Fumigant toxicity of five essential oil constituents against major stored-product insect pests of food grains

Insect pests attacking stored food grains cause substantial losses that undermine food security in sub-Sahara Africa. Subsistence farmers predominantly use traditional plant-based products to protect their grains in storage. In an attempt to seek alternatives to synthetic fumigants, laboratory screening of essential oil constituents were conducted to evaluate their fumigant toxicity against five stored-product insects, Sitophilus oryzae L., Rhyzopertha dominica F., Tribolium castaneum (Herbst), Oryzaephilus surinamensis L. and Callosobruchus chinensis F. Five essential oil constituents, a- humulene, caryophyllene oxide, myrcene, R- (+)-a- pinene and R- (+)-âpinene were each evaluated at four (0, 1, 5 and 10 μl/L air) rates in space fumigation chambers with four replicates per concentration. Results revealed a strong dose-, insect speciesand time-dependent fumigant toxicity in which caryophyllene oxide, myrcene, a- humulene, R- (+)-a- pinene and R- (+)-âpinene caused 18-100%, 49-100, 55.4-100, 47.3-100 and 32.5- 100% adult mortalities of all test insects, except the most tolerant species, T. castaneum, at 10 μl/L air 168 h after treatment. Against all the test insects, except T. castaneum, Probit regression analysis produced end-point LC50 values of 0.03- 8.5, 0.03-7.0, 0.01-4.82, 0.01-8.20 and 0.03-6.5 μl/L air for the five essential constituents, respectively. The observed fumigant potency levels could possibly be explained by variations in compound structure-insecticidal activity relationships that influenced their degree of penetration into the insect cuticle and neurotoxicity. These findings provide the scientific basis for using essential oils as fumigants against stored-product insect pests and hence, potential alternatives to synthetic fumigants in both subsistence and commercial agriculture. Further studies are recommended to evaluate the grain fumigation potency, biosafety and broad spectrum bioactivity of these essential constituents against insect pests of stored food commodities.
Les insectes ravageurs attaquant les céréales stockées causent des pertes importantes qui compromettent la sécurité alimentaire en Afrique sub-saharienne. Les petits agriculteurs essentiellement emploient des produits traditionnels à base de plantes pour protéger leurs grains dans le stockage. Dans une tentative de chercher des alternatives aux fumigènes synthétiques, un dépistage au laboratoire des constituants essentiels d’huile a été mené pour évaluer leur toxicité fumigeante contre cinq insectes des denrées stockées : Sitophilus oryzae L., Rhyzopertha dominica F., Tribolium castaneum (Herbst), Oryzaephilus surinamensis L. et Callosobruchus chinensis F. Cinq constituants essentiels d’huile ( a- humulène-, oxyde de caryophyllène, myrcène, R- (+)-a-pinène et R-(+)-A-pinène) ont chacun été évalués à quatre taux (0, 1, 5 et 10 μl/L air) dans les chambres de fumigation de l’espace avec quatre répétitions par concentration. Les résultats ont révélé une forte dose, des espèces d’insectes et de toxicité des fumigènes en fonction du temps dans lequel l’oxyde de caryophyllène, myrcène, a- humulène-, R-(+)-a-pinène et R- (+)-A-pinène ont causé 18-100 %, 49-100, de 55,4 à 100, de 47.3 à 100 et 32,5 à 100% de mortalité des adultes de tous les insectes d’essai, sauf les espèces les plus tolérantes, T. castaneum, à 10 μl/L air, 168 h après le traitement. Contre tous les insectes d’essai, sauf T. castaneum, l’analyse de régression de probité a produit les valeurs de LC50 de point final de 0.03 à 8.5, 0.03 à 7,0, de 0,01 à 4,82, de 0,01 à 8.20 0.03 à 6,5 μl/L air pour les cinq éléments essentiels, respectivement. Les niveaux observés d’activité fumigeante pourraient s’expliquer par des variations dans la structure complexe-les relations d’activité insecticide qui ont influencé leur degré de pénétration dans la cuticule de l’insecte et la neurotoxicité. Ces résultats fournissent la base scientifique pour l’utilisation des huiles essentielles comme fumigènes contre les insectes ravageurs des denrées alimentaires stockées et donc, des solutions de rechange potentielles aux fumigènes synthétiques dans l’agriculture de subsistance et l’agriculture commerciale. Des études complémentaires sont recommandées pour évaluer la puissance de fumigation du grain, la biosécurité et la bioactivité de large spectre de ces constituants essentiels contre les insectes ravageurs des denrées alimentaires stockées.
Date of publication: 
Region Focus: 
East Africa
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Licence conditions: 
Open Access
Access restriction: 
Printed resource

About the RUFORUM 2010 Biennal Conference
"The 2010 RUFORUM Biennial Conference was the second in the series. The main objective of the Biennial conferences is to provide a platform for agricultural research for development stakeholders in Africa and beyond to actively exchange findings and experiences, while at the same time learning lessons towards improving performance of the agricultural sector and ultimately people’s livelihoods. The biennial conference is RUFORUM’s most comprehensive meeting for the diversity of stakeholders in agriculture. It is especially dedicated to graduate students and their supervisors, grantees in RUFORUM member universities and alumni. It is a platform for peer review, quality control, mentorship, networking and shared learning. This record contains an extended abstract accepted under the theme of Pests"