ฤทธิ์ทางชีวภาพของผงเมล็ดกะหล่ำปลีและสารประกอบในผงดังกล่าว ในฐานะสารกำจัดลูกน้ำยุงที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม

เพื่อให้มีประสิทธิภาพควบคุมยุงและเพื่อลดอุบัติการณ์ของโรคที่พวกมันเป็นพาหะ จำเป็นต้องมีทางเลือกเชิงกลยุทธ์ที่ยั่งยืนและเป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมแทนสารเคมีกำจัดศัตรูพืช เราได้ประเมินกากเมล็ดพืชจากพืชวงศ์ Brassicaceae บางชนิด (วงศ์ Brassica) ในฐานะแหล่งของไอโซไทโอไซยาเนตที่ได้จากพืช ซึ่งผลิตโดยการไฮโดรไลซิสด้วยเอนไซม์ของกลูโคซิโนเลตที่ไม่มีฤทธิ์ทางชีวภาพ เพื่อใช้ในการควบคุมยุงลายอียิปต์ (Aedes L., 1762) กากเมล็ดพืชที่สกัดไขมันออกแล้ว 5 ชนิด (Brassica juncea (L) Czern., 1859, Lepidium sativum L., 1753, Sinapis alba L., 1753, Thlaspi arvense L., 1753 และ Thlaspi arvense – ผลิตภัณฑ์เคมี 3 ประเภทหลักที่ถูกทำลายด้วยความร้อนและการย่อยสลายด้วยเอนไซม์) เพื่อหาค่าความเป็นพิษ (LC50) ของ allyl isothiocyanate, benzyl isothiocyanate และ 4-hydroxybenzylisothiocyanate ต่อตัวอ่อนยุงลาย Aedes aegypti ในเวลา 24 ชั่วโมง = 0.04 กรัม/120 มิลลิลิตร dH2O) ค่า LC50 สำหรับมัสตาร์ด มัสตาร์ดขาว และหญ้าหางม้า กากเมล็ดพืชมีค่าความเป็นพิษ 0.05, 0.08 และ 0.05 ตามลำดับ เมื่อเทียบกับอัลลิลไอโซไทโอไซยาเนต (LC50 = 19.35 ppm) และ 4-ไฮดรอกซีเบนซิลไอโซไทโอไซยาเนต (LC50 = 55.41 ppm) ซึ่งมีความเป็นพิษต่อตัวอ่อนมากกว่า 0.1 กรัม/120 มิลลิลิตร dH2O ตามลำดับ หลังจาก 24 ชั่วโมง ผลลัพธ์เหล่านี้สอดคล้องกับการผลิตกากเมล็ดอัลฟัลฟา ประสิทธิภาพที่สูงขึ้นของเบนซิลเอสเทอร์สอดคล้องกับค่า LC50 ที่คำนวณได้ การใช้กากเมล็ดพืชสามารถเป็นวิธีการควบคุมยุงที่มีประสิทธิภาพ ประสิทธิภาพของผงเมล็ดพืชตระกูลกะหล่ำและส่วนประกอบทางเคมีหลักในการกำจัดตัวอ่อนยุง และแสดงให้เห็นว่าสารประกอบจากธรรมชาติในผงเมล็ดพืชตระกูลกะหล่ำสามารถใช้เป็นสารกำจัดตัวอ่อนยุงที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมได้อย่างมีประสิทธิภาพ
โรคที่เกิดจากยุงลายยังคงเป็นปัญหาสาธารณสุขระดับโลกที่สำคัญ อุบัติการณ์ของโรคที่เกิดจากยุงแพร่กระจายไปในเชิงภูมิศาสตร์1,2,3 และกลับมาแพร่ระบาดอีกครั้ง นำไปสู่การระบาดของโรครุนแรง4,5,6,7 การแพร่กระจายของโรคในมนุษย์และสัตว์ (เช่น ไข้ชิคุนกุนยา ไข้เลือดออก ไข้ริฟต์แวลลีย์ ไข้เหลือง และไวรัสซิกา) นั้นไม่เคยเกิดขึ้นมาก่อน เฉพาะไข้เลือดออกเพียงอย่างเดียวก็ทำให้ประชากรประมาณ 3.6 พันล้านคนในเขตร้อนมีความเสี่ยงต่อการติดเชื้อ โดยคาดว่ามีผู้ติดเชื้อประมาณ 390 ล้านคนต่อปี ส่งผลให้มีผู้เสียชีวิต 6,100–24,300 คนต่อปี8 การกลับมาแพร่ระบาดของไวรัสซิกาในอเมริกาใต้ดึงดูดความสนใจจากทั่วโลกเนื่องจากทำให้เกิดความเสียหายต่อสมองในเด็กที่เกิดจากมารดาที่ติดเชื้อ2 Kremer et al. 3 คาดการณ์ว่าขอบเขตทางภูมิศาสตร์ของยุงลายจะยังคงขยายตัวต่อไป และภายในปี 2050 ประชากรครึ่งหนึ่งของโลกจะมีความเสี่ยงต่อการติดเชื้อไวรัสอาร์โบที่แพร่กระจายโดยยุง
ยกเว้นวัคซีนป้องกันไข้เลือดออกและไข้เหลืองที่เพิ่งพัฒนาขึ้นเมื่อเร็ว ๆ นี้ วัคซีนสำหรับโรคที่เกิดจากยุงเป็นพาหะส่วนใหญ่ยังไม่ได้รับการพัฒนาขึ้น9,10,11 วัคซีนยังมีจำหน่ายในปริมาณจำกัดและใช้ในการทดลองทางคลินิกเท่านั้น การควบคุมยุงที่เป็นพาหะโดยใช้ยาฆ่าแมลงสังเคราะห์เป็นกลยุทธ์สำคัญในการควบคุมการแพร่กระจายของโรคที่เกิดจากยุงเป็นพาหะ12,13 แม้ว่ายาฆ่าแมลงสังเคราะห์จะมีประสิทธิภาพในการฆ่ายุง แต่การใช้ยาฆ่าแมลงสังเคราะห์อย่างต่อเนื่องส่งผลเสียต่อสิ่งมีชีวิตที่ไม่ใช่เป้าหมายและก่อให้เกิดมลพิษต่อสิ่งแวดล้อม14,15,16 ที่น่าเป็นห่วงยิ่งกว่าคือแนวโน้มที่ยุงจะดื้อต่อยาฆ่าแมลงเคมีเพิ่มมากขึ้น17,18,19 ปัญหาเหล่านี้ที่เกี่ยวข้องกับยาฆ่าแมลงได้เร่งให้เกิดการค้นหาทางเลือกที่มีประสิทธิภาพและเป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมในการควบคุมพาหะนำโรค
