ฤทธิ์ทางชีวภาพของผงเมล็ดกะหล่ำปลีและสารประกอบในผงเป็นสารกำจัดลูกน้ำยุงที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม

ให้มีประสิทธิผลการควบคุมยุงและลดการเกิดโรคที่พวกมันเป็นพาหะ จำเป็นต้องมีทางเลือกอื่นที่ยั่งยืนและเป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมแทนยาฆ่าแมลงเคมี เราได้ประเมินกากเมล็ดพืชจาก Brassicaceae (วงศ์ Brassica) บางชนิดว่าเป็นแหล่งไอโซไทโอไซยาเนตที่ได้จากพืชซึ่งผลิตขึ้นโดยการไฮโดรไลซิสด้วยเอนไซม์ของกลูโคซิโนเลตที่ไม่มีฤทธิ์ทางชีวภาพเพื่อใช้ในการควบคุมยุงลายอียิปต์ (L., 1762) กากเมล็ดพืชไขมันห้าชนิด (Brassica juncea (L) Czern., 1859, Lepidium sativum L., 1753, Sinapis alba L., 1753, Thlaspi arvense L., 1753 และ Thlaspi arvense – ชนิดหลักสามชนิดของการทำให้ไม่ทำงานด้วยความร้อนและการย่อยสลายด้วยเอนไซม์ ผลิตภัณฑ์เคมี เพื่อกำหนดความเป็นพิษ (LC50) ของ allyl isothiocyanate, benzyl isothiocyanate และ 4-hydroxybenzylisothiocyanate ต่อตัวอ่อนของ Aedes aegypti เมื่อสัมผัสเป็นเวลา 24 ชั่วโมง = 0.04 g/120 ml dH2O) ค่า LC50 สำหรับมัสตาร์ด มัสตาร์ดขาว และหางม้า กากเมล็ดพืชมีค่าเท่ากับ 0.05, 0.08 และ 0.05 ตามลำดับเมื่อเปรียบเทียบกับอัลลิลไอโซไทโอไซยาเนต (LC50 = 19.35 ppm) และ 4. -ไฮดรอกซีเบนซิลไอโซไทโอไซยาเนต (LC50 = 55.41 ppm) เป็นพิษต่อตัวอ่อนมากกว่า 24 ชั่วโมงหลังการบำบัดมากกว่า 0.1 กรัม/120 มิลลิลิตรของน้ำใต้ดินตามลำดับ ผลลัพธ์เหล่านี้สอดคล้องกับการผลิตกากเมล็ดอัลฟัลฟา ประสิทธิภาพที่สูงขึ้นของเอสเทอร์เบนซิลสอดคล้องกับค่า LC50 ที่คำนวณได้ การใช้กากเมล็ดพืชสามารถให้วิธีที่มีประสิทธิภาพในการควบคุมยุง ประสิทธิภาพของผงเมล็ดตระกูลกะหล่ำและส่วนประกอบทางเคมีหลักในการต่อต้านลูกน้ำยุง และแสดงให้เห็นว่าสารประกอบจากธรรมชาติในผงเมล็ดตระกูลกะหล่ำสามารถทำหน้าที่เป็นสารกำจัดลูกน้ำที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมเพื่อการควบคุมยุงได้อย่างไร
โรคที่เกิดจากยุงลายยังคงเป็นปัญหาสาธารณสุขที่สำคัญของโลก โรคที่เกิดจากยุงลายแพร่ระบาดในทางภูมิศาสตร์1,2,3 และกลับมาระบาดอีก ส่งผลให้เกิดการระบาดของโรคร้ายแรง4,5,6,7 การแพร่ระบาดของโรคในมนุษย์และสัตว์ (เช่น โรคไข้ชิคุนกุนยา ไข้เลือดออก ไข้ริฟต์วัลเลย์ ไข้เหลือง และไวรัสซิกา) เป็นสิ่งที่ไม่เคยเกิดขึ้นมาก่อน เฉพาะไข้เลือดออกเพียงอย่างเดียวทำให้ผู้คนประมาณ 3,600 ล้านคนเสี่ยงต่อการติดเชื้อในเขตร้อน โดยมีผู้ติดเชื้อประมาณ 390 ล้านคนต่อปี ส่งผลให้มีผู้เสียชีวิต 6,100–24,300 คนต่อปี8 การกลับมาระบาดอีกครั้งของไวรัสซิกาในอเมริกาใต้ดึงดูดความสนใจจากทั่วโลกเนื่องจากทำให้สมองได้รับความเสียหายในเด็กที่เกิดจากสตรีที่ติดเชื้อ2 Kremer และคณะ 3 คาดการณ์ว่าขอบเขตทางภูมิศาสตร์ของยุงลายจะขยายตัวต่อไป และภายในปี พ.ศ. 2593 ประชากรโลกครึ่งหนึ่งจะมีความเสี่ยงที่จะติดเชื้อไวรัสอาร์โบที่แพร่กระจายโดยยุง
วัคซีนป้องกันโรคที่เกิดจากยุงส่วนใหญ่ยังไม่ได้รับการพัฒนา ยกเว้นวัคซีนป้องกันโรคไข้เลือดออกและไข้เหลืองที่เพิ่งพัฒนาขึ้นใหม่9,10,11 วัคซีนยังมีจำหน่ายในปริมาณจำกัดและใช้เฉพาะในการทดลองทางคลินิกเท่านั้น การควบคุมยุงพาหะโดยใช้ยาฆ่าแมลงสังเคราะห์เป็นกลยุทธ์สำคัญในการควบคุมการแพร่กระจายของโรคที่เกิดจากยุง12,13 แม้ว่ายาฆ่าแมลงสังเคราะห์จะมีประสิทธิภาพในการฆ่ายุง แต่การใช้ยาฆ่าแมลงสังเคราะห์อย่างต่อเนื่องส่งผลเสียต่อสิ่งมีชีวิตที่ไม่ใช่เป้าหมายและก่อให้เกิดมลภาวะต่อสิ่งแวดล้อม14,15,16 สิ่งที่น่าตกใจยิ่งกว่าคือแนวโน้มของการที่ยุงดื้อยาเคมีเพิ่มขึ้น17,18,19 ปัญหาที่เกี่ยวข้องกับยาฆ่าแมลงเหล่านี้ทำให้มีการเร่งค้นหาทางเลือกที่มีประสิทธิภาพและเป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมเพื่อควบคุมพาหะของโรค
