В Польше распространение черемухи поздней, или американской вишни, вызывает беспокойство, но исследователи нашли способ извлечь ощутимую пользу для продовольственной безопасности из листьев этого растения.
Поскольку производство органического зерна растет, увеличивается и потребность в биопрепаратах. Они нужны как для выращивания этой продукции, так и для хранения, поскольку использование агрохимикатов в этой системе запрещено.
Одним из особенно разрушительных вредителей хранящегося зерна является амбарный долгоносик, Sitophilus granarius (L.). Это насекомое может привести к значительным потерям зерна после сбора урожая, что влияет на продовольственную безопасность и экономическую стабильность.
Недавние исследования, проведенные учеными из Вроцлавского университета экологических наук о жизни, изучили многообещающее природное решение против абмарного долгоносика на хранимом зерне. Они изучили потенциал экстрактов инвазивного дерева – поздней черемухи - в качестве естественного сдерживающего фактора питания вредителя эффектном отпугивания.
Ученые приготовили метанольные экстракты из листьев поздней черемухи. Метанольная экстракция — это распространенный лабораторный метод, при котором метанол используется в качестве растворителя для извлечения различных химических соединений из растительного сырья. После того, как экстракты были получены, они подверглись детальному химическому анализу с использованием передовых методов, таких как жидкостная хроматография-масс-спектрометрия (ЖХ-МС/МС). Этот процесс позволяет исследователям разделять и идентифицировать отдельные химические соединения, присутствующие в сложном растительном экстракте. В результате анализа выявлен богатый состав полезных растительных соединений, в первую очередь фенольных в высоких концентрациях. Дальнейший анализ ЖХ-МС/МС конкретно определил лютеолин-7-O-глюкозид, кофейную кислоту и хлорогеновую кислоту как одни из наиболее распространенных соединений.
Затем эффективность этих экстрактов была проверена с помощью «метода пшеничных вафель». Пластины из пшеницы были обработаны экстрактом и проверено, сколько долгоносиков питались обработанными пластинами по сравнению с необработанными.
Результаты показали, что экстракт листьев Prunus serotina продемонстрировал средний уровень антифидантной – антипитательной - активности во всех протестированных концентрациях (3,5, 5,0 и 12,0 мг/мл). Важно отметить, что как самцы, так и самки долгоносиков потребляли значительно меньше обработанных экстрактом вафель. Угнетение кормления было еще сильнее у самок долгоносиков при самой высокой испытанной концентрации. Это указывает на то, что экстракты эффективно отпугивают абмарных долгоносиков от кормления, а их эффективность увеличивается при более высоких концентрациях.
Исследование предполагает, что антифидантные свойства экстрактов обусловлены сложным взаимодействием различных природных соединений, включая флавоноиды, фенольные кислоты и цианогенные гликозиды.
Это многокомпонентное действие является значительным преимуществом, поскольку оно затрудняет развитие устойчивости у вредителей, что является распространенной проблемой односоставных синтетических пестицидов. Присутствие фенольных кислот, таких как хлорогеновая кислота и флавоноиды в растительных экстрактах, ранее было связано с инсектицидной активностью против других основных сельскохозяйственных вредителей. Например, исследования показали, что растительные экстракты, содержащие кверцетин, тип флавоноидов, и хлорогеновую кислоту, могут быть эффективны против таких вредителей, как кукурузная лиственная совка Spodoptera frugiperda, основной вредитель кукурузы. Было доказано, что кверцетин нарушает физиологию насекомых, взаимодействуя с такими важными ферментами, как ацетилхолинэстераза, которая жизненно важна для нервной функции у насекомых.
Кроме того, идентификация цианогенных гликозидов в экстрактах поздней черемухи согласуется с существующими знаниями о роде Prunus. Известно, что Prunus serotina содержит эти соединения, аналогичные тем, которые содержатся в горьком миндале, такие как амигдалин и его предшественник пруназин. Эти соединения могут выделять цианистый водород при разложении, который известен своим отпугивающим или токсическим действием на различные организмы, включая насекомых. Наличие таких разнообразных активных соединений в экстрактах листьев поздней черемухи предполагает надежный и многогранный механизм защиты от вредителей.
Это исследование, проведенное Вроцлавским университетом наук об окружающей среде, подчеркивает значительный потенциал Prunus serotina в качестве источника для разработки новых, натуральных растительных пестицидов. Предлагая более безопасную растительную альтернативу, такие экстракты могут помочь уменьшить загрязнение окружающей среды, поддержать биоразнообразие и смягчить проблему устойчивости к пестицидам, тем самым способствуя более устойчивым методам ведения сельского хозяйства. Будущие исследования будут сосредоточены на выделении конкретных ключевых активных соединений, ответственных за антифидантные эффекты, и дальнейшей оценке их эффективности, что проложит путь к их практическому применению в борьбе с вредителями.
Источник: www.nature.com. Авторы: Паулина Бончек, Яцек Лычко, Камила Твардовска, Мариуш Ивановски, Ивона Грусс, Яцек Твардовски. doi.org/10.1038/s41598-025-10326-1