มีการพัฒนาพืชหลายชนิดเพื่อใช้เป็นแหล่งของสารกำจัดศัตรูพืชเพื่อควบคุมศัตรูพืช20,21 สารจากพืชโดยทั่วไปเป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม เนื่องจากสามารถย่อยสลายได้ทางชีวภาพและมีความเป็นพิษต่ำหรือไม่มีเลยต่อสิ่งมีชีวิตที่ไม่ใช่เป้าหมาย เช่น สัตว์เลี้ยงลูกด้วยนม ปลา และสัตว์ครึ่งบกครึ่งน้ำ20,22 สารสกัดจากสมุนไพรเป็นที่รู้จักกันดีว่ามีสารประกอบออกฤทธิ์ทางชีวภาพหลากหลายชนิดที่มีกลไกการออกฤทธิ์ที่แตกต่างกันเพื่อควบคุมยุงในระยะต่างๆ ของชีวิตได้อย่างมีประสิทธิภาพ23,24,25,26 สารประกอบที่ได้จากพืช เช่น น้ำมันหอมระเหยและส่วนประกอบออกฤทธิ์อื่นๆ จากพืชได้รับความสนใจและปูทางไปสู่เครื่องมือใหม่ๆ ในการควบคุมพาหะนำโรคยุง น้ำมันหอมระเหย โมโนเทอร์พีน และเซสควิเทอร์พีน ทำหน้าที่เป็นสารไล่แมลง สารยับยั้งการกิน และสารฆ่าไข่ยุง27,28,29,30,31,32,33 น้ำมันพืชหลายชนิดทำให้ตัวอ่อน ดักแด้ และยุงตัวเต็มวัยตาย34,35,36 ซึ่งส่งผลกระทบต่อระบบประสาท ระบบทางเดินหายใจ ระบบต่อมไร้ท่อ และระบบสำคัญอื่นๆ ของแมลง37
การศึกษาล่าสุดได้ให้ข้อมูลเชิงลึกเกี่ยวกับศักยภาพในการใช้ต้นมัสตาร์ดและเมล็ดของมันเป็นแหล่งของสารประกอบออกฤทธิ์ทางชีวภาพ กากเมล็ดมัสตาร์ดได้รับการทดสอบแล้วว่าเป็นสารรมควันทางชีวภาพ38,39,40,41 และใช้เป็นสารปรับปรุงดินเพื่อกำจัดวัชพืช42,43,44 และควบคุมเชื้อโรคพืชที่อยู่ในดิน45,46,47,48,49,50 บำรุงพืช ไส้เดือนฝอย41,51, 52, 53, 54 และศัตรูพืช55, 56, 57, 58, 59, 60 ฤทธิ์ต้านเชื้อราของผงเมล็ดเหล่านี้เกิดจากสารประกอบป้องกันพืชที่เรียกว่าไอโซไทโอไซยาเนต38,42,60 ในพืช สารประกอบป้องกันเหล่านี้จะถูกเก็บไว้ในเซลล์พืชในรูปของกลูโคซิโนเลตที่ไม่มีฤทธิ์ทางชีวภาพ อย่างไรก็ตาม เมื่อพืชได้รับความเสียหายจากการกินของแมลงหรือการติดเชื้อจากเชื้อโรค กลูโคซิโนเลตจะถูกไฮโดรไลซ์โดยไมโรซิเนสให้กลายเป็นไอโซไทโอไซยาเนตที่มีฤทธิ์ทางชีวภาพ55,61 ไอโซไทโอไซยาเนตเป็นสารประกอบระเหยที่ทราบกันว่ามีฤทธิ์ต้านจุลชีพและฆ่าแมลงในวงกว้าง และโครงสร้าง กิจกรรมทางชีวภาพ และปริมาณของไอโซไทโอไซยาเนตจะแตกต่างกันอย่างมากในพืชวงศ์ Brassicaceae42,59,62,63
แม้ว่าไอโซไทโอไซยาเนตที่ได้จากกากเมล็ดมัสตาร์ดจะมีฤทธิ์ฆ่าแมลง แต่ข้อมูลเกี่ยวกับฤทธิ์ทางชีวภาพต่อแมลงพาหะนำโรคที่สำคัญทางการแพทย์ยังมีน้อย งานวิจัยนี้ศึกษาฤทธิ์ฆ่าลูกน้ำของผงเมล็ดพืชที่สกัดไขมันออกแล้ว 4 ชนิด ต่อลูกน้ำยุงลาย (Aedes aegypti) โดยมีเป้าหมายเพื่อประเมินศักยภาพในการใช้เป็นสารชีวภัณฑ์กำจัดศัตรูพืชที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมสำหรับการควบคุมยุง นอกจากนี้ยังได้ทดสอบส่วนประกอบทางเคมีหลัก 3 ชนิดของกากเมล็ด ได้แก่ อัลลิลไอโซไทโอไซยาเนต (AITC) เบนซิลไอโซไทโอไซยาเนต (BITC) และ 4-ไฮดรอกซีเบนซิลไอโซไทโอไซยาเนต (4-HBITC) เพื่อทดสอบฤทธิ์ทางชีวภาพของส่วนประกอบทางเคมีเหล่านี้ต่อลูกน้ำยุง นี่เป็นรายงานฉบับแรกที่ประเมินประสิทธิภาพของผงเมล็ดกะหล่ำปลี 4 ชนิดและส่วนประกอบทางเคมีหลักของพวกมันต่อลูกน้ำยุง
ยุงลาย Aedes aegypti (สายพันธุ์ Rockefeller) ที่เลี้ยงในห้องปฏิบัติการถูกเลี้ยงไว้ที่อุณหภูมิ 26°C ความชื้นสัมพัทธ์ 70% และช่วงแสง 10:14 ชั่วโมง (กลางวัน:กลางคืน) ยุงตัวเมียที่ผสมพันธุ์แล้วถูกเลี้ยงไว้ในกรงพลาสติก (สูง 11 ซม. และเส้นผ่านศูนย์กลาง 9.5 ซม.) และให้อาหารโดยใช้ระบบป้อนอาหารด้วยขวด โดยใช้เลือดวัวที่เติมซิเตรต (HemoStat Laboratories Inc., Dixon, CA, USA) การป้อนเลือดดำเนินการตามปกติโดยใช้เครื่องป้อนอาหารแบบหลายช่องทำจากแก้ว (Chemglass, Life Sciences LLC, Vineland, NJ, USA) ที่เชื่อมต่อกับท่ออ่างน้ำหมุนเวียน (HAAKE S7, Thermo-Scientific, Waltham, MA, USA) ที่ควบคุมอุณหภูมิไว้ที่ 37°C ยืดแผ่นฟิล์ม Parafilm M ลงบนก้นของแต่ละช่องป้อนอาหารทำจากแก้ว (พื้นที่ 154 มม.