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간단한 설명:

Zingiberaceae 계통은 풍부한 휘발성 오일과 그 구성원 종의 방향성으로 인해 타감작용 연구에서 점점 더 주목을 받고 있습니다. 이전 연구에서는 Curcuma zedoaria(zedoary)의 화학물질이 [40], Alpinia zerumbet (Pers.) BLBurtt & RMSm. [41] 및 Zingiber officinale Rosc. [42] 생강과의 식물은 옥수수, 상추, 토마토의 종자 발아 및 묘목 성장에 타감작용 효과를 가지고 있습니다. 우리의 현재 연구는 A. villosum(Zingiberaceae 계통의 구성원)의 줄기, 잎 및 어린 열매에서 나오는 휘발성 물질의 타감작용 활성에 대한 첫 번째 보고서입니다. 줄기, 잎, 어린 열매의 기름 생산량은 각각 0.15%, 0.40%, 0.50%로 과일이 줄기와 잎보다 더 많은 양의 휘발성 기름을 생산하는 것으로 나타났다. 줄기 휘발성 기름의 주성분은 β-pinene, β-phellandrene, α-pinene으로 잎기름의 주요 화학성분인 β-pinene, α-pinene(모노테르펜 탄화수소)과 유사한 패턴을 보였다. 반면 어린 과일의 기름에는 보르닐 아세테이트와 장뇌(산소화 모노테르펜)가 풍부했습니다. 결과는 Do N Dai의 연구 결과에 의해 뒷받침되었습니다.30,32] 및 후이 아오 [31] 그는 A. villosum의 여러 기관에서 오일을 확인했습니다.

다른 종에서 이들 주요 화합물의 식물 성장 억제 활성에 대한 여러 보고가 있었습니다. Shalinder Kaur는 유칼립투스의 α-피넨이 1.0μL 농도에서 Amaranthus viridis L.의 뿌리 길이와 새싹 높이를 현저하게 억제한다는 사실을 발견했습니다.43], 또 다른 연구에서는 α-피넨이 초기 뿌리 성장을 억제하고 활성 산소종 생성 증가를 통해 뿌리 조직의 산화적 손상을 유발한다는 사실이 밝혀졌습니다.44]. 일부 보고서에서는 β-피넨이 막 완전성을 파괴함으로써 용량 의존적 반응 방식으로 시험 잡초의 발아 및 묘목 성장을 억제한다고 주장했습니다.45], 식물 생화학을 변경하고 퍼옥시다제 및 폴리페놀 옥시다제의 활성을 강화합니다.46]. β-Phellandrene은 600ppm 농도에서 Vigna unguiculata (L.) Walp의 발아 및 성장을 최대로 억제하는 것으로 나타났습니다.47], 반면에 250 mg/m3 농도에서는 녹나무가 Lepidium sativum L.의 유근과 싹의 성장을 억제했습니다.48]. 그러나 보르닐아세테이트의 타감작용 효과를 보고한 연구는 부족합니다. 우리 연구에서 뿌리 길이에 대한 β-피넨, 보르닐 아세테이트 및 장뇌의 타감작용 효과는 α-피넨을 제외한 휘발성 오일보다 약한 반면, α-피넨이 풍부한 잎 오일은 해당 휘발성 오일보다 식물 독성이 더 컸습니다. A. villosum의 줄기와 열매에서 추출한 오일로, 두 가지 발견 모두 α-피넨이 이 종의 타감작용에 중요한 화학물질일 수 있음을 나타냅니다. 동시에, 그 결과는 과일유에 풍부하지 않은 일부 화합물이 식물 독성 효과의 생성에 기여할 수 있음을 암시하며, 이는 향후 추가 연구가 필요한 발견입니다.

정상적인 조건에서 타감화학물질의 타감작용 효과는 종에 따라 다릅니다. Jianget al. Artemisia sieversiana가 생산한 에센셜 오일이 Medicago sativa L., Poa annua L. 및 Pennisetum alopecuroides (L.) Spreng보다 Amaranthus retroflexus L.에 더 강력한 효과를 발휘한다는 사실을 발견했습니다. [49]. 또 다른 연구에서는 Lavandula angustifolia Mill의 휘발성 오일이 사용되었습니다. 다양한 식물 종에 대해 다양한 정도의 식물 독성 효과를 나타냈습니다. Lolium multiflorum 램. 오이 묘목의 하배축 성장은 가장 민감한 수용체 종으로, 1μL/mL 오일 투여량에서 각각 87.8%와 76.7%까지 억제되었지만 오이 묘목의 하배축 성장은 거의 영향을 받지 않았습니다.20]. 우리의 결과는 또한 L. sativa와 L. perenne 사이에 A. villosum 휘발성 물질에 대한 민감도에 차이가 있음을 보여주었습니다.

