دانشمندان ژاپنی موفق به شناسایی ترکیبی طبیعی در گردو منچوریایی شده‌اند که می‌تواند به‌صورت مستقل رشد علف‌های هرز را متوقف کند. این یافته می‌تواند راه را برای نسل جدیدی از علف‌کش‌های زیستی هموار کند؛ محصولاتی که به کاهش مصرف اسپری‌های شیمیایی کمک کرده و در عین حال، سلامت گیاهان مفید و عملکرد محصولات را حفظ می‌کنند.
کدام ترکیب در گردو باعث جلوگیری از رشد گیاهان می‌شود؟
گروهی از پژوهشگران به رهبری دکتر سی‌ایچی ساکاموتو از دانشگاه کیوشو ژاپن، این ترکیب را از برگ‌های گردو استخراج کرده و نشان دادند که چگونه در خاک رشد گیاهان را مختل می‌کند. نکته مهم این است که برخلاف روش‌های رایج مبتنی بر مجموعه‌ای از عصاره‌های گیاهی، این مطالعه تنها بر یک مولکول مشخص تمرکز دارد.
چرا هیچ گیاهی نزدیک درخت گردو رشد نمی‌کند؟
سال‌هاست باغداران مشاهده می‌کنند که اغلب گیاهان در اطراف درختان گردو رشد نمی‌کنند. این پدیده ناشی از آللوپاتی است؛ فرآیندی که طی آن، درخت مواد شیمیایی طبیعی آزاد می‌کند و رشد ریشه یا ساقه گیاهان دیگر را مختل می‌سازد.
در بیشتر گونه‌های گردو، ماده شیمیایی معروف به جاگلُن عامل این اثر است؛ به‌طوری‌که محدوده اثر آن می‌تواند تا ۸۰ فوت (حدود ۲۵ متر) اطراف درخت را دربرگیرد. اما در گردوی منچوریایی (Juglans mandshurica)، ترکیب اصلی مسئول این خاصیت تاکنون مشخص نشده بود.
شناسایی ترکیب فعال؛ از برگ گردو تا یک مولکول کلیدی
برای فهم بهتر این اثر، پژوهشگران عصاره برگ گردو را به چندین بخش تفکیک کردند و در آزمایش خاک مرطوب روی نهال‌های تنباکو مورد بررسی قرار دادند؛ روشی که شرایط طبیعی افتادن برگ روی خاک را شبیه‌سازی می‌کند.
بخش فعال که بیش از همه به گیاه آسیب زد، فراکسیون غیرقطبی n-hexane بود. با اینکه این بخش حاوی جاگلُن نبود، تیم تحقیقاتی به جست‌وجو ادامه داد تا ماده واقعی را پیدا کند.
پس از چندین مرحله خالص‌سازی، آنها به یک ترکیب واحد رسیدند: 2Z-decaprenol. این نخستین بار است که نقش آللوپاتیک این ترکیب گزارش می‌شود.
تأثیر 2Z-decaprenol بر رشد گیاه
- کاهش وزن نهال‌ها
- کاهش طول ریشه و ساقه
- ایجاد الگوی خاص پیچش ریشه در سطح خاک
این علف‌کش طبیعی چگونه عمل می‌کند؟
دانشمندان با بررسی الگوی بیان ژنی در گیاه مدل آرابیدوپسیس پس از برخورد با 2Z-decaprenol متوجه چند تغییر مهم شدند:
- افزایش فعالیت مسیرهای تولید متابولیت‌های ثانویه و تقویت دیواره سلولی
- کاهش فعالیت مسیرهای پردازش پروتئین در شبکه آندوپلاسمی
- تضعیف سیگنال‌های هورمون جاسمونیک اسید که در واکنش به تنش نقش دارد
این یافته‌ها نشان می‌دهد که گیاه تحت «حمله دوگانه» قرار می‌گیرد: انرژی خود را صرف تقویت ساختار می‌کند، در حالی که مسیرهای مدیریت تنش تضعیف شده‌اند—ترکیبی که در نهایت به توقف رشد منجر می‌شود.
چرا جهان به یک علف‌کش زیستی جدید نیاز دارد؟
کشاورزی مدرن با علف‌های هرزی دست‌وپنجه نرم می‌کند که نسبت به بسیاری از علف‌کش‌های رایج مقاوم شده‌اند. تاکنون ۵۳۹ مورد مقاومت تأییدشده در دنیا ثبت شده است.
یک علف‌کش زیستی که در خاک فعال باشد می‌تواند:
- برای کاهش دوز علف‌کش‌های شیمیایی به‌کار رود
- در برنامه تناوبی کنترل علف هرز استفاده شود
- به کاهش باقی‌مانده‌های شیمیایی کمک کند
این ترکیب قرار نیست «معجزه» باشد؛ اما می‌تواند به عنوان ابزار تکمیلی برای کاهش مقاومت و مصرف سموم عمل کند.
اقدامات لازم برای تجاری‌سازی علف‌کش 2Z-decaprenol
برای تبدیل 2Z-decaprenol به یک علف‌کش قابل استفاده، باید آزمایش‌های گسترده‌ای درباره ایمنی آن برای انسان و حیوانات انجام شود. — دکتر ساکاموتو
چالش‌های مسیر تا تولید محصول نهایی
- آزمایش‌های ایمنی و سمیت برای انسان، دام و محیط‌زیست
- طی کردن مسیرهای نظارتی در کشورهایی مانند آمریکا
- تولید انبوه این ترکیب طبیعی با کیفیت یکنواخت
- انجام آزمایش‌های میدانی برای بررسی عملکرد واقعی در شرایط اقلیمی مختلف
جایگاه این کشف در میان علف‌کش‌های طبیعی
هرچند جاگلُن شهرت بیشتری دارد، اما تنها ترکیب طبیعی بازدارنده رشد گیاهان نیست. بسیاری از درختان، علوفه‌ها و حتی برخی گیاهان پوششی ترکیباتی مشابه تولید می‌کنند.
برای تبدیل شدن به گزینه‌ای مفید در کشاورزی، یک علف‌کش زیستی باید:
- در دوزهای قابل‌قبول اثربخش باشد
- برای انسان، دام و گیاهان زراعی ایمن باشد
- در محیط‌زیست به شکل مناسبی تجزیه شود
نتایج این مطالعه بیشتر به‌عنوان پایه‌ای علمی برای توسعه نسل آینده علف‌کش‌های طبیعی در نظر گرفته می‌شود. اکنون می‌دانیم این ترکیب وجود دارد، در خاک اثرگذار است و اثرات ژنی آن روی گیاه مشخص شده است.
این پژوهش در نشریه Journal of Agricultural and Food Chemistry منتشر شده است.