²) จากนั้นวางเครื่องป้อนอาหารแต่ละอันไว้บนตะแกรงด้านบนที่ปิดกรงที่มียุงตัวเมียอยู่ เติมเลือดวัวประมาณ 350–400 ไมโครลิตรลงในกรวยให้อาหารแก้วโดยใช้ปิเปตต์ปาสเตอร์ (Fisherbrand, Fisher Scientific, Waltham, MA, USA) และปล่อยให้หนอนตัวเต็มวัยดูดเลือดอย่างน้อยหนึ่งชั่วโมง จากนั้นให้สารละลายซูโครส 10% แก่หนอนตัวเมียที่ตั้งท้องและปล่อยให้วางไข่บนกระดาษกรองชื้นที่รองไว้ในถ้วยซูเฟลใสขนาดเล็ก (ขนาด 1.25 ออนซ์, Dart Container Corp., Mason, MI, USA) ในกรงที่มีน้ำ ใส่กระดาษกรองที่มีไข่ลงในถุงปิดผนึก (SC Johnsons, Racine, WI) และเก็บไว้ที่อุณหภูมิ 26°C นำไข่ไปฟักและเลี้ยงตัวอ่อนประมาณ 200–250 ตัวในถาดพลาสติกที่มีส่วนผสมของอาหารกระต่าย (ZuPreem, Premium Natural Products, Inc., Mission, KS, USA) และผงตับ (MP Biomedicals, LLC, Solon, OH, USA) และเนื้อปลา (TetraMin, Tetra GMPH, Meer, Germany) ในอัตราส่วน 2:1:1 โดยใช้ตัวอ่อนระยะที่สามตอนปลายในการทดสอบทางชีวภาพของเรา
เมล็ดพันธุ์พืชที่ใช้ในการศึกษานี้ได้มาจากแหล่งจำหน่ายเชิงพาณิชย์และแหล่งของรัฐบาลดังต่อไปนี้: 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., Peoria, IL, สหรัฐอเมริกา และ Thlaspi arvense (Field Pennycress-Elisabeth) จาก USDA-ARS, Peoria, IL, สหรัฐอเมริกา; เมล็ดพันธุ์ที่ใช้ในการศึกษาทั้งหมดนี้ไม่ได้ผ่านการบำบัดด้วยยาฆ่าแมลง เมล็ดพันธุ์ทั้งหมดได้รับการแปรรูปและนำมาใช้ในการศึกษานี้ตามระเบียบข้อบังคับระดับท้องถิ่นและระดับชาติ และเป็นไปตามข้อกำหนดที่เกี่ยวข้องทั้งหมดในระดับท้องถิ่น รัฐ และระดับชาติ การศึกษานี้ไม่ได้ตรวจสอบพันธุ์พืชดัดแปลงพันธุกรรม
เมล็ด Brassica juncea (PG), Alfalfa (Ls), White mustard (IG) และ Thlaspi arvense (DFP) ถูกบดให้เป็นผงละเอียดโดยใช้เครื่องบดแบบอัลตร้าเซนตริฟิวจ์ Retsch ZM200 (Retsch, Haan, Germany) ที่ติดตั้งตะแกรงขนาด 0.75 มม. และโรเตอร์สแตนเลส 12 ฟัน ความเร็ว 10,000 รอบต่อนาที (ตารางที่ 1) ผงเมล็ดที่บดแล้วถูกถ่ายลงในปลอกกระดาษและกำจัดไขมันด้วยเฮกเซนในเครื่อง Soxhlet เป็นเวลา 24 ชั่วโมง ตัวอย่างย่อยของเมล็ดมัสตาร์ดที่กำจัดไขมันแล้วถูกนำไปให้ความร้อนที่ 100 °C เป็นเวลา 1 ชั่วโมงเพื่อทำลายเอนไซม์ไมโรซิเนสและป้องกันการไฮโดรไลซิสของกลูโคซิโนเลตเพื่อสร้างไอโซไทโอไซยาเนตที่มีฤทธิ์ทางชีวภาพ ผงเมล็ดหญ้าหางม้าที่ผ่านการให้ความร้อน (DFP-HT) ถูกใช้เป็นตัวควบคุมเชิงลบโดยการทำลายเอนไซม์ไมโรซิเนส
ปริมาณกลูโคซิโนเลตในผงเมล็ดพืชที่สกัดไขมันออกแล้วถูกกำหนดโดยการวิเคราะห์ซ้ำ 3 ครั้งโดยใช้โครมาโทกราฟีของเหลวประสิทธิภาพสูง (HPLC) ตามโปรโตคอลที่เผยแพร่ก่อนหน้านี้ 64 โดยสรุปคือ เติมเมทานอล 3 มิลลิลิตรลงในตัวอย่างผงเมล็ดพืชที่สกัดไขมันออกแล้ว 250 มิลลิกรัม แต่ละตัวอย่างถูกทำให้แตกตัวด้วยคลื่นเสียงในอ่างน้ำเป็นเวลา 30 นาที และทิ้งไว้ในที่มืดที่อุณหภูมิ 23°C เป็นเวลา 16 ชั่วโมง จากนั้นนำสารละลายอินทรีย์ 1 มิลลิลิตรมากรองผ่านตัวกรองขนาด 0.45 ไมโครเมตรลงในเครื่องป้อนตัวอย่างอัตโนมัติ โดยใช้ระบบ HPLC ของ Shimadzu (ปั๊ม LC 20AD สองตัว; เครื่องป้อนตัวอย่างอัตโนมัติ SIL 20A; เครื่องกำจัดแก๊ส DGU 20A; เครื่องตรวจจับ UV-VIS SPD-20A สำหรับตรวจสอบที่ 237 นาโนเมตร; และโมดูลบัสการสื่อสาร CBM-20A) ปริมาณกลูโคซิโนเลตในผงเมล็ดพืชถูกกำหนดโดยการวิเคราะห์ซ้ำ 3 ครั้ง โดยใช้ซอฟต์แวร์ Shimadzu LC Solution เวอร์ชัน 1.25 (Shimadzu Corporation, Columbia, MD, USA) คอลัมน์ที่ใช้คือคอลัมน์เฟสย้อนกลับ C18 Inertsil (250 มม. × 4.6 มม.; RP C-18, ODS-3, 5u; GL Sciences, Torrance, CA, USA) สภาวะเฟสเคลื่อนที่เริ่มต้นตั้งไว้ที่ 12% เมทานอล/88% 0.01 M เตตระบิวทิลแอมโมเนียมไฮดรอกไซด์ในน้ำ (TBAH; Sigma-Aldrich, St. Louis, MO, USA) ด้วยอัตราการไหล 1 มล./นาที หลังจากฉีดตัวอย่าง 15 μl แล้ว คงสภาวะเริ่มต้นไว้เป็นเวลา 20 นาที จากนั้นปรับอัตราส่วนตัวทำละลายเป็น 100% เมทานอล โดยใช้เวลาวิเคราะห์ตัวอย่างทั้งหมด 65 นาที สร้างเส้นโค้งมาตรฐาน (อิงตาม nM/mAb) โดยการเจือจางแบบอนุกรมของสารมาตรฐานซินาพีน กลูโคซิโนเลต และไมโรซินที่เตรียมสดใหม่ (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 ความเข้มข้นของกลูโคซิโนเลตได้รับการกำหนดและสามารถเปรียบเทียบกันได้ระหว่างระบบ HPLC
