Among the plants that exhibit significant or established pharmacological activity, the genus Artemisia L. deserves special attention. This genus comprises over 500 species belonging to the largest Asteraceae family. Our study aimed at providing a comprehensive evaluation of the phytochemical composition of the ethanol extracts of five different Artemisia L. species (collected from the southwest of the Russian Federation) and their antimicrobial and nematocide activity as follows: A. annua cv. Novichok., A. dracunculus cv. Smaragd, A. santonica cv. Citral, A. abrotanum cv. Euxin, and A. scoparia cv. Tavrida. The study of the ethanol extracts of the five different Artemisia L. species using the methods of gas chromatography–mass spectrometry (GC–MS) and high-performance liquid chromatography–quadrupole time-of-flight mass spectrometry (HPLC–MS/MS) allowed establishing their phytochemical profile. The obtained data on the of five different Artemisia L. species ethanol extracts’ phytochemical composition were used to predict the antibacterial and antifungal activity against phytopathogenic microorganisms and nematocidal activity against the free-living soil nematode Caenorhabditis elegans. The major compounds found in the composition of the Artemisia L. ethanol extracts were monoterpenes, sesquiterpenes, flavonoids, flavonoid glycosides, coumarins, and phenolic acids. The antibacterial and antifungal activity of the extracts began to manifest at a concentration of 150 µg/mL. The A. dracunculus cv. Smaragd extract had a selective effect against Gram-positive R. iranicus and B. subtilis bacteria, whereas the A. scoparia cv. Tavrida extract had a selective effect against Gram-negative A. tumefaciens and X. arboricola bacteria and A. solani, R. solani and F. graminearum fungi. The A. annua cv. Novichok, A. dracunculus cv. Smaragd, and A. santonica cv. Citral extracts in the concentration range of 31.3–1000 µg/mL caused the death of nematodes. It was established that A. annua cv. Novichok affects the UNC-63 protein, the molecular target of which is the nicotine receptor of the N-subtype.

Свободноживущая почвенная нематода Caenorhabditis elegans является удобным модельным организмом для изучения взаимодействий между бактериями и организмом хозяина благодаря своим уникальным характеристикам: короткому жизненному циклу, простоте культивирования и наличию консервативных иммунных путей, гомологичных таковым у млекопитающих. Исследования показали, что бактерии используют различные стратегии патогенности в отношении C. elegans, включая медленное убийство через колонизацию кишечника (например, Pseudomonas aeruginosa) и быстрое убийство за счет выделения токсинов (синильная кислота, гемолизины). Особый интерес представляют бактерии видов Salmonella typhimurium и Enterococcus faecalis, способные к длительной персистенции в кишечнике нематод. Генетические исследования выявили ключевые факторы вирулентности, такие как гены lasR и gacA у P. aeruginosa, а также роль секреторных систем III типа у S. typhimurium. При этом устойчивость C. elegans к патогенам связана с работой антиоксидантных систем и митохондриальным ответом. Нематода также служит эффективной моделью для скрининга потенциальных агентов биологической защиты растений, например, штаммов Bacillus thuringiensis, продуцирующих нематоцидные Cry-токсины. Важно отметить, что многие бактерии (P. aeruginosa, Burkholderia spp., Serratia marcescens) демонстрируют сходные механизмы патогенности у беспозвоночных и млекопитающих, что подчеркивает универсальность изученных процессов. Таким образом, C. elegans представляет собой мощный инструмент для исследования фундаментальных аспектов бактериальной вирулентности и иммунного ответа, что открывает новые перспективы для разработки стратегий борьбы с инфекциями и создания биопрепаратов для защиты растений

A series of hexadecylpiperidinium surfactants containing alkyl (PMe-16, PEt-16, PBu-16), benzyl (Benz-16, 1-Benz-3-HP-16, 1-Benz-4-HP-16), and hydroxyl (3-HPMe-16, 4-HPMe-16) substituents in the ring were tested with the nematode Caenorhabditis elegans to investigate the relationship between nematocidal activity and the structural features of surfactants. It was found that increasing the hydrophobicity of the substituent in the surfactant head group reduced the nematocidal activity in the order PMe-16 > PEt-16 > PBu-16 > Benz-16. The lead compound, PMe-16, showed significantly higher activity than the commercial insecticide carbofuran, and was able to induce nearly complete nematode mortality within 24 h at a concentration of 50 μg·mL⁻¹, as well as suppress culture development at concentrations of 25–100 μg·mL⁻¹. All tested piperidinium surfactants inhibited nematode population development at 100 μg·mL⁻¹, while PMe-16 remained effective at concentrations as low as 25 μg·mL⁻¹. The membranotropic properties of the surfactants were evaluated using a turbidimetric method with dipalmitoylphosphatidylcholine (DPPC)-based liposomes as a model of biomembranes. Dynamic light scattering measurements were performed in parallel to assess changes in liposome size and zeta potential as a function of surfactant content, as well as to determine the critical concentration required to induce lipid bilayer destabilization. These results provide indirect evidence of surfactant–membrane interactions. The combinations of piperidinium surfactants and carbofuran showed pronounced synergistic effects, reducing the insecticide dose while maintaining efficacy. Synergy was evaluated using the Bliss independence model and the Highest Single Agent model. The addition of the most active surfactants (PMe-16 and 4-HPMe-16) at 6.25 μg·mL⁻¹ enabled an approximately twofold reduction in the carbofuran dose while maintaining full nematocidal activity.

