Листья маньчжурского ореха содержат ключ к экологичному контролю сорняков

Исследователи из Университета Кюсю (Япония) обнаружили в листьях маньчжурского ореха (Juglans mandshurica Maxim.) мощное соединение, подавляющее рост сорняков. Открытие соединения 2Z-декапренол и его уникального механизма действия может привести к созданию более устойчивых гербицидов.

Исследование проводилось совместно с учёными из Университета Дзюнтэндо (Япония) и Университета Чулалонгкорн (Таиланд) и опубликовано в Journal of Agricultural and Food Chemistry.

Работа была вдохновлена наблюдением, что под некоторыми деревьями другие растения не растут. Это явление — аллелопатия, когда растения выделяют химические вещества (аллелохимики) для подавления конкурентов.

Маньчжурский орех в Японии является распространённым и аллелопатичным деревом. Хотя для многих видов ореха (Juglans) основным аллелохимиком считается юглон, его роль в эффекте маньчжурского ореха была неясна.

Для проверки исследователи разработали почвенный биотест, имитирующий естественный процесс: лист падает на землю и выделяет химические вещества в почву. Многие лабораторные тесты не включают почву, которая может поглощать или разлагать соединения.

В модели фильтровальная бумага, обработанная экстрактом листьев, помещалась на слой почвы, имитируя опавший лист. Затем команда провела биотест-направленную фракционирование, разделяя сырой экстракт на химические группы и тестируя их способность ингибировать рост сеянцев табака (выбранного из-за надёжной всхожести).

Наиболее активной химической группой оказалась неполярная n-гексановая фракция, которая не содержала юглон. Фракция хлороформа, содержавшая юглон, показала меньший ингибирующий эффект. Тестирование чистого юглона в естественной концентрации также не повлияло на вес сеянцев. Это указало на наличие другого, более мощного соединения.

После шести раундов очистки и тестирования команда выделила единственное соединение, ответственное за самую высокую активность — 2Z-декапренол. Это первый случай, когда это соединение описано как аллелохимик. 2Z-декапренол значительно подавлял рост сеянцев табака, вызывая снижение веса и характерное закручивание корней.

Анализ генетической активности у модельного растения Arabidopsis thaliana после обработки показал, что 2Z-декапренол заставляет растение активировать некоторые защитные механизмы (выработка защитных химикатов, укрепление структуры). Но одновременно соединение нарушает другие важные пути, необходимые для управления стрессом и эффективного иммунного ответа, что фактически останавливает рост растения.

Хотя открытие механизма действия 2Z-декапренола открывает новый путь для разработки биогербицидов, исследование находится на начальной стадии.

«Чтобы разработать 2Z-декапренол в жизнеспособный биогербицид, необходимо провести обширные испытания на безопасность и токсичность для людей и животных, дополнительно прояснить его точный механизм и решить проблемы крупномасштабного производства», — отмечают авторы.