyanide (12.99 ㎍/㎝3). In filter paper method, benzyl cyanide (LD50, 15.49 ㎍/㎝2) showed strong acaricidal activity against T. putrescentiae. In contrast, allyl cyanide, benzoyl cyanide, methyl cyanide, phenyl cyanide and viny cyanide did not indicate any acaricidal activity against T. putrescentiae using filter paper method. Thus, benzyl cyanide showed the most insecticidal and acaricidal activities among cyanide derivatives against Ricania sp. and T. putrescentiae. The insecticidal and acaricidal activities of benzyl cyanide and its derivatives (3-methoxybenzyl cyanide, 4-methoxybenzyl cyanide, 3,4-dimethoxybenzyl cyanide, 3,5-dimethoxybenzyl cyanide, 3,4,5-trimethoxybenzyl cyanide, 4-hydroxybenzyl cyanide, 3-methylbenzyl cyanide, 4-methylbenzyl cyanide) were valuated against Ricania sp. and T. putrescentiae. In leaf dipping method, the insecticidal and acaricidal activities of 3-methylbenzyl cyanide (LC50, 0.59 mg/ml) showed strongest activity against Ricania sp. nymph, followed by 4-methylbenzyl cyanide (LC50, 0.84 mg/ml), 3-methoxybenzyl cyanide (LC50, 1.41 mg/ml), 4-methoxybenzyl cyanide (LC50, 1.99 mg/ml), 3,4-dimethoxybenzyl cyanide (LC50, 2.20 mg/ml), 3,5-dimethoxybenzyl cyanide (LC50, 2.45 mg/ml) and 4-hydroxybenzyl cyanide (LC50, 2.56 mg/ml). In spray method, 3-methylbenzyl cyanide (LC50, 0.63 mg/ml) had the most effective insecticidal activity against Ricania sp. adult, followed by 4-methylbenzyl cyanide (LC50, 1.04 mg/ml), 3-methoxybenzyl cyanide (LC50, 1.25 mg/ml), 4-methoxybenzyl cyanide (LC50, 1.51 mg/ml), 4-hydroxybenzyl cyanide (LC50, 1.54 mg/ml), 3,4-dimethoxybenzyl cyanide (LC50, 2.43 mg/ml) and 3,5-dimethoxybenzyl cyanide (LC50, 2.51 mg/ml). In contrast, 3,4,5-trimethoxybenzyl cyanide did not indicate any insecticidal activity against Ricania sp. nymph and adult. Based on LD50 values against T. putrescentiae, 3-methoxybenzyl cyanide (1.44 ㎍/㎝3) showed the most acaricidal activity using fumigant method, followed 4-methoxybenzyl cyanide (1.92 ㎍/㎝3), 3-methylbenzyl cyanide (2.71 ㎍/㎝3) and 4-methylbenzyl cyanide (2.96 ㎍/㎝3). In filter paper method, 3-methoxybenzyl cyanide (8.74 ㎍/㎝2) showed the most acaricidal activity, followed 4-methoxybenzyl cyanide (9.58 ㎍/㎝2), 3-methylbenzyl cyanide (15.53 ㎍/㎝2), 4-methylbenzyl cyanide (16.38 ㎍/㎝2). In contrast, 3,4-dimethoxybenzyl cyanide, 3,5-dimethoxybenzyl cyanide, 3,4,5-trimethoxybenzyl cyanide, 4-hydroxybenzyl cyanide did not indicate any acaricidal activity against T. putrescentiae. Interestingly, insecticidal and acaricidal activities of benzyl cyanide and its derivatives related to the characters of compound structure, such as aliphatic or aromatic compound, type and numbers of functional groups (methyl, methoxy, hydroxy). This study indicates that benzyl cyanide isolated from L. meyenii oil and its derivatives could be valuable for development as safety insecticide and acaricide in the management of Ricania sp. and T. putrescentiae.
