ฤทธิ์ทางชีวภาพของผงเมล็ดกะหล่ำปลีและสารประกอบในผงเป็นสารกำจัดลูกน้ำยุงที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม

ให้มีประสิทธิผลควบคุมยุงและลดอุบัติการณ์ของโรคที่พวกมันเป็นพาหะ จำเป็นต้องมีทางเลือกเชิงกลยุทธ์ ยั่งยืน และเป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมแทนยาฆ่าแมลงเคมี เราได้ประเมินกากเมล็ดพืชจากวงศ์ Brassicaceae (วงศ์ Brassica) บางชนิดว่าเป็นแหล่งไอโซไทโอไซยาเนตจากพืชที่ผลิตโดยการไฮโดรไลซิสด้วยเอนไซม์ของกลูโคซิโนเลตที่ไม่มีฤทธิ์ทางชีวภาพ เพื่อใช้ในการควบคุมยุงลายอียิปต์ (Egyptian Aedes) (L., 1762) กากเมล็ดพืชไขมันห้าชนิด (Brassica juncea (L) Czern., 1859, Lepidium sativum L., 1753, Sinapis alba L., 1753, Thlaspi arvense L., 1753 และ Thlaspi arvense – สามประเภทหลักของการทำให้ไม่ทำงานด้วยความร้อนและการสลายตัวด้วยเอนไซม์ ผลิตภัณฑ์เคมี เพื่อพิจารณาความเป็นพิษ (LC50) ของ allyl isothiocyanate, benzyl isothiocyanate และ 4-hydroxybenzylisothiocyanate ต่อตัวอ่อนของยุง Aedes aegypti เมื่อสัมผัสเป็นเวลา 24 ชั่วโมง = 0.04 g/120 ml dH2O) ค่า LC50 สำหรับมัสตาร์ด มัสตาร์ดขาว และหางม้า กากเมล็ดมีค่าเท่ากับ 0.05, 0.08 และ 0.05 ตามลำดับ เมื่อเทียบกับอัลลิลไอโซไทโอไซยาเนต (LC50 = 19.35 ppm) และ 4. -ไฮดรอกซีเบนซิลไอโซไทโอไซยาเนต (LC50 = 55.41 ppm) มีความเป็นพิษต่อตัวอ่อนมากกว่า 0.1 กรัม/120 มิลลิลิตร dH2O หลังการทดลอง 24 ชั่วโมง ตามลำดับ ผลลัพธ์เหล่านี้สอดคล้องกับการผลิตกากเมล็ดอัลฟัลฟา ประสิทธิภาพที่สูงขึ้นของเบนซิลเอสเทอร์สอดคล้องกับค่า LC50 ที่คำนวณได้ การใช้กากเมล็ดเป็นวิธีการควบคุมยุงที่มีประสิทธิภาพ ประสิทธิภาพของผงเมล็ดตระกูลกะหล่ำและองค์ประกอบทางเคมีหลักในการต่อต้านลูกน้ำยุง และแสดงให้เห็นว่าสารประกอบธรรมชาติในผงเมล็ดตระกูลกะหล่ำสามารถใช้เป็นสารกำจัดลูกน้ำยุงที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมและมีอนาคตที่ดี
โรคที่มียุงลายเป็นพาหะนำโรคยังคงเป็นปัญหาสาธารณสุขที่สำคัญระดับโลก อุบัติการณ์ของโรคที่มียุงเป็นพาหะแพร่ระบาดในทางภูมิศาสตร์1,2,3 และกลับมาระบาดซ้ำอีก นำไปสู่การระบาดของโรคร้ายแรง4,5,6,7 การแพร่กระจายของโรคในมนุษย์และสัตว์ (เช่น โรคชิคุนกุนยา โรคไข้เลือดออก โรคไข้ริฟต์แวลลีย์ โรคไข้เหลือง และไวรัสซิกา) เป็นเรื่องที่ไม่เคยเกิดขึ้นมาก่อน เฉพาะโรคไข้เลือดออกเพียงอย่างเดียวทำให้ผู้คนประมาณ 3.6 พันล้านคนมีความเสี่ยงต่อการติดเชื้อในเขตร้อน โดยมีผู้ติดเชื้อประมาณ 390 ล้านคนต่อปี ส่งผลให้มีผู้เสียชีวิต 6,100–24,300 คนต่อปี8 การกลับมาระบาดและการระบาดของไวรัสซิกาในอเมริกาใต้ดึงดูดความสนใจทั่วโลกเนื่องจากความเสียหายทางสมองที่เกิดขึ้นในเด็กที่เกิดจากสตรีที่ติดเชื้อ2 Kremer และคณะ 3 คาดการณ์ว่าขอบเขตทางภูมิศาสตร์ของยุงลายจะยังคงขยายตัวต่อไป และภายในปี พ.ศ. 2593 ประชากรครึ่งหนึ่งของโลกจะมีความเสี่ยงต่อการติดเชื้อไวรัสอาร์โบที่มียุงเป็นพาหะ
วัคซีนป้องกันโรคที่มียุงเป็นพาหะส่วนใหญ่ยังไม่ได้รับการพัฒนา ยกเว้นวัคซีนป้องกันโรคไข้เลือดออกและไข้เหลืองที่เพิ่งพัฒนาขึ้นใหม่9, 10, 11 วัคซีนยังคงมีอยู่ในปริมาณจำกัดและใช้ในการทดลองทางคลินิกเท่านั้น การควบคุมยุงพาหะโดยใช้ยาฆ่าแมลงสังเคราะห์เป็นกลยุทธ์สำคัญในการควบคุมการแพร่ระบาดของโรคที่มียุงเป็นพาหะ12, 13 แม้ว่ายาฆ่าแมลงสังเคราะห์จะมีประสิทธิภาพในการกำจัดยุง แต่การใช้ยาฆ่าแมลงสังเคราะห์อย่างต่อเนื่องกลับส่งผลเสียต่อสิ่งมีชีวิตที่ไม่ใช่เป้าหมายและก่อให้เกิดมลพิษต่อสิ่งแวดล้อม14, 15, 16 ที่น่าตกใจยิ่งกว่าคือแนวโน้มการดื้อยาเคมีของยุงที่เพิ่มขึ้น17, 18, 19 ปัญหาเหล่านี้ที่เกี่ยวข้องกับยาฆ่าแมลงได้เร่งให้เกิดการค้นหาทางเลือกที่มีประสิทธิภาพและเป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมในการควบคุมพาหะนำโรค
