Bazı bitki uçucu yağları ve anabileşenlerinin depo zararlıları acanthoscelides obtectus say (Coleoptera: Bruchidae) ve Sitophilus oryzae L. (Coleoptera: Curculionidae)'ye karşı kaçırıcı ve böcek gelişimini engelleyici etkilerinin araştırılması
Evaluation of repellency and progeny production inhibition of some essential oils and their major components against stored product insects, acanthoscelides obtectus say (coleoptera: Bruchidae) and sitophilus oryzae L. (Coleoptera: Curculionidae)
Yazar: ATHANASE HATEGEKIMANA
Danışman: PROF. DR. FEDAİ ERLER
Akdeniz Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Bitki Koruma Ana Bilim Dalı / Entomoloji Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2020
Konu: Ziraat = Agriculture

Özet:
Fasulye tohum böceği, Acanthoscelides obtectus Say (Coleoptera: Bruchidae) ve Pirinç biti, Sitophilus oryzae L. (Coleoptera: Curculionidae) dünyada depolanmış ürünlerde ekonomik kayıplara neden olan önemli zararlılardır. Mevcut mücadele stratejilerinde kullanılan kimyasal pestisitler çevre ve insan sağlığı üzerinde olumsuz etkilere sahiptirler ve giderek de yasaklanmaktadırlar. Bu nedenle, yukarıda sözü edilen depo zararlılarının mücadelesi için doğal ve güvenli ürünler geliştirmeye ihtiyaç vardır. Bu calışmada, ökaliptus (Eucalyptus camaldulensis), nane (Mentha piperita) ve anason (Pimpinella anisum) uçucu yağlarının ve anabileşenleri (sırasıyla 1,8-cineole, L-menthol ve trans-anethole)'nin, A. obtectus ve S. oryzae'ye karşı kaçırıcı, yumurta ve döl verimini engelleyici etkileri test edilmiştir. 
Uçucu yağların ekstraksiyonu, hidro-distilasyon yoluyla yapılmış, kimyasal analizleri ise gaz kromatografisi-kütle spektrometrisi (GC-MS) ile belirlenmiştir. Test edilen uçucu yağların ve anabileşenlerinin kaçırıcı etkisi tek ürün uygulaması, ikili (1:1) ve üçlü (1:1:1) kombinasyonlar halinde 3.6, 7.1, 14.3, 28.6 ve 57.1 µl/l hava dozlarında Y-tüp olfaktometre kullanılarak değerlendirilmiştir. Yumurta ve döl verimini engelleyici etkilerinin değerlendirilmesinde ise, A. obtectus için herbirinde 20 g fasulye tanesi, S. oryzae için ise 20 g buğday tanesi bulunan cam kavanozlar kullanılmıştır. Bu testlerde uçucu yağların 2, 4, 8 µl/l hava, anabileşenlerin ise 0.5, 1, 2 µl/l hava dozları kullanılmıştır. Yumurta ve döl verimini engelleyici etki testlerinde, A. obtectus ve S. oryzae erginleri (0-24 saatlik) uçucu yağların ve anabileşenlerinin 123.0 ile 430.7 µl/l hava arasındaki dozlarına ön maruz bırakıldıktan sonra, erginler ön maruz bırakılmış erkekle ön maruz bırakılmış dişi (ÖE x ÖD); ön maruz bırakılmış erkekle ön maruz bırakılmamış dişi (ÖE x GD); ön maruz bırakılmamış erkekle ön maruz bırakılmış dişi (GE x ÖD) ve ön maruz bırakılmamış erkek ile ön maruz bırakılmamış dişi (GE x GD) olacak şekilde farklı kombinasyonlarda çiftleştirilmiştir. Döl verimini engelleyici etki, uygulamadan 60 gün sonra yapılan yeni döl ergin sayımlarıyla belirlenmiştir.