동일한 종의 휘발성 화합물과 에센셜 오일은 성장 조건, 식물 부위 및 검출 방법에 따라 양적 및/또는 질적으로 다양할 수 있습니다. 예를 들어, 보고서에 따르면 피라노이드(10.3%)와 β-카리오필렌(6.6%)은 삼부쿠스 니그라(Sambucus nigra) 잎에서 방출되는 휘발성 물질의 주요 화합물인 반면, 벤즈알데히드(17.8%), α-불네센(16.6%) 및 테트라코산은 (11.5%)가 잎에서 추출한 오일에 풍부하게 함유되어 있습니다.50]. 우리의 연구에서, 신선한 식물 재료에서 방출된 휘발성 화합물은 추출된 휘발성 오일보다 테스트 식물에 대해 더 강한 타감작용 효과를 나타냈으며, 반응의 차이는 두 가지 제제에 존재하는 타감화학물질의 차이와 밀접하게 관련되어 있습니다. 휘발성 화합물과 오일의 정확한 차이점은 후속 실험에서 추가 조사가 필요합니다.

휘발성 오일이 첨가된 토양 샘플의 미생물 다양성 및 미생물 군집 구조의 차이는 미생물 간의 경쟁뿐만 아니라 토양 내 휘발성 오일의 독성 효과 및 지속 기간과 관련이 있습니다. 보쿠와 리오티리 [51] 경작된 토양(150g)에 4가지 에센셜 오일(0.1mL)을 각각 적용하면 토양 샘플의 호흡이 활성화되고 심지어 오일의 화학적 구성도 다르다는 사실이 밝혀졌습니다. 이는 식물 오일이 탄소 및 에너지원으로 사용됨을 시사합니다. 발생하는 토양미생물. 현재 연구에서 얻은 데이터는 A. villosum 전체 식물의 오일이 오일 첨가 후 14일까지 토양 곰팡이 종 수의 명백한 증가에 기여했음을 확인했습니다. 이는 오일이 더 많은 탄소원을 제공할 수 있음을 나타냅니다. 토양 곰팡이. 또 다른 연구에서는 Thymbra capitata L.(Cav) 오일을 첨가하여 일시적인 변화가 발생한 후 토양 미생물이 초기 기능과 바이오매스를 회복했지만 가장 높은 용량의 오일(토양 1g당 0.93μL 오일)을 발견했다고 보고했습니다. 토양 미생물이 초기 기능을 회복하는 것을 허용하지 않았습니다.52]. 현재 연구에서는 다양한 일자와 농도로 처리한 후 토양에 대한 미생물학적 분석을 기반으로 토양 박테리아 군집이 더 많은 일 후에 회복될 것이라고 추측했습니다. 대조적으로, 곰팡이 미생물군은 원래 상태로 돌아갈 수 없습니다. 다음 결과는 이 가설을 확증합니다. 토양 곰팡이 미생물군집 구성에 대한 오일 고농도의 뚜렷한 효과는 주좌표분석(PCoA)에 의해 밝혀졌으며 히트맵 프레젠테이션을 통해 토양의 곰팡이 군집 구성이 다시 확인되었습니다. 속 수준에서 3.0 mg/mL 오일(즉, 토양 1g당 0.375 mg 오일)로 처리한 것은 다른 처리와 상당히 달랐습니다. 현재, 모노테르펜 탄화수소 또는 산소화 모노테르펜의 첨가가 토양 미생물 다양성 및 군집 구조에 미치는 영향에 대한 연구는 여전히 부족합니다. 몇몇 연구에서는 α-피넨이 낮은 수분 함량 하에서 토양 미생물 활성과 Methylophilaceae(메틸영양체 그룹, 프로테오박테리아)의 상대적 풍부함을 증가시켜 더 건조한 토양에서 탄소원으로 중요한 역할을 한다고 보고했습니다.53]. 마찬가지로, 15.03% α-피넨을 함유한 A. villosum 전체 식물의 휘발성 오일(보충 표 S1), 1.5 mg/mL 및 3.0 mg/mL에서 프로테오박테리아의 상대적 존재비가 분명히 증가했는데, 이는 α-피넨이 토양 미생물의 탄소원 중 하나로 작용할 수 있음을 시사합니다.

A. villosum의 여러 기관에서 생성된 휘발성 화합물은 L. sativa 및 L. perenne에 대해 다양한 정도의 타감작용 효과를 나타냈는데, 이는 A. villosum 식물 부분에 포함된 화학 성분과 밀접한 관련이 있습니다. 휘발성 오일의 화학적 조성은 확인되었지만 A. villosum이 실온에서 방출하는 휘발성 화합물은 알려져 있지 않으므로 추가 조사가 필요합니다. 더욱이, 서로 다른 타감화학물질 간의 시너지 효과도 고려할 가치가 있습니다. 토양 미생물 측면에서, 휘발성 오일이 토양 미생물에 미치는 영향을 포괄적으로 탐색하려면 더 심층적인 연구를 수행해야 합니다. 즉, 휘발성 오일의 처리 시간을 연장하고 토양 내 휘발성 오일의 화학적 조성 변화를 식별해야 합니다. 다른 날에.