В статье приведен обзор научной литературы, посвященной использованию свободноживущей почвенной нематоды C. elegans для изучения биологической активности экстрактов и эфирных масел растений, а также выделенных из них компонентов. В экспериментах in vitro с использованием C. elegans в качестве модельного организма выявлена нематоцидная активность экстрактов, сока растений и выделенных из них отдельных компонентов. Использование в эксперименте мутантных линий C. elegans, устойчивых к антигельминтным препаратам левамизолу и ивермектину, позволило выявить высокую чувствительность нематод этих линий к негативному действию экстрактов Psidium guajava, Tagetes erecta и Guiera senegalensis. Выделенный из корней бархатцев α-тертиенил обладает высокой нематоцидной активностью в отношении C. elegans не только на свету, но и в отсутствие фотоактивации, что позволяет использовать это вещество в почве для борьбы с корневыми нематодами. Положительное действие экстрактов растений на организм C. elegans выражалось в увеличении продолжительности жизни, повышении устойчивости к окислительному и тепловому стрессу, снижении чувствительности к негативному действию высоких концентраций глюкозы. Выделенные из экстрактов Ginkgo biloba кверцетин и кемпферол, биоханин А из Trifolium pratense и тиоаллильные соединения из Allium sativum увеличивали продолжительность жизни C. elegans. Метил циннамоил каталпол (DAM-1) из экстракта листьев Dolichandrone atrovirens обладал антиоксидантной активностью и повышал устойчивость C. elegans к тепловому и окислительному стрессу. C. elegans благодаря простоте строения тела, короткому жизненному циклу и высокой скорости размножения является полезной моделью для изучения активности и механизмов действия лекарственных препаратов растительного происхождения. Этот организм может использоваться для скрининга фитопрепаратов и подтверждения их эффективности до изучения в экспериментах с теплокровными животными. Теоретическое обоснование биологической активности препаратов растительного происхождения и ее подтверждение в экспериментах с C. elegans открывает широкие возможности для создания новых эффективных и безопасных лекарственных средств.

Проведено изучение возможной роли рецепторов дофамина DOP-1, DOP-2 и DOP-3 в модуляции чувствительности почвенной нематоды Caenorhabditis elegans к токсическому действию нитрата свинца. Эксперименты проводили с нематодами четырех линий: линия дикого типа N2 и мутантные линии LX636 (dop-1(vs101)X), LX702 (dop-2(vs105)V), LX703 (dop-3(vs106)X) с нуль-мутациями одного из генов рецепторов дофамина (dop-1, dop-2 и dop-3 соответственно). Нуль-мутации генов рецепторов дофамина DOP-2 и DOP-3 не вызывали достоверных изменений устойчивости поведения C. elegans к действию Pb(NO₃)₂ в концентрации 0.25–1.0 мМ. Нуль-мутация гена рецептора DOP-1 повышала чувствительность поведения C. elegans к ионам Pb²⁺ в течение 30–120-минутной экспозиции к токсиканту. Введение в среду инкубации дофамина в концентрации 8 мМ не оказывало существенного влияния на поведение C. elegans, но снижало чувствительность нематод линий с мутациями генов dop-1 и dop-3 к Pb(NO₃)₂. Дофамин в концентрации 4 мМ не оказывал достоверного влияния на локомоцию C. elegans всех четырех линий как сам по себе, так и при добавлении в среду с нитратом свинца. Нарушения моторной программы плавания у dop-1 мутантов могут быть следствием пониженного содержания эндогенного ацетилхолина в моторных нейронах в результате недостаточной DOP-1 дофаминергической трансмиссии. Снижение чувствительности dop-1 и dop-3 мутантов к Pb(NO₃)₂ при введении в среду инкубации 8мМ дофамина свидетельствует о том, что у C. elegans этих линий чувствительность к дофамину сохраняется. Список литературы

Phytopathogenic nematodes have a negative impact on crop productivity. Currently, the main method of controlling these pests is the use of synthetic nematocides. Despite their high efficacy and ease of use, synthetic nematocides can pose a risk to both agricultural producers and consumers of crop products. An alternative to the use of chemical plant protection products can be the use of substances of natural origin, such as plant extracts. When using plant extracts to control agricultural pests, it should be borne in mind that the biological activity of extracts depends not only on the plant species, but also on the method of obtaining the extract. This work presents data on the physicochemical properties and biological activity of the extracts of Tagetes patula Lemon Drop variety obtained using four extractants of different polarity: ethanol, chloroform, n-hexane and methyl tert-butyl ether. The pH, total carotenoids, phenols, flavonoids and thiophenes content were determined for each extract. The biological activity of the extracts was studied in experiments with the free-living soil nematode Caenorhabditis elegans. All extracts had dose-dependent toxic effects on C. elegans organisms. The toxicity of the extracts depending on the solvent decreased in the series: chloroform > ethanol > n-hexane > methyl tert-butyl ether. The revealed differences in nematocidal activity of the extracts correlated with the content of phenols and carotenoids in them.