Üç uçucu yağın fitokimyasal analizi, ökaliptus içinde 1,8-cineole (%46.74)'ün, nane içinde L-menthol (%64.40)'ün ve anason'da trans-anethole (%89.85)'ün anabileşenler olduğunu göstermiştir. Acanthoscelides obtectus'a karşı kaçırıcılığın (KD50), doza bağlı olduğu görülmüştür. Uçucu yağlar ve anabileşenlerinin kaçırıcılık etkinliğinin sırasıyla anason > ökaliptus > trans-anethole > 1,8-cineole > nane > L-menthol şeklinde olduğu ve KD50 değerlerinin de sırasıyla 8.382, 9.394, 11.266, 11.813, 20.291, 23.585 μl/l hava şeklinde olduğu görülmüştür. Ayrıca, uçucu yağların ve anabileşenlerinin ergin S. oryzae'ye karşı kaçırıcılık etkinliğinin sırasıyla, trans-anethole > anason > 1,8-cineole > ökaliptus > nane > L-menthol şeklinde olduğu görülmüş ve KD50 değerleri ise 11.247, 13.659, 17.704, 18.956, 29.906 ve 48.798 μl/l hava şeklinde sıralanmıştır. Uçucu yağların ve anabileşenlerinin ikili ve üçlü kombinasyonları, A. obtectus ve S. oryzae'ye karşı kaçırıcılığı önemli ölçüde etkilememiştir. Bununla birlikte, tüm ikili ve üçlü kombinasyonlar, tek bir ürün uygulamasından elde edilen KD50'ye kıyasla nispeten düşük bir kacırıcılık dozuna (KD50) sahip olmuştur. Bu çalışmada ikili ve üçlü kombinasyonların, A. obtectus'a karşı kaçırıcılıkta sinerjistik etkileri gözlemlenmiştir. Tüm kombinasyonların %22.85'inde tamamlayıcı (additive) etki (Kİ=1) görülürken, %77.15'inde sinerjistik etkileşim (Kİ<1) görülmüştür. Sitophilus oryzae için, tüm kombinasyonların %20'sinde tamamlayıcı etkileşim görülürken, %80'inde ise sinerjistik etkileşim belirlenmiştir. 







. Her iki böcek türü için de hiçbir kombinasyonun antagonistik (Kİ>1) bir etkiye sahip olmadığı görülmüştür. 
A. obtectus'a karşı yumurta bırakmayı engelleyici etki testlerinde, etkinin ürün ve doza bağlı olduğu ve 2 µl/hava dozunda 1,8-cineole'ün yumurta bırakmayı %96.6 engellediği belirlenmiştir. Benzer şekilde, 1,8-cineole'ün 1 ve 2 μl/hava dozuyla muamele edilmiş fasulye daneleri kullanılarak aynı zararlının döl verimi %98.12 engellenebilmiştir. Trans-anethole'ün 1 ve 2 µl/hava dozları kullanılarak yapılan kalıntı testinde zararlının yumurtalarından hiçbir ergin çıkışı olmamıştır. L-menthol dışındaki anabileşenler, ergin çıkışını önemli ölçüde engellemiştir. Bu oran uçucu yağlar için %100'e, anabileşenleri için %81'e ulaşmıştır. S. oryzae'ye karşı, uçucu yağlar anabileşenlere kıyasla daha yüksek bir ergin döl verimini engelleyici etki göstermiştir. Döl verimini engelleme oranı uçucu yağlar ve anabileşenleri için sırasıyla > %85 ve < %65 olmuştur.