อัลลิลไอโซไทโอไซยาเนต (94%, เสถียร) และเบนซิลไอโซไทโอไซยาเนต (98%) ซื้อจาก Fisher Scientific (Thermo Fisher Scientific, Waltham, MA, USA) 4-ไฮดรอกซีเบนซิลไอโซไทโอไซยาเนต ซื้อจาก ChemCruz (Santa Cruz Biotechnology, CA, USA) เมื่อถูกไฮโดรไลซ์ด้วยเอนไซม์ไมโรซิเนส กลูโคซิโนเลต กลูโคซิโนเลต และกลูโคซิโนเลต จะเกิดเป็นอัลลิลไอโซไทโอไซยาเนต เบนซิลไอโซไทโอไซยาเนต และ 4-ไฮดรอกซีเบนซิลไอโซไทโอไซยาเนต ตามลำดับ
การทดสอบทางชีวภาพในห้องปฏิบัติการดำเนินการตามวิธีการของ Muturi et al. 32 โดยมีการปรับเปลี่ยนเล็กน้อย ใช้เมล็ดพืชที่มีไขมันต่ำ 5 ชนิดในการศึกษา ได้แก่ DFP, DFP-HT, IG, PG และ Ls นำตัวอ่อนยุง 20 ตัวใส่ในบีกเกอร์สามทางแบบใช้แล้วทิ้งขนาด 400 มล. (VWR International, LLC, Radnor, PA, USA) ที่บรรจุน้ำปราศจากไอออน (dH2O) 120 มล. ทดสอบความเข้มข้นของเมล็ดพืช 7 ระดับเพื่อหาความเป็นพิษต่อตัวอ่อนยุง ได้แก่ 0.01, 0.02, 0.04, 0.06, 0.08, 0.1 และ 0.12 กรัมเมล็ดพืช/120 มล. dH2O สำหรับเมล็ดพืช DFP, DFP-HT, IG และ PG การทดสอบทางชีวภาพเบื้องต้นบ่งชี้ว่าแป้งเมล็ด Ls ที่สกัดไขมันออกแล้วมีความเป็นพิษมากกว่าแป้งเมล็ดพืชอีก 4 ชนิดที่ทดสอบ ดังนั้น เราจึงปรับความเข้มข้นของกากเมล็ด Ls ในการทดลองทั้งเจ็ดครั้งให้เป็นความเข้มข้นดังต่อไปนี้: 0.015, 0.025, 0.035, 0.045, 0.055, 0.065 และ 0.075 กรัม/120 มิลลิลิตรของน้ำกลั่น
กลุ่มควบคุมที่ไม่ได้รับการรักษา (dH20, ไม่มีส่วนผสมของผงเมล็ดพืช) ถูกรวมไว้เพื่อประเมินอัตราการตายของแมลงตามปกติภายใต้สภาวะการทดสอบ การทดสอบความเป็นพิษทางชีวภาพสำหรับผงเมล็ดพืชแต่ละชนิดประกอบด้วยบีกเกอร์สามลาดเอียงสามชุด (ตัวอ่อนระยะที่สามตอนปลาย 20 ตัวต่อบีกเกอร์) รวมทั้งหมด 108 หลอด ภาชนะที่ได้รับการบำบัดแล้วถูกเก็บไว้ที่อุณหภูมิห้อง (20-21°C) และบันทึกอัตราการตายของตัวอ่อนในระหว่างการสัมผัสกับความเข้มข้นของการบำบัดอย่างต่อเนื่องเป็นเวลา 24 และ 72 ชั่วโมง หากลำตัวและส่วนประกอบของยุงไม่ขยับเมื่อถูกเจาะหรือสัมผัสด้วยไม้พายสแตนเลสบางๆ ตัวอ่อนยุงจะถือว่าตาย ตัวอ่อนที่ตายแล้วมักจะอยู่นิ่งในท่าหงายหรือคว่ำที่ก้นภาชนะหรือบนผิวน้ำ การทดลองนี้ทำซ้ำสามครั้งในวันต่างๆ โดยใช้กลุ่มตัวอ่อนที่แตกต่างกัน รวมทั้งหมด 180 ตัวอ่อนที่สัมผัสกับความเข้มข้นของการบำบัดแต่ละระดับ
ได้ทำการประเมินความเป็นพิษของ AITC, BITC และ 4-HBITC ต่อตัวอ่อนยุงโดยใช้วิธีการทดสอบทางชีวภาพแบบเดียวกัน แต่ใช้การทดลองที่แตกต่างกัน เตรียมสารละลายเข้มข้น 100,000 ppm สำหรับสารเคมีแต่ละชนิดโดยเติมสารเคมี 100 µL ลงในเอทานอลบริสุทธิ์ 900 µL ในหลอดทดลองขนาด 2 มล. แล้วเขย่าเป็นเวลา 30 วินาทีเพื่อให้ผสมเข้ากันอย่างทั่วถึง ความเข้มข้นของการทดลองถูกกำหนดจากผลการทดสอบทางชีวภาพเบื้องต้นของเรา ซึ่งพบว่า BITC มีความเป็นพิษมากกว่า AITC และ 4-HBITC มาก เพื่อตรวจสอบความเป็นพิษ ได้ทำการทดสอบโดยใช้สาร BITC 5 ความเข้มข้น (1, 3, 6, 9 และ 12 ppm), สาร AITC 7 ความเข้มข้น (5, 10, 15, 20, 25, 30 และ 35 ppm) และสาร 4-HBITC 6 ความเข้มข้น (15, 15, 20, 25, 30 และ 35 ppm, 30, 45, 60, 75 และ 90 ppm) กลุ่มควบคุมได้รับการฉีดด้วยเอทานอลบริสุทธิ์ 108 μL ซึ่งเทียบเท่ากับปริมาตรสูงสุดของสารเคมีที่ใช้ในการทดลอง ทำการทดสอบซ้ำตามวิธีการข้างต้น โดยใช้ตัวอ่อนจำนวน 180 ตัวต่อความเข้มข้นของสารเคมีแต่ละชนิด บันทึกอัตราการตายของตัวอ่อนสำหรับ AITC, BITC และ 4-HBITC แต่ละความเข้มข้น หลังจากสัมผัสต่อเนื่องเป็นเวลา 24 ชั่วโมง