พืชหลายชนิดได้รับการพัฒนาให้เป็นแหล่งของไฟโตเพสทิไซด์สำหรับการควบคุมศัตรูพืช20,21 โดยทั่วไปแล้วสารจากพืชจะเป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมเนื่องจากย่อยสลายได้ทางชีวภาพและมีพิษต่ำหรือแทบไม่มีเลยต่อสิ่งมีชีวิตที่ไม่ใช่เป้าหมาย เช่น สัตว์เลี้ยงลูกด้วยนม ปลา และสัตว์สะเทินน้ำสะเทินบก20,22 เป็นที่ทราบกันดีว่าการเตรียมสมุนไพรจะผลิตสารประกอบชีวภาพหลากหลายชนิดที่มีกลไกการออกฤทธิ์ที่แตกต่างกันเพื่อควบคุมยุงในแต่ละช่วงชีวิตได้อย่างมีประสิทธิภาพ23,24,25,26 สารประกอบที่ได้จากพืช เช่น น้ำมันหอมระเหยและส่วนผสมออกฤทธิ์อื่นๆ จากพืชได้รับความสนใจและปูทางไปสู่เครื่องมือที่สร้างสรรค์ในการควบคุมยุงพาหะ น้ำมันหอมระเหย โมโนเทอร์พีน และเซสควิเทอร์พีนทำหน้าที่เป็นสารขับไล่ สารขับไล่อาหารและสารฆ่าไข่27,28,29,30,31,32,33 น้ำมันพืชหลายชนิดทำให้ลูกน้ำ ดักแด้ และตัวเต็มวัยของยุงตาย34,35,36 โดยส่งผลต่อระบบประสาท ระบบทางเดินหายใจ ระบบต่อมไร้ท่อ และระบบสำคัญอื่นๆ ของแมลง37
การศึกษาล่าสุดได้ให้ข้อมูลเชิงลึกเกี่ยวกับการใช้ต้นมัสตาร์ดและเมล็ดมัสตาร์ดเป็นแหล่งของสารออกฤทธิ์ทางชีวภาพ กากเมล็ดมัสตาร์ดได้รับการทดสอบว่าเป็นสารรมควันชีวภาพ38,39,40,41 และใช้เป็นสารปรับปรุงดินเพื่อกำจัดวัชพืช42,43,44 และควบคุมเชื้อก่อโรคในดิน45,46,47,48,49,50 สารอาหารของพืช ไส้เดือนฝอย 41,51, 52, 53, 54 และศัตรูพืช 55, 56, 57, 58, 59, 60 กิจกรรมการฆ่าเชื้อราของผงเมล็ดมัสตาร์ดเกิดจากสารป้องกันพืชที่เรียกว่าไอโซไทโอไซยาเนต38,42,60 ในพืช สารป้องกันเหล่านี้จะถูกเก็บไว้ในเซลล์พืชในรูปแบบของกลูโคซิโนเลตที่ไม่มีฤทธิ์ทางชีวภาพ อย่างไรก็ตาม เมื่อพืชได้รับความเสียหายจากการดูดเลือดของแมลงหรือการติดเชื้อจากเชื้อโรค กลูโคซิโนเลตจะถูกไฮโดรไลซ์โดยไมโรซิเนสเป็นไอโซไทโอไซยาเนตที่มีฤทธิ์ทางชีวภาพ55,61 ไอโซไทโอไซยาเนตเป็นสารระเหยที่ทราบกันว่ามีฤทธิ์ต้านจุลินทรีย์และฆ่าแมลงได้กว้าง และโครงสร้าง กิจกรรมทางชีวภาพ และเนื้อหาของสารนี้แตกต่างกันอย่างมากในแต่ละสายพันธุ์ของ Brassicaceae42,59,62,63
แม้ว่าไอโซไทโอไซยาเนตที่ได้จากกากเมล็ดมัสตาร์ดจะมีฤทธิ์ฆ่าแมลง แต่ข้อมูลเกี่ยวกับฤทธิ์ทางชีวภาพต่อแมลงพาหะนำโรคที่สำคัญทางการแพทย์นั้นยังขาดหายไป การศึกษาของเราได้ตรวจสอบฤทธิ์ฆ่าลูกน้ำของผงเมล็ดมัสตาร์ดที่สกัดไขมันแล้ว 4 ชนิดต่อยุงลาย ตัวอ่อนของยุงลาย Aedes aegypti การศึกษาครั้งนี้มีวัตถุประสงค์เพื่อประเมินศักยภาพในการใช้เป็นสารกำจัดแมลงชีวภาพที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมเพื่อควบคุมยุง นอกจากนี้ ยังมีการทดสอบส่วนประกอบทางเคมีหลัก 3 ชนิดในกากเมล็ดมัสตาร์ด ได้แก่ อัลลีลไอโซไทโอไซยาเนต (AITC) เบนซิลไอโซไทโอไซยาเนต (BITC) และ 4-ไฮดรอกซีเบนซิลไอโซไทโอไซยาเนต (4-HBITC) เพื่อทดสอบฤทธิ์ทางชีวภาพของส่วนประกอบทางเคมีเหล่านี้ต่อลูกน้ำยุง นี่เป็นรายงานฉบับแรกที่ประเมินประสิทธิภาพของผงเมล็ดกะหล่ำปลี 4 ชนิดและส่วนประกอบทางเคมีหลักต่อลูกน้ำยุง
อาณานิคมของ Aedes aegypti (สายพันธุ์ Rockefeller) ในห้องปฏิบัติการถูกควบคุมที่อุณหภูมิ 26°C ความชื้นสัมพัทธ์ 70% (RH) และ 10:14 ชม. (L:D) ตัวเมียที่ผสมพันธุ์แล้วจะถูกเลี้ยงไว้ในกรงพลาสติก (สูง 11 ซม. และเส้นผ่านศูนย์กลาง 9.5 ซม.) และให้อาหารโดยใช้ระบบให้อาหารขวดโดยใช้เลือดวัวที่ผ่านกระบวนการเติมกรด (HemoStat Laboratories Inc., Dixon, CA, USA) การให้เลือดจะดำเนินการตามปกติโดยใช้เครื่องป้อนแบบมัลติกลาสที่มีเมมเบรน (Chemglass, Life Sciences LLC, Vineland, NJ, USA) ซึ่งเชื่อมต่อกับท่อน้ำหมุนเวียน (HAAKE S7, Thermo-Scientific, Waltham, MA, USA) โดยควบคุมอุณหภูมิไว้ที่ 37°C ขึงฟิล์ม Parafilm M ลงที่ก้นของช่องป้อนอาหารแก้วแต่ละช่อง (พื้นที่ 154 มม.2) จากนั้นวางเครื่องป้อนอาหารแต่ละช่องบนกริดด้านบนเพื่อคลุมกรงที่มีตัวเมียที่ผสมพันธุ์อยู่ เลือดโคประมาณ 350–400 μl ถูกเติมลงในกรวยป้อนอาหารแก้วโดยใช้ปิเปต Pasteur (Fisherbrand, Fisher Scientific, Waltham, MA, USA) และปล่อยให้หนอนตัวเต็มวัยระบายออกอย่างน้อยหนึ่งชั่วโมง จากนั้นให้ตัวเมียที่ตั้งท้องได้รับสารละลายซูโครส 10% และปล่อยให้วางไข่บนกระดาษกรองชื้นที่บุด้วยถ้วยซูเฟล่ใสพิเศษแต่ละใบ (ขนาด 1.25 ออนซ์ของเหลว, Dart Container Corp., Mason, MI, USA) กรงที่มีน้ำ ใส่กระดาษกรองที่มีไข่ในถุงที่ปิดสนิท (SC Johnsons, Racine, WI) และเก็บไว้ที่อุณหภูมิ 26°C ไข่จะฟักออกมาและเลี้ยงตัวอ่อนประมาณ 200–250 ตัวในถาดพลาสติกที่มีส่วนผสมอาหารกระต่าย (ZuPreem, Premium Natural Products, Inc., Mission, KS, USA) และตับบด (MP Biomedicals, LLC, Solon, OH, USA) และเนื้อปลา (TetraMin, Tetra GMPH, Meer, Germany) ในอัตราส่วน 2:1:1 ตัวอ่อนระยะปลายวัยที่สามถูกนำมาใช้ในการทดลองทางชีวภาพของเรา
วัสดุเมล็ดพืชที่ใช้ในการศึกษาครั้งนี้ได้มาจากแหล่งเชิงพาณิชย์และของรัฐดังต่อไปนี้: Brassica juncea (มัสตาร์ดสีน้ำตาล-Pacific Gold) และ Brassica juncea (มัสตาร์ดสีขาว-Ida Gold) จาก Pacific Northwest Farmers' Cooperative รัฐวอชิงตัน สหรัฐอเมริกา (Garden Cress) จาก Kelly Seed and Hardware Co. เมืองพีโอเรีย รัฐอิลลินอยส์ สหรัฐอเมริกา และ Thlaspi arvense (Field Pennycress-Elisabeth) จาก USDA-ARS เมืองพีโอเรีย รัฐอิลลินอยส์ สหรัฐอเมริกา เมล็ดพันธุ์ที่ใช้ในการศึกษานี้ไม่ได้รับการบำบัดด้วยยาฆ่าแมลง วัสดุเมล็ดทั้งหมดได้รับการประมวลผลและใช้ในการศึกษานี้ตามข้อบังคับในท้องถิ่นและระดับประเทศ และเป็นไปตามข้อบังคับในท้องถิ่นและระดับประเทศที่เกี่ยวข้องทั้งหมด การศึกษานี้ไม่ได้ตรวจสอบพันธุ์พืชดัดแปลงพันธุกรรม
เมล็ด Brassica juncea (PG), Alfalfa (Ls), White mustard (IG), Thlaspi arvense (DFP) ถูกบดให้เป็นผงละเอียดโดยใช้เครื่องบดแบบแรงเหวี่ยงสูง Retsch ZM200 (Retsch, Haan, Germany) ที่มีตาข่ายขนาด 0.75 มม. และโรเตอร์สเตนเลสสตีล 12 ซี่ ความเร็วรอบ 10,000 รอบต่อนาที (ตารางที่ 1) ผงเมล็ดที่บดแล้วถูกถ่ายโอนไปยังเข็มกระดาษและขจัดไขมันออกด้วยเฮกเซนในเครื่อง Soxhlet เป็นเวลา 24 ชั่วโมง ตัวอย่างย่อยของมัสตาร์ดทุ่งที่ขจัดไขมันออกแล้วได้รับการให้ความร้อนที่อุณหภูมิ 100 °C เป็นเวลา 1 ชั่วโมงเพื่อเปลี่ยนสภาพไมโรซิเนสและป้องกันการไฮโดรไลซิสของกลูโคซิโนเลตเพื่อสร้างไอโซไทโอไซยาเนตที่มีฤทธิ์ทางชีวภาพ ผงเมล็ดม้าที่ผ่านการให้ความร้อน (DFP-HT) ถูกใช้เป็นตัวควบคุมเชิงลบโดยทำให้ไมโรซิเนสเสื่อมสภาพ
ปริมาณกลูโคซิโนเลตในเมล็ดพืชที่สกัดไขมันออกแล้วถูกตรวจสอบซ้ำสามครั้งโดยใช้โครมาโทกราฟีของเหลวสมรรถนะสูง (HPLC) ตามโปรโตคอลที่เผยแพร่ก่อนหน้านี้ 64 กล่าวโดยย่อ เติมเมทานอล 3 มล. ลงในเมล็ดพืชที่สกัดไขมันออกแล้ว 250 มก. ตัวอย่างแต่ละตัวอย่างถูกทำให้เป็นโซนิเคตในอ่างน้ำเป็นเวลา 30 นาทีและทิ้งไว้ในที่มืดที่อุณหภูมิ 23°C เป็นเวลา 16 ชั่วโมง จากนั้นกรองชั้นอินทรีย์ส่วนย่อย 1 มล. ผ่านตัวกรองขนาด 0.45 ไมโครเมตรเข้าไปในเครื่องเก็บตัวอย่างอัตโนมัติ เมื่อทำงานบนระบบ HPLC ของ Shimadzu (ปั๊ม LC 20AD สองเครื่อง เครื่องเก็บตัวอย่างอัตโนมัติ SIL 20A เครื่องกำจัดแก๊ส DGU 20As เครื่องตรวจจับ UV-VIS SPD-20A สำหรับการตรวจสอบที่ 237 นาโนเมตร และโมดูลบัสการสื่อสาร CBM-20A) ปริมาณกลูโคซิโนเลตในเมล็ดพืชถูกตรวจสอบซ้ำสามครั้ง โดยใช้ซอฟต์แวร์ Shimadzu LC Solution เวอร์ชัน 1.25 (Shimadzu Corporation, Columbia, MD, USA) คอลัมน์เป็นคอลัมน์เฟสย้อนกลับ C18 Inertsil (250 มม. × 4.6 มม.; RP C-18, ODS-3, 5u; GL Sciences, Torrance, CA, USA) สภาวะเฟสเคลื่อนที่เริ่มต้นถูกตั้งไว้ที่เมทานอล 12%/เทตระบิวทิลแอมโมเนียมไฮดรอกไซด์ 0.01 M 88% ในน้ำ (TBAH; Sigma-Aldrich, St. Louis, MO, USA) ด้วยอัตราการไหล 