พืชหลายชนิดได้รับการพัฒนาขึ้นเพื่อเป็นแหล่งของสารไฟโตเพสทิไซด์สำหรับการควบคุมศัตรูพืช20,21 โดยทั่วไปแล้วสารจากพืชเป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม เนื่องจากสามารถย่อยสลายได้ทางชีวภาพและมีความเป็นพิษต่ำหรือแทบไม่มีเลยต่อสิ่งมีชีวิตที่ไม่ใช่เป้าหมาย เช่น สัตว์เลี้ยงลูกด้วยนม ปลา และสัตว์ครึ่งบกครึ่งน้ำ20,22 เป็นที่ทราบกันดีว่าการเตรียมสมุนไพรผลิตสารออกฤทธิ์ทางชีวภาพหลากหลายชนิดที่มีกลไกการออกฤทธิ์ที่แตกต่างกันเพื่อควบคุมยุงในแต่ละช่วงชีวิตได้อย่างมีประสิทธิภาพ23,24,25,26 สารประกอบที่ได้จากพืช เช่น น้ำมันหอมระเหยและสารออกฤทธิ์อื่นๆ จากพืช ได้รับความสนใจและปูทางไปสู่เครื่องมือนวัตกรรมในการควบคุมยุงพาหะ น้ำมันหอมระเหย โมโนเทอร์ปีน และเซสควิเทอร์ปีน ทำหน้าที่เป็นสารขับไล่ สารยับยั้งอาหาร และสารกำจัดไข่27,28,29,30,31,32,33 น้ำมันพืชหลายชนิดทำให้ลูกน้ำ ดักแด้ และตัวเต็มวัยของยุงตาย34,35,36 ส่งผลต่อระบบประสาท ระบบทางเดินหายใจ ระบบต่อมไร้ท่อ และระบบสำคัญอื่นๆ ของแมลง37
การศึกษาเมื่อเร็วๆ นี้ได้ให้ข้อมูลเชิงลึกเกี่ยวกับศักยภาพในการใช้ประโยชน์จากต้นมัสตาร์ดและเมล็ดมัสตาร์ดเป็นแหล่งของสารออกฤทธิ์ทางชีวภาพ กากเมล็ดมัสตาร์ดได้รับการทดสอบว่าเป็นสารรมควันชีวภาพ38,39,40,41 และใช้เป็นสารปรับปรุงดินเพื่อกำจัดวัชพืช42,43,44 และควบคุมเชื้อโรคพืชในดิน45,46,47,48,49,50 ธาตุอาหารพืช ไส้เดือนฝอย 41,51, 52, 53, 54 และศัตรูพืช 55, 56, 57, 58, 59, 60 ฤทธิ์ฆ่าเชื้อราของผงเมล็ดมัสตาร์ดเหล่านี้เกิดจากสารป้องกันพืชที่เรียกว่าไอโซไทโอไซยาเนต38,42,60 ในพืช สารป้องกันเหล่านี้จะถูกเก็บไว้ในเซลล์พืชในรูปของกลูโคซิโนเลตที่ไม่มีฤทธิ์ทางชีวภาพ อย่างไรก็ตาม เมื่อพืชได้รับความเสียหายจากการดูดกินของแมลงหรือการติดเชื้อจากเชื้อโรค กลูโคซิโนเลตจะถูกไฮโดรไลซ์โดยไมโรซิเนสให้เป็นไอโซไทโอไซยาเนตที่มีฤทธิ์ทางชีวภาพ55,61 ไอโซไทโอไซยาเนตเป็นสารประกอบระเหยง่ายที่ทราบกันว่ามีฤทธิ์ต้านจุลชีพและฆ่าแมลงได้กว้างสเปกตรัม และโครงสร้าง ฤทธิ์ทางชีวภาพ และปริมาณของสารนี้แตกต่างกันอย่างมากในพืชวงศ์ Brassicaceae42,59,62,63
แม้ว่าไอโซไทโอไซยาเนตที่ได้จากกากเมล็ดมัสตาร์ดจะมีฤทธิ์ฆ่าแมลง แต่ข้อมูลเกี่ยวกับฤทธิ์ทางชีวภาพต่อแมลงพาหะนำโรคที่สำคัญทางการแพทย์ยังคงขาดแคลน การศึกษาของเราได้ตรวจสอบฤทธิ์ฆ่าลูกน้ำของผงเมล็ดพืชไขมันต่ำสี่ชนิดต่อยุงลาย (Aedes aegypti) วัตถุประสงค์ของการศึกษาคือการประเมินศักยภาพในการนำไปใช้เป็นสารกำจัดศัตรูพืชชีวภาพที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมเพื่อควบคุมยุง ส่วนประกอบทางเคมีหลักสามชนิดของกากเมล็ดพืช ได้แก่ อัลลิลไอโซไทโอไซยาเนต (AITC) เบนซิลไอโซไทโอไซยาเนต (BITC) และ 4-ไฮดรอกซีเบนซิลไอโซไทโอไซยาเนต (4-HBITC) ได้รับการทดสอบเพื่อทดสอบฤทธิ์ทางชีวภาพของส่วนประกอบทางเคมีเหล่านี้ต่อลูกน้ำยุง นี่เป็นรายงานฉบับแรกที่ประเมินประสิทธิภาพของผงเมล็ดกะหล่ำปลีสี่ชนิดและส่วนประกอบทางเคมีหลักในการต่อต้านลูกน้ำยุง
เลี้ยงโคโลนีของยุงลายบ้าน (สายพันธุ์ร็อกกี้เฟลเลอร์) ในห้องปฏิบัติการที่อุณหภูมิ 26°C ความชื้นสัมพัทธ์ (RH) 70% และระยะเวลา 10:14 ชั่วโมง (L:D) ตัวเมียที่ผสมพันธุ์แล้วจะถูกเลี้ยงในกรงพลาสติก (สูง 11 ซม. และเส้นผ่านศูนย์กลาง 9.5 ซม.) และให้อาหารผ่านขวดนมโดยใช้เลือดวัวที่ผ่านกระบวนการซิเตรต (HemoStat Laboratories Inc., Dixon, CA, USA) การให้อาหารเลือดจะดำเนินการตามปกติโดยใช้เครื่องให้อาหารแบบหลายแก้วที่มีเมมเบรน (Chemglass, Life Sciences LLC, Vineland, NJ, USA) ซึ่งเชื่อมต่อกับท่อน้ำหมุนเวียน (HAAKE S7, Thermo-Scientific, Waltham, MA, USA) โดยควบคุมอุณหภูมิไว้ที่ 37°C ขึงฟิล์มพาราฟิล์ม M ลงที่ด้านล่างของช่องให้อาหารแก้วแต่ละช่อง (พื้นที่ 154 ตารางมิลลิเมตร) จากนั้นวางเครื่องให้อาหารแต่ละช่องลงบนตะแกรงด้านบนที่ปิดกรงที่มีตัวเมียผสมพันธุ์อยู่ เติมเลือดโคประมาณ 350–400 ไมโครลิตรลงในกรวยแก้วสำหรับป้อนอาหารโดยใช้ปิเปตปาสเตอร์ (Fisherbrand, Fisher