การวิเคราะห์แบบโพรบิตของข้อมูลอัตราการตายที่สัมพันธ์กับปริมาณยา 65 ชุด ดำเนินการโดยใช้ซอฟต์แวร์ Polo (Polo Plus, LeOra Software, เวอร์ชัน 1.0) เพื่อคำนวณความเข้มข้นที่ทำให้ตาย 50% (LC50), ความเข้มข้นที่ทำให้ตาย 90% (LC90), ความชัน, สัมประสิทธิ์ปริมาณยาที่ทำให้ตาย และความเข้มข้นที่ทำให้ตาย 95% โดยอิงจากช่วงความเชื่อมั่นสำหรับอัตราส่วนปริมาณยาที่ทำให้ตายสำหรับความเข้มข้นที่แปลงเป็นลอการิทึมและเส้นโค้งปริมาณยา-อัตราการตาย ข้อมูลอัตราการตายอิงจากข้อมูลตัวอย่างซ้ำรวมของตัวอ่อน 180 ตัวที่สัมผัสกับความเข้มข้นของการรักษาแต่ละแบบ การวิเคราะห์ความน่าจะเป็นดำเนินการแยกกันสำหรับกากเมล็ดพืชแต่ละชนิดและส่วนประกอบทางเคมีแต่ละชนิด โดยอิงจากช่วงความเชื่อมั่น 95% ของอัตราส่วนปริมาณยาที่ทำให้ตาย ความเป็นพิษของกากเมล็ดพืชและส่วนประกอบทางเคมีต่อตัวอ่อนยุงถือว่าแตกต่างกันอย่างมีนัยสำคัญ ดังนั้นช่วงความเชื่อมั่นที่ประกอบด้วยค่า 1 จึงไม่แตกต่างกันอย่างมีนัยสำคัญ P = 0.0566
ผลการวิเคราะห์ด้วยวิธี HPLC สำหรับการหาปริมาณกลูโคซิโนเลตหลักในแป้งเมล็ดพืชที่สกัดไขมันออกแล้ว ได้แก่ DFP, IG, PG และ Ls แสดงอยู่ในตารางที่ 1 กลูโคซิโนเลตหลักในแป้งเมล็ดพืชที่ทดสอบมีความแตกต่างกัน ยกเว้น DFP และ PG ซึ่งทั้งสองชนิดมีไมโรซิเนสกลูโคซิโนเลต ปริมาณไมโรซินินใน PG สูงกว่าใน DFP คือ 33.3 ± 1.5 และ 26.5 ± 0.9 มิลลิกรัม/กรัม ตามลำดับ ผงเมล็ด Ls มีกลูโคไกลโคน 36.6 ± 1.2 มิลลิกรัม/กรัม ในขณะที่ผงเมล็ด IG มีไซนาพีน 38.0 ± 0.5 มิลลิกรัม/กรัม
ตัวอ่อนของยุงลาย Ae. Aedes aegypti ถูกฆ่าตายเมื่อได้รับการบำบัดด้วยผงเมล็ดพืชที่สกัดไขมันออกแล้ว แม้ว่าประสิทธิภาพของการบำบัดจะแตกต่างกันไปตามชนิดของพืช มีเพียง DFP-NT เท่านั้นที่ไม่เป็นพิษต่อตัวอ่อนยุงหลังจากสัมผัสเป็นเวลา 24 และ 72 ชั่วโมง (ตารางที่ 2) ความเป็นพิษของผงเมล็ดพืชที่มีฤทธิ์เพิ่มขึ้นตามความเข้มข้นที่เพิ่มขึ้น (รูปที่ 1A, B) ความเป็นพิษของผงเมล็ดพืชต่อตัวอ่อนยุงแตกต่างกันอย่างมีนัยสำคัญโดยพิจารณาจากช่วงความเชื่อมั่น 95% ของอัตราส่วนปริมาณยาที่ทำให้ตายของค่า LC50 ที่การประเมิน 24 ชั่วโมงและ 72 ชั่วโมง (ตารางที่ 3) หลังจาก 24 ชั่วโมง ผลกระทบที่เป็นพิษของผงเมล็ดพืช Ls มีมากกว่าการบำบัดด้วยผงเมล็ดพืชชนิดอื่น โดยมีฤทธิ์สูงสุดและความเป็นพิษสูงสุดต่อตัวอ่อน (LC50 = 0.04 กรัม/120 มล. dH2O) ตัวอ่อนมีความไวต่อ DFP น้อยกว่าเมื่อเปรียบเทียบกับการรักษาด้วยผงเมล็ด IG, Ls และ PG ที่เวลา 24 ชั่วโมง โดยมีค่า LC50 เท่ากับ 0.115, 0.04 และ 0.08 กรัม/120 มิลลิลิตร dH2O ตามลำดับ ซึ่งสูงกว่าค่า LC50 ของ 0.211 กรัม/120 มิลลิลิตร dH2O อย่างมีนัยสำคัญทางสถิติ (ตารางที่ 3) ค่า LC90 ของ DFP, IG, PG และ Ls เท่ากับ 0.376, 0.275, 0.137 และ 0.074 กรัม/120 มิลลิลิตร dH2O ตามลำดับ (ตารางที่ 2) ความเข้มข้นสูงสุดของ DPP คือ 0.12 กรัม/120 มิลลิลิตร dH2O หลังจากประเมินผลที่ 24 ชั่วโมง อัตราการตายเฉลี่ยของตัวอ่อนอยู่ที่เพียง 12% ในขณะที่อัตราการตายเฉลี่ยของตัวอ่อน IG และ PG สูงถึง 51% และ 82% ตามลำดับ หลังจากประเมินผลเป็นเวลา 24 ชั่วโมง อัตราการตายของตัวอ่อนโดยเฉลี่ยสำหรับการบำบัดด้วยผงเมล็ด Ls ที่มีความเข้มข้นสูงสุด (0.075 กรัม/120 มิลลิลิตร dH2O) คือ 99% (รูปที่ 1A)
เส้นกราฟอัตราการตายประมาณจากผลตอบสนองตามปริมาณ (Probit) ของตัวอ่อนยุงลาย Ae. Egyptian (ตัวอ่อนระยะที่ 3) ต่อความเข้มข้นของกากเมล็ดพืช 24 ชั่วโมง (A) และ 72 ชั่วโมง (B) หลังการรักษา เส้นประแสดงถึงค่า LC50 ของการรักษาด้วยกากเมล็ดพืช DFP คือ Thlaspi arvense, DFP-HT คือ Thlaspi arvense ที่ผ่านการทำให้ไม่ทำงานด้วยความร้อน, IG คือ Sinapsis alba (Ida Gold), PG คือ Brassica juncea (Pacific Gold), Ls คือ Lepidium sativum
