Fosan-sesquiterpener med fytotoksisk aktivitet i Ligustrum chuanxiong
\nFytoallelopati refererer til frigivelse af kemikalier fra en plante til milj\u00f8et, som direkte eller indirekte har skadelige eller gavnlige virkninger p\u00e5 en anden plante. Frigivelse af allelopatiske stoffer er en overlevelsesstrategi, som er udviklet af arter i s\u00e6rlige habitater for at opn\u00e5 \u00f8kologiske fordele. Det kan p\u00e5virke v\u00e6ksten af andre planter og successionen af plantesamfund i samme habitat og endda p\u00e5virke udbredelsesm\u00f8nsteret og biodiversiteten af plantepopulationer i regionen. Udviklingen af milj\u00f8venlige naturlige herbicider, der bruger allelopatiske stoffer som ledende forbindelser, er i \u00f8jeblikket et forsknings-hotspot, hvor sesquiterpener har et stort potentiale.
\nForskellige planter af Ligularia-sl\u00e6gten i Asteraceae-familien, s\u00e5som L. virgaurea, L. macrophylla og L. sagitta, udviser betydelig allelopatisk aktivitet. Sesquiterpener anses for at v\u00e6re de vigtigste allelopatiske aktive komponenter i disse planter og udviser ofte fytotoksisk aktivitet. Planten L. cymbulifera, som h\u00f8rer til denne sl\u00e6gt, er vidt udbredt i Hengduan-bjergene og vokser t\u00e6t p\u00e5 alpine enge i 2000-4000 meters h\u00f8jde i Shangri La-omr\u00e5det i Yunnan-provinsen. Det er en dominerende art i de lokale alpine gr\u00e6sgange. De vigtigste sekund\u00e6re metabolitter i Ligularia angustifolia er sesquiterpener, kulstofreducerende sesquiterpener, bisabolan-sesquiterpener og pyrrolizidinge-alkaloider. I den tidlige fase isolerede og p\u00e5viste forskerholdet flere sesquiterpener med plantetoksisk aktivitet fra r\u00f8dderne og rhizosf\u00e6rejorden. Fors\u00f8gsresultaterne tyder p\u00e5, at sesquiterpenerne i taxanklassen sandsynligvis syntetiseres og frigives i jorden omkring rhizosf\u00e6ren af Ligustrum chuanxiong som potentielle allelopatiske stoffer, der synergistisk forstyrrer spiring og v\u00e6kst af andre plantefr\u00f8 og derved hj\u00e6lper Ligustrum chuanxiong med at opn\u00e5 \u00f8kologiske fordele i Hengduan-bjergene. For at s\u00f8ge efter flere potentielle allelopatiske stoffer og yderligere studere deres virkningsmekanismer og screene ledende forbindelser til udvikling af milj\u00f8venlige naturlige herbicider forts\u00e6tter dette studie med at unders\u00f8ge de fytotoksiske sesquiterpener i phoran-klassen i Ligularia baicalensis.<\/p>\n
Denne artikel isolerede 13 sesquiterpener fra 95%-methanolfraktionen af Ligustrum chuanxiong-rod, herunder forbindelse 1, som er en ny eremophilan-12,8-lactam-type sesquiterpenalkaloid; Forbindelserne 2-5 er eremophilan-12,8-olider, en type sesquiterpener, der tilh\u00f8rer Foshanes-klassen; Forbindelserne 6-10 er sesquiterpener af eremophilan-14,6-olid-typen i Foshane-klassen; Forbindelserne 11, 12 og 13 er furanemophilan-sesquiterpener af furanen-typen (se figur 1). Den plantetoksiske aktivitet af ovenn\u00e6vnte forbindelser blev unders\u00f8gt, og resultaterne viste, at forbindelserne 1-13 ikke havde nogen h\u00e6mmende aktivitet p\u00e5 Arabidopsis-fr\u00f8spiring, men alle udviste en vis h\u00e6mmende aktivitet p\u00e5 Arabidopsis-fr\u00f8rodsv\u00e6kst, og nogle forbindelser kunne fremme fr\u00f8spiringstiden med 1-2 dage sammenlignet med den blanke kontrolgruppe ved lave koncentrationer. Dette resultat er i overensstemmelse med litteraturen: sesquiterpener har en st\u00e6rkere aktivitet i at h\u00e6mme rodforl\u00e6ngelse end i at h\u00e6mme fr\u00f8spiring, og plantetoksiske forbindelser med allelopatisk potentiale udviser ofte en fremmende effekt p\u00e5 fr\u00f8spiring ved lave koncentrationer. Nylige unders\u00f8gelser har vist, at planter har udviklet en ny strategi kaldet \"selvmordsspiring\" eller \"honningkrukke-strategi\" til bek\u00e6mpelse af parasit\u00e6re planter: allelopatiske stoffer, der frigives af v\u00e6rtsplanter, s\u00e5som strigolactoner (SL'er), kan fremkalde og stimulere fr\u00f8spiring af parasit\u00e6re planter, s\u00e5som Striga spp. Hvis de dyrkes i et milj\u00f8 uden en v\u00e6rtsplante, vil disse spirede fr\u00f8 fremskynde deres d\u00f8d p\u00e5 grund af manglende n\u00e6ringstilf\u00f8rsel og dermed reducere reserven af parasit\u00e6re plantefr\u00f8 i jorden. I lyset af det komplekse milj\u00f8m\u00e6ssige pres spiller allelopatiske stoffer ofte flere \u00f8kologiske roller. Resultaterne