Scientific, Waltham, MA, USA) และปล่อยให้หนอนตัวเต็มวัยระบายออกอย่างน้อยหนึ่งชั่วโมง จากนั้นให้แม่สุกรตั้งท้องใส่สารละลายซูโครส 10% แล้วปล่อยให้วางไข่บนกระดาษกรองชื้นที่รองด้วยถ้วยซูเฟล่ใสพิเศษ (ขนาด 1.25 ออนซ์, Dart Container Corp., Mason, MI, USA) ลงในกรงพร้อมน้ำ นำกระดาษกรองที่บรรจุไข่ใส่ในถุงที่ปิดสนิท (SC Johnsons, Racine, WI) และเก็บไว้ที่อุณหภูมิ 26°C ไข่ฟักเป็นตัวและเลี้ยงตัวอ่อนประมาณ 200–250 ตัวในถาดพลาสติกที่มีส่วนผสมของอาหารกระต่าย (ZuPreem, Premium Natural Products, Inc., Mission, KS, USA) และผงตับ (MP Biomedicals, LLC, Solon, OH, USA) และเนื้อปลา (TetraMin, Tetra GMPH, Meer, เยอรมนี) ในอัตราส่วน 2:1:1 ตัวอ่อนระยะปลายที่สามถูกนำมาใช้ในการทดลองทางชีวภาพของเรา
เมล็ดพันธุ์พืชที่ใช้ในการศึกษาครั้งนี้ได้มาจากแหล่งผลิตเชิงพาณิชย์และภาครัฐดังต่อไปนี้: Brassica juncea (มัสตาร์ดสีน้ำตาล-Pacific Gold) และ Brassica juncea (มัสตาร์ดสีขาว-Ida Gold) จากสหกรณ์เกษตรกรแปซิฟิกตะวันตกเฉียงเหนือ รัฐวอชิงตัน สหรัฐอเมริกา; (Garden Cress) จาก Kelly Seed and Hardware Co., Peoria, IL, USA และ Thlaspi arvense (Field Pennycress-Elisabeth) จาก USDA-ARS, Peoria, IL, USA; เมล็ดพันธุ์ที่ใช้ในการศึกษานี้ไม่ได้ผ่านการบำบัดด้วยยาฆ่าแมลง เมล็ดพันธุ์ทั้งหมดได้รับการแปรรูปและนำไปใช้ในการศึกษานี้ตามข้อบังคับของท้องถิ่นและระดับชาติ และเป็นไปตามข้อบังคับของท้องถิ่นและระดับชาติที่เกี่ยวข้องทั้งหมด การศึกษานี้ไม่ได้ศึกษาพันธุ์พืชดัดแปลงพันธุกรรม
เมล็ด Brassica juncea (PG), Alfalfa (Ls), White mustard (IG), Thlaspi arvense (DFP) ถูกบดให้เป็นผงละเอียดโดยใช้เครื่องบดแบบแรงเหวี่ยงสูง Retsch ZM200 (Retsch, Haan, เยอรมนี) ซึ่งติดตั้งตาข่ายขนาด 0.75 มม. และโรเตอร์สแตนเลส 12 ฟัน ความเร็วรอบ 10,000 รอบต่อนาที (ตารางที่ 1) ผงเมล็ดที่บดแล้วถูกย้ายไปยังปลอกกระดาษ และกำจัดไขมันออกด้วยเฮกเซนในเครื่อง Soxhlet เป็นเวลา 24 ชั่วโมง ตัวอย่างย่อยของมัสตาร์ดไร่ที่กำจัดไขมันออกแล้วถูกให้ความร้อนที่อุณหภูมิ 100 องศาเซลเซียส เป็นเวลา 1 ชั่วโมง เพื่อเปลี่ยนสภาพไมโรซิเนสและป้องกันการไฮโดรไลซิสของกลูโคซิโนเลตให้กลายเป็นไอโซไทโอไซยาเนตที่มีฤทธิ์ทางชีวภาพ ผงเมล็ดหางม้าที่ผ่านการทำให้ร้อน (DFP-HT) ถูกใช้เป็นตัวควบคุมเชิงลบโดยการทำให้ไมโรซิเนสเสียสภาพ
ปริมาณกลูโคซิโนเลตในเมล็ดพืชที่สกัดไขมันออกแล้วถูกตรวจวัดเป็นสามชุดโดยใช้โครมาโทกราฟีของเหลวสมรรถนะสูง (HPLC) ตามโปรโตคอลที่เผยแพร่ก่อนหน้านี้ 64 โดยย่อ เติมเมทานอล 3 มิลลิลิตรลงในผงเมล็ดพืชที่สกัดไขมันออกแล้ว 250 มิลลิกรัม แต่ละตัวอย่างถูกทำให้สั่นด้วยคลื่นเสียงในอ่างน้ำเป็นเวลา 30 นาที และทิ้งไว้ในที่มืดที่อุณหภูมิ 23°C เป็นเวลา 16 ชั่วโมง จากนั้นนำส่วนย่อยของชั้นอินทรีย์ 1 มิลลิลิตรไปกรองผ่านตัวกรองขนาด 0.45 ไมโครเมตรเข้าไปในเครื่องเก็บตัวอย่างอัตโนมัติ ในระบบ HPLC ของ Shimadzu (ปั๊ม LC 20AD สองตัว; เครื่องเก็บตัวอย่างอัตโนมัติ SIL 20A; เครื่องกำจัดแก๊ส DGU 20As; เครื่องตรวจจับ UV-VIS SPD-20A สำหรับตรวจสอบที่ความยาวคลื่น 237 นาโนเมตร; และโมดูลบัสสื่อสาร CBM-20A) ปริมาณกลูโคซิโนเลตในเมล็ดพืชถูกตรวจวัดเป็นสามชุด โดยใช้ซอฟต์แวร์ Shimadzu LC Solution เวอร์ชัน 1.25 (บริษัท Shimadzu, โคลัมเบีย, รัฐแมริแลนด์, สหรัฐอเมริกา) คอลัมน์นี้เป็นคอลัมน์เฟสกลับเฉื่อย C18 (250 มม. × 4.6 มม.; RP C-18, ODS-3, 5u; GL Sciences, ทอร์แรนซ์, แคลิฟอร์เนีย, สหรัฐอเมริกา) สภาวะเฟสเคลื่อนที่เริ่มต้นถูกกำหนดไว้ที่เมทานอล 12%/เตตระบิวทิลแอมโมเนียมไฮดรอกไซด์ 88% 0.01 โมลาร์ในน้ำ (TBAH; Sigma-Aldrich, เซนต์หลุยส์, มิสซูรี, สหรัฐอเมริกา) ด้วยอัตราการไหล 1 มิลลิลิตร/นาที หลังจากฉีดตัวอย่าง 15 ไมโครลิตรแล้ว คงสภาวะเริ่มต้นไว้เป็นเวลา 20 นาที จากนั้นปรับอัตราส่วนตัวทำละลายเป็นเมทานอล 100% โดยใช้เวลาวิเคราะห์ตัวอย่างทั้งหมด 65 นาที กราฟมาตรฐาน (อิงตาม nM/mAb) ถูกสร้างขึ้นโดยการเจือจางสารมาตรฐานซินาพีน กลูโคซิโนเลต และไมโรซินที่เตรียมขึ้นใหม่ (Sigma-Aldrich, St. Louis, MO, USA) อย่างต่อเนื่อง เพื่อประเมินปริมาณกำมะถันในกากเมล็ดพืชที่สกัดไขมันออกแล้ว ความเข้มข้นของกลูโคซิโนเลตในตัวอย่างถูกทดสอบบนเครื่อง Agilent 1100 HPLC (Agilent, Santa Clara, CA, USA) โดยใช้ OpenLAB CDS ChemStation เวอร์ชัน (C.01.07 SR2 [255]) ซึ่งติดตั้งคอลัมน์เดียวกันและใช้วิธีการที่อธิบายไว้ก่อนหน้านี้ ความเข้มข้นของกลูโคซิโนเลตถูกหาค่า ซึ่งสามารถเปรียบเทียบได้ระหว่างระบบ HPLC
อัลลิลไอโซไทโอไซยาเนต (94%, เสถียร) และเบนซิลไอโซไทโอไซยาเนต (98%) ซื้อจากฟิชเชอร์ไซเอนทิฟิก (Thermo Fisher Scientific, Waltham, MA, USA) ส่วน 4-ไฮดรอกซีเบนซิลไอโซไทโอไซยาเนต ซื้อจากเคมครูซ (Santa Cruz Biotechnology, CA, USA) เมื่อไฮโดรไลซ์ด้วยเอนไซม์โดยไมโรซิเนส กลูโคซิโนเลต กลูโคซิโนเลต และกลูโคซิโนเลต จะกลายเป็นอัลลิลไอโซไทโอไซยาเนต เบนซิลไอโซไทโอไซยาเนต และ 4-ไฮดรอกซีเบนซิลไอโซไทโอไซยาเนต ตามลำดับ
การทดสอบทางชีวภาพในห้องปฏิบัติการดำเนินการตามวิธีของ Muturi และคณะ 32 พร้อมการดัดแปลง ในการศึกษานี้ใช้อาหารเมล็ดพืชไขมันต่ำ 5 ชนิด ได้แก่ DFP, DFP-HT, IG, PG และ Ls ลูกน้ำยุงลายจำนวน 20 ตัวถูกใส่ไว้ในบีกเกอร์แบบสามทางขนาด 400 มล. (VWR International, LLC, Radnor, PA, USA) ที่มีน้ำปราศจากไอออน (dH2O) 120 มล. มีการทดสอบความเป็นพิษต่อลูกน้ำยุงลายด้วยกากเมล็ดพืช 7 ระดับ ได้แก่ กากเมล็ดพืช 0.01, 0.02, 0.04, 0.06, 0.08, 0.1 และ 0.12 กรัม/120 มล. dH2O สำหรับกากเมล็ดพืช DFP, DFP-HT, IG และ PG การทดสอบทางชีวภาพเบื้องต้นบ่งชี้ว่าแป้งเมล็ดพืช Ls ที่ปราศจากไขมันมีความเป็นพิษมากกว่าแป้งเมล็ดพืชอื่นๆ สี่ชนิดที่นำมาทดสอบ ดังนั้น เราจึงปรับความเข้มข้นของเมล็ดพืช Ls ทั้ง 7 ระดับให้เป็นความเข้มข้นดังต่อไปนี้: 0.015, 0.025, 0.035, 0.045, 0.055, 0.065 และ 0.075 g/120 mL dH2O
กลุ่มควบคุมที่ไม่ผ่านการบำบัด (dH20 ไม่มีการเสริมอาหารจากเมล็ดพืช) ได้ถูกนำมาประเมินอัตราการตายของแมลงตามปกติภายใต้สภาวะการทดสอบ การทดสอบทางพิษวิทยาทางชีวภาพสำหรับเมล็ดพืชแต่ละชนิดประกอบด้วยบีกเกอร์แบบสามชั้นซ้ำกันสามใบ (ตัวอ่อนระยะปลายระยะที่สามจำนวน 20 ตัวต่อบีกเกอร์) รวมทั้งหมด 108 หลอด ภาชนะที่ผ่านการบำบัดถูกเก็บไว้ที่อุณหภูมิห้อง (20-21°C) และบันทึกอัตราการตายของตัวอ่อนระหว่างการสัมผัสกับความเข้มข้นของการบำบัดอย่างต่อเนื่องเป็นเวลา 24 และ 72 ชั่วโมง หากลำตัวและรยางค์ของยุงไม่ขยับเมื่อถูกแทงหรือสัมผัสด้วยไม้พายสแตนเลสบางๆ จะถือว่าตัวอ่อนยุงตายแล้ว โดยปกติตัวอ่อนที่ตายแล้วจะยังคงนิ่งอยู่ในตำแหน่งหลังหรือท้องที่ก้นภาชนะหรือบนผิวน้ำ การทดลองนี้ทำซ้ำสามครั้งในวันที่ต่างกันโดยใช้กลุ่มตัวอ่อนที่แตกต่างกัน รวมทั้งหมด 180 ตัวที่สัมผัสกับความเข้มข้นของการบำบัดแต่ละชนิด
ความเป็นพิษของ AITC, BITC และ 4-HBITC ต่อลูกน้ำยุงได้รับการประเมินโดยใช้วิธีการทดสอบทางชีวภาพเดียวกัน แต่ใช้วิธีการทดลองที่แตกต่างกัน เตรียมสารละลายเข้มข้น 100,000 ppm สำหรับสารเคมีแต่ละชนิดโดยเติมสารเคมี 100 ไมโครลิตรลงในเอทานอลบริสุทธิ์ 900 ไมโครลิตรในหลอดเหวี่ยงขนาด 2 มิลลิลิตร แล้วเขย่าเป็นเวลา 30 วินาทีเพื่อให้ส่วนผสมเข้ากัน ความเข้มข้นของสารที่ใช้ในการทดลองถูกกำหนดโดยอาศัยวิธีการทดสอบทางชีวภาพเบื้องต้นของเรา ซึ่งพบว่า BITC มีความเป็นพิษมากกว่า AITC และ 4-HBITC มาก เพื่อประเมินความเป็นพิษ ได้ทำการฉีด BITC ความเข้มข้น 5 ระดับ (1, 3, 6, 9 และ 12 ppm), AITC ความเข้มข้น 7 ระดับ (5, 10, 15, 20, 25, 30 และ 35 ppm) และ 4-HBITC ความเข้มข้น 6 ระดับ (15, 15, 20, 25, 30 และ 35 ppm) ลงในชุดควบคุม (30, 45, 60, 75 และ 90 ppm) ซึ่งเทียบเท่ากับปริมาตรสูงสุดของชุดควบคุมทางเคมี ได้ทำการทดสอบทางชีวภาพซ้ำตามข้างต้น โดยให้ตัวอ่อนจำนวน 180 ตัวต่อความเข้มข้นของชุดควบคุม บันทึกอัตราการตายของตัวอ่อนสำหรับ AITC, BITC และ 4-HBITC แต่ละความเข้มข้นหลังจากสัมผัสสารอย่างต่อเนื่องเป็นเวลา 24 ชั่วโมง
