Unter den verschiedenen schädlichen Faktoren für das Pflanzenwachstum sind Unkräuter besonders schädlich und verursachen mehr Ernteertragsverluste als die kombinierten Verluste, die durch Pflanzenkrankheiten und Schädlinge weltweit verursacht werden. Wenn Unkräuter nicht bekämpft werden, werden ungefähr 33 Prozent -53 Prozent der Ernte zerstört. Traditionell wurden chemische Herbizide verwendet, um Unkräuter beim großflächigen Anbau chinesischer Kräuter zu entfernen. Während chemische Herbizide jedoch das Wachstum und die Entwicklung von Unkräutern beeinflussen, haben sie auch mehr oder weniger negative Auswirkungen auf die chinesischen Kräuter selbst, was schließlich den Ertrag, die Qualität und die klinische Wirksamkeit der chinesischen Kräuter beeinflussen wird. Zudem kann der langfristige Einsatz großer Herbizidmengen zu Resistenzen bei Unkräutern führen, was eine spätere Unkrautbekämpfung erschwert. Chemosensibilisierung bezieht sich auf die positiven und schädlichen Wirkungen von Sekundärmetaboliten von Pflanzen, Bakterien, Pilzen und Algen auf das Wachstum und die Entwicklung von landwirtschaftlichen und natürlichen Ökosystemorganismen, die als chemosensibilisierte Substanzen bezeichnet werden. Die Verwendung von chemosensitiven Substanzen als pflanzliche Herbizide entwickelt sich zu einem heißen Forschungsthema, da sie keine Rückstände oder toxische Wirkungen haben.
Beifuß ist das getrocknete Blatt von Artemisia argyi Levl. et Vant. aus der Familie der Asteraceae, die den Menstruationsfluss erwärmen und Blutungen stoppen, Kälte zerstreuen und Schmerzen lindern; Es wird äußerlich angewendet, um Feuchtigkeit zu vertreiben und Juckreiz zu lindern. Bereits in den alten chinesischen poetischen Schriften wurde berichtet, dass Moxablätter verwendet wurden, um Feuer zu induzieren, und das erste medizinische Buch in China, der Klassiker der Inneren Medizin des Gelben Kaisers, berichtete über die Verwendung von Moxablättern für die Moxibustion-Therapie. Die moderne Pharmakologie hat gezeigt, dass Beifußblätter verschiedene pharmakologische Wirkungen haben, wie z. B. antibakterielle, antivirale, hämostatische, antitumorale, hepatoprotektive und choleretische, antioxidative, hustenstillende, schmerzlindernde und entzündungshemmende, hypoglykämische und immunmodulatorische Wirkungen, wobei Phenolsäuren, Flavonoide und Sesquiterpene die wichtigsten sind pharmakologische Komponenten. Das Team beobachtete jedoch im Feld, dass Beifuß eine starke Konkurrenz um ökologische Nischen hat und eine dominante Gemeinschaft mit wenigen umgebenden Unkräutern und geringer Artenvielfalt ist, was darauf hindeutet, dass Beifuß eine stärkere sensorische, biologische und ökologische Wirkung haben könnte. Unterdessen wurde in einem früheren Experiment zum ökologischen Anbau von chinesischen Kräutern Beifußpulver als Dünger für Chrysanthemen, Echinacea und Atractylodes verwendet, und es wurde zufällig festgestellt, dass die Behandlungen mit mittlerem und hohem Beifußpulver eine signifikante Hemmwirkung auf Unkraut hatten Art, Anzahl und Biomasse in den Feldern Chrysantheme, Echinacea und Atractylodes im Vergleich zur Blindkontrolle. Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass Beifußblätter eine signifikante herbizide Wirkung und das Potenzial haben könnten, als pflanzliches Herbizid entwickelt zu werden, daher wurden seine herbiziden Wirkungen systematisch bewertet und die materielle Grundlage und der Wirkungsmechanismus untersucht.
Zum ersten Mal fand das Team heraus, dass wässrige Extrakte aus Beifußblättern eine starke Hemmwirkung gegen die monokotylen Unkräuter Setaria viridis und Echinochloa crusgalli sowie die dikotylen Unkräuter Portulaca oleracea und Amaranthus retroflexus aufweisen. Anhand der herbiziden Wirkung und in Kombination mit LC-MS zur gezielten Abtrennung wurde die Phenolsäureverbindung Isochlorogensäure A als hauptsächlicher chemosensitiv wirksamer Stoff im Beifuß gefunden und im Anbauboden des Beifußes nachgewiesen, was auf Beifuß hinweist kann das Unkrautwachstum durch die Freisetzung von Isochlorogensäure A in die Umwelt hemmen. Gleichzeitig wurde das breite Spektrum der unkrauthemmenden Aktivität von Isochlorogen A durch die Hemmung des Unkrautwachstums in sechs verschiedenen Familien bestätigt, was darauf hindeutet, dass Isochlorogen A als grünes Herbizid verwendet werden kann und auch Denkanstöße und Inspiration für Neues liefern kann Herbizide als Pioniersubstanz.
Abb. 1 Aktivitätsgesteuerte Isolierung chemosensitiver Wirkstoffe aus wässrigen Extrakten von Beifußblättern
Abbildung 2 Bewertung der herbiziden Breitbandwirkung von Isochlorogensäure A
Physiologische Analysen zeigten, dass die Behandlung mit Isochlorogensäure A dazu führte, dass Unkrautblätter zerknitterten, vergilbten und abstirbten. Lichtmikroskopie und Transmissionselektronenmikroskopie zeigten, dass Isochlorogensäure A eine Schrumpfung der Epidermiszellen der Blätter, vergrößerte Gefäßhüllenzellen der Blattvenen und eine Abnahme des inneren Chlorophylls verursachte; Zellmembran aufgelöst und von der Zellwand abgelöst und Organellen zerfallen.
Das Forschungsteam verwendete RNA-seq, um die Veränderungen der Transkriptspiegel von Unkräutern nach der Behandlung mit Isochlorogensäure A aufzuklären. 716 Gene wurden differentiell exprimiert, davon 439 hochreguliert und 277 herunterreguliert. „Die KEGG-Anreicherungsanalyse ergab, dass die Hemmung des „Diterpenoid-Biosynthesewegs“ ein wichtiger Wirkmechanismus für die herbizide Aktivität von Isochlorogensäure A ist, die hauptsächlich Gibberelline und Phytoplankton von Unkräutern hemmt. Dies wurde durch RT-qPCR und Messungen des Gibberellingehalts bestätigt.
