Fosane sesquiterp\u00e8nes \u00e0 activit\u00e9 phytotoxique chez Ligustrum chuanxiong
\nLa phytoall\u00e9lopathie d\u00e9signe la lib\u00e9ration de substances chimiques par une plante dans l'environnement, qui ont directement ou indirectement des effets nocifs ou b\u00e9n\u00e9fiques sur une autre plante. La lib\u00e9ration de substances all\u00e9lopathiques est une strat\u00e9gie de survie mise au point par les esp\u00e8ces vivant dans des habitats particuliers afin d'obtenir des avantages \u00e9cologiques. Elle peut affecter la croissance d'autres plantes et la succession des communaut\u00e9s v\u00e9g\u00e9tales dans le m\u00eame habitat, et m\u00eame affecter le mod\u00e8le de distribution et la biodiversit\u00e9 des populations v\u00e9g\u00e9tales dans la r\u00e9gion. Le d\u00e9veloppement d'herbicides naturels respectueux de l'environnement utilisant des substances all\u00e9lopathiques comme compos\u00e9s principaux est actuellement un point chaud de la recherche, parmi lesquels les sesquiterp\u00e8nes ont un grand potentiel.
\nDiverses plantes du genre Ligularia de la famille des Asteraceae, telles que L. virgaurea, L. macrophylla et L. sagitta, pr\u00e9sentent une activit\u00e9 all\u00e9lopathique significative. Les sesquiterp\u00e8nes sont consid\u00e9r\u00e9s comme les principaux composants actifs all\u00e9lopathiques de ces plantes et pr\u00e9sentent souvent une activit\u00e9 phytotoxique. La plante L. cymbulifera, qui appartient \u00e0 ce genre, est largement r\u00e9pandue dans les montagnes Hengduan et pousse dens\u00e9ment dans les prairies alpines \u00e0 2000-4000 m d'altitude dans la r\u00e9gion de Shangri La, dans la province du Yunnan. C'est une esp\u00e8ce dominante dans les p\u00e2turages alpins locaux. Les principaux m\u00e9tabolites secondaires de Ligularia angustifolia sont des sesquiterp\u00e8nes, des sesquiterp\u00e8nes r\u00e9ducteurs de carbone, des bisabolanes sesquiterp\u00e8nes et des alcalo\u00efdes pyrrolizidiques. Dans un premier temps, l'\u00e9quipe de recherche a isol\u00e9 et d\u00e9tect\u00e9 de multiples sesquiterp\u00e8nes ayant une activit\u00e9 toxique pour les plantes \u00e0 partir de ses racines et du sol de la rhizosph\u00e8re. Les r\u00e9sultats exp\u00e9rimentaux sugg\u00e8rent que les sesquiterp\u00e8nes de la classe des taxanes sont susceptibles d'\u00eatre synth\u00e9tis\u00e9s et lib\u00e9r\u00e9s dans le sol autour de la rhizosph\u00e8re par Ligustrum chuanxiong, en tant que substances all\u00e9lopathiques potentielles qui interf\u00e8rent de mani\u00e8re synergique avec la germination et la croissance d'autres graines de plantes, aidant ainsi Ligustrum chuanxiong \u00e0 obtenir des avantages \u00e9cologiques dans les monts Hengduan. Afin de rechercher d'autres substances all\u00e9lopathiques potentielles et d'\u00e9tudier plus avant leurs m\u00e9canismes d'action, et de s\u00e9lectionner des compos\u00e9s principaux pour le d\u00e9veloppement d'herbicides naturels respectueux de l'environnement, cette \u00e9tude continue d'\u00e9tudier les sesquiterp\u00e8nes phytotoxiques de la classe des phoranes chez Ligularia baicalensis.<\/p>\n