1 มล./นาที หลังจากฉีดตัวอย่าง 15 μl แล้ว ให้คงสภาวะเริ่มต้นไว้เป็นเวลา 20 นาที จากนั้นจึงปรับอัตราส่วนตัวทำละลายเป็นเมทานอล 100% โดยใช้เวลาวิเคราะห์ตัวอย่างทั้งหมด 65 นาที กราฟมาตรฐาน (ตาม nM/mAb) ถูกสร้างขึ้นโดยการเจือจางต่อเนื่องของสารมาตรฐานซินาพีน กลูโคซิโนเลต และไมโรซินที่เพิ่งเตรียมขึ้นใหม่ (Sigma-Aldrich, St. Louis, MO, USA) เพื่อประมาณปริมาณกำมะถันในกากเมล็ดพืชที่สกัดไขมันออกแล้ว ความเข้มข้นของกลูโคซิโนเลตในตัวอย่างได้รับการทดสอบบนเครื่อง HPLC Agilent 1100 (Agilent, Santa Clara, CA, USA) โดยใช้ OpenLAB CDS ChemStation เวอร์ชัน (C.01.07 SR2 [255]) ที่ติดตั้งคอลัมน์เดียวกันและใช้วิธีการที่อธิบายไว้ก่อนหน้านี้ ความเข้มข้นของกลูโคซิโนเลตได้รับการกำหนด โดยให้เปรียบเทียบได้ระหว่างระบบ HPLC
ไอโซไทโอไซยาเนตอัลลิล (94% เสถียร) และไอโซไทโอไซยาเนตเบนซิล (98%) ซื้อจาก Fisher Scientific (Thermo Fisher Scientific, Waltham, MA, USA) 4-Hydroxybenzylisothiocyanate ซื้อจาก ChemCruz (Santa Cruz Biotechnology, CA, USA) เมื่อไฮโดรไลซ์ด้วยเอนไซม์โดยไมโรซิเนส กลูโคซิโนเลต กลูโคซิโนเลต และกลูโคซิโนเลตจะก่อตัวเป็นไอโซไทโอไซยาเนตอัลลิล ไอโซไทโอไซยาเนตเบนซิล และ 4-hydroxybenzylisothiocyanate ตามลำดับ
การทดสอบทางชีวภาพในห้องปฏิบัติการดำเนินการตามวิธีของ Muturi et al. 32 พร้อมดัดแปลง โดยใช้เมล็ดพืชไขมันต่ำ 5 ชนิดในการศึกษา ได้แก่ DFP, DFP-HT, IG, PG และ Ls ใส่ตัวอ่อน 20 ตัวในบีกเกอร์แบบสามทางที่ใช้แล้วทิ้งขนาด 400 มล. (VWR International, LLC, Radnor, PA, USA) ที่มีน้ำดีไอออนไนซ์ 120 มล. (dH2O) ทดสอบความเป็นพิษของเมล็ดพืช 7 ระดับ ได้แก่ เมล็ดพืชบด 0.01, 0.02, 0.04, 0.06, 0.08, 0.1 และ 0.12 กรัม/120 มล. dH2O สำหรับเมล็ดพืชบด DFP, DFP-HT, IG และ PG การทดสอบทางชีวภาพเบื้องต้นระบุว่าแป้งเมล็ดพืช Ls ที่ไขมันต่ำมีพิษมากกว่าแป้งเมล็ดพืชอื่นๆ 4 ชนิดที่ทดสอบ ดังนั้น เราจึงปรับความเข้มข้นของเมล็ดพืช Ls ทั้ง 7 ระดับให้เป็นความเข้มข้นต่อไปนี้: 0.015, 0.025, 0.035, 0.045, 0.055, 0.065 และ 0.075 g/120 mL dH2O
กลุ่มควบคุมที่ไม่ได้รับการรักษา (dH20 ไม่มีอาหารเสริมเมล็ดพืช) ถูกนำมาใช้เพื่อประเมินอัตราการตายของแมลงตามปกติภายใต้เงื่อนไขการทดสอบ การทดสอบทางพิษวิทยาสำหรับเมล็ดพืชแต่ละครั้งประกอบด้วยบีกเกอร์สามช่องแบบเอียงซ้ำกันสามช่อง (ตัวอ่อนระยะปลายระยะที่สาม 20 ตัวต่อบีกเกอร์) รวมทั้งหมด 108 ขวด ภาชนะที่ได้รับการรักษาจะถูกเก็บไว้ที่อุณหภูมิห้อง (20-21°C) และบันทึกอัตราการตายของตัวอ่อนระหว่างการสัมผัสกับความเข้มข้นของการรักษาอย่างต่อเนื่องเป็นเวลา 24 และ 72 ชั่วโมง หากร่างกายและส่วนต่อขยายของยุงไม่เคลื่อนไหวเมื่อถูกเจาะหรือสัมผัสด้วยไม้พายสเตนเลสบางๆ แสดงว่าตัวอ่อนยุงตายแล้ว โดยปกติแล้วตัวอ่อนที่ตายแล้วจะยังคงนิ่งอยู่ในตำแหน่งหลังหรือท้องที่ก้นภาชนะหรือบนผิวน้ำ การทดลองจะทำซ้ำสามครั้งในวันต่างๆ โดยใช้กลุ่มตัวอ่อนที่แตกต่างกัน ส่งผลให้มีตัวอ่อนทั้งหมด 180 ตัวที่สัมผัสกับความเข้มข้นของการรักษาแต่ละความเข้มข้น
ความเป็นพิษของ AITC, BITC และ 4-HBITC ต่อลูกน้ำยุงได้รับการประเมินโดยใช้ขั้นตอนการทดลองทางชีวภาพเดียวกันแต่ใช้วิธีการที่แตกต่างกัน เตรียมสารละลายสต็อก 100,000 ppm สำหรับสารเคมีแต่ละชนิดโดยเติมสารเคมี 100 µL ลงในเอธานอลบริสุทธิ์ 900 µL ในหลอดเหวี่ยง 2 มล. แล้วเขย่าเป็นเวลา 30 วินาทีเพื่อผสมให้เข้ากัน ความเข้มข้นของวิธีการทดลองถูกกำหนดขึ้นตามการทดลองทางชีวภาพเบื้องต้นของเรา ซึ่งพบว่า BITC มีพิษมากกว่า AITC และ 4-HBITC มาก เพื่อตรวจสอบความเป็นพิษ ให้ใช้ 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) (30, 45, 60, 75 และ 90 ppm) การบำบัดควบคุมถูกฉีดด้วยเอธานอลบริสุทธิ์ 108 μL ซึ่งเทียบเท่ากับปริมาตรสูงสุดของการบำบัดด้วยสารเคมี การทดลองทางชีวภาพทำซ้ำตามข้างต้น โดยให้ตัวอ่อนทั้งหมด 180 ตัวต่อความเข้มข้นของการบำบัด อัตราการตายของตัวอ่อนถูกบันทึกสำหรับ AITC, BITC และ 4-HBITC แต่ละความเข้มข้นหลังจากได้รับสารอย่างต่อเนื่องเป็นเวลา 24 ชั่วโมง