ÖE x ÖD çifleşmesi ile, A. obtectus'a karşı anason, ökaliptus ve nane sırasıyla %86.05, %71.9 ve %55.72 ile en yüksek yumurta verimini engelleme oranı göstermişlerdir. Ayrıca ÖE x ÖD çiftleşmesi ile, ökaliptus, anason ve nane ile önceden maruz bırakılmış A. obtectus'da sırasıyla %93.3, %68.0 ve %44.9 yumurta verimini engelleyici etki belirlenmiştir. Uçucu yağlar ve anabileşenleri, S. oryzae'nin ergin çıkış sayısını önemli ölçüde azaltmıştır. Anason'a ön maruz bırakmadan sonra, ÖE x GD çifleşmesinde %99.7'lik maksimum düzeyde bir ergin çıkışını engelleyici etki gözlenmiştir. Uçucu yağlar ve anabileşenleri kalıntı ve ön-maruz bırakma testleri ile, döl veriminin engellenmesine, en düşük dane ağırlık kaybına ve dane zararına neden olmuştur. Döl verimi, dane zararı ve ürünün ağırlık kaybı arasında pozitif bir korelasyon bulunmuştur.
Ayrıca bu çalışmada, uçucu yağ ve anabileşen kombinasyonlarının sinerjistik etkileşime sahip olduğu da görülmüştür. Erginlerin uçucu yağlar ve anabileşenlerinin ölümcül dozlarına maruz kalmadan yumurta ve döl verimini engelleme suretiyle de A. obtectus ve S. oryzae karşı etkili bulunmuştur. Tüm bu sonuçlar, test edilen uçucu yağlar ve anabileşenlerinin geleneksel insektisitlerden daha iyi ve uzun süreli kontrol sağlayabileceğini düşündürmektedir.
Üç uçucu yağın fitokimyasal analizi, ökaliptus içinde 1,8-cineole (%46.74)'ün, nane içinde L-menthol (%64.40)'ün ve anason'da trans-anethole (%89.85)'ün anabileşenler olduğunu göstermiştir. Acanthoscelides obtectus'a karşı kaçırıcılığın (KD50), doza bağlı olduğu görülmüştür. Uçucu yağlar ve anabileşenlerinin kaçırıcılık etkinliğinin sırasıyla anason > ökaliptus > trans-anethole > 1,8-cineole > nane > L-menthol şeklinde olduğu ve KD50 değerlerinin de sırasıyla 8.382, 9.394, 11.266, 11.813, 20.291, 23.585 μl/l hava şeklinde olduğu görülmüştür. Ayrıca, uçucu yağların ve anabileşenlerinin ergin S. oryzae'ye karşı kaçırıcılık etkinliğinin sırasıyla, trans-anethole > anason > 1,8-cineole > ökaliptus > nane > L-menthol şeklinde olduğu görülmüş ve KD50 değerleri ise 11.247, 13.659, 17.704, 18.956, 29.906 ve 48.798 μl/l hava şeklinde sıralanmıştır. Uçucu yağların ve anabileşenlerinin ikili ve üçlü kombinasyonları, A. obtectus ve S. oryzae'ye karşı kaçırıcılığı önemli ölçüde etkilememiştir. Bununla birlikte, tüm ikili ve üçlü kombinasyonlar, tek bir ürün uygulamasından elde edilen KD50'ye kıyasla nispeten düşük bir kacırıcılık dozuna (KD50) sahip olmuştur. Bu çalışmada ikili ve üçlü kombinasyonların, A. obtectus'a karşı kaçırıcılıkta sinerjistik etkileri gözlemlenmiştir. Tüm kombinasyonların %22.85'inde tamamlayıcı (additive) etki (Kİ=1) görülürken, %77.15'inde sinerjistik etkileşim (Kİ<1) görülmüştür. Sitophilus oryzae için, tüm kombinasyonların %20'sinde tamamlayıcı etkileşim görülürken, %80'inde ise sinerjistik etkileşim belirlenmiştir. Her iki böcek türü için de hiçbir kombinasyonun antagonistik (Kİ>1) bir etkiye sahip olmadığı görülmüştür. 