การวิเคราะห์โปรบิตจากข้อมูลการตายที่เกี่ยวข้องกับปริมาณยา 65 ชนิด ได้ดำเนินการโดยใช้ซอฟต์แวร์ Polo (Polo Plus, LeOra Software เวอร์ชัน 1.0) เพื่อคำนวณความเข้มข้นที่ทำให้ตาย 50% (LC50), ความเข้มข้นที่ทำให้ตาย 90% (LC90), ความชัน, ค่าสัมประสิทธิ์ปริมาณที่ทำให้ตาย และความเข้มข้นที่ทำให้ตาย 95% โดยอ้างอิงจากช่วงความเชื่อมั่นของอัตราส่วนปริมาณที่ทำให้ตายสำหรับเส้นโค้งความเข้มข้นที่แปลงลอการิทึมและกราฟปริมาณที่ทำให้ตาย ข้อมูลการตายอ้างอิงจากข้อมูลซ้ำของตัวอ่อน 180 ตัวที่สัมผัสกับความเข้มข้นแต่ละชนิด การวิเคราะห์ความน่าจะเป็นได้ดำเนินการแยกกันสำหรับกากเมล็ดแต่ละชนิดและส่วนประกอบทางเคมีแต่ละชนิด จากช่วงความเชื่อมั่น 95% ของอัตราส่วนปริมาณที่ทำให้ตาย พบว่าความเป็นพิษของกากเมล็ดและส่วนประกอบทางเคมีต่อลูกน้ำยุงมีความแตกต่างกันอย่างมีนัยสำคัญ ดังนั้นช่วงความเชื่อมั่นที่มีค่า 1 จึงไม่แตกต่างกันอย่างมีนัยสำคัญ (P = 0.0566)
ผลการวิเคราะห์ด้วย HPLC สำหรับการหาปริมาณกลูโคซิโนเลตหลักในแป้งเมล็ดพืชที่สกัดไขมันแล้ว ได้แก่ DFP, IG, PG และ Ls แสดงไว้ในตารางที่ 1 กลูโคซิโนเลตหลักในแป้งเมล็ดพืชที่ทดสอบมีความแตกต่างกัน ยกเว้น DFP และ PG ซึ่งทั้งสองชนิดมีไมโรซิเนสกลูโคซิโนเลต ปริมาณไมโรซินินใน PG สูงกว่าใน DFP ที่ 33.3 ± 1.5 และ 26.5 ± 0.9 มก./ก. ตามลำดับ ผงเมล็ด Ls มีกลูโคไกลโคน 36.6 ± 1.2 มก./ก. ในขณะที่ผงเมล็ด IG มีซินาพีน 38.0 ± 0.5 มก./ก.
ลูกน้ำยุงลาย Ae. Aedes aegypti ถูกกำจัดได้เมื่อใช้กากเมล็ดพืชไขมันต่ำ แม้ว่าประสิทธิภาพของการบำบัดจะแตกต่างกันไปขึ้นอยู่กับชนิดพืช มีเพียง DFP-NT เท่านั้นที่ไม่เป็นพิษต่อลูกน้ำยุงหลังจากสัมผัสเป็นเวลา 24 และ 72 ชั่วโมง (ตารางที่ 2) ความเป็นพิษของผงเมล็ดพืชที่ออกฤทธิ์เพิ่มขึ้นเมื่อความเข้มข้นเพิ่มขึ้น (รูปที่ 1A, B) ความเป็นพิษของกากเมล็ดพืชต่อลูกน้ำยุงแตกต่างกันอย่างมีนัยสำคัญโดยพิจารณาจากช่วงความเชื่อมั่น 95% ของอัตราส่วนปริมาณรังสีที่ทำให้ถึงตายของค่า LC50 ที่การประเมิน 24 ชั่วโมงและ 72 ชั่วโมง (ตารางที่ 3) หลังจาก 24 ชั่วโมง ฤทธิ์เป็นพิษของกากเมล็ดพืช Ls สูงกว่าการบำบัดด้วยกากเมล็ดพืชอื่นๆ โดยมีฤทธิ์สูงสุดและความเป็นพิษสูงสุดต่อลูกน้ำ (LC50 = 0.04 กรัม/120 มิลลิลิตร dH2O) ตัวอ่อนมีความไวต่อ DFP น้อยลงที่ 24 ชั่วโมงเมื่อเปรียบเทียบกับผงเมล็ด IG, Ls และ PG โดยมีค่า LC50 เท่ากับ 0.115, 0.04 และ 0.08 กรัม/120 มล. dH2O ตามลำดับ ซึ่งสูงกว่าค่า LC50 ทางสถิติ 0.211 กรัม/120 มล. dH2O (ตารางที่ 3) ค่า LC90 ของ DFP, IG, PG และ Ls เท่ากับ 0.376, 0.275, 0.137 และ 0.074 กรัม/120 มล. dH2O ตามลำดับ (ตารางที่ 2) ความเข้มข้นสูงสุดของ DPP คือ 0.12 กรัม/120 มล. dH2O หลังจากการประเมิน 24 ชั่วโมง อัตราการตายของตัวอ่อนโดยเฉลี่ยอยู่ที่เพียง 12% ในขณะที่อัตราการตายของตัวอ่อน IG และ PG เฉลี่ยอยู่ที่ 51% และ 82% ตามลำดับ หลังจากการประเมินเป็นเวลา 24 ชั่วโมง อัตราการตายของตัวอ่อนโดยเฉลี่ยสำหรับการบำบัดด้วยเมล็ดพืช Ls ที่มีความเข้มข้นสูงสุด (0.075 กรัม/120 มล. dH2O) อยู่ที่ 99% (รูปที่ 1A)
เส้นโค้งอัตราการตายประเมินจากการตอบสนองของปริมาณรังสี (Probit) ของตัวอ่อน Ae. Egyptian (ตัวอ่อนระยะที่ 3) ต่อความเข้มข้นของกากเมล็ดพืช 24 ชั่วโมง (A) และ 72 ชั่วโมง (B) หลังการบำบัด เส้นประแสดงค่า LC50 ของการบำบัดด้วยกากเมล็ดพืช DFP Thlaspi arvense, DFP-HT Heat inactivated Thlaspi arvense, IG Sinapsis alba (Ida Gold), PG Brassica juncea (Pacific Gold), Ls Lepidium sativum