การวิเคราะห์โปรบิตของข้อมูลอัตราการตายที่เกี่ยวข้องกับปริมาณยา 65 ชนิดดำเนินการโดยใช้ซอฟต์แวร์ Polo (Polo Plus, LeOra Software, เวอร์ชัน 1.0) เพื่อคำนวณความเข้มข้นที่ทำให้ถึงตาย 50% (LC50), ความเข้มข้นที่ทำให้ถึงตาย 90% (LC90), ความชัน, ค่าสัมประสิทธิ์ปริมาณที่ทำให้ถึงตาย และความเข้มข้นที่ทำให้ถึงตาย 95% โดยอิงตามช่วงความเชื่อมั่นของอัตราส่วนปริมาณที่ทำให้ถึงตายสำหรับกราฟความเข้มข้นที่แปลงลอการิทึมและกราฟปริมาณ-อัตราการตาย ข้อมูลอัตราการตายอิงตามข้อมูลจำลองรวมของตัวอ่อน 180 ตัวที่สัมผัสกับความเข้มข้นของการบำบัดแต่ละแบบ การวิเคราะห์ความน่าจะเป็นดำเนินการแยกกันสำหรับเมล็ดพืชบดแต่ละชนิดและส่วนประกอบทางเคมีแต่ละชนิด โดยอิงตามช่วงความเชื่อมั่น 95% ของอัตราส่วนปริมาณที่ทำให้ถึงตาย ถือว่าความเป็นพิษของเมล็ดพืชบดและส่วนประกอบทางเคมีต่อลูกน้ำยุงแตกต่างกันอย่างมีนัยสำคัญ ดังนั้นช่วงความเชื่อมั่นที่มีค่า 1 จึงไม่แตกต่างกันอย่างมีนัยสำคัญ P = 0.0566
ผลการทดสอบ HPLC สำหรับการกำหนดกลูโคซิโนเลตหลักในแป้งเมล็ดพืชที่สกัดไขมันแล้ว ได้แก่ DFP, IG, PG และ Ls แสดงอยู่ในตารางที่ 1 กลูโคซิโนเลตหลักในแป้งเมล็ดพืชที่ทดสอบนั้นแตกต่างกัน 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.
ตัวอ่อนของยุงลาย Ae. Aedes aegypti ถูกกำจัดเมื่อทำการรักษาด้วยเมล็ดพืชบดไขมัน แม้ว่าประสิทธิภาพของการรักษาจะแตกต่างกันไปขึ้นอยู่กับชนิดของพืช มีเพียง DFP-NT เท่านั้นที่ไม่เป็นพิษต่อลูกน้ำยุงหลังจากสัมผัสเป็นเวลา 24 และ 72 ชั่วโมง (ตารางที่ 2) ความเป็นพิษของผงเมล็ดพืชที่ออกฤทธิ์เพิ่มขึ้นตามความเข้มข้นที่เพิ่มขึ้น (รูปที่ 1A, B) ความเป็นพิษของเมล็ดพืชบดต่อลูกน้ำยุงแตกต่างกันอย่างมีนัยสำคัญตามช่วง CI 95% ของอัตราส่วนปริมาณรังสีที่ทำให้ถึงแก่ชีวิตจากค่า LC50 ในการประเมิน 24 ชั่วโมงและ 72 ชั่วโมง (ตารางที่ 3) หลังจากผ่านไป 24 ชั่วโมง พิษของเมล็ดพืชบด Ls จะมากกว่าการรักษาเมล็ดพืชบดอื่นๆ โดยมีกิจกรรมสูงสุดและความเป็นพิษสูงสุดต่อลูกน้ำ (LC50 = 0.04 g/120 ml dH2O) ตัวอ่อนมีความไวต่อ DFP น้อยกว่าที่ 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 อัตราการตายของตัวอ่อนโดยเฉลี่ยอยู่ที่ 12% ในขณะที่อัตราการตายของตัวอ่อน IG และ PG อยู่ที่ 51% และ 82% ตามลำดับ หลังจากประเมินเป็นเวลา 24 ชั่วโมง อัตราการตายของตัวอ่อนโดยเฉลี่ยสำหรับการใช้เมล็ดพืช Ls ในความเข้มข้นสูงสุด (0.075 ก./120 มล. ของ dH2O) อยู่ที่ 99% (รูปที่ 1A)
กราฟอัตราการตายประเมินจากการตอบสนองของปริมาณ (Probit) ของตัวอ่อนอียิปต์ (ตัวอ่อนระยะที่ 3) ต่อความเข้มข้นของเมล็ดพืช 24 ชั่วโมง (A) และ 72 ชั่วโมง (B) หลังการบำบัด เส้นประแสดงค่า LC50 ของการบำบัดด้วยเมล็ดพืช DFP Thlaspi arvense, DFP-HT Heat inactivated Thlaspi arvense, IG Sinapsis alba (Ida Gold), PG Brassica juncea (Pacific Gold), Ls Lepidium sativum
เมื่อประเมินผลเป็นเวลา 72 ชั่วโมง ค่า LC50 ของเมล็ดพืช DFP, IG และ PG เท่ากับ 0.111, 0.085 และ 0.051 กรัม/120 มล. dH2O ตามลำดับ ตัวอ่อนเกือบทั้งหมดที่สัมผัสกับเมล็ดพืช Ls จะตายหลังจากสัมผัสเป็นเวลา 72 ชั่วโมง ดังนั้นข้อมูลการตายจึงไม่สอดคล้องกับการวิเคราะห์ Probit เมื่อเปรียบเทียบกับเมล็ดพืชชนิดอื่น ตัวอ่อนจะมีความไวต่อการบำบัดด้วยเมล็ดพืช DFP น้อยกว่าและมีค่า LC50 สูงกว่าทางสถิติ (ตารางที่ 2 และ 3) หลังจากผ่านไป 72 ชั่วโมง ค่า LC50 ของเมล็ดพืช DFP, IG และ PG อยู่ที่ประมาณ 0.111, 0.085 และ 0.05 กรัม/120 มล. dH2O ตามลำดับ หลังจากประเมินผลเป็นเวลา 72 ชั่วโมง ค่า LC90 ของผงเมล็ด DFP, IG และ PG คือ 0.215, 0.254 และ 0.138 g/120 ml dH2O ตามลำดับ หลังจากประเมินผลเป็นเวลา 72 ชั่วโมง อัตราการตายของตัวอ่อนโดยเฉลี่ยสำหรับการใช้เมล็ดพืช DFP, IG และ PG ที่ความเข้มข้นสูงสุด 0.12 g/120 ml dH2O คือ 58%, 66% และ 96% ตามลำดับ (รูปที่ 1B) หลังจากประเมินผลเป็นเวลา 72 ชั่วโมง พบว่าเมล็ดพืช PG มีพิษมากกว่าเมล็ดพืช IG และ DFP