A. obtectus'a karşı yumurta bırakmayı engelleyici etki testlerinde, etkinin ürün ve doza bağlı olduğu ve 2 µl/hava dozunda 1,8-cineole'ün yumurta bırakmayı %96.6 engellediği belirlenmiştir. Benzer şekilde, 1,8-cineole'ün 1 ve 2 μl/hava dozuyla muamele edilmiş fasulye daneleri kullanılarak aynı zararlının döl verimi %98.12 engellenebilmiştir. Trans-anethole'ün 1 ve 2 µl/hava dozları kullanılarak yapılan kalıntı testinde zararlının yumurtalarından hiçbir ergin çıkışı olmamıştır. L-menthol dışındaki anabileşenler, ergin çıkışını önemli ölçüde engellemiştir. Bu oran uçucu yağlar için %100'e, anabileşenleri için %81'e ulaşmıştır. S. oryzae'ye karşı, uçucu yağlar anabileşenlere kıyasla daha yüksek bir ergin döl verimini engelleyici etki göstermiştir. Döl verimini engelleme oranı uçucu yağlar ve anabileşenleri için sırasıyla > %85 ve < %65 olmuştur.
ÖE x ÖD çifleşmesi ile, A. obtectus'a karşı anason, ökaliptus ve nane sırasıyla %86.05, %71.9 ve %55.72 ile en yüksek yumurta verimini engelleme oranı göstermişlerdir. Ayrıca ÖE x ÖD çiftleşmesi ile, ökaliptus, anason ve nane ile önceden maruz bırakılmış A. obtectus'da sırasıyla %93.3, %68.0 ve %44.9 yumurta verimini engelleyici etki belirlenmiştir. Uçucu yağlar ve anabileşenleri, S. oryzae'nin ergin çıkış sayısını önemli ölçüde azaltmıştır. Anason'a ön maruz bırakmadan sonra, ÖE x GD çifleşmesinde %99.7'lik maksimum düzeyde bir ergin çıkışını engelleyici etki gözlenmiştir. Uçucu yağlar ve anabileşenleri kalıntı ve ön-maruz bırakma testleri ile, döl veriminin engellenmesine, en düşük dane ağırlık kaybına ve dane zararına neden olmuştur. Döl verimi, dane zararı ve ürünün ağırlık kaybı arasında pozitif bir korelasyon bulunmuştur.
Ayrıca bu çalışmada, uçucu yağ ve anabileşen kombinasyonlarının sinerjistik etkileşime sahip olduğu da görülmüştür. Erginlerin uçucu yağlar ve anabileşenlerinin ölümcül dozlarına maruz kalmadan yumurta ve döl verimini engelleme suretiyle de A. obtectus ve S. oryzae karşı etkili bulunmuştur. Tüm bu sonuçlar, test edilen uçucu yağlar ve anabileşenlerinin geleneksel insektisitlerden daha iyi ve uzun süreli kontrol sağlayabileceğini düşündürmektedir.

Abstract:
Bean weevil, Acanthoscelides obtectus Say (Coleoptera: Bruchidae) and rice weevil, Sitophilus oryzae L. (Coleoptera: Curculionidae), are among major crop storage pests in the world causing huge economic losses. Current management strategies have drawbacks such as environmental hazards and human health concerns and are gradually being removed from the market. There is therefore a need to develop natural safe products for management of the above storage pests. In the present study, the Essential Oils (EOs) from eucalyptus (Eucalyptus camaldulensis), peppermint (Mentha piperita) and anise (Pimpinella anisum) as well as their major components 1,8-cineole, L-menthol, and trans-anethole, respectively, were evaluated for their repellence, eggs laying and progeny production inhibition against A. obtectus and S. oryzae. 
