Di antara berbagai faktor berbahaya dalam pertumbuhan tanaman, gulma sangat merusak dan menyebabkan lebih banyak kehilangan hasil panen daripada kerugian gabungan yang disebabkan oleh penyakit tanaman dan hama di seluruh dunia. Jika gulma tidak dikendalikan, sekitar 33 persen -53 persen tanaman akan hancur. Secara tradisional, herbisida kimia telah digunakan untuk menghilangkan gulma dalam budidaya tanaman herbal Cina dalam skala besar. Namun, sementara herbisida kimia mempengaruhi pertumbuhan dan perkembangan gulma, mereka juga memiliki efek yang kurang lebih merugikan pada ramuan Cina itu sendiri, yang pada akhirnya akan mempengaruhi hasil, kualitas dan kemanjuran klinis dari jamu Cina. Selain itu, penggunaan herbisida dalam jumlah besar dalam jangka panjang dapat menyebabkan gulma menjadi resisten, sehingga pengendalian gulma selanjutnya menjadi lebih sulit. Kemosensitisasi mengacu pada efek menguntungkan dan merugikan dari metabolit sekunder tanaman, bakteri, jamur dan ganggang pada pertumbuhan dan perkembangan organisme ekosistem pertanian dan alam, yang disebut zat kemosensitisasi. Penggunaan zat kemosensitif sebagai herbisida yang berasal dari tumbuhan menjadi topik penelitian yang hangat, karena tidak memiliki efek residu atau toksik.
Mugwort adalah daun kering Artemisia argyi Levl. et Vant. dari keluarga Asteraceae, yang memiliki efek menghangatkan aliran menstruasi dan menghentikan pendarahan, menyebarkan dingin dan menghilangkan rasa sakit; itu digunakan secara eksternal untuk menghilangkan kelembaban dan mengurangi rasa gatal. Pada awal kitab suci puitis Tiongkok kuno, tercatat bahwa daun moksa digunakan untuk menyalakan api, dan buku medis pertama di Tiongkok, Pengobatan Penyakit Dalam Klasik Kaisar Kuning, mencatat penggunaan daun moksa untuk terapi moksibusi. Farmakologi modern telah menunjukkan bahwa daun mugwort memiliki berbagai efek farmakologis seperti antibakteri, antivirus, hemostatik, antitumor, hepatoprotektif dan koleretik, antioksidan, penekan batuk, analgesik dan antiinflamasi, hipoglikemik dan imunomodulator, dengan asam fenolik, flavonoid, dan seskuiterpen sebagai bahan utamanya. komponen farmakologi. Namun, tim mengamati di lapangan bahwa mugwort memiliki persaingan yang kuat untuk relung ekologi dan merupakan komunitas dominan dengan sedikit gulma di sekitarnya dan keanekaragaman hayati yang rendah, menunjukkan bahwa mugwort mungkin memiliki efek biologis dan ekologis sensorik yang lebih intensif. Sementara itu, pada percobaan sebelumnya tentang penanaman ekologis herba Cina, bubuk mugwort dirancang untuk digunakan sebagai pupuk untuk krisan, echinacea dan atractylodes, dan ditemukan secara kebetulan bahwa perlakuan bubuk mugwort sedang dan tinggi memiliki efek penghambatan yang signifikan terhadap gulma. spesies, jumlah dan biomassa pada lahan krisan, echinacea dan atractylodes dibandingkan dengan kontrol blanko. Hasilnya menunjukkan bahwa daun mugwort mungkin memiliki efek herbisida yang signifikan dan berpotensi untuk dikembangkan sebagai herbisida yang berasal dari tumbuhan, sehingga efek herbisidanya dievaluasi secara sistematis dan bahan dasar serta mekanisme kerjanya diselidiki.
Untuk pertama kalinya, tim menemukan bahwa ekstrak air daun mugwort memiliki aktivitas penghambatan yang kuat terhadap gulma monokotil Setaria viridis dan Echinochloa crusgalli, dan gulma dikotil Portulaca oleracea dan Amaranthus retroflexus. Menggunakan aktivitas herbisida sebagai panduan dan dikombinasikan dengan LC-MS untuk melakukan pemisahan yang ditargetkan, senyawa asam fenolat asam isoklorogenik A ditemukan sebagai zat aktif kemosensitif utama di mugwort dan terdeteksi di tanah tumbuh mugwort, menunjukkan bahwa mugwort dapat menghambat pertumbuhan gulma melalui pelepasan asam isoklorogenik A ke lingkungan. Pada saat yang sama, spektrum luas aktivitas penghambatan gulma dari isoklorogenik A dikonfirmasi oleh penghambatan pertumbuhan gulma di enam famili yang berbeda, yang menunjukkan bahwa isoklorogenik A dapat digunakan sebagai herbisida hijau dan juga dapat memberikan bahan pemikiran dan inspirasi untuk tanaman baru. herbisida sebagai senyawa pionir.
Gbr. 1 Isolasi zat aktif kemosensitif yang dipandu aktivitas dari ekstrak air daun mugwort
Gambar 2 Evaluasi aktivitas herbisida spektrum luas dari asam isoklorogenik A
Analisis fisiologis menunjukkan bahwa perlakuan asam isoklorogenik A menyebabkan daun gulma rontok, kuning dan mati. Mikroskop cahaya dan mikroskop elektron transmisi mengungkapkan bahwa asam isoklorogenik A menyebabkan penyusutan sel epidermis daun, pembesaran sel selubung pembuluh darah vena daun dan penurunan klorofil internal; membran sel larut dan terlepas dari dinding sel dan organel hancur.
Tim peneliti menggunakan RNA-seq untuk menjelaskan perubahan tingkat transkrip gulma setelah pengobatan asam isoklorogenik A. 716 gen diekspresikan secara berbeda, 439 di antaranya diatur ke atas dan 277 diregulasi ke bawah. "Analisis pengayaan KEGG mengungkapkan bahwa penghambatan jalur "biosintesis diterpenoid" adalah mekanisme aksi penting untuk aktivitas herbisida asam isoklorogenik A, terutama menghambat giberelin gulma dan fitoplankton. Ini diverifikasi oleh RT-qPCR dan pengukuran kandungan giberelin.