ไอโซไทโอไซยาเนตสังเคราะห์ ไอโซไทโอไซยาเนตอัลลิล (AITC) ไอโซไทโอไซยาเนตเบนซิล (BITC) และ 4-ไฮดรอกซีเบนซิลไอโซไทโอไซยาเนต (4-HBITC) สามารถฆ่าลูกน้ำยุงได้อย่างมีประสิทธิภาพ หลังจากการรักษา 24 ชั่วโมง BITC มีพิษต่อลูกน้ำยุงมากกว่า โดยมีค่า LC50 เท่ากับ 5.29 ppm เมื่อเทียบกับ 19.35 ppm ของ AITC และ 55.41 ppm ของ 4-HBITC (ตารางที่ 4) เมื่อเปรียบเทียบกับ AITC และ BITC แล้ว 4-HBITC มีความเป็นพิษต่ำกว่าและมีค่า LC50 สูงกว่า มีความแตกต่างอย่างมีนัยสำคัญในความเป็นพิษต่อลูกน้ำยุงของไอโซไทโอไซยาเนตหลัก 2 ชนิด (Ls และ PG) ในกากเมล็ดพืชที่มีฤทธิ์แรงที่สุด ความเป็นพิษที่พิจารณาจากอัตราส่วนปริมาณยาที่ทำให้ถึงตายของค่า LC50 ระหว่าง AITC, BITC และ 4-HBITC แสดงให้เห็นความแตกต่างทางสถิติ กล่าวคือ ช่วง CI 95% ของอัตราส่วนปริมาณยาที่ทำให้ถึงตายของ LC50 ไม่มีค่า 1 (P = 0.05, ตารางที่ 4) พบว่าความเข้มข้นสูงสุดของทั้ง BITC และ AITC คาดว่าจะฆ่าตัวอ่อนที่ทดสอบได้ 100% (รูปที่ 2)
กราฟอัตราการตายประเมินจากการตอบสนองของปริมาณยา (Probit) ของ Ae. 24 ชั่วโมงหลังการรักษา ตัวอ่อนอียิปต์ (ตัวอ่อนระยะที่ 3) ถึงความเข้มข้นของไอโซไทโอไซยาเนตสังเคราะห์ เส้นประแสดงค่า LC50 สำหรับการบำบัดด้วยไอโซไทโอไซยาเนต เบนซิลไอโซไทโอไซยาเนต BITC อัลลิลไอโซไทโอไซยาเนต AITC และ 4-HBITC
การใช้สารกำจัดแมลงชีวภาพจากพืชเป็นสารควบคุมยุงเป็นสารควบคุมแมลงพาหะนั้นได้รับการศึกษากันมานานแล้ว พืชหลายชนิดผลิตสารเคมีจากธรรมชาติที่มีฤทธิ์ฆ่าแมลง37 สารออกฤทธิ์ทางชีวภาพของพืชเหล่านี้เป็นทางเลือกที่น่าสนใจแทนสารกำจัดแมลงสังเคราะห์ที่มีศักยภาพสูงในการควบคุมแมลงศัตรูพืช รวมถึงยุงด้วย
ต้นมัสตาร์ดปลูกเป็นพืชผลสำหรับเมล็ดพืช ใช้เป็นเครื่องเทศและเป็นแหล่งน้ำมัน เมื่อสกัดน้ำมันมัสตาร์ดจากเมล็ดพืชหรือเมื่อสกัดมัสตาร์ดเพื่อใช้เป็นเชื้อเพลิงชีวภาพ 69 ผลพลอยได้คือกากเมล็ดพืชที่สกัดไขมันออกแล้ว กากเมล็ดพืชนี้ยังคงองค์ประกอบทางชีวเคมีตามธรรมชาติและเอนไซม์ไฮโดรไลติกไว้มากมาย ความเป็นพิษของกากเมล็ดพืชนี้เกิดจากการผลิตไอโซไทโอไซยาเนต55,60,61 ไอโซไทโอไซยาเนตเกิดขึ้นจากการไฮโดรไลซิสของกลูโคซิโนเลตโดยเอนไซม์ไมโรซิเนสในระหว่างการเติมน้ำในกากเมล็ดพืช38,55,70 และทราบกันดีว่ามีฤทธิ์ฆ่าเชื้อรา ฆ่าเชื้อแบคทีเรีย กำจัดหนอนพยาธิ และฆ่าแมลง รวมถึงคุณสมบัติอื่นๆ เช่น ฤทธิ์ทางเคมีและคุณสมบัติทางเคมีบำบัด61,62,70 การศึกษาหลายชิ้นแสดงให้เห็นว่าต้นมัสตาร์ดและกากเมล็ดพืชมีประสิทธิภาพในการรมควันต่อศัตรูพืชในดินและอาหารที่เก็บไว้57,59,71,72 ในการศึกษานี้ เราได้ประเมินความเป็นพิษของกากเมล็ดพืชสี่ชนิดและผลิตภัณฑ์ชีวภาพสามชนิด ได้แก่ AITC, BITC และ 4-HBITC ต่อลูกน้ำยุงลาย Aedes aegypti การเติมกากเมล็ดพืชลงในน้ำที่มีลูกน้ำยุงโดยตรงคาดว่าจะกระตุ้นกระบวนการทางเอนไซม์ที่ผลิตไอโซไทโอไซยาเนตซึ่งเป็นพิษต่อลูกน้ำยุง การเปลี่ยนแปลงทางชีวภาพนี้ได้รับการพิสูจน์บางส่วนจากกิจกรรมการฆ่าลูกน้ำของกากเมล็ดพืชที่สังเกตได้และการสูญเสียกิจกรรมการฆ่าแมลงเมื่อกากเมล็ดพืชมัสตาร์ดแคระได้รับความร้อนก่อนใช้ คาดว่าการอบด้วยความร้อนจะทำลายเอนไซม์ไฮโดรไลติกที่กระตุ้นกลูโคซิโนเลต จึงป้องกันการก่อตัวของไอโซไทโอไซยาเนตที่มีฤทธิ์ทางชีวภาพ นี่เป็นการศึกษาครั้งแรกที่ยืนยันคุณสมบัติการฆ่าแมลงของผงเมล็ดกะหล่ำปลีต่อยุงในสภาพแวดล้อมทางน้ำ