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타감작용은 종종 화학적 화합물의 생산과 환경으로의 방출을 통해 한 식물 종이 다른 식물 종에 미치는 직간접적, 긍정적 또는 부정적 영향으로 정의됩니다.1]. 식물은 휘발, 잎 침출, 뿌리 삼출 및 잔류물 분해를 통해 주변 대기와 토양으로 타감화학물질을 방출합니다.2]. 중요한 타감화학물질의 한 그룹으로서 휘발성 성분은 비슷한 방식으로 공기와 토양에 유입됩니다. 즉, 식물은 휘발성 물질을 대기 중으로 직접 방출합니다.3]; 빗물은 잎의 분비 구조와 표면 왁스에서 이러한 성분(예: 모노테르펜)을 씻어내므로 휘발성 성분이 토양에 들어갈 가능성이 있습니다.4]; 식물 뿌리는 초식동물과 병원체에 의해 유도된 휘발성 물질을 토양으로 방출할 수 있습니다.5]; 식물 깔짚에 있는 이러한 성분은 주변 토양으로도 방출됩니다.6]. 현재 잡초와 해충 관리에 사용하기 위해 휘발성 오일이 점점 더 많이 연구되고 있습니다.7,8,9,10,11]. 이들은 기체 상태로 공기 중에 확산되고 토양 안팎으로 다른 상태로 변형되어 작용하는 것으로 밝혀졌습니다.3,12], 종간 상호 작용을 통해 식물 성장을 억제하고 작물-잡초 식물 군집을 변경하는 데 중요한 역할을 합니다.13]. 여러 연구에 따르면 타감작용은 자연 생태계에서 식물 종의 지배력 확립을 촉진할 수 있다고 합니다.14,15,16]. 따라서 우세한 식물종을 타감화학물질의 잠재적 공급원으로 삼을 수 있습니다.

최근 몇 년 동안 합성 제초제의 적절한 대체물을 식별하기 위한 목적으로 타감작용 효과와 타감화학물질이 연구자들로부터 점점 더 많은 관심을 받고 있습니다.17,18,19,20]. 농업 손실을 줄이기 위해 잡초의 성장을 억제하기 위해 제초제를 점점 더 많이 사용하고 있습니다. 그러나 합성 제초제의 무분별한 사용으로 인해 잡초 저항성 문제가 증가하고, 토양이 점진적으로 황폐화되며, 인간의 건강에 위해를 끼치고 있다.21]. 식물의 천연 타감작용 화합물은 새로운 제초제 개발에 상당한 잠재력을 제공하거나 새로운 자연 유래 제초제를 식별하기 위한 선도 화합물로 사용할 수 있습니다.17,22].

Amomum villosum Lour. 생강과에 속하는 다년초로 나무그늘에서 높이 1.2~3.0m까지 자란다. 중국 남부, 태국, 베트남, 라오스, 캄보디아 및 기타 동남아시아 지역에 널리 분포합니다. A. villosum의 건조 과일은 매력적인 맛으로 인해 일반적인 향신료의 일종입니다.23] 중국의 유명한 전통 약초로 위장 질환 치료에 널리 사용됩니다. 여러 연구에서 A. villosum에 풍부한 휘발성 오일이 주요 약용 성분이자 방향성 성분이라고 보고하고 있습니다.24,25,26,27]. 연구자들은 A. villosum의 에센셜 오일이 Tribolium Castaneum(Herbst) 및 Lasioderma serricorne(Fabricius) 곤충에 대해 접촉 독성을 나타내고 T. Castaneum에 대해 강한 훈증 독성을 나타냄을 발견했습니다.28]. 동시에 A. villosum은 식물 다양성, 바이오매스, 낙엽 및 일차 열대 우림의 토양 영양분에 해로운 영향을 미칩니다.29]. 그러나 휘발성 오일과 타감작용 화합물의 생태학적 역할은 아직 알려져 있지 않습니다. A. villosum 에센셜 오일의 화학 성분에 대한 이전 연구에 비추어 볼 때 [30,31,32], 우리의 목표는 A. villosum이 타감작용 효과가 있는 화합물을 공기와 토양으로 방출하여 우세를 확립하는 데 도움이 되는지 조사하는 것입니다. 따라서 우리는 (i) A. villosum의 여러 기관에서 추출한 휘발성 오일의 화학 성분을 분석하고 비교합니다. (ii) A. villosum에서 추출된 휘발성 오일과 휘발성 화합물의 타감작용을 평가한 다음 Lactuca sativa L. 및 Lolium perenne L.에 타감작용 효과가 있는 화학물질을 식별합니다. (iii) A. villosum의 오일이 토양 내 미생물의 다양성과 군집 구조에 미치는 영향을 사전에 조사합니다.