The extraction of EOs was done by hydro-distillation and their chemical composition was determined by gas chromatography-mass spectrometry (GC-MS). The repellence in single product application, binary (1:1), and ternary (1:1:1) combinations were evaluated through Y-tube olfactometer with 3.6, 7.1, 14.3, 28.6, and 57.1 µl/l air. The residual contact test for egg-laying and progeny production inhibition was evaluated with 2, 4, 8 µl / 20g of bean grains for EOs and 0.5, 1, 2 µl of major components per 20 g of bean grains for A. obtectus. The same test, with the doses varying from 5 to 80 µl/ 20 g of wheat grains was conducted against S. oryzae. Simultaneously, the oils and components were bio-assayed via fumigation against the pests by exposing newly emerged virgin females and young males to the median lethal concentration (LC50) of each material for 10 h. After the exposure, the surviving individuals were mated in the following combinations; treated females × treated males (TF × TM), untreated females × treated males (UF × TM), treated females × untreated males (TF × UM), untreated females × untreated males (UF × UM) as a control and they were evaluated for their egg-laying and progeny production inhibition 60 days after application (d.a.a).  
Phytochemical analysis of three EOs showed the richness in major components such as 1,8-cineole (46.74%) in E. camadulensis, L-menthol (64.40 %) in M. piperita and 89.85% of trans-anethole in P. anisum. The percent repellence against A. obtectus was dose-dependent and in the following order of RD50; 8.382, 9.394, 11.266, 11.813, 20.291 and 23.585 µl/l air for trans-anethole, anise, 1,8-cineole, eucalyptus, peppermint and L-menthol respectively. Likewise, the percent repellence of EOs and their major components to adult S. oryzae were dose-dependent and with RD50 of 11.247, 13.659, 17.704, 18.956, 29.906 and 48.798 µl/l air for trans-anethole, anise, 1,8-cineole, eucalyptus, peppermint and L-menthol respectively.
The binary and ternary combinations did not significantly influence the percent repellence against A. obtectus and S. oryzae. However, both combinations had a relatively low repellence dose (RD50) when compared to RD50 obtained in a single product application. Based on the combination index (CI), the results indicated 22.85% and 20% of the additive interactions (CI = 1) for A. obtectus and S. oryzae, respectively. On the other hand, the synergistic interaction effects (CI < 1) were observed with 77.15% and 80% for A. obtectus and S. oryzae, respectively. No combination produced antagonist interaction effects (CI >1). 
The results from the residual contact test against A. obtectus indicated that the egg-laying inhibition and progeny production inhibition were product- and dose-dependent where 1,8-cineole, 2 µl/ 20 g, produced 96.6% of egg-laying inhibition. Similarly, 98.12% of progeny production inhibition was obtained from 1 and 2 µl / 20 g of grains treated with 1,8-cineole. Hundred percent (100%) inhibition (no adults emerged) was achieved from grains pre-treated with 1 and 2 µl of trans-anethole / 20 g of bean grains. The major components except L-menthol, exhibited the highest level of adult's emergence inhibition when compared to their respective EOs. The inhibition rate was up to 100% and 81% for EOs and the major components, respectively. Contrarily, the EOs showed the highest progeny production inhibition level of S. oryzae adults when compared to the major components. The inhibition rate was > 85% and < % 65 for EOs and their major components, respectively. 
According to the results, the highest fecundity inhibition for A. obtectus was observed in TF × TM with 86.05%, 71.9% and 55.72% for anise, eucalyptus and peppermint oils, respectively. In addition, the highest progeny production inhibition was seen in the TF × TM combination with 93.3%, 68.0% and 44.9% after exposure to eucalyptus, anise and peppermint oils, respectively. Essential oils and their major components reduced significantly the number of adults S. oryzae that emerged. The maximum emergence inhibition of 99.7% was observed in TMs x UFs pre-exposed to anise. In contact residual and the adults pre-treatment tests, the progeny production inhibition infringed the lowest grains weight loss and damage by insects. Importantly, progeny production, grains damage and grains weight loss were positively correlated. 
The overall study demonstrated that the products are repellent in nature and have additivity and synergism interaction effects. The exposure of newly emerged adults to sublethal doses and the pre-exposure of adults insects to median lethal concentration of EOs and their major components negatively affected the egg-laying and progeny production of bean weevil and rice weevil. Our results suggested that the tested products can provide better long-term control than conventional insecticides alone.