จากการประเมินที่ 72 ชั่วโมง ค่า LC50 ของกากเมล็ด DFP, IG และ PG เท่ากับ 0.111, 0.085 และ 0.051 กรัม/120 มล. dH2O ตามลำดับ ตัวอ่อนเกือบทั้งหมดที่สัมผัสกับกากเมล็ด Ls ตายหลังจากสัมผัสเป็นเวลา 72 ชั่วโมง ดังนั้นข้อมูลการตายของตัวอ่อนจึงไม่สอดคล้องกับการวิเคราะห์ Probit เมื่อเปรียบเทียบกับกากเมล็ดชนิดอื่น ตัวอ่อนมีความไวต่อการบำบัดด้วยกากเมล็ด DFP น้อยกว่าและมีค่า LC50 สูงกว่าทางสถิติ (ตารางที่ 2 และ 3) หลังจากผ่านไป 72 ชั่วโมง ค่า LC50 ของการบำบัดด้วยกากเมล็ด DFP, IG และ PG อยู่ที่ประมาณ 0.111, 0.085 และ 0.05 กรัม/120 มล. dH2O ตามลำดับ หลังจากการประเมินเป็นเวลา 72 ชั่วโมง ค่า LC90 ของผงเมล็ด DFP, IG และ PG เท่ากับ 0.215, 0.254 และ 0.138 กรัม/120 มิลลิลิตร dH2O ตามลำดับ หลังจากการประเมินเป็นเวลา 72 ชั่วโมง อัตราการตายของตัวอ่อนโดยเฉลี่ยสำหรับการใช้เมล็ดป่น DFP, IG และ PG ที่ความเข้มข้นสูงสุด 0.12 กรัม/120 มิลลิลิตร dH2O เท่ากับ 58%, 66% และ 96% ตามลำดับ (รูปที่ 1B) หลังจากการประเมินเป็นเวลา 72 ชั่วโมง พบว่าเมล็ดป่น PG มีพิษมากกว่าเมล็ดป่น IG และ DFP
ไอโซไทโอไซยาเนตสังเคราะห์ อัลลิลไอโซไทโอไซยาเนต (AITC) เบนซิลไอโซไทโอไซยาเนต (BITC) และ 4-ไฮดรอกซีเบนซิลไอโซไทโอไซยาเนต (4-HBITC) สามารถฆ่าลูกน้ำยุงได้อย่างมีประสิทธิภาพ หลังการทดลอง 24 ชั่วโมง BITC มีความเป็นพิษต่อลูกน้ำยุงมากกว่า โดยมีค่า LC50 เท่ากับ 5.29 ppm เทียบกับ 19.35 ppm ของ AITC และ 55.41 ppm ของ 4-HBITC (ตารางที่ 4) เมื่อเปรียบเทียบกับ AITC และ BITC แล้ว 4-HBITC มีความเป็นพิษต่ำกว่าและมีค่า LC50 สูงกว่า มีความแตกต่างอย่างมีนัยสำคัญในความเป็นพิษต่อลูกน้ำยุงของไอโซไทโอไซยาเนตหลักสองชนิด (Ls และ PG) ในกากเมล็ดพืชที่มีฤทธิ์แรงที่สุด ความเป็นพิษที่พิจารณาจากอัตราส่วนปริมาณยาที่ทำให้ถึงตายของค่า LC50 ระหว่าง AITC, BITC และ 4-HBITC แสดงให้เห็นความแตกต่างทางสถิติ โดยช่วงความเชื่อมั่น 95% ของอัตราส่วนปริมาณยาที่ทำให้ถึงตายของ LC50 ไม่ได้มีค่าเท่ากับ 1 (P = 0.05, ตารางที่ 4) ความเข้มข้นสูงสุดของทั้ง BITC และ AITC ประเมินว่าสามารถฆ่าตัวอ่อนที่ทดสอบได้ 100% (รูปที่ 2)
เส้นโค้งอัตราการตายประเมินจากการตอบสนองของปริมาณรังสี (Probit) ของ Ae. 24 ชั่วโมงหลังการรักษา ตัวอ่อนระยะที่ 3 ของแมลงวันอียิปต์มีความเข้มข้นถึงระดับไอโซไทโอไซยาเนตสังเคราะห์ เส้นประแสดงค่า LC50 สำหรับการรักษาด้วยไอโซไทโอไซยาเนต เบนซิลไอโซไทโอไซยาเนต BITC, อัลลิลไอโซไทโอไซยาเนต AITC และ 4-HBITC
การใช้สารกำจัดศัตรูพืชชีวภาพจากพืชเป็นสารควบคุมยุงเป็นพาหะนำโรคได้รับการศึกษามานานแล้ว พืชหลายชนิดผลิตสารเคมีธรรมชาติที่มีฤทธิ์ฆ่าแมลง37 สารประกอบออกฤทธิ์ทางชีวภาพของสารเหล่านี้เป็นทางเลือกที่น่าสนใจแทนสารกำจัดแมลงสังเคราะห์ที่มีศักยภาพสูงในการควบคุมศัตรูพืช รวมถึงยุง
ต้นมัสตาร์ดปลูกเพื่อเก็บเมล็ด ใช้เป็นเครื่องเทศและเป็นแหล่งน้ำมัน เมื่อสกัดน้ำมันมัสตาร์ดจากเมล็ด หรือสกัดมัสตาร์ดเพื่อใช้เป็นเชื้อเพลิงชีวภาพ 69 ผลพลอยได้คือกากเมล็ดที่สกัดไขมันออกแล้ว กากเมล็ดนี้ยังคงรักษาองค์ประกอบทางชีวเคมีตามธรรมชาติและเอนไซม์ไฮโดรไลติกไว้มากมาย ความเป็นพิษของกากเมล็ดนี้เกิดจากการผลิตไอโซไทโอไซยาเนต55,60,61 ไอโซไทโอไซยาเนตเกิดขึ้นจากการไฮโดรไลซิสของกลูโคซิโนเลตโดยเอนไซม์ไมโรซิเนสในระหว่างการเติมน้ำของกากเมล็ด38,55,70 และเป็นที่ทราบกันดีว่ามีฤทธิ์ฆ่าเชื้อรา ฆ่าเชื้อแบคทีเรีย กำจัดไส้เดือนฝอย และฆ่าแมลง รวมถึงคุณสมบัติอื่นๆ เช่น ฤทธิ์ทางเคมีประสาทสัมผัสและคุณสมบัติทางเคมีบำบัด61,62,70 การศึกษาหลายชิ้นแสดงให้เห็นว่าต้นมัสตาร์ดและกากเมล็ดพืชมีประสิทธิภาพในการรมควันกำจัดศัตรูพืชในดินและอาหารที่เก็บไว้57,59,71,72 ในการศึกษานี้ เราได้ประเมินความเป็นพิษของกากเมล็ดพืชสี่เมล็ดและผลิตภัณฑ์ชีวภาพสามชนิด ได้แก่ AITC, BITC และ 4-HBITC ต่อลูกน้ำยุงลาย (Aedes aegypti) การเติมกากเมล็ดพืชลงในน้ำที่มีลูกน้ำยุงลายโดยตรงคาดว่าจะกระตุ้นกระบวนการทางเอนไซม์ที่ผลิตไอโซไทโอไซยาเนตซึ่งเป็นพิษต่อลูกน้ำยุงลาย การเปลี่ยนแปลงทางชีวภาพนี้แสดงให้เห็นบางส่วนจากฤทธิ์ฆ่าลูกน้ำของกากเมล็ดพืชที่สังเกตได้และการสูญเสียฤทธิ์ฆ่าแมลงเมื่อกากเมล็ดมัสตาร์ดแคระได้รับความร้อนก่อนนำไปใช้ คาดว่าการอบด้วยความร้อนจะทำลายเอนไซม์ไฮโดรไลติกที่กระตุ้นกลูโคซิโนเลต จึงป้องกันการเกิดไอโซไทโอไซยาเนตที่มีฤทธิ์ฆ่าแมลง นี่เป็นการศึกษาครั้งแรกที่ยืนยันคุณสมบัติในการฆ่าแมลงของผงเมล็ดกะหล่ำปลีต่อยุงในสภาพแวดล้อมทางน้ำ
