Fosan-Sesquiterpene mit phytotoxischer Wirkung in Ligustrum chuanxiong
\nUnter Phytoallelopathie versteht man die Freisetzung chemischer Stoffe von einer Pflanze in die Umwelt, die direkt oder indirekt sch\u00e4dliche oder positive Auswirkungen auf eine andere Pflanze haben. Die Freisetzung allelopathischer Substanzen ist eine \u00dcberlebensstrategie, die von Arten in besonderen Lebensr\u00e4umen entwickelt wurde, um \u00f6kologische Vorteile zu erlangen. Sie kann sich auf das Wachstum anderer Pflanzen und die Sukzession von Pflanzengemeinschaften im selben Lebensraum auswirken und sogar das Verbreitungsmuster und die Artenvielfalt von Pflanzenpopulationen in der Region beeinflussen. Die Entwicklung umweltfreundlicher nat\u00fcrlicher Herbizide unter Verwendung allelopathischer Substanzen als Leitverbindungen ist derzeit ein Forschungsschwerpunkt, wobei Sesquiterpene ein gro\u00dfes Potenzial haben.
\nVerschiedene Pflanzen der Gattung Ligularia aus der Familie der Asteraceae, wie L. virgaurea, L. macrophylla und L. sagitta, weisen eine erhebliche allelopathische Aktivit\u00e4t auf. Sesquiterpene gelten als die wichtigsten allelopathischen Wirkstoffe in diesen Pflanzen und weisen oft eine phytotoxische Wirkung auf. Die Pflanze L. cymbulifera, die zu dieser Gattung geh\u00f6rt, ist in den Hengduan-Bergen weit verbreitet und w\u00e4chst dicht auf alpinen Wiesen in 2000-4000 m H\u00f6he im Shangri-La-Gebiet der Provinz Yunnan. Sie ist eine dominante Art auf den lokalen alpinen Weiden. Die wichtigsten Sekund\u00e4rmetaboliten von Ligularia angustifolia sind Sesquiterpene, kohlenstoffreduzierende Sesquiterpene, Bisabolan-Sesquiterpene und pyrrolizidine Alkaloide. In der Anfangsphase isolierte und entdeckte das Forschungsteam mehrere Sesquiterpene mit pflanzentoxischer Wirkung aus den Wurzeln und dem Boden der Rhizosph\u00e4re. Die Versuchsergebnisse deuten darauf hin, dass die Sesquiterpene der Taxanklasse wahrscheinlich von Ligustrum chuanxiong synthetisiert und in den Boden um die Rhizosph\u00e4re herum freigesetzt werden, und zwar als potenzielle allelopathische Substanzen, die synergetisch die Keimung und das Wachstum anderer Pflanzensamen st\u00f6ren und dadurch Ligustrum chuanxiong zu \u00f6kologischen Vorteilen in den Hengduan-Bergen verhelfen. Um nach weiteren potenziellen allelopathischen Substanzen zu suchen, ihre Wirkungsmechanismen weiter zu untersuchen und Leitverbindungen f\u00fcr die Entwicklung umweltfreundlicher nat\u00fcrlicher Herbizide zu ermitteln, werden in dieser Studie die phytotoxischen Sesquiterpene der Phoran-Klasse in Ligularia baicalensis weiter untersucht.<\/p>\n
In diesem Artikel wurden 13 Sesquiterpene aus der 95%-Methanolfraktion der Wurzel von Ligustrum chuanxiong isoliert, darunter Verbindung 1, ein neues Sesquiterpenalkaloid vom Typ Eremophilan-12,8-Lactam; Die Verbindungen 2-5 sind Eremophilan-12,8-Ole, eine Art von Sesquiterpenen, die zur Klasse der Foshane geh\u00f6ren; die Verbindungen 6-10 sind Sesquiterpene vom Typ Eremophilan-14,6-Ole der Klasse der Foshane; die Verbindungen 11, 12 und 13 sind Furanemophilan-Sesquiterpene vom Typ Furan (siehe Abbildung 1). Die pflanzentoxische Aktivit\u00e4t der oben genannten Verbindungen wurde untersucht, und die Ergebnisse zeigten, dass die Verbindungen 1-13 keine hemmende Wirkung auf die Keimung von Arabidopsis-Samen hatten, aber alle eine gewisse hemmende Wirkung auf das Wurzelwachstum von Arabidopsis-Samen zeigten, und einige Verbindungen konnten die Keimzeit der Samen bei niedrigen Konzentrationen um 1-2 Tage im Vergleich zur leeren Kontrollgruppe beschleunigen. Dieses Ergebnis stimmt mit der Literatur \u00fcberein: Sesquiterpene hemmen das Wurzelwachstum st\u00e4rker als die Keimung von Samen, und pflanzentoxische Verbindungen mit allelopathischem Potenzial haben bei niedrigen Konzentrationen oft eine f\u00f6rdernde Wirkung auf die Keimung von Samen. J\u00fcngste Studien haben gezeigt, dass Pflanzen bei der Bek\u00e4mpfung parasit\u00e4rer Pflanzen eine neue Strategie entwickelt haben, die als \"Selbstmordkeimung\" oder \"Honigtopfstrategie\" bezeichnet wird: Allelopathische Substanzen, die von Wirtspflanzen freigesetzt werden, wie z. B. Strigolactone (SLs), k\u00f6nnen die Samenkeimung von parasit\u00e4ren Pflanzen wie Striga spp. Wenn sie in einer Umgebung ohne Wirtspflanze angebaut