ในบรรดาผงเมล็ดพืชที่ทดสอบ ผงเมล็ดผักกาดน้ำ (Ls) มีพิษมากที่สุด ทำให้ยุงลาย Aedes albopictus ตายจำนวนมาก ตัวอ่อนยุง Aedes aegypti ได้รับการประมวลผลอย่างต่อเนื่องเป็นเวลา 24 ชั่วโมง ผงเมล็ดพืชที่เหลืออีกสามชนิด (PG, IG และ DFP) มีกิจกรรมที่ช้าลงและยังคงทำให้ยุงลายตายอย่างมีนัยสำคัญหลังจากการประมวลผลอย่างต่อเนื่องเป็นเวลา 72 ชั่วโมง มีเพียงเมล็ดพืช Ls เท่านั้นที่มีกลูโคซิโนเลตในปริมาณที่สำคัญ ในขณะที่ PG และ DFP มีไมโรซิเนส และ IG มีกลูโคซิโนเลตเป็นกลูโคซิโนเลตหลัก (ตารางที่ 1) กลูโคโทรพีโอลินถูกไฮโดรไลซ์เป็น BITC และซินัลบีนถูกไฮโดรไลซ์เป็น 4-HBITC61,62 ผลการทดลองทางชีวภาพของเราบ่งชี้ว่าทั้งเมล็ดพืช Ls และ BITC สังเคราะห์มีพิษสูงต่อลูกน้ำยุง ส่วนประกอบหลักของเมล็ดพืช PG และ DFP คือไมโรซิเนสกลูโคซิโนเลต ซึ่งถูกไฮโดรไลซ์เป็น AITC AITC มีประสิทธิภาพในการฆ่าลูกน้ำยุง โดยมีค่า LC50 เท่ากับ 19.35 ppm เมื่อเปรียบเทียบกับ AITC และ BITC แล้ว ไอโซไทโอไซยาเนต 4-HBITC มีพิษต่อลูกน้ำน้อยที่สุด แม้ว่า AITC จะมีพิษน้อยกว่า BITC แต่ค่า LC50 ของน้ำมันหอมระเหยเหล่านี้ต่ำกว่าน้ำมันหอมระเหยหลายชนิดที่ทดสอบกับลูกน้ำยุง32,73,74,75
ผงเมล็ดผักตระกูลกะหล่ำของเราสำหรับใช้กำจัดลูกน้ำยุงมีกลูโคซิโนเลตหลักหนึ่งชนิด ซึ่งคิดเป็นมากกว่า 98-99% ของกลูโคซิโนเลตทั้งหมดตามที่กำหนดโดย HPLC ตรวจพบกลูโคซิโนเลตอื่นๆ ในปริมาณเล็กน้อย แต่มีปริมาณน้อยกว่า 0.3% ของกลูโคซิโนเลตทั้งหมด ผงเมล็ดผักสลัดน้ำ (L. sativum) มีกลูโคซิโนเลตรอง (ซินิกริน) แต่มีสัดส่วนเพียง 1% ของกลูโคซิโนเลตทั้งหมด และปริมาณยังคงไม่ชัดเจน (ประมาณ 0.4 มก./กลูโคซิโนเลต 1 กรัม) แม้ว่า PG และ DFP จะมีกลูโคซิโนเลตหลักเหมือนกัน (ไมโรซิน) แต่กิจกรรมการฆ่าลูกน้ำของเมล็ดพืชทั้งสองชนิดมีความแตกต่างกันอย่างมีนัยสำคัญเนื่องจากค่า LC50 ของพวกมัน ความเป็นพิษต่อราแป้งแตกต่างกัน การเกิดลูกน้ำยุงลายอาจเกิดจากความแตกต่างของกิจกรรมไมโรซิเนสหรือความเสถียรระหว่างอาหารเมล็ดพืชทั้งสองชนิด กิจกรรมของไมโรซิเนสมีบทบาทสำคัญในการดูดซึมผลิตภัณฑ์ไฮโดรไลซิส เช่น ไอโซไทโอไซยาเนตในพืชตระกูล Brassicaceae76 รายงานก่อนหน้านี้โดย Pocock et al.77 และ Wilkinson et al.78 แสดงให้เห็นว่าการเปลี่ยนแปลงในกิจกรรมและเสถียรภาพของไมโรซิเนสอาจเกี่ยวข้องกับปัจจัยทางพันธุกรรมและสิ่งแวดล้อมด้วย
ปริมาณไอโซไทโอไซยาเนตที่มีฤทธิ์ทางชีวภาพที่คาดหวังคำนวณจากค่า LC50 ของเมล็ดพืชบดแต่ละชนิดที่ 24 และ 72 ชั่วโมง (ตารางที่ 5) เพื่อเปรียบเทียบกับการใช้สารเคมีที่เกี่ยวข้อง หลังจากผ่านไป 24 ชั่วโมง ไอโซไทโอไซยาเนตในเมล็ดพืชบดมีพิษมากกว่าสารประกอบบริสุทธิ์ ค่า LC50 ที่คำนวณจากส่วนต่อล้านส่วน (ppm) ของการใช้เมล็ดพืชบดไอโซไทโอไซยาเนตต่ำกว่าค่า LC50 สำหรับการใช้ BITC, AITC และ 4-HBITC เราสังเกตเห็นตัวอ่อนกินเม็ดเมล็ดพืชบด (รูปที่ 3A) เป็นผลให้ตัวอ่อนอาจได้รับการสัมผัสไอโซไทโอไซยาเนตที่เป็นพิษในปริมาณเข้มข้นมากขึ้นโดยการกินเม็ดเมล็ดพืชบด สิ่งนี้ชัดเจนที่สุดในการใช้เมล็ดพืชบด IG และ PG ที่เวลาสัมผัส 24 ชั่วโมง ซึ่งความเข้มข้นของ LC50 ต่ำกว่าการใช้ AITC และ 4-HBITC บริสุทธิ์ 75% และ 72% ตามลำดับ การบำบัดด้วย Ls และ DFP มีพิษมากกว่าไอโซไทโอไซยาเนตบริสุทธิ์ โดยมีค่า LC50 ต่ำกว่า 24% และ 41% ตามลำดับ ตัวอ่อนในการบำบัดควบคุมเข้าดักแด้ได้สำเร็จ (รูปที่ 3B) ในขณะที่ตัวอ่อนส่วนใหญ่ในการบำบัดด้วยเมล็ดพืชไม่เข้าดักแด้ และการพัฒนาตัวอ่อนล่าช้าอย่างมีนัยสำคัญ (รูปที่ 3B,D) ใน Spodopteralitura ไอโซไทโอไซยาเนตมีความเกี่ยวข้องกับการชะลอการเจริญเติบโตและความล่าช้าของการพัฒนา79
