Злостный инвазивный сорняк в Таиланде собираются попробовать в качестве средства биологической борьбы с другими сорняками.
Агрохимические гербициды давно широко используются для борьбы с сорняками в сельскохозяйственных системах благодаря их эффективности и простоте применения. Однако растущие экологические проблемы и нормативные ограничения в настоящее время стимулируют интерес к альтернативным стратегиям борьбы с сорняками, включая исследование аллелохимических веществ для разработки природных гербицидов.
Аллелопатия — это хорошо изученное биологическое явление, при котором растения выделяют аллелохимические вещества, влияющие на рост и развитие соседних растений. Таким образом, ее применение в борьбе с сорняками предлагает потенциально экономически эффективную и экологически чистую альтернативу синтетическим гербицидам.
В совокупности аллелохимические вещества представляют собой разнообразную группу вторичных метаболитов, включая фенолы, алкалоиды, флавоноиды, терпеноиды, гидроксиаминовые кислоты и глюкозинолаты. Их фитотоксическое действие зависит от ряда факторов, таких как концентрация химического вещества, часть растения, стадия развития и условия окружающей среды
Малахра головчатая (Malachra capitata) — тропический однолетний сорняк из семейства Мальвовые (Malvaceae), внешне напоминающий бамию. Это травянистый вид, характеризующийся грубыми волосками, шипами, лопастными листьями с зазубренными краями и собранными в соцветия цветками. Хотя малахра произрастает примерно в пятидесяти странах Америки и Западной Африки, она широко распространилась в тропических регионах и признана инвазивным сорняком в Таиланде и ряде стран Юго-Восточной Азии.
Быстрый рост и высокая биомасса привели к тому, что M. capitata привлекает все большее внимание исследователей, стремящихся использовать эту биомассу в непищевых промышленных целях. Важно отметить, что этот вид непригоден для использования в пищевой или кормовой промышленности, что требует поиска альтернативных путей его применения.
Высокая конкурентоспособность в природных и сельскохозяйственных экосистемах предполагает, что аллелопатия может способствовать инвазивности сорняков. Однако аллелопатические соединения, выделяемые растениями, могут влиять не только на сорняки, но и на сельскохозяйственные культуры. Поэтому оценка их воздействия как на целевые сорняки, так и на культуры имеет важное значение для понимания их потенциальной роли и ограничений в системах борьбы с сорняками.
Таким образом, целями международного исследования ученых из Таиланда (Технологический институт имени короля Монгкута в Лакрабанге) и Японии (Университет Сайтама) были: (i) оценка аллелопатического потенциала экстрактов листьев M. capitata , собранных на разных стадиях роста, на выбранных видах сорняков и сельскохозяйственных культур с использованием биотестов на прорастание и ингибирование роста сеянцев; (ii) оценка его гербицидной активности до всходов с помощью экспериментов по мульчированию растительными остатками; (iii) характеристика химического профиля экстракта с помощью фракционирования с использованием биотестов и анализа ГХ-МС; и (iv) исследование физиологических эффектов во время прорастания семян.
«Мы предположили, что аллелопатическая активность M. capitata варьируется в зависимости от стадии развития растения и что экстракт подавляет прорастание семян, вмешиваясь в поглощение воды и активность α-амилазы. В конечном итоге, цель данного исследования — поддержать устойчивые методы борьбы с сорняками путем развития природных гербицидов на растительной основе, которые снижают зависимость от традиционных синтетических агрохимикатов», пояснили авторы работы.
Растения M. capitata выращивали на песчаном суглинке на экспериментальном поле Института технологий имени короля Монгкута в Ладкрабанге, Бангкок, Таиланд, в мае 2024 года, во время сезона дождей. Листья собирали на разных стадиях роста: через 14, 21, 28, 35, 42 и 49 дней после посадки (DAP), что приблизительно соответствует стадиям развития вегетативных листьев (BBCH 12-19).
Собранные листья немедленно промывали проточной водой, чтобы удалить почву и остатки муравьев, затем сушили в сушильном шкафу при температуре 45 °C в течение 72 часов. После сушки листья разрезали на более мелкие кусочки и измельчали в мелкий порошок с помощью электрического блендера, потом приготовляли экстракты. Полученные экстракты оценивали с помощью биотестов на прорастание семян и рост сеянцев, после чего проводилось фракционирование с использованием биотестов и анализ методом ГХ-МС.
Для биотестирования сорняков в качестве представителей широколистных и злаковых сорняков были выбраны соответственно дикая фасоль (Phaseolus lathyroides L.) и ежовник обыкновенный (Echinochloa crus-galli Beauv.).
Семена кукурузы (Zea mays L. var. saccharata), риса (Oryza sativa L.), огурца (Cucumis sativus L.), капусты (Brassica oleracea L.) и китайской капусты (B. chinensis Tsen & Lee) были получены от местного поставщика.
Водные экстракты листьев, как уже говорилось, были получены на разных стадиях роста. Экстракты листьев, собранные через 35 дней после посадки, показали наиболее сильную ингибирующую активность.
Виды двудольных растений (Phaseolus lathyroides, Cucumis sativus, Brassica oleracea и B. chinensis) оказались более восприимчивыми к экстрактам M. capitata, чем злаковые виды (Echinochloa crus-galli, Zea mays и Oryza sativa), что указывает на избирательную фитотоксичность.
В горшечных экспериментах применение остатков листьев в качестве поверхностной мульчи в количестве 100, 200 и 400 г/м² значительно снизило всхожесть дикой фасоли на 11,25%, 35,00% и 71,25% соответственно.
Фракционирование с помощью биоанализа показало, что этилацетатная кислая фракция содержит активные аллелохимические вещества. Это ингибирование было связано со снижением поглощения воды и подавлением активности α-амилазы во время прорастания семян.
Наиболее распространенными компонентами кислотной фракции, определяемыми методом ГХ-МС, были октадекан (12,45%), эйкозан (9,74%) и гексадекан (9,60%). В целом, эти результаты подчеркивают аллелопатический потенциал M. capitata, закладывая основу для дальнейших прикладных исследований и поддерживая использование данного инвазивного растения в целях устойчивого управления сорняками.
Источник: Plants 2026, doi.org/10.3390/plants15050832
На фото M. capitata, произрастающая на экспериментальном поле в Технологическом институте короля Монгкута в Ладкрабанге (А) и морфологическое изображение всего растения (В). Источник: Plants 2026, doi.org/10.3390/plants15050832