Cet article a permis d'isoler 13 sesquiterp\u00e8nes de la fraction m\u00e9thanol 95% de la racine de Ligustrum chuanxiong, dont le compos\u00e9 1, qui est un nouvel alcalo\u00efde sesquiterp\u00e9nique de type \u00e9r\u00e9mophilane-12,8-lactame ; Les compos\u00e9s 2 \u00e0 5 sont des \u00e9r\u00e9mophilanes-12,8-olides, un type de sesquiterp\u00e8nes appartenant \u00e0 la classe des Foshanes ; les compos\u00e9s 6 \u00e0 10 sont des \u00e9r\u00e9mophilanes-14,6-olides, un type de sesquiterp\u00e8nes de la classe des Foshanes ; les compos\u00e9s 11, 12 et 13 sont des furanemophilanes, un type de furan\u00e8nes sesquiterp\u00e8nes (voir figure 1). Les r\u00e9sultats ont montr\u00e9 que les compos\u00e9s 1 \u00e0 13 n'avaient aucune activit\u00e9 inhibitrice sur la germination des graines d'Arabidopsis, mais qu'ils pr\u00e9sentaient tous une certaine activit\u00e9 inhibitrice sur la croissance des racines des graines d'Arabidopsis, et que certains compos\u00e9s pouvaient avancer le temps de germination des graines de 1 \u00e0 2 jours par rapport au groupe t\u00e9moin vierge \u00e0 de faibles concentrations. Ce r\u00e9sultat est coh\u00e9rent avec la litt\u00e9rature : les sesquiterp\u00e8nes ont une activit\u00e9 plus forte dans l'inhibition de l'\u00e9longation des racines que dans l'inhibition de la germination des graines, et les compos\u00e9s toxiques pour les plantes ayant un potentiel all\u00e9lopathique pr\u00e9sentent souvent un effet promoteur sur la germination des graines \u00e0 de faibles concentrations. Des \u00e9tudes r\u00e9centes ont montr\u00e9 que les plantes ont d\u00e9velopp\u00e9 une nouvelle strat\u00e9gie appel\u00e9e \"germination suicide\" ou \"strat\u00e9gie du pot de miel\" pour lutter contre les plantes parasites : les substances all\u00e9lopathiques lib\u00e9r\u00e9es par les plantes h\u00f4tes, telles que les strigolactones (SL), peuvent induire et stimuler la germination des graines des plantes parasites, telles que Striga spp. Si elles sont cultiv\u00e9es dans un environnement d\u00e9pourvu de plante h\u00f4te, ces graines germ\u00e9es acc\u00e9l\u00e9reront leur mort en raison d'un manque d'apport en nutriments, r\u00e9duisant ainsi la r\u00e9serve de graines de plantes parasites dans le sol. Face \u00e0 des pressions environnementales complexes, les substances all\u00e9lopathiques jouent souvent des r\u00f4les \u00e9cologiques multiples. Les r\u00e9sultats de cette exp\u00e9rience sugg\u00e8rent qu'en plus d'inhiber directement la germination et la croissance d'autres graines de plantes, les sesquiterp\u00e8nes de Ligustrum chuanxiong peuvent \u00e9galement adopter une strat\u00e9gie similaire \u00e0 la \"germination suicidaire\" mentionn\u00e9e ci-dessus, c'est-\u00e0-dire induire et promouvoir la germination d'autres graines de plantes, puis induire la mort des cellules de l'extr\u00e9mit\u00e9 de la racine d'une mani\u00e8re ou d'une autre, inhiber leur absorption de nutriments et acc\u00e9l\u00e9rer leur mort, r\u00e9duisant ainsi la consommation de nutriments dans le sol environnant par ces plantes. \u00c0 l'heure actuelle, il n'existe pas de rapports de recherche similaires, et cette hypoth\u00e8se doit \u00eatre v\u00e9rifi\u00e9e par des exp\u00e9riences.<\/p>\n
