与Canna x generalis L.H. Bailey & E.Z. Bailey和Equisetum giganteum L的主要次生代谢物相关的化感作用和抗氧化潜力
《South African Journal of Botany》：Allelopathic and antioxidant potentials associated with major secondary metabolites of
Canna x generalis L.H. Bailey & E.Z. Bailey and
Equisetum giganteum L
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该研究评估了Canna x generalis和Equisetum giganteum地下部分及叶部提取物在化感作用和抗氧化活性方面的潜力，并通过TLC和HPLC-DAD-MS/MS鉴定了主要次生代谢物。结果显示，Canna x generalis地下提取物对Lactuca sativa发芽抑制率达12.58%，DPPH清除率达99.21%，主要活性成分为黄酮类化合物、槲皮素和 salvianolic acid B。
莱蒂西亚·Z.S. 卡普托（Leticia. Z.S. Caputo）| 杰西卡·S.N. 利马（Jéssica. S.N. Lima）| 纳塔莉亚·S. 罗查（Nathália S. Rocha）| 布鲁诺·A. 卡普托（Bruno A. Caputo）| 卡伦·M. 高桥（Karen. M. Takahashi）| 瓦莱里娅·S. 冈萨维斯（Valéria S. Gon?alves）| 安娜·卡琳娜·S.C. 塞隆（Ana Carina S.C. Seron）| 尼迪亚·C. 吉田（Nídia C. Yoshida）| 马里泽·特雷齐娜·L.P. 佩雷斯（Marize Terezinha L.P. Peres）| 保拉·L. 保罗（Paula L. Paulo）
巴西马托格罗索杜苏尔联邦大学（Federal University of Mato Grosso do Sul）工程、建筑与城市规划及地理学院，科斯塔·埃·席尔瓦大道（Av. Costa e Silva），坎波格兰德（Campo Grande），MS州
摘要
植物在自然界中扮演着重要角色，为各种生物技术应用提供了灵感，尤其是那些与次生代谢物介导的化感作用和抗氧化活性相关的应用。本研究评估了Canna x generalis（甘蔗百合）和Equisetum giganteum（巨型马尾草）提取物的化感作用和抗氧化潜力，并鉴定了它们的主要次生代谢物。通过使用Lactuca sativa和Allium cepa作为目标物种，通过发芽和生长生物测定法评估了化感活性。抗氧化潜力通过DPPH（2,2-二苯基-1-吡啶肼）自由基清除能力来确定。次生代谢物通过薄层色谱法（TLC）鉴定，并通过HPLC-DAD-MS/MS验证。C. x generalis的地下部分提取物在抑制Lactuca sativa的发芽和生长方面表现出显著效果。相比之下，这两种植物的叶提取物均抑制了Allium cepa的发芽。C. x generalis的地下提取物显示出最高的抗氧化能力（99.21%的DPPH抑制率）。黄酮类化合物被认为是化感作用的主要贡献者，而槲皮素和 salvianolic acid B 是主要的抗氧化剂。结果表明，这些物种在生物技术应用方面具有潜力，特别是在生物控制和环境修复方面，有望促进开发有效措施来控制农田中不需要的植物物种的生长。
引言
植物凭借其巨大的化学多样性，成为生物技术创新不可或缺的生物活性化合物来源。通过其次生代谢物，植物产生多种具有生物活性的植物化学物质，这些物质在医学（Luz等人，2014；Merino等人，2015；Hashemi Gahruie和Niakousari，2017；Churqui等人，2018）、农业（Souza等人，2008；Silva等人，2010）、食品工业（Hashemi Gahruie和Niakousari，2017）以及制药工业（Ratz-Lyko等人，2012）中得到广泛应用。
在次生代谢物中，酚类、酚酸及其衍生物、黄酮类、生育酚、磷脂、氨基酸、植酸、抗坏血酸、色素和甾醇等与化感作用和抗氧化活性相关（Atoui等人，2005；Edreva等人，2008；Srivastava和Vankar，2010a；Srivastava和Vankar，2010b；Grochanke等人，2016；Blum等人，2017；Korkmaz等人，2024）。化感作用是指某些化合物能够抑制或促进其他生物的生长，而抗氧化活性则与自由基的中和有关，从而防止细胞损伤。这些特性使植物在生物控制和环境修复中具有重要意义。研究表明，不同植物物种及其提取物在去除土壤、水和空气中的污染物以及抑制水生环境中蓝藻增殖方面具有潜力，突显了它们的化感作用和抗氧化效果（Zhang等人，2010；Boonsaner等人，2011；Nakai等人，2012；Gomes等人，2014；Liu等人，2015；Ojoawo等人，2015；Li等人，2016；Fazlzadeh等人，2017）。