ในบรรดาผงเมล็ดที่ทดสอบ ผงเมล็ดวอเตอร์เครส (Ls) มีพิษมากที่สุด ทำให้ยุงลายบ้าน (Aedes albopictus) มีอัตราการตายสูง ตัวอ่อนยุงลายบ้าน (Aedes aegypti) ได้รับการบำบัดอย่างต่อเนื่องเป็นเวลา 24 ชั่วโมง ผงเมล็ดที่เหลืออีกสามชนิด (PG, IG และ DFP) มีกิจกรรมที่ช้าลงและยังคงทำให้ยุงลายบ้านตายอย่างมีนัยสำคัญหลังจากการบำบัดอย่างต่อเนื่องเป็นเวลา 72 ชั่วโมง มีเพียงกากเมล็ด Ls เท่านั้นที่มีกลูโคซิโนเลตในปริมาณมาก ในขณะที่ PG และ DFP มีไมโรซิเนส และ IG มีกลูโคซิโนเลตเป็นกลูโคซิโนเลตหลัก (ตารางที่ 1) กลูโคโทรพีโอลินถูกไฮโดรไลซ์เป็น BITC และซินัลบีนถูกไฮโดรไลซ์เป็น 4-HBITC61,62 ผลการทดสอบทางชีวภาพของเราบ่งชี้ว่าทั้งกากเมล็ด Ls และ BITC สังเคราะห์มีความเป็นพิษสูงต่อลูกน้ำ ส่วนประกอบหลักของกากเมล็ด PG และ DFP คือไมโรซิเนสกลูโคซิโนเลต ซึ่งถูกไฮโดรไลซ์เป็น AITC AITC มีประสิทธิภาพในการกำจัดลูกน้ำยุง โดยมีค่า LC50 เท่ากับ 19.35 ppm เมื่อเปรียบเทียบกับ AITC และ BITC แล้ว 4-HBITC isothiocyanate มีความเป็นพิษต่อลูกน้ำยุงน้อยที่สุด แม้ว่า AITC จะมีพิษน้อยกว่า BITC แต่ค่า LC50 ของ 4-HBITC ต่ำกว่าน้ำมันหอมระเหยหลายชนิดที่ทดสอบกับลูกน้ำยุง32,73,74,75
ผงเมล็ดผักตระกูลกะหล่ำของเราสำหรับใช้กำจัดลูกน้ำยุงประกอบด้วยกลูโคซิโนเลตหลักหนึ่งชนิด ซึ่งคิดเป็นมากกว่า 98-99% ของกลูโคซิโนเลตทั้งหมดตามการวิเคราะห์ด้วยเทคนิค HPLC ตรวจพบกลูโคซิโนเลตอื่นๆ ในปริมาณเล็กน้อย แต่ปริมาณน้อยกว่า 0.3% ของกลูโคซิโนเลตทั้งหมด ผงเมล็ดวอเตอร์เครส (L. sativum) มีกลูโคซิโนเลตรอง (ซินิกริน) แต่มีสัดส่วนเพียง 1% ของกลูโคซิโนเลตทั้งหมด และปริมาณยังคงไม่มากนัก (ประมาณ 0.4 มก./กรัมผงเมล็ด) แม้ว่า PG และ DFP จะมีกลูโคซิโนเลตหลักเหมือนกัน (ไมโรซิน) แต่ฤทธิ์ในการกำจัดลูกน้ำของกากเมล็ดมีความแตกต่างกันอย่างมากเนื่องจากค่า LC50 ความเป็นพิษต่อโรคราแป้งแตกต่างกันไป การเกิดตัวอ่อนของยุงลายบ้าน (Aedes aegypti) อาจเกิดจากความแตกต่างของกิจกรรมไมโรซิเนสหรือความคงตัวระหว่างอาหารเมล็ดทั้งสองชนิด กิจกรรมของไมโรซิเนสมีบทบาทสำคัญในการดูดซึมทางชีวภาพของผลิตภัณฑ์ไฮโดรไลซิส เช่น ไอโซไทโอไซยาเนตในพืชตระกูล Brassicaceae76 รายงานก่อนหน้านี้โดย Pocock และคณะ77 และ Wilkinson และคณะ78 แสดงให้เห็นว่าการเปลี่ยนแปลงของกิจกรรมและความเสถียรของไมโรซิเนสอาจเกี่ยวข้องกับปัจจัยทางพันธุกรรมและสิ่งแวดล้อมด้วย
ปริมาณไอโซไทโอไซยาเนตที่คาดว่าจะออกฤทธิ์ทางชีวภาพคำนวณจากค่า LC50 ของกากเมล็ดแต่ละชนิดที่เวลา 24 และ 72 ชั่วโมง (ตารางที่ 5) เพื่อเปรียบเทียบกับการใช้สารเคมีที่เกี่ยวข้อง หลังจากผ่านไป 24 ชั่วโมง ไอโซไทโอไซยาเนตในกากเมล็ดมีความเป็นพิษมากกว่าสารประกอบบริสุทธิ์ ค่า LC50 ที่คำนวณจากส่วนในล้านส่วน (ppm) ของการใช้เมล็ดไอโซไทโอไซยาเนตมีค่าต่ำกว่าค่า LC50 สำหรับการใช้ BITC, AITC และ 4-HBITC เราสังเกตเห็นตัวอ่อนกินเม็ดกากเมล็ด (รูปที่ 3A) ดังนั้นตัวอ่อนอาจได้รับไอโซไทโอไซยาเนตที่เป็นพิษในปริมาณเข้มข้นมากขึ้นโดยการกินเม็ดกากเมล็ด ซึ่งเห็นได้ชัดเจนที่สุดในการใช้เมล็ด IG และ PG ที่เวลา 24 ชั่วโมง ซึ่งความเข้มข้นของ LC50 ต่ำกว่าการใช้ AITC และ 4-HBITC บริสุทธิ์ 75% และ 72% ตามลำดับ การทดลองด้วย Ls และ DFP มีพิษมากกว่าไอโซไทโอไซยาเนตบริสุทธิ์ โดยมีค่า LC50 ต่ำกว่า 24% และ 41% ตามลำดับ ตัวอ่อนในการทดลองควบคุมสามารถเข้าดักแด้ได้สำเร็จ (รูปที่ 3B) ในขณะที่ตัวอ่อนส่วนใหญ่ในการทดลองด้วยกากเมล็ดไม่สามารถเข้าดักแด้ได้ และการพัฒนาของตัวอ่อนล่าช้าอย่างมีนัยสำคัญ (รูปที่ 3B, D) ใน Spodopteralitura ไอโซไทโอไซยาเนตสัมพันธ์กับการเจริญเติบโตที่ล่าช้าและความล่าช้าในการพัฒนา79