ตัวอ่อนของยุงลาย Ae. Aedes aegypti ถูกสัมผัสกับผงเมล็ดบราสสิก้าอย่างต่อเนื่องเป็นเวลา 24–72 ชั่วโมง (A) ตัวอ่อนที่ตายแล้วมีอนุภาคของเมล็ดพืชอยู่ในช่องปาก (วงกลม) (B) การบำบัดแบบควบคุม (dH20 โดยไม่เติมเมล็ดพืช) แสดงให้เห็นว่าตัวอ่อนเจริญเติบโตตามปกติและเริ่มดักแด้หลังจาก 72 ชั่วโมง (C, D) ตัวอ่อนที่ได้รับการบำบัดด้วยเมล็ดพืช เมล็ดพืชแสดงให้เห็นถึงความแตกต่างในการพัฒนาและไม่ดักแด้
เราไม่ได้ศึกษาเกี่ยวกับกลไกของผลกระทบที่เป็นพิษของไอโซไทโอไซยาเนตต่อลูกน้ำยุง อย่างไรก็ตาม การศึกษาครั้งก่อนๆ ในมดคันไฟแดง (Solenopsis invicta) แสดงให้เห็นว่าการยับยั้งกลูตาไธโอนเอสทรานสเฟอเรส (GST) และเอสเทอเรส (EST) เป็นกลไกหลักของกิจกรรมทางชีวภาพของไอโซไทโอไซยาเนต และ AITC ยังสามารถยับยั้งกิจกรรมของ GST ได้ด้วย แม้จะมีกิจกรรมต่ำ มดคันไฟแดงที่นำเข้ามาในความเข้มข้นต่ำ ขนาดยาคือ 0.5 µg/ml80 ในทางตรงกันข้าม AITC ยับยั้งอะเซทิลโคลีนเอสเทอเรสในด้วงงวงข้าวโพดโตเต็มวัย (Sitophilus zeamais)81 จำเป็นต้องมีการศึกษาที่คล้ายคลึงกันเพื่ออธิบายกลไกของกิจกรรมไอโซไทโอไซยาเนตในลูกน้ำยุง
เราใช้การบำบัดด้วย DFP ที่ทำให้ไม่ทำงานด้วยความร้อนเพื่อสนับสนุนข้อเสนอที่ว่าการไฮโดรไลซิสของกลูโคซิโนเลตของพืชเพื่อสร้างไอโซไทโอไซยาเนตที่มีปฏิกิริยาเป็นกลไกในการควบคุมลูกน้ำยุงด้วยกากเมล็ดมัสตาร์ด กากเมล็ดมัสตาร์ด DFP-HT ไม่เป็นพิษในอัตราการใช้ที่ทดสอบ Lafarga et al. 82 รายงานว่ากลูโคซิโนเลตไวต่อการย่อยสลายที่อุณหภูมิสูง คาดว่าการบำบัดด้วยความร้อนจะทำให้เอนไซม์ไมโรซิเนสในกากเมล็ดเปลี่ยนสภาพและป้องกันการไฮโดรไลซิสของกลูโคซิโนเลตเพื่อสร้างไอโซไทโอไซยาเนตที่มีปฏิกิริยา ซึ่งได้รับการยืนยันโดย Okunade et al. 75 ซึ่งแสดงให้เห็นว่าไมโรซิเนสไวต่ออุณหภูมิ โดยแสดงให้เห็นว่ากิจกรรมของไมโรซิเนสถูกทำให้ไม่ทำงานอย่างสมบูรณ์เมื่อเมล็ดมัสตาร์ด มัสตาร์ดดำ และบลัดรูทสัมผัสกับอุณหภูมิที่สูงกว่า 80°C กลไกเหล่านี้อาจส่งผลให้สูญเสียกิจกรรมฆ่าแมลงของกากเมล็ดมัสตาร์ด DFP ที่ได้รับความร้อน
ดังนั้นกากเมล็ดมัสตาร์ดและไอโซไทโอไซยาเนตสามชนิดหลักจึงเป็นพิษต่อลูกน้ำยุง เมื่อพิจารณาจากความแตกต่างระหว่างกากเมล็ดกับการใช้สารเคมี การใช้กากเมล็ดอาจเป็นวิธีควบคุมยุงที่มีประสิทธิภาพได้ มีความจำเป็นต้องระบุสูตรที่เหมาะสมและระบบการจัดส่งที่มีประสิทธิภาพเพื่อปรับปรุงประสิทธิภาพและความเสถียรของการใช้ผงเมล็ด ผลการศึกษาของเราบ่งชี้ถึงศักยภาพในการใช้กากเมล็ดมัสตาร์ดเป็นทางเลือกแทนยาฆ่าแมลงสังเคราะห์ เทคโนโลยีนี้สามารถกลายเป็นเครื่องมือใหม่ในการควบคุมยุงพาหะได้ เนื่องจากลูกน้ำยุงเจริญเติบโตได้ดีในสภาพแวดล้อมทางน้ำ และกลูโคซิโนเลตจากกากเมล็ดจะถูกเปลี่ยนด้วยเอนไซม์เป็นไอโซไทโอไซยาเนตที่มีฤทธิ์เมื่อได้รับความชื้น การใช้กากเมล็ดมัสตาร์ดในน้ำที่มียุงชุกชุมจึงมีศักยภาพในการควบคุมอย่างมีนัยสำคัญ แม้ว่ากิจกรรมการฆ่าลูกน้ำของไอโซไทโอไซยาเนตจะแตกต่างกันไป (BITC > AITC > 4-HBITC) ก็ยังจำเป็นต้องมีการวิจัยเพิ่มเติมเพื่อพิจารณาว่าการผสมกากเมล็ดกับกลูโคซิโนเลตหลายชนิดร่วมกันจะเพิ่มความเป็นพิษหรือไม่ การศึกษาครั้งนี้เป็นการศึกษาครั้งแรกที่แสดงให้เห็นถึงผลของการกำจัดแมลงของกากเมล็ดกะหล่ำปลีที่สกัดไขมันแล้วและไอโซไทโอไซยาเนตชีวภาพสามชนิดต่อยุง ผลการศึกษาครั้งนี้ได้เปิดโลกทัศน์ใหม่ด้วยการแสดงให้เห็นว่ากากเมล็ดกะหล่ำปลีที่สกัดไขมันแล้ว ซึ่งเป็นผลพลอยได้จากการสกัดน้ำมันจากเมล็ดกะหล่ำปลี อาจทำหน้าที่เป็นสารกำจัดลูกน้ำที่มีแนวโน้มดีในการควบคุมยุง ข้อมูลนี้สามารถช่วยส่งเสริมการค้นพบสารควบคุมทางชีวภาพในพืชและการพัฒนาให้เป็นสารกำจัดแมลงชีวภาพที่มีราคาถูก ใช้งานได้จริง และเป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม
ชุดข้อมูลที่สร้างขึ้นสำหรับการศึกษาครั้งนี้และการวิเคราะห์ที่ได้นั้นสามารถขอได้จากผู้เขียนที่เกี่ยวข้องหากได้รับการร้องขออย่างสมเหตุสมผล เมื่อการศึกษาสิ้นสุดลง วัสดุทั้งหมดที่ใช้ในการศึกษา (แมลงและเมล็ดพืช) จะถูกทำลาย