Hesperozygis ringens (Benth.) Epling 的精油是否具有在不损害本地物种的情况下控制 Conyza bonariensis (L.) Cronquist 的潜力?

时间:2026年2月3日
来源:Biochemical Systematics and Ecology

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本研究评估了阿根廷鼠尾草(Hesperozygis ringens)精油及其主要成分吡咯烷酮(pulegone)对入侵植物大戟猪殃殃(Conyza bonariensis)和本地草本植物南美车前(Plantago australis)的药毒性。实验显示,0.01%-0.02%的精油显著抑制两者的发芽及早期生长,但对南美车前成株毒性较弱。成株大戟猪殃殃在24小时内出现膜损伤,72小时达到死亡峰值,表明精油通过多成分协同作用产生高效除草效果,为开发环境友好型生物除草剂提供依据。

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Fernanda Bruxel | Amanda Pastório Borges | Amanda Janner Marques | Marcos Vinicius Vizioli Klaus | Mara Cíntia Winhelmann | Alex Dapont | Camila Thais Scheibler | Shirley Martins Silva | Elisete Maria de Freitas
巴西拉杰阿多(Lajeado),塔夸里河谷大学(Universidade do Vale do Taquari – Univates)植物学实验室,生物技术研究生项目,邮编95914-014

摘要

精油(EO)是挥发性植物物质,可用于开发天然除草剂,为环境提供一种危害较小的替代方案。本研究调查了Hesperozygis ringens精油及其主要成分pulegone对入侵植物Conyza bonariensis和本地物种Plantago australis的植物毒性。H. ringens的叶子被采集后,通过水蒸馏法提取精油。在发芽和早期营养生长的生物测定中,测试了0%、0.001%、0.0025%、0.005%、0.01%和0.02%的精油浓度;在成年植物中则测试了0%和1.0%的浓度。实验在受控条件下进行,使用方差分析(ANOVA)来评估数据。精油中含有29种化合物,其中pulegone是主要成分。0.01%和0.02%的浓度抑制了发芽并影响了早期生长,尤其是对C. bonariensis的细胞膜造成了损伤。pulegone本身也具有毒性,但强度低于精油,这表明化合物的协同作用是毒性作用的原因。在成年植物中,精油的毒性作用在24小时后开始显现,并在72小时内达到最大值。结果证实了精油的毒性,表明H. ringens是天然除草剂的潜在来源。

引言

入侵植物对农业系统构成重大挑战,它们与作物竞争,阻碍作物生长并降低产量,从而导致经济损失(Jabran等人,2015年)。控制入侵植物主要依赖于合成除草剂,但合成除草剂的密集使用导致许多杂草物种产生了抗药性,因此需要增加剂量、更频繁地施用,并开发新的活性分子(HRAC-BR,2021年)。2022年,巴西农业使用了约800,652吨活性成分,其中草甘膦是最广泛使用的除草剂(IBAMA,2022年)。其广泛使用选出了抗药性杂草,例如Conyza bonariensis(L.)Cronquist(Buva),这种杂草在玉米(Zea mays L.)和其他作物中十分常见(Gazziero等人,2014年)。
由于除草剂的广泛使用以及杂草的抗药性问题,开发天然产品成为一种有前景的替代方案。自然资源为开发可持续、生态友好且安全的 produk 提供了新的方法,例如开发有效的生物除草剂(Abd-ElGawad等人,2021年)。精油(EO)因其生态特性(如低毒性和对人类健康的最低副作用)而成为合成化学产品的替代品(Werrie等人,2020年)。精油是挥发性植物代谢物,其富含萜类化合物的组成赋予了它们植物毒性,使其成为生物除草剂的潜在候选者(Islam等人,2024年)。它们的作用范围从抑制发芽到叶片枯萎、生长减缓以及氧化和呼吸系统损伤(Kaur等人,2021年;Hasan等人,2021年)。此外,精油在环境方面优于合成除草剂,因为它们的作用时间较短,对土壤、水和非目标生物的影响较小(Hasan等人,2021年)。有许多产生精油的植物种类,其中属于唇形科(Lamiaceae)的植物尤为突出,因为已有研究表明它们是具有除草活性的天然产品的有希望的来源(Maccioni等人,2020年)。Mentha × piperita L. CV. Mitcham(Mahdavikia和Saharkhiz,2015年)、Anisomeles indica L. Kuntze(Batish等人,2012年)、Mesosphaerum suaveolens(L.)Kuntze(Sharma等人,2017年)等。在唇形科植物中,Hesperozygis ringens(Benth.)Epling是一种原产于潘帕生物群的本地物种,其除草活性已得到Bruxel等人(2022年)、Lima等人(2020年)和Pinheiro等人(2017年)的证实。面对入侵杂草带来的日益严峻的挑战以及合成除草剂的环境风险,精油作为可持续杂草管理的天然替代品展现出巨大潜力。这些挥发性植物代谢物因其除草潜力而受到研究,其作用包括抑制发芽、叶片损伤以及干扰生长和生理过程。本研究旨在评估H. ringens精油是否能够有效控制目标杂草Conyza bonariensis,同时不对本地非目标草本植物Plantago australis造成伤害。我们假设精油对C. bonariensis具有毒性,而P. australis由于其本地特性而具有更强的抵抗力。此外,尽管pulegone是精油的主要成分,但单独使用时对两种植物的发芽影响可能有限,因为总体毒性可能是由所有精油成分的协同作用共同导致的。

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