En comparant les effets des compos\u00e9s 3, 5 et 13 avec d'autres compos\u00e9s sur la promotion de la germination pr\u00e9coce des graines, les r\u00e9sultats sugg\u00e8rent que la formation d'anneaux lactones en position 6 et les substituants en position 15 peuvent affecter l'effet de promotion ; s'il y a 3 cha\u00eenes lat\u00e9rales et 10 groupes hydroxyles substitu\u00e9s, il peut y avoir un effet inhibiteur ; la pr\u00e9sence d'une cha\u00eene lat\u00e9rale \u00e0 6 chiffres peut avoir un effet de promotion. D'autre part, l'activit\u00e9 inhibitrice des compos\u00e9s 1 \u00e0 13 sur la croissance des racines d'Arabidopsis est li\u00e9e \u00e0 la concentration et \u00e0 la structure du compos\u00e9 (voir figure 4). D'apr\u00e8s les r\u00e9sultats des exp\u00e9riences pr\u00e9c\u00e9dentes, l'activit\u00e9 inhibitrice des sesquiterp\u00e8nes de Ligustrum chuanxiong sur la croissance des racines d'Arabidopsis suit le sch\u00e9ma suivant : les sesquiterp\u00e8nes de type furanermophiliane ont une meilleure toxicit\u00e9 pour les plantes, et le type furanermophiliane>le type \u00e9r\u00e9mophiliane-14,6-olides>le type \u00e9r\u00e9mophiliane-12,8-oolides>le type \u00e9r\u00e9mophiliane modifi\u00e9. En comparant les activit\u00e9s inhibitrices des compos\u00e9s 11, 12 et 13 sur la croissance des racines d'Arabidopsis, la CE50 du compos\u00e9 13 \u00e9tait de 44,15 \u00b1 5,21 \u03bc g\/mL, tandis que les CE50 des compos\u00e9s 11 et 12 \u00e9taient respectivement de 2,30 \u00b1 2,92 et 75,62 \u00b1 1,33 \u03bc g\/mL. Ceci sugg\u00e8re que l'activit\u00e9 est meilleure lorsque les substituants en position 6 et 15 des diterp\u00e8nes de type furanermophilane ne forment pas d'anneaux lactones. En comparant les activit\u00e9s inhibitrices des compos\u00e9s 6-10 sur la croissance des racines d'Arabidopsis, les compos\u00e9s 6 et 9 ont montr\u00e9 une activit\u00e9 similaire, ce qui indique que la double liaison sur l'anneau A des sesquiterp\u00e8nes de type \u00e9r\u00e9mophilane-14,6-olides a peu d'effet sur la toxicit\u00e9 pour les plantes. En comparant les activit\u00e9s inhibitrices des compos\u00e9s 2 \u00e0 5 sur la croissance des racines d'Arabidopsis, il n'y a pas de grande diff\u00e9rence d'activit\u00e9 entre les compos\u00e9s 2 et 5, ce qui indique que les 6e et 15e substituants des sesquiterp\u00e8nes de type \u00e9r\u00e9mophilane-12,8-olides forment des anneaux lactones et que la pr\u00e9sence de substituants en 3e position n'a que peu d'effet sur l'activit\u00e9. En comparant les activit\u00e9s inhibitrices des compos\u00e9s 1 et 3, 3, 5 et 4, 6 et 7, 9 et 10 sur la croissance des racines d'Arabidopsis, on a constat\u00e9 que la toxicit\u00e9 pour les plantes \u00e9tait renforc\u00e9e lorsqu'il y avait une substitution hydroxyle en position 10, ce qui est coh\u00e9rent avec les r\u00e9sultats de recherches ant\u00e9rieures. Le compos\u00e9 13 a pr\u00e9sent\u00e9 la meilleure activit\u00e9 de toxicit\u00e9 pour les plantes dans cette exp\u00e9rience. L'analyse structure-activit\u00e9 ci-dessus permet de conclure que les sesquiterp\u00e8nes de type furanermophilane contenant 10 groupes hydroxyle et 6 substitutions de cha\u00eenes lat\u00e9rales ont le potentiel de servir de compos\u00e9s conducteurs d'herbicides naturels respectueux de l'environnement. Par cons\u00e9quent, la prochaine \u00e9tape consistera \u00e0 rechercher d'autres compos\u00e9s de ce type dans le Ligustrum chuanxiong et \u00e0 cribler les compos\u00e9s principaux pour le d\u00e9veloppement d'herbicides naturels respectueux de l'environnement.<\/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