af dette eksperiment tyder p\u00e5, at sesquiterpenerne i Ligustrum chuanxiong ud over direkte at h\u00e6mme spiring og v\u00e6kst af andre plantefr\u00f8 ogs\u00e5 kan anvende en strategi, der ligner den ovenfor n\u00e6vnte \"selvmordsspiring\", som er at fremkalde og fremme spiring af andre plantefr\u00f8 og derefter fremkalde d\u00f8d af rodspidsceller p\u00e5 en eller anden m\u00e5de, h\u00e6mme deres n\u00e6ringsstofoptagelse og fremskynde deres d\u00f8d og derved reducere disse planters forbrug af n\u00e6ringsstoffer i den omgivende jord. P\u00e5 nuv\u00e6rende tidspunkt er der ingen lignende forskningsrapporter, og denne spekulation skal verificeres yderligere gennem eksperimenter.<\/p>\n
Sammenligning af virkningerne af forbindelser 3, 5 og 13 med andre forbindelser p\u00e5 fremme af tidlig fr\u00f8spiring antyder resultaterne, at dannelsen af lactonringe i 6-position og 15. positionssubstituenter kan p\u00e5virke fremmeeffekten; Hvis der er 3 sidek\u00e6der og 10 hydroxylgrupper substitueret, kan det have en h\u00e6mmende virkning; Tilstedev\u00e6relsen af en 6-cifret sidek\u00e6de kan have en fremmende virkning. P\u00e5 den anden side er den h\u00e6mmende aktivitet af forbindelserne 1-13 p\u00e5 Arabidopsis' rodv\u00e6kst relateret til forbindelsens koncentration og struktur (se figur 4). Baseret p\u00e5 resultaterne af tidligere eksperimenter f\u00f8lger den h\u00e6mmende aktivitet af sesquiterpener fra Ligustrum chuanxiong p\u00e5 Arabidopsis' rodv\u00e6kst f\u00f8lgende m\u00f8nster: sesquiterpener af furanermophilianetypen har bedre plantetoksicitet, og furanermophilianetypen>eremophiliane-14,6-olidetypen>eremophiliane-12,8-olidetypen>modificeret eremophilianetype. N\u00e5r man sammenligner de h\u00e6mmende aktiviteter af forbindelserne 11, 12 og 13 p\u00e5 Arabidopsis' rodv\u00e6kst, var EC50 for forbindelse 13 44,15 \u00b1 5,21 \u03bc g\/mL, mens EC50 for forbindelserne 11 og 12 var henholdsvis 2,30 \u00b1 2,92 og 75,62 \u00b1 1,33 \u03bc g\/mL. Dette tyder p\u00e5, at aktiviteten er bedre, n\u00e5r substituenterne i 6. og 15. position af diterpener af furanermophilantypen ikke danner lactonringe. Ved sammenligning af de h\u00e6mmende aktiviteter af forbindelser 6-10 p\u00e5 Arabidopsis rodv\u00e6kst viste forbindelser 6 og 9 lignende aktivitet, hvilket indikerer, at dobbeltbindingen p\u00e5 A-ringen af eremophilane-14,6-olides type sesquiterpener har ringe effekt p\u00e5 plantetoksicitet. N\u00e5r man sammenligner de h\u00e6mmende aktiviteter af forbindelser 2-5 p\u00e5 Arabidopsis rodv\u00e6kst, er der ikke stor forskel i aktivitet mellem forbindelser 2 og 5, hvilket indikerer, at de 6. og 15. substituenter af eremophilane-12,8-olides sesquiterpener danner lactonringe, og tilstedev\u00e6relsen af substituenter i den 3. position har ringe effekt p\u00e5 aktiviteten. Ved at sammenligne de h\u00e6mmende aktiviteter af forbindelserne 1 og 3, 3, 5 og 4, 6 og 7, 9 og 10 p\u00e5 Arabidopsis rodv\u00e6kst blev det konstateret, at plantetoksiciteten blev forbedret, n\u00e5r der var en hydroxylsubstitution i position 10, hvilket er i overensstemmelse med tidligere forskningsresultater. Forbindelse 13 udviste den bedste plantetoksicitetsaktivitet i dette eksperiment. Ud fra ovenst\u00e5ende struktur-aktivitetsanalyse kan det konkluderes, at sesquiterpener af furanermophilantypen, der indeholder 10 hydroxylgrupper og 6 sidek\u00e6desubstitutioner, har potentiale til at fungere som milj\u00f8venlige naturlige herbicidledende forbindelser. Derfor vil det n\u00e6ste skridt v\u00e6re at s\u00f8ge efter flere forbindelser af denne type fra Ligustrum chuanxiong og screene for ledende forbindelser til udvikling af milj\u00f8venlige naturlige herbicider.<\/p>","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
Fosane sesquiterpenes with phytotoxic activity in Ligustrum chuanxiong Phytoallelopathy refers to the release of chemicals from one plant to the environment, which directly or indirectly have harmful or beneficial effects on another plant. Releasing allelopathic substances is a survival strategy evolved by species in special habitats to gain ecological advantages. It may affect the growth […]<\/p>","protected":false},"author":1,"featured_media":0,"comment_status":"closed","ping_status":"open","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"footnotes":""},"categories":[20],"tags":[],"yoast_head":"\n