Entre els diferents factors nocius en el creixement dels cultius, les males herbes són especialment perjudicials i causen més pèrdues de rendiment dels cultius que les pèrdues combinades causades per les malalties de les plantes i les plagues a tot el món. Si no es controlen les males herbes, es destruirà aproximadament un 33% -53% de la collita. Tradicionalment, els herbicides químics s'han utilitzat per eliminar les males herbes en el cultiu a gran escala d'herbes xineses. Tanmateix, mentre que els herbicides químics afecten el creixement i el desenvolupament de les males herbes, també tenen efectes més o menys adversos sobre les herbes xineses, que acabaran afectant el rendiment, la qualitat i l'eficàcia clínica de les herbes xineses. A més, l'ús a llarg termini de grans quantitats d'herbicides pot provocar que les males herbes desenvolupin resistència, fent més difícil el control posterior de les males herbes. La quimiosensibilització fa referència als efectes beneficiosos i nocius dels metabòlits secundaris de plantes, bacteris, fongs i algues sobre el creixement i desenvolupament dels organismes agrícoles i dels ecosistemes naturals, que s'anomenen substàncies quimiosensibilitzades. L'ús de substàncies quimiosensibles com a herbicides d'origen vegetal s'està convertint en un tema candent d'investigació, ja que no tenen efectes residuals ni tòxics.
L'artemisia és la fulla seca d'Artemisia argiyi Levl. et Vant. de la família de les asteràcies, que té l'efecte d'escalfar el flux menstrual i aturar el sagnat, dispersar el fred i alleujar el dolor; s'utilitza externament per dissipar la humitat i alleujar la picor. Ja en les antigues escriptures poètiques xineses, es va registrar que les fulles de moxa s'utilitzaven per induir el foc, i el primer llibre mèdic a la Xina, el clàssic de medicina interna de l'emperador groc, va registrar l'ús de fulles de moxa per a la teràpia de moxibustió. La farmacologia moderna ha demostrat que les fulles d'artemisa tenen diversos efectes farmacològics com són antibacterians, antivirals, hemostàtics, antitumorals, hepatoprotectors i colerètics, antioxidants, supressors de la tos, analgèsics i antiinflamatoris, hipoglucèmics i immunomoduladors, sent els àcids fenòlics, flavonoides i els seus principals seqüenters. components farmacològics. No obstant això, l'equip va observar al camp que l'artemisia té una forta competència per als nínxols ecològics i és una comunitat dominant amb poques males herbes circumdants i una baixa biodiversitat, cosa que suggereix que l'artemisia pot tenir un efecte biològic i ecològic sensorial més intensificat. Mentrestant, en un experiment anterior sobre plantació ecològica d'herbes xineses, la pols d'artemisa es va dissenyar per utilitzar-la com a fertilitzant per a crisantem, equinàcia i atractilodes, i es va trobar per casualitat que els tractaments amb pols d'artemisia mitjana i alta tenien un efecte inhibidor significatiu sobre les males herbes. espècies, nombre i biomassa en els camps de crisantem, equinàcia i atractílodes en comparació amb el control en blanc. Els resultats suggereixen que les fulles de la artemisa poden tenir efectes herbicides significatius i potencial per desenvolupar-se com a herbicida derivat de les plantes, de manera que es van avaluar sistemàticament els seus efectes herbicides i es van investigar la base material i el mecanisme d'acció.
Per primera vegada, l'equip va trobar que els extractes aquosos de fulles d'artemisia tenien una forta activitat inhibidora contra les males herbes monocotiledònies Setaria viridis i Echinochloa crusgalli, i les males herbes dicotiledònies Portulaca oleracea i Amaranthus retroflexus. Utilitzant l'activitat herbicida com a guia i combinada amb LC-MS per dur a terme una separació dirigida, es va trobar que l'àcid isoclorogènic A del compost d'àcid fenòlic era la principal substància activa quimiosensible de l'artemisia i es va detectar al sòl de creixement de l'armamisa, cosa que indica que l'artemisia. pot inhibir el creixement de males herbes mitjançant l'alliberament d'àcid isoclorogènic A al medi ambient. Al mateix temps, l'ampli espectre d'activitat inhibidora de les males herbes de l'isoclorogènic A es va confirmar per la inhibició del creixement de les males herbes en sis famílies diferents, cosa que indica que l'isoclorogènic A es pot utilitzar com a herbicida verd i també pot proporcionar font de reflexió i inspiració per a nous. herbicides com a compost pioner.
Fig. 1 Aïllament guiat per activitats de substàncies actives quimiosensibles a partir d'extractes aquosos de fulles d'artemisa
Figura 2 Avaluació de l'activitat herbicida d'ampli espectre de l'àcid isoclorogènic A
L'anàlisi fisiològica va demostrar que el tractament amb àcid isoclorogènic A va provocar que les fulles de males herbes s'arrugassin, groguessin i morissin. La microscòpia de llum i la microscòpia electrònica de transmissió van revelar que l'àcid isoclorogènic A provocava la contracció de les cèl·lules epidèrmiques de la fulla, l'augment de les cèl·lules de la beina vascular de la vena de la fulla i la disminució de la clorofil·la interna; la membrana cel·lular es va dissoldre i es va separar de la paret cel·lular i els orgànuls es van desintegrar.
L'equip d'investigació va utilitzar RNA-seq per dilucidar els canvis en els nivells de transcripció de les males herbes després del tractament amb àcid isoclorogènic A. Es van expressar de manera diferencial 716 gens, dels quals 439 estaven regulats a l'alça i 277 a la baixa. "L'anàlisi d'enriquiment KEGG va revelar que la inhibició de la via de la" biosíntesi de diterpenoides" és un mecanisme d'acció important per a l'activitat herbicida de l'àcid isoclorogènic A, principalment inhibint les giberel·lines i el fitoplàncton de males herbes. Això es va verificar mitjançant RT-qPCR i mesuraments de contingut de giberel·lina.
