Insecticidal compounds in Ricinus communis L. (Euphorbiaceae) to control Melanaphis sacchari Zehntner (Hemiptera: Aphididae)

  • César Sotelo-Leyva Universidad Autónoma del Estado de Morelos, Centro de Investigación en Biotecnología Av. Universidad 1001, Col. Chamilpa, CP 62209, Cuernavaca, Morelos, Mexico http://orcid.org/0000-0002-4710-4590
  • David Osvaldo Salinas-Sanchez Universidad Autónoma del Estado de Morelos, Centro de Investigación en Biodiversidad y Conservación, Universidad 1001, Col. Chamilpa, CP 62209, Cuernavaca, Morelos, Mexico http://orcid.org/0000-0003-0183-4560
  • Guadalupe Peña-Chora Universidad Autónoma del Estado de Morelos, Centro de Investigaciones Biológicas, Universidad 1001, Col. Chamilpa, CP 62209, Cuernavaca, Morelos, Mexico http://orcid.org/0000-0001-7682-5584
  • Adriana Gabriela Trejo-Loyo Universidad Autónoma del Estado de Morelos, Centro de Investigaciones Biológicas, Universidad 1001, Col. Chamilpa, CP 62209, Cuernavaca, Morelos, Mexico http://orcid.org/0000-0002-8283-2761
  • Manasés González-Cortázar Centro de Investigación Biomédica del Sur, IMSS, Argentina 1, Col. Centro, C.P. 62790, Xochitepec, Morelos, Mexico http://orcid.org/0000-0002-3693-1670
  • Alejandro Zamilpa Centro de Investigación Biomédica del Sur, IMSS, Argentina 1, Col. Centro, C.P. 62790, Xochitepec, Morelos, Mexico http://orcid.org/0000-0002-2233-5958

Abstract

The sugarcane aphid, Melanaphis sacchari Zehntner (Hemiptera: Aphididae), is recognized as an important pest of sorghum cultivation. The use of natural products in the form of botanical extracts represents an alternative for its control. In this investigation, we evaluated the insecticidal activity of hexanic, acetonic, and methanolic extracts of leaves, fruits, and roots of Ricinus communis L. (Euphorbiaceae). These were applied in contact bioassays at different concentrations to control apterous adults of M. sacchari. We found that the chemical components of lower polarity contained in the hexane extract of leaves (RcLH) produced the best biological effect, with 96% mortality at 72 h. Thin layer chromatography allowed fractions of this extract to be grouped into 7 categories (F1–F7) based on their chemical content. The F3 category produced 90% mortality at 10,000 ppm at 72 h in contact bioassays. The 1H and 13C nuclear magnetic resonance analysis in addition to the gas chromatography-mass spectrometry of F3 revealed the presence of myristic and stearic acid. Our results showed that the hexanic extracts of R. communis and their fatty acids may be an alternative for the development of new insecticides, constituting a better option in terms of effectiveness and lower toxicity compared with the synthetic products currently on the market used for their control.

Key Words: hexane extracts; aphids; myristic acid; stearic acid

Resumen

El pulgón de la caña de azúcar Melanaphis sacchari Zehntner (Hemiptera: Aphididae), es reconocido como una plaga importante para el cultivo de sorgo. El uso de productos naturales en forma de extractos botánicos representa una alternativa para su control. En esta investigación, evaluamos la actividad insecticida de los extractos hexánicos, acetónicos, y metanólicos de hojas, frutos y raíces de Ricinus communis L. (Euphorbiaceae). Estos se aplicaron en bioensayos de contacto a diferentes concentraciones contra adultos ápteros de M. sacchari. Descubrimos que los componentes químicos de menor polaridad contenidos en el extracto de hojas de hexano (RcLH) producían el mejor efecto biológico, con una mortalidad del 96% a las 72 horas. La cromatografía en capa fina permitió que las fracciones de este extracto se agruparan en siete categorías (F1–F7) en función de su contenido químico. F3 produjo 90% de mortalidad a 10.000 ppm a las 72 horas en bioensayos de contacto. El análisis de resonancia magnética nuclear (RMN) 1H y 13C, además de la cromatografía de gases acoplado a espectrometría de masas (CG-MS) de F3 reveló la presencia de ácido mirístico y esteárico. Nuestros resultados mostraron que los extractos hexánicos de R. communis y sus ácidos grasos pueden ser una alternativa para el desarrollo de nuevos insecticidas, constituyendo una mejor opción en términos de efectividad y menor toxicidad en comparación con los productos sintéticos actualmente en el mercado.

Palabras Clave: extractos de hexano; áfidos; ácido mirístico; ácido esteárico

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Author Biographies

César Sotelo-Leyva, Universidad Autónoma del Estado de Morelos, Centro de Investigación en Biotecnología Av. Universidad 1001, Col. Chamilpa, CP 62209, Cuernavaca, Morelos, Mexico

Centro de Investigación en Biotecnología

Facultad de Ciencias Químico-Biológicas 

David Osvaldo Salinas-Sanchez, Universidad Autónoma del Estado de Morelos, Centro de Investigación en Biodiversidad y Conservación, Universidad 1001, Col. Chamilpa, CP 62209, Cuernavaca, Morelos, Mexico

Centro de Investigación en Biodiversidad y Conservación

Laboratorio de Fitoquímica y Productos Naturales

Guadalupe Peña-Chora, Universidad Autónoma del Estado de Morelos, Centro de Investigaciones Biológicas, Universidad 1001, Col. Chamilpa, CP 62209, Cuernavaca, Morelos, Mexico

Centro de Investigaciones Biológicas

Adriana Gabriela Trejo-Loyo, Universidad Autónoma del Estado de Morelos, Centro de Investigaciones Biológicas, Universidad 1001, Col. Chamilpa, CP 62209, Cuernavaca, Morelos, Mexico

Centro de Investigaciones Biológicas

Manasés González-Cortázar, Centro de Investigación Biomédica del Sur, IMSS, Argentina 1, Col. Centro, C.P. 62790, Xochitepec, Morelos, Mexico

Centro de Investigacion Biomédica del Sur

Alejandro Zamilpa, Centro de Investigación Biomédica del Sur, IMSS, Argentina 1, Col. Centro, C.P. 62790, Xochitepec, Morelos, Mexico

Centro de Investigacion Biomédica del Sur

Published
2020-04-15
Section
Research Papers