จากการประเมินผลที่ 72 ชั่วโมง ค่า LC50 ของกากเมล็ด DFP, IG และ PG เท่ากับ 0.111, 0.085 และ 0.051 กรัม/120 มิลลิลิตร ตามลำดับ ตัวอ่อนเกือบทั้งหมดที่สัมผัสกับกากเมล็ด Ls ตายหลังจากสัมผัสเป็นเวลา 72 ชั่วโมง ดังนั้นข้อมูลอัตราการตายจึงไม่สอดคล้องกับการวิเคราะห์ Probit เมื่อเปรียบเทียบกับกากเมล็ดชนิดอื่น ตัวอ่อนมีความไวต่อการรักษาด้วยกากเมล็ด DFP น้อยกว่าและมีค่า LC50 สูงกว่าอย่างมีนัยสำคัญทางสถิติ (ตารางที่ 2 และ 3) หลังจาก 72 ชั่วโมง ค่า LC50 สำหรับการรักษาด้วยกากเมล็ด DFP, IG และ PG ประมาณได้ว่าเท่ากับ 0.111, 0.085 และ 0.05 กรัม/120 มิลลิลิตร ตามลำดับ หลังจากประเมินผลเป็นเวลา 72 ชั่วโมง ค่า LC90 ของผงเมล็ด DFP, IG และ PG คือ 0.215, 0.254 และ 0.138 กรัม/120 มิลลิลิตร dH2O ตามลำดับ และหลังจากประเมินผลเป็นเวลา 72 ชั่วโมง อัตราการตายของตัวอ่อนโดยเฉลี่ยสำหรับผงเมล็ด DFP, IG และ PG ที่ความเข้มข้นสูงสุด 0.12 กรัม/120 มิลลิลิตร dH2O คือ 58%, 66% และ 96% ตามลำดับ (รูปที่ 1B) จากการประเมินผลเป็นเวลา 72 ชั่วโมง พบว่าผงเมล็ด PG มีความเป็นพิษมากกว่าผงเมล็ด IG และ DFP
ไอโซไทโอไซยาเนตสังเคราะห์ ได้แก่ อัลลิลไอโซไทโอไซยาเนต (AITC), เบนซิลไอโซไทโอไซยาเนต (BITC) และ 4-ไฮดรอกซีเบนซิลไอโซไทโอไซยาเนต (4-HBITC) สามารถฆ่าลูกน้ำยุงได้อย่างมีประสิทธิภาพ ที่เวลา 24 ชั่วโมงหลังการรักษา BITC มีความเป็นพิษต่อลูกน้ำมากกว่า โดยมีค่า LC50 เท่ากับ 5.29 ppm เมื่อเทียบกับ AITC ที่มีค่า 19.35 ppm และ 4-HBITC ที่มีค่า 55.41 ppm (ตารางที่ 4) เมื่อเทียบกับ AITC และ BITC แล้ว 4-HBITC มีความเป็นพิษต่ำกว่าและมีค่า LC50 สูงกว่า มีความแตกต่างอย่างมีนัยสำคัญในความเป็นพิษต่อลูกน้ำยุงของไอโซไทโอไซยาเนตหลักสองชนิด (Ls และ PG) ในกากเมล็ดพืชที่มีศักยภาพสูงสุด ความเป็นพิษโดยพิจารณาจากอัตราส่วนของค่า LC50 ระหว่าง AITC, BITC และ 4-HBITC แสดงให้เห็นความแตกต่างทางสถิติ โดยช่วงความเชื่อมั่น 95% ของอัตราส่วนของค่า LC50 ไม่รวมค่า 1 (P = 0.05, ตารางที่ 4) ความเข้มข้นสูงสุดของทั้ง BITC และ AITC คาดว่าจะฆ่าตัวอ่อนที่ทดสอบได้ 100% (รูปที่ 2)
เส้นกราฟอัตราการตายถูกประมาณจากผลตอบสนองตามปริมาณยา (Probit) ของยุงลาย Ae. 24 ชั่วโมงหลังการรักษา ตัวอ่อนยุงลายอียิปต์ (ตัวอ่อนระยะที่ 3) มีความเข้มข้นของไอโซไทโอไซยาเนตสังเคราะห์ถึงระดับที่กำหนด เส้นประแสดงถึงค่า LC50 สำหรับการรักษาด้วยไอโซไทโอไซยาเนต ได้แก่ เบนซิลไอโซไทโอไซยาเนต BITC, อัลลิลไอโซไทโอไซยาเนต AITC และ 4-HBITC
การใช้สารชีวภัณฑ์จากพืชเป็นสารควบคุมพาหะนำโรคยุงได้รับการศึกษามานานแล้ว พืชหลายชนิดผลิตสารเคมีธรรมชาติที่มีฤทธิ์ฆ่าแมลง37 สารประกอบออกฤทธิ์ทางชีวภาพของพืชเหล่านี้เป็นทางเลือกที่น่าสนใจแทนยาฆ่าแมลงสังเคราะห์ที่มีศักยภาพสูงในการควบคุมศัตรูพืช รวมถึงยุงด้วย
ต้นมัสตาร์ดปลูกเพื่อเก็บเกี่ยวเมล็ด ซึ่งใช้เป็นเครื่องเทศและแหล่งน้ำมัน เมื่อสกัดน้ำมันมัสตาร์ดจากเมล็ดหรือเมื่อสกัดมัสตาร์ดเพื่อใช้เป็นเชื้อเพลิงชีวภาพ ผลพลอยได้คือ กากเมล็ดที่ปราศจากไขมัน กากเมล็ดนี้ยังคงมีส่วนประกอบทางชีวเคมีและเอนไซม์ไฮโดรไลติกตามธรรมชาติอยู่มาก ความเป็นพิษของกากเมล็ดนี้เกิดจากการผลิตไอโซไทโอไซยาเนต55,60,61 ไอโซไทโอไซยาเนตเกิดขึ้นจากการไฮโดรไลซิสของกลูโคซิโนเลตโดยเอนไซม์ไมโรซิเนสในระหว่างการเติมน้ำให้กับกากเมล็ด38,55,70 และเป็นที่ทราบกันว่ามีฤทธิ์ฆ่าเชื้อรา แบคทีเรีย ไส้เดือนฝอย และแมลง รวมถึงคุณสมบัติอื่นๆ เช่น ผลกระทบต่อประสาทสัมผัสทางเคมีและคุณสมบัติในการบำบัดทางเคมี61,62,70 งานวิจัยหลายชิ้นแสดงให้เห็นว่าต้นมัสตาร์ดและกากเมล็ดมัสตาร์ดมีประสิทธิภาพในการรมควันกำจัดศัตรูพืชในดินและอาหารที่เก็บรักษาไว้57,59,71,72 ในการศึกษานี้ เราได้ประเมินความเป็นพิษของกากเมล็ดมัสตาร์ด 4 ชนิดและผลิตภัณฑ์ชีวภาพ 3 ชนิด ได้แก่ AITC, BITC และ 4-HBITC ต่อลูกน้ำยุงลาย Aedes aegypti การเติมกากเมล็ดมัสตาร์ดลงในน้ำที่มีลูกน้ำยุงโดยตรงคาดว่าจะกระตุ้นกระบวนการทางเอนไซม์ที่ผลิตไอโซไทโอไซยาเนตซึ่งเป็นพิษต่อลูกน้ำยุง การเปลี่ยนแปลงทางชีวภาพนี้ได้รับการพิสูจน์บางส่วนโดยสังเกตพบฤทธิ์ฆ่าลูกน้ำของกากเมล็ดมัสตาร์ดและการสูญเสียฤทธิ์ฆ่าแมลงเมื่อกากเมล็ดมัสตาร์ดแคระได้รับความร้อนก่อนนำไปใช้ การให้ความร้อนคาดว่าจะทำลายเอนไซม์ไฮโดรไลติกที่กระตุ้นกลูโคซิโนเลต จึงป้องกันการก่อตัวของไอโซไทโอไซยาเนตที่มีฤทธิ์ทางชีวภาพ นี่เป็นการศึกษาครั้งแรกที่ยืนยันคุณสมบัติการฆ่าแมลงของผงเมล็ดกะหล่ำปลีต่อยุงในสภาพแวดล้อมทางน้ำ
