奥地利蒿精油中单萜类化合物通过干扰激素介导的储备动员抑制野燕麦种子萌发的机制研究

本研究揭示了奥地利蒿（Artemisia austriaca）精油中主要成分樟脑（camphor）和1,8-桉叶素（1,8-cineole）通过渗透野燕麦（Avena fatua）种子，显著降低赤霉素（GA）水平（≤46.22%）、提升脱落酸（ABA）含量（≤22.25倍），并抑制α-淀粉酶（≤97.51%）和脂肪酶（22.25%）活性，导致淀粉（≤9.92倍）积累与游离糖减少（≤84.56%），为开发天然除草剂提供新靶点。

　　

引言

杂草管理是全球农业面临的重大挑战，合成除草剂虽高效但存在环境风险。植物源生物除草剂因其多靶点作用和低毒性成为研究热点，其中蒿属（Artemisia）植物精油（EOs）的除草活性备受关注。奥地利蒿精油富含樟脑（26.22%）和1,8-桉叶素（20.15%），但其抑制种子萌发的分子机制尚不明确。

材料与方法

研究采用顶空固相微萃取-气相色谱质谱联用（HS-SPME-GC-MS）分析精油成分，并通过体外实验评估其对野燕麦种子萌发的影响。种子经不同浓度（0-200 μg mL^?1）处理，测定激素水平、酶活性及代谢物含量。

结果

精油成分与吸收

精油以氧合单萜（64.97%）为主，樟脑和1,8-桉叶素可穿透种皮进入种子组织（HS-SPME-GC-MS验证）。

萌发抑制与激素失衡

处理组赤霉素（GA）含量降低≤46.22%，脱落酸（ABA）升高≤22.25倍，打破GA/ABA平衡，抑制萌发信号通路。

淀粉代谢障碍

α-淀粉酶活性被抑制≤97.51%，导致淀粉积累（≤9.92倍），可溶性糖减少≤84.56%，切断胚胎能量供应。

脂质代谢干扰

脂肪酶活性下降≤22.25%，总脂肪酸增加≤87.62%，尤其棕榈酸（37.72 mg g^?1）和油酸（40.69 mg g^?1）显著累积，表明β-氧化受阻。

蛋白代谢异常

可溶性蛋白含量升高≤4.49倍，提示蛋白酶活性受抑，影响氮源供应。

讨论

樟脑和1,8-桉叶素通过三重机制抑制萌发：

1. 激素调控：上调ABA信号（如ABI5转录因子），抑制GA介导的储备动员；

2. 酶活性抑制：直接结合α-淀粉酶催化残基（Arg195/Asp197）和脂肪酶活性中心；

3. 代谢流阻断：淀粉-糖转化、脂肪酸β-氧化及蛋白质水解通路均受干扰。

应用前景

该研究为开发靶向种子萌发的天然除草剂提供理论依据，但需优化剂型（如微胶囊化）以解决单萜挥发性问题，并评估对小麦（Triticum aestivum）等作物的选择性毒性。

结论

奥地利蒿精油单萜通过“激素-酶-代谢”级联反应阻断野燕麦萌发，其多靶点作用模式可降低杂草抗性风险，是可持续农业的潜在解决方案。