在这方面，Canna x generalis L.H. Bailey & E. Z. Bailey（美人蕉科）（通常称为甘蔗百合）（Lorenzi和Matos，2008）和Equisetum giganteum L.（木贼科）（通常称为巨型马尾草或“cavalinha”或“cola de caballo”）（Francescato等人，2013）因其适应不同环境条件的能力而脱颖而出，并被广泛用于基于自然的废水处理系统，如 constructed wetlands（Konnerup等人，2009；Paulo等人，2013；Knupp，2013；De Oliveira等人，2014；Magalh?es Filho等人，2018；Caputo等人，2019）。
Gazafroudi等人（2024）对Equisetum属的五个物种进行了研究。他们发现了除黄酮类以外的多种化合物，这些化合物具有潜在的植物修复（Matanzas等人，2017）、化感（Franco等人，2014）和药用特性（Spatz等人，1998；De Oliveira等人，2014；Michielin等人，2005；Churqui等人，2018），强调了进一步探索E. giganteum生物活性潜力的重要性。
尽管针对C. x generalis的植物修复潜力的研究仍然有限（Boonsaner等人，2011；Ojoawo等人，2015；Dell’Osbell等人，2020），但Ayusman等人（2020）强调了其亲本物种Canna indica L.的显著生物技术潜力，该物种具有众所周知的药用特性（Woradulayapinij等人，2005）、食品应用（Srivastava & Vankar，2010a）和植物修复潜力（Zhang等人，2008）。同样，Canna edulis Ker Gawl.也具有食用潜力（Mishra等人，2012）。考虑到C. x generalis》是一个杂交物种，这些发现进一步证实了该杂交种的生物活性潜力，鼓励对其植物化学成分进行进一步研究。
因此，本研究旨在评估C. x generalis和E. giganteum的叶提取物和地下提取物的化感作用和抗氧化潜力，并鉴定它们的主要次生代谢物。研究结果增强了这些物种的生物技术价值，并扩展了它们在可持续环境修复策略中的潜在应用。
章节摘录
植物材料
2015年2月，从巴西马托格罗索杜苏尔州坎波格兰德市（MS）的一个观赏床（20°28′30″ S 和 54°37′27″ W）收集了Canna x generalis的完整植株；2015年4月，从同一地区的栽培花园（20°26′25″ S 和 54°36′51″ W）收集了Equisetum giganteum的完整植株。每种物种都采集了一个凭证标本，并存入巴西马托格罗索杜苏尔联邦大学（UFMS）的CGMS标本馆（位于坎波格兰德，MS）。
化感作用
发芽率（%G）和发芽速度指数（GSI）的分析（表1）显示，只有C. x generalis的地下提取物在最高测试浓度（1000 mg·L?1）下显著抑制了Lactuca sativa的发芽，发芽率降低了12.58%（对照组为83.0 ± 7.8%，实验组为94.9 ± 4.2%）。GSI也降低了20.90%（实验组为30.4 ± 3.6%，对照组为38.47 ± 2.4%）。在较低浓度下未观察到显著效果。
结论
Canna x generalis的地下提取物在所评估的提取物中表现出最明显的化感作用和抗氧化活性，显著抑制了双子叶植物Lactuca sativa的发芽和生长，其对DPPH的IC??值为33.52 μg·mL?1。这一表现超过了同种的叶提取物以及Equisetum giganteum的提取物，后者仅抑制了Allium cepa（单子叶植物）种子的发芽。
资助
作者感谢以下巴西机构对这项研究的财政支持：巴西国家科学技术发展委员会（Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico – CNPq）；高等教育人员培训协调委员会（Coordena??o de Aperfei?oamento de Pessoal de Nível Superior – CAPES）；米纳斯吉拉斯州研究支持基金会（Funda??o de Amparo à Pesquisa do Estado de Minas Gerais – FAPEMIG）；国家可持续污水处理技术研究所（Instituto Nacional de Ciência e Tecnologia em Esta??es Sustentáveis de Tratamento de Esgoto – INCT ETEs Sustentáveis）。
CRediT作者贡献声明
莱蒂西亚·Z.S. 卡普托（Leticia. Z.S. Caputo）：撰写 – 审稿与编辑，撰写 – 原稿，研究，数据分析，概念化。杰西卡·S.N. 利马（Jéssica. S.N. Lima）：研究。纳塔莉亚·S. 罗查（Nathália S. Rocha）：研究。布鲁诺·A. 卡普托（Bruno A. Caputo）：研究。卡伦·M. 高桥（Karen. M. Takahashi）：撰写 – 审稿与编辑，撰写 – 原稿。瓦莱里娅·S. 冈萨维斯（Valéria S. Gon?alves）：研究，数据分析。安娜·卡琳娜·S.C. 塞隆（Ana Carina S.C. Seron）：撰写 – 审稿与编辑。尼迪亚·C. 吉田（Nídia C. Yoshida）：撰写 – 原稿，监督。马里泽·特雷齐娜（Marize Terezinha）：利益冲突声明
作者声明他们没有已知的财务利益或个人关系可能影响本文所述的工作。
致谢
我们感谢M.J. Kato和L.F. Yamaguchi在HPLC-UV-MS分析方面提供的宝贵支持。
