Valutazione dell'effetto erbicida di un composto allelopatico prodotto da Ambrosia artemisiifolia L.

The term allelopathy was coined in 1937 by the Austrian plant physiologist Hans Molisch, who used to indicate the phenomenon by which a plant is able to influence another. Ambrosia artemisiifolia L. is an annual plant, is a member of the family Asteraceae and is native to North America. Now is present even in many European countries, where it interferes with several crops and causes summer hay fever. The allelopathic potential of common ragweed has been observed by many researchers. In a recent work conducted at ULF of Agrochemical of DISAFA, it has been identified a compound produced by ragweed (a sesquiterpene lactones, called isabelin) that has a strong inhibitory effect on the germination process in many herbaceous species. Through this work we have tried to improve knowledge concerning the production of isabelin and we have also tried to assess the inhibitory effect of isabelin on the processes of germination of some species. It was evaluated the average concentration of isabelin in the plant, which is equal to 1 mg/g of dried plant. This concentration is distributed approximately for 83% in the leaves and for the 11% and 6% respectively in the stem and in the roots. Germination tests were performed to compare the effect of pure isabelin respect to a methanol extract of leaves of ragweed (concentration of isabelin equal to 160 mg/L). The results showed germination index ranging from 0 in R. sativus and 7,8±2,1% in Lolium italicum as regards the methanolic extract; conversely as regard the pure isabelin I.G. varying from a minimum of 16,1±1,8% in L. sativus to a maximum of 59,5±13,8% in L. italicum. The greatest effect produced by the methanolic extract compared to the pure compound, suggests the presence of other compunds having a synergistic effect. Further germination tests were completed on four herbaceous species and were performed also tests of growth on cress plants. The first were made using different doses of the aqueous extract (5, 10, 25, 50 and 100%) and they have highlighted the presence of an effect-dose, recording in all species tested a greater reduction in the presence of seeds germinated and in the root lenght in correspondence with the higher doses of the aqueous extract. The growth tests on cress showed significant decreases in the biomass produced in correspondence with the conditions characterized by the distribution of the aqueous extract at short intervals of time, suggesting a low persistence in soil of the compound having herbicidal effect. Therefore they have selected two soils. A method of extraction and analysis of isabelin from soil has been developed (LC-MS/MS). It has been detected a rapid degradation of the compound, that for both soils was realized by the transformation of more than 90% of isabelin during the first 24 hours. Isabelin showed a good action in the inhibition of germination of plant species tested. It should however be noted that the product does not have residual activity; aspect considered advantageous from environmental point of view, but limiting for biological activity against weeds. In order to increase the persistence of the compound in the soil, it may be useful to study formulations capable to allowing a slowed release of the compound, exploiting the absorption on certain materials (clays, nanosponges).

Il termine allelopatia è stato coniato nel 1937 dal fisiologo vegetale austriaco Hans Molisch, che lo utilizzò per indicare il fenomeno mediante il quale una pianta è in grado di influenzarne un'altra. Ambrosia artemisiifolia L., pianta annuale appartenente alla famiglia delle Asteraceae e originaria del Nord America. Presente oggi anche in numerose aree europee, provocando interferenze con le colture e causando gravi allergie da polline. Il potenziale allelopatico posseduto da A. artemisiifolia è stato osservato da numerosi ricercatori. In un recente lavoro condotto presso l'ULF di Chimica Agraria del DISAFA è stato identificato un composto (un sesquiterpene-lattonico che prende il nome di isabelin) prodotto da ambrosia avente effetto inibitore sul processo di germinazione di alcune specie erbacee. Questo lavoro ha avuto l'obiettivo di approfondire tale effetto e contribuire a migliorare le conoscenze inerenti alla produzione di isabelin. La concentrazione media di isabelin nella pianta è risultata mediamente pari a 1 mg/g di pianta essiccata. Tale concentrazione è risultata distribuita per l'83% circa nelle foglie e per l'11% ed il 6% circa nel fusto e nelle radici rispettivamente. Sono stati realizzati test di germinazione allo scopo di valutare l'effetto erbicida del composto e confrontare l'effetto dell'allelochimico puro rispetto ad un estratto metanolico di foglie di ambrosia (concentrazione di isabelin, pari a 160 mg/L). Sono stati rilevati indici di germinazione (I.G.) compresi tra valori prossimi a 0 in Raphanus sativum e 7,8 ± 2,1% in Lolium italicum per quanto concerne l'estratto metanolico; per converso per quanto riguarda l'isabelin pura si sono riscontrati I.G. variabili da un minimo di 16,1 ± 1,8% in L. sativus ad un massimo di 59,5 ± 13,8% in L. italicum. Il maggior effetto prodotto dall'estratto metanolico rispetto al composto puro suggerisce la presenza di altri composti aventi effetto sinergico. Sono stati realizzati ulteriori test di germinazione su quattro specie erbacee e test di accrescimento su piante di crescione. I primi sono stati realizzati avvalendosi di dosi variabili di estratto acquoso (5,10,25,50,100%) ed hanno messo in evidenza la presenza di un effetto-dose, facendo registrare in tutte le specie saggiate una maggiore riduzione nella percentuale di semi germinati e nell'allungamento radicale in corrispondenza delle dosi più alte di estratto acquoso. I test di accrescimento hanno fatto registrare significativi decrementi nella biomassa prodotta in corrispondenza della distribuzione di estratto acquoso ad intervalli di tempo più brevi suggerendo una scarsa persistenza del composto nel suolo. Sono stati pertanto selezionati due suoli e dopo aver messo a punto un metodo di estrazione e di analisi LC-MS/MS di isabelin si è proceduto effettuando le prove di degradazione. In entrambi i suoli si è riscontrata la trasformazione di oltre il 90% di isabelin entro le prime 24 ore. Isabelin ha mostrato una buona azione nell'inibizione della germinazione delle specie vegetali testate. Va però osservato che il prodotto non dispone di attività residua; aspetto considerato vantaggioso dal punto di vista ambientale, ma limitante per l'attività biologica nei confronti delle malerbe. Allo scopo di aumentare la persistenza del composto nel suolo, potrebbe essere utile studiare formulazioni in grado di permettere un rallentato rilascio del composto, sfruttando l'adsorbimento su alcuni materiali (argille, nanospugne).