werden, sterben diese gekeimten Samen aufgrund mangelnder N\u00e4hrstoffzufuhr schneller ab, wodurch sich die Reserve an parasit\u00e4ren Pflanzensamen im Boden verringert. Angesichts komplexer Umweltbelastungen spielen allelopathische Substanzen oft mehrere \u00f6kologische Rollen. Die Ergebnisse dieses Versuchs lassen vermuten, dass die Sesquiterpene in Ligustrum chuanxiong nicht nur direkt die Keimung und das Wachstum anderer Pflanzensamen hemmen, sondern auch eine \u00e4hnliche Strategie wie die oben erw\u00e4hnte \"selbstm\u00f6rderische Keimung\" verfolgen, d. h. die Keimung anderer Pflanzensamen ausl\u00f6sen und f\u00f6rdern und dann das Absterben der Zellen an der Wurzelspitze auf irgendeine Weise herbeif\u00fchren, wodurch ihre N\u00e4hrstoffaufnahme gehemmt und ihr Absterben beschleunigt wird, wodurch der Verbrauch von N\u00e4hrstoffen im umgebenden Boden durch diese Pflanzen verringert wird. Derzeit gibt es keine \u00e4hnlichen Forschungsberichte, und diese Spekulation muss durch Experimente weiter \u00fcberpr\u00fcft werden.<\/p>\n
Vergleicht man die Wirkungen der Verbindungen 3, 5 und 13 mit anderen Verbindungen auf die F\u00f6rderung der fr\u00fchen Samenkeimung, so deuten die Ergebnisse darauf hin, dass die Bildung von Lactonringen an der 6-Position und Substituenten an der 15-Position den F\u00f6rderungseffekt beeinflussen k\u00f6nnen; bei 3 Seitenketten und 10 substituierten Hydroxylgruppen kann eine hemmende Wirkung auftreten; das Vorhandensein einer 6-stelligen Seitenkette kann eine f\u00f6rdernde Wirkung haben. Andererseits ist die hemmende Wirkung der Verbindungen 1-13 auf das Wurzelwachstum von Arabidopsis von der Konzentration und der Struktur der Verbindung abh\u00e4ngig (siehe Abbildung 4). Basierend auf den Ergebnissen fr\u00fcherer Experimente folgt die hemmende Wirkung von Sesquiterpenen aus Ligustrum chuanxiong auf das Wurzelwachstum von Arabidopsis dem folgenden Muster: Sesquiterpene vom Furanermophiliane-Typ haben eine bessere Pflanzentoxizit\u00e4t, und Furanermophiliane-Typ>Eremophiliane-14,6-Oolid-Typ>Eremophiliane-12,8-Oolid-Typ>modifizierter Eremophiliane-Typ. Vergleicht man die hemmende Wirkung der Verbindungen 11, 12 und 13 auf das Wurzelwachstum von Arabidopsis, so betrug der EC50-Wert von Verbindung 13 44,15 \u00b1 5,21 \u03bc g\/ml, w\u00e4hrend der EC50-Wert der Verbindungen 11 und 12 2,30 \u00b1 2,92 bzw. 75,62 \u00b1 1,33 \u03bc g\/ml betrug. Dies deutet darauf hin, dass die Aktivit\u00e4t besser ist, wenn die Substituenten an der 6- und 15-Position der Diterpene vom Furanermophilan-Typ keine Lactonringe bilden. Vergleicht man die hemmende Wirkung der Verbindungen 6-10 auf das Wurzelwachstum von Arabidopsis, so zeigen die Verbindungen 6 und 9 eine \u00e4hnliche Wirkung, was darauf hindeutet, dass die Doppelbindung am A-Ring der Sesquiterpene vom Typ Eremophilan-14,6-olide wenig Einfluss auf die Pflanzentoxizit\u00e4t hat. Vergleicht man die hemmenden Aktivit\u00e4ten der Verbindungen 2-5 auf das Wurzelwachstum von Arabidopsis, so gibt es keinen gro\u00dfen Unterschied in der Aktivit\u00e4t zwischen den Verbindungen 2 und 5, was darauf hindeutet, dass die 6. und 15. Substituenten der Sesquiterpene vom Typ Eremophilan-12,8-olide Lactonringe bilden und das Vorhandensein von Substituenten an der dritten Position wenig Einfluss auf die Aktivit\u00e4t hat. Beim Vergleich der hemmenden Wirkung der Verbindungen 1 und 3, 3, 5 und 4, 6 und 7, 9 und 10 auf das Wurzelwachstum von Arabidopsis wurde festgestellt, dass die Pflanzentoxizit\u00e4t verst\u00e4rkt wurde, wenn eine Hydroxylsubstitution an Position 10 vorlag, was mit fr\u00fcheren Forschungsergebnissen \u00fcbereinstimmt. Die Verbindung 13 zeigte in diesem Experiment die beste pflanzentoxische Aktivit\u00e4t. Aus der obigen Struktur-Aktivit\u00e4ts-Analyse l\u00e4sst sich schlie\u00dfen, dass Sesquiterpene vom Furanermophilan-Typ mit 10 Hydroxylgruppen und 6 Seitenkettensubstitutionen das Potenzial haben, als umweltfreundliche nat\u00fcrliche Herbizid-Leitverbindungen zu dienen. Daher wird der n\u00e4chste Schritt darin bestehen, nach weiteren Verbindungen dieses Typs aus Ligustrum chuanxiong zu suchen und nach Leitverbindungen f\u00fcr die Entwicklung von umweltfreundlichen nat\u00fcrlichen Herbiziden zu screenen.<\/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