Химические гербициды годами спасали урожай, но сегодня они все чаще критикуются. Ученые ищут спасение в самой природе, и на этот раз их внимание привлекло выносливое пустынное растение — полынь заилийская (Seriphidium transiliense). Оказалось, что в её составе прячутся настоящие «биологические киллеры» для сорняков.
Природные продукты растительного происхождения стали важным источником для разработки новых гербицидов благодаря таким преимуществам, как биоразлагаемость, структурное разнообразие и низкий потенциал развития резистентности.
Аллелопатия, то есть явление, при котором растения подавляют рост окружающих растений, выделяя вторичные метаболиты, предоставляет богатый природный химический ресурс для открытия биологических гербицидов.
Многочисленные исследования показали, что соединения растительного происхождения, включая эфирные масла, терпены, фенолы и алкалоиды, проявляют значительную фитотоксическую активность против различных видов сорняков. Примечательно, что успешные случаи коммерциализации доказали возможность преобразования аллелохимических веществ в практические гербициды, такие как, например, цинметилин.
Растения, адаптированные к засушливым и полузасушливым условиям, особенно примечательны в этой области, поскольку они развили разнообразные биоактивные вторичные метаболиты в качестве механизмов экологической защиты при сильном воздействии окружающей среды.
Полынь заилийская (Seriphidium transiliense), многолетний полукустарник семейства Asteraceae, широко распространен в северном Синьцзяне, Китай, где он является ключевым видом в засушливых и полузасушливых пустынных степях северо-западного Китая.
Китайские исследователи выделили из этого растения два ключевых биогербицидных соединения: α-сантонин и ксантоксилин. Если первое было известно ранее, то фитотоксичные способности ксантоксилина стали настоящим открытием. Биологический анализ в чашках Петри показал, что оба соединения значительно подавляли рост сеянцев исследуемых сорных растений (щирица запрокинутая (Amaranthus retroflexus), щетинник или мышей зеленый (Setaria viridis), люцерна посевная (Medicago sativa, которая при одичании становится трудноискоренимым сорняком) и марь сизая (Oxybasis glauca)) в зависимости от дозы.
При концентрации 1000 мкг/мл α-сантонин ингибировал рост корней Amaranthus retroflexus, Setaria viridis, Medicago sativa и Oxybasis glauca на 98,25%, 79,75%, 71,40% и 62,75% соответственно, тогда как соответствующие показатели ингибирования для ксантоксилина составили 59,15%, 89,71%, 38,80% и 62,90%.
Эксперименты в горшках подтвердили, что сорняки погибают не просто так. Вещества вызывают у них мощнейший окислительный стресс — клетки начинают разрушаться, а защитные ферменты растения не справляются с нагрузкой.
Обработанные растения бледнели и желтели (хлороз). Молекулярное моделирование объяснило почему: оба соединения «взламывают» фермент PPO, который отвечает за синтез хлорофилла. Без него растение просто не может поглощать солнечный свет и погибает.
Эти природные соединения, как подчеркнули исследователи, отличные кандидаты на роль новых биогербицидов. Они эффективно уничтожают сорняки, действуя по принципу точечного удара, но при этом остаются частью природного цикла, не отравляя землю на десятилетия.
На графике: химические структуры выделенных соединений α-сантонина (а) и ксантоксилина (b). Источник: Agriculture 2026, doi.org/10.3390/agriculture16070773