ในบรรดาผงเมล็ดพืชที่ทดสอบ ผงเมล็ดผักวอเตอร์เครส (Ls) มีความเป็นพิษมากที่สุด ทำให้ลูกน้ำยุงลาย Aedes albopictus ตายเป็นจำนวนมาก โดยลูกน้ำยุงลาย Aedes aegypti ถูกทดสอบอย่างต่อเนื่องเป็นเวลา 24 ชั่วโมง ผงเมล็ดพืชอีกสามชนิดที่เหลือ (PG, IG และ DFP) มีฤทธิ์ช้ากว่า แต่ก็ยังทำให้ลูกน้ำยุงตายเป็นจำนวนมากหลังจากทดสอบอย่างต่อเนื่องเป็นเวลา 72 ชั่วโมง มีเพียงผงเมล็ด Ls เท่านั้นที่มีกลูโคซิโนเลตในปริมาณมาก ในขณะที่ PG และ DFP มีไมโรซิเนส และ IG มีกลูโคซิโนเลตเป็นกลูโคซิโนเลตหลัก (ตารางที่ 1) กลูโคโทรพาอีโอลินจะถูกไฮโดรไลซ์เป็น BITC และซินาลบีนจะถูกไฮโดรไลซ์เป็น 4-HBITC61,62 ผลการทดสอบทางชีวภาพของเราบ่งชี้ว่าทั้งผงเมล็ด Ls และ BITC สังเคราะห์มีความเป็นพิษสูงต่อลูกน้ำยุง ส่วนประกอบหลักของผงเมล็ด PG และ DFP คือไมโรซิเนสกลูโคซิโนเลต ซึ่งจะถูกไฮโดรไลซ์เป็น AITC AITC มีประสิทธิภาพในการฆ่าลูกน้ำยุง โดยมีค่า LC50 เท่ากับ 19.35 ppm เมื่อเปรียบเทียบกับ AITC และ BITC แล้ว 4-HBITC ไอโซไทโอไซยาเนตมีความเป็นพิษต่อลูกน้ำน้อยที่สุด แม้ว่า AITC จะมีความเป็นพิษน้อยกว่า BITC แต่ค่า LC50 ของพวกมันก็ต่ำกว่าน้ำมันหอมระเหยหลายชนิดที่ทดสอบกับลูกน้ำยุง32,73,74,75
ผงเมล็ดพืชตระกูลกะหล่ำของเราที่ใช้กำจัดลูกน้ำยุงประกอบด้วยกลูโคซิโนเลตหลักหนึ่งชนิด คิดเป็นมากกว่า 98-99% ของกลูโคซิโนเลตทั้งหมดตามที่ตรวจวัดโดยวิธี HPLC ตรวจพบกลูโคซิโนเลตชนิดอื่นในปริมาณเล็กน้อย แต่มีปริมาณน้อยกว่า 0.3% ของกลูโคซิโนเลตทั้งหมด ผงเมล็ดผักวอเตอร์เครส (L. sativum) ประกอบด้วยกลูโคซิโนเลตชนิดรอง (ซินิกริิน) แต่มีสัดส่วนเพียง 1% ของกลูโคซิโนเลตทั้งหมด และปริมาณยังคงน้อยมาก (ประมาณ 0.4 มิลลิกรัมต่อกรัมของผงเมล็ด) แม้ว่า PG และ DFP จะมีกลูโคซิโนเลตหลักชนิดเดียวกัน (ไมโรซิน) แต่ฤทธิ์ในการฆ่าลูกน้ำของผงเมล็ดทั้งสองชนิดแตกต่างกันอย่างมีนัยสำคัญเนื่องจากค่า LC50 ที่แตกต่างกัน ความเป็นพิษต่อโรคราแป้งก็แตกต่างกัน การปรากฏตัวของลูกน้ำยุงลาย Aedes aegypti อาจเกิดจากความแตกต่างในกิจกรรมหรือความเสถียรของเอนไซม์ไมโรซิเนสระหว่างอาหารจากเมล็ดทั้งสองชนิด กิจกรรมของไมโรซิเนสมีบทบาทสำคัญในการดูดซึมผลิตภัณฑ์ไฮโดรไลซิส เช่น ไอโซไทโอไซยาเนตในพืชวงศ์ Brassicaceae76 รายงานก่อนหน้านี้โดย Pocock et al.77 และ Wilkinson et al.78 แสดงให้เห็นว่าการเปลี่ยนแปลงในกิจกรรมและความเสถียรของไมโรซิเนสอาจเกี่ยวข้องกับปัจจัยทางพันธุกรรมและสิ่งแวดล้อมด้วย
ปริมาณไอโซไทโอไซยาเนตที่มีฤทธิ์ทางชีวภาพที่คาดการณ์ไว้คำนวณจากค่า LC50 ของเมล็ดพืชบดแต่ละชนิดที่เวลา 24 และ 72 ชั่วโมง (ตารางที่ 5) เพื่อเปรียบเทียบกับการใช้สารเคมีที่เกี่ยวข้อง หลังจาก 24 ชั่วโมง ไอโซไทโอไซยาเนตในเมล็ดพืชบดมีความเป็นพิษมากกว่าสารประกอบบริสุทธิ์ ค่า LC50 ที่คำนวณจากหน่วยส่วนต่อล้าน (ppm) ของไอโซไทโอไซยาเนตในเมล็ดพืชบดนั้นต่ำกว่าค่า LC50 สำหรับการใช้ BITC, AITC และ 4-HBITC เราสังเกตเห็นตัวอ่อนกินเม็ดเมล็ดพืชบด (รูปที่ 3A) ดังนั้น ตัวอ่อนอาจได้รับไอโซไทโอไซยาเนตที่เป็นพิษในปริมาณที่เข้มข้นกว่าจากการกินเม็ดเมล็ดพืชบด ซึ่งเห็นได้ชัดที่สุดในเมล็ดพืชบด IG และ PG ที่เวลาสัมผัส 24 ชั่วโมง โดยความเข้มข้นของ LC50 ต่ำกว่าการใช้ AITC และ 4-HBITC บริสุทธิ์ 75% และ 72% ตามลำดับ การบำบัดด้วย Ls และ DFP มีความเป็นพิษมากกว่าไอโซไทโอไซยาเนตบริสุทธิ์ โดยมีค่า LC50 ต่ำกว่า 24% และ 41% ตามลำดับ ตัวอ่อนในกลุ่มควบคุมสามารถเข้าดักแด้ได้สำเร็จ (รูปที่ 3B) ในขณะที่ตัวอ่อนส่วนใหญ่ในกลุ่มที่ได้รับการบำบัดด้วยกากเมล็ดพืชไม่สามารถเข้าดักแด้ได้ และการพัฒนาของตัวอ่อนล่าช้าอย่างเห็นได้ชัด (รูปที่ 3B,D) ใน Spodopteralitura ไอโซไทโอไซยาเนตมีความเกี่ยวข้องกับการชะลอการเจริญเติบโตและความล่าช้าในการพัฒนา79
