Screening der antibakteriellen Aktivitäten und Analyse der chemischen Zusammensetzung von Extrakten aus 21 Heilkräutern
Baumwolle (Gossypium hirsutum L.) ist eine Pflanze aus der Familie der Malvaceae und der Gattung Gossypium. Sie ist eine der wichtigsten Wirtschaftspflanzen in China, und ihre Produktion trägt dazu bei, das Einkommen der Landwirte zu erhöhen, die Landwirtschaft zu stabilisieren und die gesunde Entwicklung der Textilindustrie zu fördern. Xinjiang ist das wichtigste Baumwollanbaugebiet in China, dessen Gesamtbaumwollproduktion im Jahr 2022 90,2% der gesamten Baumwollproduktion des Landes ausmachen wird. Aufgrund von Faktoren wie dem langfristigen, großflächigen Daueranbau haben sich jedoch verschiedene Krankheiten wie Baumwollwelke, Fusarium-Welke und Rotfäule stark ausgeweitet, was zu einem erheblichen Rückgang des Ertrags, der Qualität und der Effizienz des Anbaus geführt hat und zu den Hauptfaktoren für die Einschränkung der Baumwollproduktion geworden ist. Derzeit konzentriert sich die Prävention und Bekämpfung von Baumwollkrankheiten hauptsächlich auf die chemische Bekämpfung. Aufgrund des langfristigen Einsatzes chemischer Pestizide und unwissenschaftlicher Medikamente, der Umweltverschmutzung, der zunehmenden Resistenz von Pflanzenpathogenen sowie der hohen Toxizität, der langen Abbauphase und der großen Anreicherung in Lebensmitteln ist dies für die aktuellen Anforderungen an eine hochwertige Baumwollproduktion nicht geeignet. Daher hat sich die Einstellung der Menschen zum Einsatz chemischer Pestizide stark verändert. Durch die Erforschung neuer biologischer Schädlingsbekämpfungsmittel, die hauptsächlich aus Pflanzen gewonnen werden, konnte die Inzidenzrate von Pflanzen auf einem niedrigen Niveau gehalten werden, was sie zu einer wirksameren und sichereren Alternative gemacht hat.

In umfangreichen Untersuchungen wurde festgestellt, dass Pflanzenextrakte eine signifikante hemmende Wirkung auf pathogene Bakterien haben, die Baumwollwelke, Rotfäule und Fusariumwelke verursachen. So fanden El Samawaty et al. heraus, dass Extrakte aus vier Pflanzen, Zimt, Nelke, Knoblauch und Ingwer, die 10 Erreger der Baumwollkeimlingswelke in unterschiedlichem Maße hemmten, wobei Nelken- und Knoblauchextrakte die beste antibakterielle Wirkung zeigten. Pei et al. stellten in ihrer Studie über die antibakterielle Aktivität von Extrakten aus fünf traditionellen chinesischen Heilkräutern, nämlich Sophora alopecuroides, Paeonia lactiflora, Polygonatum sibiricum, Hedyotis diffusa und Paeonia lactiflora, gegen die Baumwollwelkekrankheit fest, dass Paeonia lactiflora mit einer Hemmungsrate von über 54% die beste Hemmwirkung hatte. Guo et al. untersuchten die antibakterielle Aktivität von Extrakten aus drei Artemisia-Pflanzen, darunter Artemisia scoparia, Artemisia scoparia und Artemisia scoparia, mit der Methode zur Messung der Myzelwachstumsrate unter Verwendung des Baumwollrotfäulepilzes als Teststamm. Die Ergebnisse zeigten, dass der Extrakt von Artemisia scoparia eine starke und stabile antibakterielle Aktivität aufweist. Matloob et al. stellten fest, dass Extrakte aus Klettenblüten und Schwarzkümmelsamen in einer Konzentration von 10% die höchsten Hemmwerte gegen die Fusariumwelke der Baumwolle aufwiesen, mit Hemmwerten von 37,0% bzw. 25,9%. Die hemmende Wirkung von Kürbisrindensamenextrakt ist bei derselben Konzentration geringer.

Die biologische Bekämpfung von Baumwollkrankheiten wie Fusariumwelke und Rotfäule ist eine wirksame Maßnahme, um eine umweltfreundliche landwirtschaftliche Produktion zu erreichen und den Einsatz chemischer Pestizide zu verringern. Xinjiang verfügt über reichhaltige Ressourcen an Heilpflanzen, und die Herstellung von Pestiziden auf Pflanzenbasis durch Nutzung der lokalen Ressourcen ist ein wirksames Instrument zur Förderung der biologischen Bekämpfung. Die Blätter, Blüten und Samen des Stechapfels (Datura stramonium) können als Medizin verwendet werden und bestehen hauptsächlich aus Alkaloiden, ätherischen Ölen und phenolischen Verbindungen. Der Stechapfel hat insektizide, nagetierabtötende, unkrautbekämpfende und antibakterielle Eigenschaften und ist in Xinjiang auf Ackerland und salzhaltigem Alkaliland weit verbreitet. Alkaloide, eine Art organischer, stickstoffhaltiger Wirkstoffe in lebenden Organismen, machen über 60% der niedermolekularen Arzneimittel aus und sind damit die vielversprechendste Verbindungsklasse bei der Entwicklung neuer Naturstoffmedikamente. Ziel dieser Studie ist es, die hemmende Wirkung von Heilpflanzen in Xinjiang auf Baumwollkrankheiten zu untersuchen, um so Anhaltspunkte für die Entwicklung von Pestiziden auf Pflanzenbasis in Xinjiang zu erhalten.