Maca (Lepidium meyenii) is a biennial plant that belongs to the Brassicaceae family cultivated from Peru. It contains major secondary metabolites that have various biological activities including acaricidal, antibacterial, antifungal, insecticidal and antifeedant effects. However, studies on insecticide for control of Ricania sp. and Tyrophagus putrescentiae have yet to be reported. In this study, it was to examine insecticidal and acaricidal activities of bioactive material isolated from L. meyenii against Ricania sp. and T. putrescentiae. The essential oil of L. meyenii were extracted by steam distillation extraction and solvent extraction (hexane, acetone benzene) and were analyzed the chemical compound by GC/MS. LC50 value of L. meyenii oils by steam distillation extraction was 4.72 mg/ml in the leaf dipping method against Ricania sp. nymph, and 3.13 mg/ml in the spray method against Ricania sp. adult. In contrast, the three solvent extracts did not indicate any insecticidal and acaricidal activity against Ricania sp. nymph and adult. LD50 value of L. meyenii oils by steam distillation extraction was 2.44 ㎍/㎝3 in the fumigant method against T. putrescentiae. In contrast, the three solvent extracts did not indicate any acaricidal activity against T. putrescentiae. The active compound of steam distillation extracts derived from L. meyenii was isolated by the silica gel column chromatography and prep HPLC. On the various spectroscopies analyses, the active compound was identified as benzyl cyanide. The insecticidal and acaricidal activities of benzyl cyanide and cyanide series derivatives (allyl cyanide, benzoyl cyanide, methyl cyanide, phenyl cyanide, viny cyanide) were valuated against Ricania sp. nymph and adult using leaf dipping and spray method. In leaf dipping method, the insecticidal activity of benzyl cyanide (LC50, 2.49 mg/ml) showed strongest activity against Ricania sp. nymph, followed by benzoyl cyanide (LC50, 3.64 mg/ml) and phenyl cyanide (LC50, 4.66 mg/ml). In spray method, benzyl cyanide (LC50, 2.08 mg/ml) had the most effective insecticidal activity against Ricania sp. adult, followed by benzoyl cyanide (LC50, 3.25 mg/ml) and phenyl cyanide (LC50, 4.20 mg/ml). In contrast, allyl cyanide, methyl cyanide and viny cyanide did not indicate any insecticidal activity against Ricania sp. nymph and adult. The insecticidal activities of benzyl cyanide and the derivatives were valuated against T. putrescentiae using fumigant and filter paper method. Based on LD50 values against T. putrescentiae, benzyl cyanide (1.28 ㎍/㎝3) showed the most acaricidal activity using fumigant method, followed benzoyl cyanide (9.13 ㎍/㎝3), phenyl cyanide (12.99 ㎍/㎝3). In filter paper method, benzyl cyanide (LD50, 15.49 ㎍/㎝2) showed strong acaricidal activity against T. putrescentiae. In contrast, allyl cyanide, benzoyl cyanide, methyl cyanide, phenyl cyanide and viny cyanide did not indicate any acaricidal activity against T. putrescentiae using filter paper method. Thus, benzyl cyanide showed the most insecticidal and acaricidal activities among cyanide derivatives against Ricania sp. and T. putrescentiae. The insecticidal and acaricidal activities of benzyl cyanide and its derivatives (3-methoxybenzyl cyanide, 4-methoxybenzyl cyanide, 3,4-dimethoxybenzyl cyanide, 3,5-dimethoxybenzyl cyanide, 3,4,5-trimethoxybenzyl cyanide, 4-hydroxybenzyl cyanide, 3-methylbenzyl cyanide, 4-methylbenzyl cyanide) were valuated against Ricania sp. and T. putrescentiae. In leaf dipping method, the insecticidal and acaricidal activities of 3-methylbenzyl cyanide (LC50, 0.59 mg/ml) showed strongest activity against Ricania sp. nymph, followed by 4-methylbenzyl cyanide (LC50, 0.84 mg/ml), 3-methoxybenzyl cyanide (LC50, 1.41 mg/ml), 4-methoxybenzyl cyanide (LC50, 1.99 mg/ml), 3,4-dimethoxybenzyl cyanide (LC50, 2.20 mg/ml), 3,5-dimethoxybenzyl cyanide (LC50, 2.45 mg/ml) and 4-hydroxybenzyl cyanide (LC50, 2.56 mg/ml). In spray method, 3-methylbenzyl cyanide (LC50, 0.63 mg/ml) had the most effective insecticidal activity against Ricania sp. adult, followed by 4-methylbenzyl cyanide (LC50, 1.04 mg/ml), 3-methoxybenzyl cyanide (LC50, 1.25 mg/ml), 4-methoxybenzyl cyanide (LC50, 1.51 mg/ml), 4-hydroxybenzyl cyanide (LC50, 1.54 mg/ml), 3,4-dimethoxybenzyl cyanide (LC50, 2.43 mg/ml) and 3,5-dimethoxybenzyl cyanide (LC50, 2.51 mg/ml). In contrast, 3,4,5-trimethoxybenzyl cyanide did not indicate any insecticidal activity against Ricania sp. nymph and adult. Based on LD50 values against T. putrescentiae, 3-methoxybenzyl cyanide (1.44 ㎍/㎝3) showed the most acaricidal activity using fumigant method, followed 4-methoxybenzyl cyanide (1.92 ㎍/㎝3), 3-methylbenzyl cyanide (2.71 ㎍/㎝3) and 4-methylbenzyl cyanide (2.96 ㎍/㎝3). In filter paper method, 3-methoxybenzyl cyanide (8.74 ㎍/㎝2) showed the most acaricidal activity, followed 4-methoxybenzyl cyanide (9.58 ㎍/㎝2), 3-methylbenzyl cyanide (15.53 ㎍/㎝2), 4-methylbenzyl cyanide (16.38 ㎍/㎝2). In contrast, 3,4-dimethoxybenzyl cyanide, 3,5-dimethoxybenzyl cyanide, 3,4,5-trimethoxybenzyl cyanide, 4-hydroxybenzyl cyanide did not indicate any acaricidal activity against T. putrescentiae. Interestingly, insecticidal and acaricidal activities of benzyl cyanide and its derivatives related to the characters of compound structure, such as aliphatic or aromatic compound, type and numbers of functional groups (methyl, methoxy, hydroxy). This study indicates that benzyl cyanide isolated from L. meyenii oil and its derivatives could be valuable for development as safety insecticide and acaricide in the management of Ricania sp. and T. putrescentiae.
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