ลูกน้ำยุงลาย Ae. Aedes aegypti ถูกสัมผัสกับผงเมล็ด Brassica อย่างต่อเนื่องเป็นเวลา 24–72 ชั่วโมง (A) ลูกน้ำที่ตายแล้วมีเศษเมล็ดป่นอยู่ในปาก (วงกลม) (B) การทดลองควบคุม (dH20 โดยไม่เติมเมล็ดป่น) แสดงให้เห็นว่าลูกน้ำเจริญเติบโตตามปกติและเริ่มเข้าดักแด้หลังจาก 72 ชั่วโมง (C, D) ลูกน้ำที่ได้รับเมล็ดป่น พบว่าเมล็ดป่นมีพัฒนาการที่แตกต่างกันและไม่เข้าดักแด้
เรายังไม่ได้ศึกษากลไกของผลกระทบที่เป็นพิษของไอโซไทโอไซยาเนตต่อลูกน้ำยุง อย่างไรก็ตาม การศึกษาก่อนหน้านี้ในมดคันไฟแดง (Solenopsis invicta) แสดงให้เห็นว่ากลไกหลักของฤทธิ์ทางชีวภาพของไอโซไทโอไซยาเนตคือการยับยั้งกลูตาไธโอนเอส-ทรานสเฟอเรส (GST) และเอสเทอเรส (EST) และ AITC แม้ในระดับกิจกรรมต่ำก็สามารถยับยั้งฤทธิ์ของ GST ได้เช่นกัน มดคันไฟแดงนำเข้าในความเข้มข้นต่ำ ปริมาณยาคือ 0.5 ไมโครกรัม/มิลลิลิตร80 ในทางตรงกันข้าม AITC ยับยั้งอะซิทิลโคลีนเอสเทอเรสในด้วงงวงข้าวโพดตัวเต็มวัย (Sitophilus zeamais)81 จำเป็นต้องมีการศึกษาที่คล้ายคลึงกันเพื่ออธิบายกลไกของฤทธิ์ของไอโซไทโอไซยาเนตในลูกน้ำยุง
เราใช้กระบวนการ DFP ที่ทำให้ไม่ทำงานด้วยความร้อนเพื่อสนับสนุนข้อเสนอที่ว่าการไฮโดรไลซิสของกลูโคซิโนเลตในพืชเพื่อสร้างไอโซไทโอไซยาเนตที่ไวต่อปฏิกิริยาเป็นกลไกในการควบคุมลูกน้ำยุงด้วยกากเมล็ดมัสตาร์ด กากเมล็ด DFP-HT ไม่เป็นพิษในอัตราการใช้ที่ทดสอบ Lafarga และคณะ 82 รายงานว่ากลูโคซิโนเลตมีความไวต่อการย่อยสลายที่อุณหภูมิสูง คาดว่าการอบด้วยความร้อนจะทำให้เอนไซม์ไมโรซิเนสในกากเมล็ดเสียสภาพและป้องกันการไฮโดรไลซิสของกลูโคซิโนเลตเพื่อสร้างไอโซไทโอไซยาเนตที่ไวต่อปฏิกิริยา Okunade และคณะ 75 ยืนยันว่าไมโรซิเนสมีความไวต่ออุณหภูมิ โดยแสดงให้เห็นว่ากิจกรรมของไมโรซิเนสถูกทำให้ไม่ทำงานอย่างสมบูรณ์เมื่อเมล็ดมัสตาร์ด มัสตาร์ดดำ และเมล็ดบลัดรูทถูกสัมผัสกับอุณหภูมิสูงกว่า 80 องศาเซลเซียส กลไกเหล่านี้อาจส่งผลให้สูญเสียฤทธิ์ฆ่าแมลงของกากเมล็ด DFP ที่ผ่านการอบด้วยความร้อน
ดังนั้น กากเมล็ดมัสตาร์ดและสารไอโซไทโอไซยาเนตหลักสามชนิดจึงเป็นพิษต่อลูกน้ำยุง เมื่อพิจารณาถึงความแตกต่างระหว่างกากเมล็ดกับการใช้สารเคมี การใช้กากเมล็ดอาจเป็นวิธีการควบคุมยุงที่มีประสิทธิภาพ จำเป็นต้องค้นหาสูตรผสมที่เหมาะสมและระบบนำส่งที่มีประสิทธิภาพเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพและความเสถียรของการใช้ผงเมล็ด ผลการศึกษาของเราชี้ให้เห็นถึงศักยภาพในการใช้กากเมล็ดมัสตาร์ดเป็นทางเลือกแทนยาฆ่าแมลงสังเคราะห์ เทคโนโลยีนี้อาจกลายเป็นเครื่องมือที่เป็นนวัตกรรมใหม่ในการควบคุมยุงพาหะ เนื่องจากลูกน้ำยุงเจริญเติบโตได้ดีในสภาพแวดล้อมทางน้ำ และกลูโคซิโนเลตจากกากเมล็ดจะถูกเปลี่ยนเป็นไอโซไทโอไซยาเนตที่ออกฤทธิ์โดยเอนไซม์เมื่อถูกน้ำ การใช้กากเมล็ดมัสตาร์ดในน้ำที่มียุงชุมจึงมีศักยภาพในการควบคุมอย่างมีนัยสำคัญ แม้ว่าฤทธิ์ฆ่าลูกน้ำของไอโซไทโอไซยาเนตจะแตกต่างกันไป (BITC > AITC > 4-HBITC) แต่จำเป็นต้องมีการวิจัยเพิ่มเติมเพื่อพิจารณาว่าการใช้กากเมล็ดร่วมกับกลูโคซิโนเลตหลายชนิดร่วมกันจะเพิ่มความเป็นพิษหรือไม่ นี่เป็นงานวิจัยชิ้นแรกที่แสดงให้เห็นถึงประสิทธิภาพของกากเมล็ดกะหล่ำปลีที่สกัดไขมันออกแล้วและสารไอโซไทโอไซยาเนตที่มีฤทธิ์ทางชีวภาพสามชนิดต่อยุง ผลการศึกษาครั้งนี้เป็นการค้นพบครั้งใหม่โดยแสดงให้เห็นว่ากากเมล็ดกะหล่ำปลีที่สกัดไขมันออกแล้ว ซึ่งเป็นผลพลอยได้จากการสกัดน้ำมันจากเมล็ด อาจใช้เป็นสารกำจัดลูกน้ำยุงที่มีแนวโน้มดี ข้อมูลนี้สามารถช่วยส่งเสริมการค้นพบสารควบคุมทางชีวภาพของพืชและการพัฒนาให้เป็นสารกำจัดศัตรูพืชชีวภาพที่มีราคาถูก ใช้งานได้จริง และเป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม
ชุดข้อมูลที่สร้างขึ้นสำหรับการศึกษานี้และผลการวิเคราะห์สามารถขอได้จากผู้เขียนที่เกี่ยวข้องตามคำขอที่สมเหตุสมผล เมื่อสิ้นสุดการศึกษา วัสดุทั้งหมดที่ใช้ในการศึกษา (แมลงและกากเมล็ดพืช) จะถูกทำลาย