Международная группа исследователей из Италии (Факультет химических наук, Неаполитанский университет Федерико II) и Испании (Департамент селекции растений, Институт устойчивого сельского хозяйства, IAS-CSIC; ALGOSUR SA) предложили использовать в качестве биогербицидного сырья вьюнок полевой (Convolvulus arvensis). Работа опубликована в журнале Agriculture 2022 на портале MDPI.
«Среди всех вредителей сорняки оказывают наибольшее экономическое воздействие на сельское хозяйство, особенно вредоносны паразитические сорняки из-за их способности заражать сельхозкультуры, заимствуя у них питательные ресурсы с помощью гаусторий, образующихся на верхушке корешков. – Пишут авторы. - Семь сорных видов заразихи (виды Orobanche и виды Phelipanche, Orobanchaceae) широко распространены в мире. Например, Orobanche cumana заселяет поля подсолнечника по всей Европе, на Ближнем Востоке и в юго-западной Азии.
Для борьбы с заразихой разработано несколько стратегий, от культурных до химических; однако в большинстве случаев контроль либо неэкономичен, либо обеспечивает неполную защиту.
В качестве наиболее эффективных методов борьбы с заразихой были предложены выращивание устойчивых сортов и химический контроль. Тем не менее, эти методы ограничены для большинства культур, затронутых отсутствием коммерчески доступных устойчивых сортов или отсутствием разрешенных гербицидных методов с достаточной селективностью против паразита и безопасностью для урожая и окружающей среды. Таким образом, необходимо срочно найти новые экологически безопасные методы с эффективным контролем.
Контроль, основанный на природных соединениях, снижает связанные с химическими пестицидами риски для окружающей среды и здоровья человека, одновременно защищая здоровье сельскохозяйственных культур от заражения заразихой.
Растения являются обильными источниками аллелохимических веществ, способных действовать как естественные пестициды, но только небольшая часть растительных метаболитов исследована на гербицидную активность.
Вьюнок полевой - многолетний сорняк – известен аллелопатической активностью, прежде всего, по отношению к сельскохозяйственным культурам. Однако, аллелопатия вьюнка также направлена и против других сорняков. Например, водные экстракты C. arvensis подавляют прорастание семян фалариса (Phalaris minor).
Хотя известно, что экстракты вьюнка содержат активные метаболиты, такие как алкалоиды, гликозиды, смолы и различные фенолы с аллелохимическими свойствами, ответственные за ингибирование корешков заразихи метаболиты ранее никогда не выявлялись. Здесь мы сообщаем о выделении путем фракционирования и идентификации с помощью хроматографических и спектроскопических методов смеси мышьяковой кислоты как метаболитов, ответственных за ингибирующее действие экстракта вьюнка против видов заразихи.
Идентификация активного компонента корней вьюнка позволит производить и поставлять лучшие биогербициды.
Семена вьюнка полевого собирали в сезоне 2016–2017 гг. с поля гречихи в Институте устойчивого сельского хозяйства (IAS-CSIC, Кордова, Испания). Семена сорняков-паразитов были собраны в 2016 году с растений Orobanche crenata, заражающих горох в Испании; Orobanche cumana, заражающих подсолнечник в Испании; Orobanche minor, заражающих красный клевер во Франции, и Phelipanche ramosa, заражающих масличный рапс во Франции.
Сложная смесь мышьяковистых кислот была выделена в качестве метаболитов, ответственных за ингибирующую активность экстракта C. arvensis в отношении роста корешков заразихи.
Корешок заразихи представляет собой паразитический орган, в котором при контакте с хозяином развиваются инфекционные гаустории. Использование аллелохимических препаратов для ингибирования адекватного роста корешков заразихи приводит к тому, что заразиха теряет способность к паразитированию и быстро погибает.
В последнее время мышьяковая кислота привлекла большой интерес из-за своего сходства с различными гликозидами смолы с различной фармакологической активностью, но об их гербицидной активности против сорняков ранее не сообщалось. Полученные результаты стимулируют дальнейшие исследования по выделению чистых мышьяковых кислот, продуцируемых C. arvensis, и основных механизмов их фитотоксического действия на зародыши заразихи.
В данном случае подтверждено, что воздействие на проростки заразихи этой смесью мышьяковистых кислот приводит к сильному фитотоксичному действию на корешки у четырех видов заразихи, поражающих широкий спектр сельскохозяйственных культур во всем мире.
Это открытие прокладывает путь к синтезу новых биогербицидов и может способствовать разработке эффективных и устойчивых стратегий борьбы с заразихой, лечение которой на многих культурах ограничена или вообще отсутствует».
По статье группы авторов (Габриэле Сориано, Моника Фернандес-Апарисио, Марко Маси, Сусана Вилариньо-Родригес, Алессио Чиммино), опубликованной на портале www.mdpi.com.
Фото: pixabay.com.
