Printre diferiții factori dăunători în creșterea culturilor, buruienile sunt deosebit de dăunătoare și provoacă mai multe pierderi de randament decât pierderile combinate cauzate de bolile plantelor și dăunătorii din întreaga lume. Dacă buruienile nu sunt controlate, aproximativ 33% -53% din recoltă va fi distrusă. În mod tradițional, erbicidele chimice au fost folosite pentru a îndepărta buruienile în cultivarea pe scară largă a ierburilor chinezești. Cu toate acestea, în timp ce erbicidele chimice afectează creșterea și dezvoltarea buruienilor, ele au, de asemenea, efecte mai mult sau mai puțin adverse asupra ierburilor chinezești, care în cele din urmă vor afecta randamentul, calitatea și eficacitatea clinică a ierburilor chinezești. În plus, utilizarea pe termen lung a unor cantități mari de erbicide poate determina dezvoltarea rezistenței buruienilor, ceea ce face mai dificilă combaterea ulterioară a buruienilor. Chemosensibilizarea se referă la efectele benefice și dăunătoare ale metaboliților secundari ai plantelor, bacteriilor, ciupercilor și algelor asupra creșterii și dezvoltării organismelor din ecosistemele agricole și naturale, care sunt numite substanțe chemosensibilizate. Utilizarea substanțelor chimiosensibile ca erbicide derivate din plante devine un subiect fierbinte de cercetare, deoarece acestea nu au efecte reziduale sau toxice.
Mugwort este frunza uscată de Artemisia argiyi Levl. et Vant. din familia Asteraceae, care are ca efect încălzirea fluxului menstrual și oprirea sângerărilor, dispersarea frigului și ameliorarea durerii; se foloseste extern pentru a elimina umezeala si ameliorarea mancarimii. Încă din vechile scripturi poetice chinezești, s-a consemnat că frunzele de moxa erau folosite pentru a induce focul, iar prima carte medicală din China, Clasicul de medicină internă a împăratului galben, a înregistrat utilizarea frunzelor de moxa pentru terapia cu moxibustie. Farmacologia modernă a demonstrat că frunzele de mugwor au diverse efecte farmacologice precum antibacteriene, antivirale, hemostatice, antitumorale, hepatoprotectoare și coleretice, antioxidante, antitusive, analgezice și antiinflamatoare, hipoglicemiante și imunomodulatoare, acizii fenolici, flavonoidele și principalele ei fiind severoizi. componente farmacologice. Cu toate acestea, echipa a observat pe teren că mugwort are o concurență puternică pentru nișe ecologice și este o comunitate dominantă cu puține buruieni înconjurătoare și biodiversitate scăzută, sugerând că mugwort poate avea un efect biologic și ecologic senzorial mai intens. Între timp, într-un experiment anterior privind plantarea ecologică a ierburilor chinezești, pulberea de mugwor a fost concepută pentru a fi folosită ca îngrășământ pentru crizantemă, echinaceea și atractylodes și s-a constatat întâmplător că tratamentele cu pulbere medie și înaltă de mugwor au avut un efect de inhibiție semnificativ asupra buruienilor. specii, număr și biomasă în câmpurile de crizantemă, echinacea și atractilode comparativ cu martor. Rezultatele sugerează că frunzele de mugwort pot avea efecte erbicide semnificative și pot fi dezvoltate ca erbicid derivat din plante, astfel încât efectele sale erbicide au fost evaluate sistematic și au fost investigate baza materială și mecanismul de acțiune.
Pentru prima dată, echipa a descoperit că extractele apoase de frunze de mugwor au o activitate inhibitoare puternică împotriva buruienilor monocotiledonate Setaria viridis și Echinochloa crusgalli și a buruienilor dicotiledonate Portulaca oleracea și Amaranthus retroflexus. Folosind activitatea erbicidă ca ghid și combinat cu LC-MS pentru a efectua separarea țintită, sa constatat că compusul acidului fenolic acidul izoclorogenic A este principala substanță activă chimiosensibil în mugwor și a fost detectat în solul de creștere al mugwort, indicând faptul că mugwort. poate inhiba creșterea buruienilor prin eliberarea acidului izoclorogenic A în mediu. În același timp, spectrul larg de activitate de inhibare a buruienilor a izoclorogenului A a fost confirmat de inhibarea creșterii buruienilor în șase familii diferite, indicând faptul că izoclorogenicul A poate fi folosit ca erbicid verde și poate oferi, de asemenea, hrană de gândire și inspirație pentru noi erbicide ca un compus de pionier.
Fig. 1 Izolarea ghidată de activitate a substanțelor active chimiosensibile din extractele apoase de frunze de mugwor
Figura 2 Evaluarea activității erbicide cu spectru larg a acidului izoclorogenic A
Analiza fiziologică a arătat că tratamentul cu acidul izoclorogenic A a făcut ca frunzele buruienilor să se mototolească, să se îngălbenească și să moară. Microscopia ușoară și microscopia electronică cu transmisie au arătat că acidul izoclorogenic A a cauzat micșorarea celulelor epidermice ale frunzei, mărirea celulelor învelișului vascular al venei frunzei și scăderea clorofilei interne; membrana celulară dizolvată și desprinsă de peretele celular și organelele s-au dezintegrat.
Echipa de cercetare a folosit ARN-seq pentru a elucida modificările nivelurilor de transcriere ale buruienilor după tratamentul cu acid izoclorogenic A. 716 gene au fost exprimate diferențial, dintre care 439 au fost reglate în sus și 277 au fost reglate în jos. „Analiza de îmbogățire KEGG a arătat că inhibarea căii „biosintezei diterpenoidului” este un mecanism important de acțiune pentru activitatea erbicidă a acidului izoclorogenic A, inhibând în principal giberelinele buruienilor și fitoplanctonul. Acest lucru a fost verificat prin măsurătorile RT-qPCR și conținutul de gibereline.