In dieser Studie wiesen 21 Ethanolextrakte von Pflanzen eine unterschiedlich starke antibakterielle Aktivität gegen pathogene Bakterien (Fusarium oxysporum, Fusarium oxysporum und Fusarium oxysporum) auf, die drei Baumwollkrankheiten in Xinjiang verursachen. Der Ethanolextrakt von Datura hatte eine starke antibakterielle Aktivität gegen diese drei Krankheitserreger, was darauf hindeutet, dass Datura ein Breitspektrum-Fungizid ist. In einschlägigen Studien wurde nachgewiesen, dass Datura eine antibakterielle Wirkung auf Fusarium oxysporum, Fusarium oxysporum und Fusarium oxysporum hat. Die antibakterielle Aktivität in dieser Studie war jedoch nicht signifikant, was auf die Extraktionsmethode von Datura und die Unfähigkeit, die wirksamen antibakteriellen Bestandteile vollständig zu extrahieren, zurückzuführen sein könnte. Daher kann es signifikante Unterschiede in der Wirksamkeit desselben Wirkstoffs bei unterschiedlichen Konzentrationen geben, so dass weitere Forschung in Bezug auf die Extraktionsrate und andere Aspekte in dieser Studie erforderlich ist. Darüber hinaus verfügt Xinjiang über ein riesiges Territorium und reiche Pflanzenressourcen aufgrund unterschiedlicher Klimazonen und komplexer natürlicher geografischer Bedingungen. Es gibt mehr als 100 Pflanzenarten, die als pflanzliche Pestizide verwendet werden können. In dieser Studie wurden einige Pflanzen nach dem Zufallsprinzip aus ungünstigen Umgebungen wie salzhaltigem Alkaliland und trockenem Land in Xinjiang gesammelt. Einerseits bereichert dies die Vielfalt der antibakteriellen Pflanzen in Xinjiang, aber es gibt immer noch eine gewisse Spezifität, die weitere Forschung erfordert.

Nach den Ergebnissen dieses Experiments enthält der Ethanol-Rohextrakt aus Alraunenstängeln und -blättern hauptsächlich 21 wichtige chemische Substanzen. Alkaloide sind die aktivsten pharmakologischen Bestandteile der Alraune, darunter vor allem Scopolamin, Betain, 6-Desoxy-Bockweizenalkaloide, α-Solanin und Tomatenalkaloide. Frühere Untersuchungen haben gezeigt, dass die wichtigsten Alkaloide in Datura stramonium Scopolamin und Atropin sind, was die Existenz von Scopolamin bestätigt. Ein weiterer Hauptbestandteil, Atropin, wurde in diesem Versuch jedoch nicht gefunden. Eine Literaturrecherche ergab, dass der Gehalt an Scopolamin im Blattgewebe von Datura stramonium während des Ernährungszeitraums ungewöhnlich höher war als der von Atropin, während der Gehalt an Atropin in den Wurzeln und Stängeln viel höher war als der von Scopolamin. Dies könnte darauf zurückzuführen sein, dass in diesem Versuch hauptsächlich das Blattgewebe während der Ernährungsphase von Datura untersucht wurde und dass Atropin und Scopolamin in den verschiedenen Teilen und Wachstumsstadien von Datura erhebliche Unterschiede aufweisen, was zu Unterschieden in der Analyse der Zusammensetzung von Datura führt.

Diese Studie zeigt, dass die pflanzlichen Ressourcen in Xinjiang eine extrem hohe medizinische Aktivität und ein großes Forschungspotenzial für antibakterielle Wirkstoffe haben, die auf pflanzlicher Forschung beruhen und die Inspiration für neue Arzneimittelverbindungen liefern. Allerdings handelt es sich bei dieser Studie nur um ein vorläufiges Screening und eine Analyse, und es gibt noch einige Unterschiede zu früheren Untersuchungen. Die Wirkungsweise und der Wirkmechanismus der ausgewählten wirksamen Pflanzenextrakte sowie ihre bakterizide Aktivität an lebenden Pflanzen sollten weiter erforscht werden, um sie für die Entwicklung und Nutzung neuer pflanzlicher Arzneimittel in der Landwirtschaft einzusetzen.