ตัวอ่อนของยุงลาย Ae. Aedes aegypti ถูกสัมผัสกับผงเมล็ด Brassica อย่างต่อเนื่องเป็นเวลา 24–72 ชั่วโมง (A) ตัวอ่อนที่ตายแล้วโดยมีอนุภาคของผงเมล็ดอยู่ในส่วนปาก (วงกลม); (B) การทดลองควบคุม (น้ำเปล่าที่ไม่เติมผงเมล็ด) แสดงให้เห็นว่าตัวอ่อนเจริญเติบโตตามปกติและเริ่มเข้าดักแด้หลังจาก 72 ชั่วโมง (C, D) ตัวอ่อนที่ได้รับการบำบัดด้วยผงเมล็ด พบว่ามีความแตกต่างในการเจริญเติบโตและไม่เข้าดักแด้
เรายังไม่ได้ศึกษาถึงกลไกการออกฤทธิ์ที่เป็นพิษของไอโซไทโอไซยาเนตต่อตัวอ่อนยุง อย่างไรก็ตาม การศึกษาในอดีตในมดแดง (Solenopsis invicta) แสดงให้เห็นว่าการยับยั้งกลูตาไธโอน เอส-ทรานสเฟอเรส (GST) และเอสเทอเรส (EST) เป็นกลไกหลักของการออกฤทธิ์ทางชีวภาพของไอโซไทโอไซยาเนต และ AITC แม้จะมีฤทธิ์ต่ำ ก็สามารถยับยั้งการทำงานของ GST ในมดแดงนำเข้าได้ที่ความเข้มข้นต่ำ ปริมาณที่ใช้คือ 0.5 µg/ml80 ในทางตรงกันข้าม AITC ยับยั้งอะเซทิลโคลีนเอสเทอเรสในด้วงข้าวโพดตัวเต็มวัย (Sitophilus zeamais)81 จำเป็นต้องมีการศึกษาที่คล้ายกันเพื่อชี้แจงกลไกการออกฤทธิ์ของไอโซไทโอไซยาเนตในตัวอ่อนยุง
เราใช้การบำบัด DFP ด้วยความร้อนเพื่อสนับสนุนข้อเสนอที่ว่าการไฮโดรไลซิสของกลูโคซิโนเลตในพืชเพื่อสร้างไอโซไทโอไซยาเนตที่ออกฤทธิ์นั้นทำหน้าที่เป็นกลไกในการควบคุมลูกน้ำยุงโดยกากเมล็ดมัสตาร์ด กากเมล็ด DFP-HT ไม่เป็นพิษในอัตราการใช้งานที่ทดสอบ Lafarga et al. 82 รายงานว่ากลูโคซิโนเลตมีความไวต่อการสลายตัวที่อุณหภูมิสูง การบำบัดด้วยความร้อนยังคาดว่าจะทำให้เอนไซม์ไมโรซิเนสในกากเมล็ดเสียสภาพและป้องกันการไฮโดรไลซิสของกลูโคซิโนเลตเพื่อสร้างไอโซไทโอไซยาเนตที่ออกฤทธิ์ สิ่งนี้ได้รับการยืนยันโดย Okunade et al. 75 ซึ่งแสดงให้เห็นว่าไมโรซิเนสมีความไวต่ออุณหภูมิ โดยแสดงให้เห็นว่ากิจกรรมของไมโรซิเนสถูกยับยั้งอย่างสมบูรณ์เมื่อเมล็ดมัสตาร์ด มัสตาร์ดดำ และรากเลือดสัมผัสกับอุณหภูมิที่สูงกว่า 80°C กลไกเหล่านี้อาจส่งผลให้สูญเสียฤทธิ์ฆ่าแมลงของกากเมล็ด DFP ที่ผ่านการบำบัดด้วยความร้อน
ดังนั้น กากเมล็ดมัสตาร์ดและไอโซไทโอไซยาเนตหลักทั้งสามชนิดจึงเป็นพิษต่อลูกน้ำยุง ด้วยความแตกต่างระหว่างกากเมล็ดมัสตาร์ดและการใช้สารเคมี การใช้กากเมล็ดมัสตาร์ดอาจเป็นวิธีการควบคุมยุงที่มีประสิทธิภาพ จำเป็นต้องมีการค้นหาสูตรที่เหมาะสมและระบบการนำส่งที่มีประสิทธิภาพเพื่อปรับปรุงประสิทธิภาพและความเสถียรของการใช้ผงเมล็ดมัสตาร์ด ผลการวิจัยของเราบ่งชี้ถึงศักยภาพในการใช้กากเมล็ดมัสตาร์ดเป็นทางเลือกแทนยาฆ่าแมลงสังเคราะห์ เทคโนโลยีนี้อาจกลายเป็นเครื่องมือที่เป็นนวัตกรรมใหม่สำหรับการควบคุมยุงที่เป็นพาหะนำโรค เนื่องจากลูกน้ำยุงเจริญเติบโตได้ดีในสภาพแวดล้อมทางน้ำ และกลูโคซิโนเลตในกากเมล็ดมัสตาร์ดจะถูกเปลี่ยนเป็นไอโซไทโอไซยาเนตที่ออกฤทธิ์โดยเอนไซม์เมื่อได้รับความชื้น การใช้กากเมล็ดมัสตาร์ดในน้ำที่มียุงชุกชุมจึงมีศักยภาพในการควบคุมอย่างมีนัยสำคัญ แม้ว่าฤทธิ์ในการฆ่าลูกน้ำของไอโซไทโอไซยาเนตจะแตกต่างกัน (BITC > AITC > 4-HBITC) แต่ก็ยังจำเป็นต้องมีการวิจัยเพิ่มเติมเพื่อตรวจสอบว่าการผสมกากเมล็ดมัสตาร์ดกับกลูโคซิโนเลตหลายชนิดจะเพิ่มความเป็นพิษอย่างมีประสิทธิภาพหรือไม่ นี่เป็นงานวิจัยชิ้นแรกที่แสดงให้เห็นถึงฤทธิ์ฆ่าแมลงของกากเมล็ดกะหล่ำปลีที่สกัดไขมันออกแล้ว และสารไอโซไทโอไซยาเนตที่มีฤทธิ์ทางชีวภาพ 3 ชนิด ต่อแมลงยุง ผลการศึกษาครั้งนี้ถือเป็นความก้าวหน้าครั้งใหม่ โดยแสดงให้เห็นว่ากากเมล็ดกะหล่ำปลีที่สกัดไขมันออกแล้ว ซึ่งเป็นผลพลอยได้จากการสกัดน้ำมันจากเมล็ด อาจเป็นสารฆ่าลูกน้ำที่มีศักยภาพในการควบคุมยุง ข้อมูลนี้สามารถช่วยส่งเสริมการค้นพบสารควบคุมศัตรูพืชทางชีวภาพจากพืช และการพัฒนาสารเหล่านั้นให้เป็นสารกำจัดศัตรูพืชทางชีวภาพที่ราคาถูก ใช้งานได้จริง และเป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม
ชุดข้อมูลที่สร้างขึ้นสำหรับการศึกษาครั้งนี้และการวิเคราะห์ที่ได้นั้น สามารถขอรับได้จากผู้เขียนที่เกี่ยวข้องเมื่อมีการร้องขออย่างสมเหตุสมผล เมื่อสิ้นสุดการศึกษา วัสดุทั้งหมดที่ใช้ในการศึกษา (แมลงและกากเมล็ดพืช) จะถูกทำลาย