Olio essenziale di Amomum villosum all'ingrosso, diffusori per massaggi naturali, 1 kg

breve descrizione:

La famiglia delle Zingiberaceae ha attirato sempre più attenzione nella ricerca allelopatica per la ricchezza di oli volatili e l'aromaticità delle specie che la compongono. Ricerche precedenti avevano dimostrato che le sostanze chimiche contenute nella Curcuma zedoaria (zedoaria) [40], Alpinia zerumbet (Pers.) BLBurtt & RMSm. [41] e Zingiber officinale Rosc. [42] della famiglia dello zenzero hanno effetti allelopatici sulla germinazione dei semi e sulla crescita delle piantine di mais, lattuga e pomodoro. Il nostro studio attuale è il primo rapporto sull'attività allelopatica delle sostanze volatili provenienti da steli, foglie e giovani frutti di A. villosum (un membro della famiglia delle Zingiberaceae). La resa in olio di steli, foglie e giovani frutti è stata rispettivamente dello 0,15%, 0,40% e 0,50%, indicando che i frutti hanno prodotto una maggiore quantità di oli volatili rispetto a steli e foglie. I componenti principali degli oli volatili provenienti dagli steli erano β-pinene, β-fellandrene e α-pinene, con un andamento simile a quello delle principali sostanze chimiche dell'olio fogliare, β-pinene e α-pinene (idrocarburi monoterpenici). D'altra parte, l'olio nei giovani frutti era ricco di acetato di bornile e canfora (monoterpeni ossigenati). I risultati sono stati supportati dai risultati di Do N Dai [30,32] e Hui Ao [31] che aveva identificato gli oli provenienti da diversi organi di A. villosum.

Sono stati pubblicati diversi studi sulle attività inibitorie della crescita delle piante di questi composti principali in altre specie. Shalinder Kaur ha scoperto che l'α-pinene dell'eucalipto sopprimeva notevolmente la lunghezza delle radici e l'altezza dei germogli di Amaranthus viridis L. a una concentrazione di 1,0 μL [43], e un altro studio ha dimostrato che l'α-pinene inibisce la crescita precoce delle radici e causa danni ossidativi nel tessuto radicale attraverso una maggiore generazione di specie reattive dell'ossigeno [44]. Alcuni rapporti hanno sostenuto che il β-pinene ha inibito la germinazione e la crescita delle piantine di erbacce di prova in un modo dose-dipendente interrompendo l'integrità della membrana [45], alterando la biochimica della pianta e potenziando le attività delle perossidasi e delle polifenol ossidasi [46]. Il β-fellandrene ha mostrato la massima inibizione della germinazione e della crescita di Vigna unguiculata (L.) Walp a una concentrazione di 600 ppm [47], mentre, a una concentrazione di 250 mg/m3, la canfora ha soppresso la crescita della radichetta e dei germogli di Lepidium sativum L. [48]. Tuttavia, la ricerca che riporta l'effetto allelopatico dell'acetato di bornile è scarsa. Nel nostro studio, gli effetti allelopatici di β-pinene, acetato di bornile e canfora sulla lunghezza delle radici sono stati più deboli rispetto agli oli volatili, ad eccezione dell'α-pinene, mentre l'olio fogliare, ricco di α-pinene, è risultato anche più fitotossico dei corrispondenti oli volatili provenienti da steli e frutti di A. villosum, entrambi risultati che indicano che l'α-pinene potrebbe essere la sostanza chimica importante per l'allelopatia di questa specie. Allo stesso tempo, i risultati hanno anche implicato che alcuni composti nell'olio del frutto, non abbondanti, potrebbero contribuire alla produzione dell'effetto fitotossico, una scoperta che necessita di ulteriori ricerche in futuro.

In condizioni normali, l'effetto allelopatico degli allelochimici è specie-specifico. Jiang et al. hanno scoperto che l'olio essenziale prodotto da Artemisia sieversiana esercitava un effetto più potente su Amaranthus retroflexus L. rispetto a Medicago sativa L., Poa annua L. e Pennisetum alopecuroides (L.) Spreng. [49]. In un altro studio, l'olio volatile di Lavandula angustifolia Mill. ha prodotto diversi gradi di effetti fitotossici su diverse specie vegetali. Lolium multiflorum Lam. è stata la specie accettore più sensibile, con la crescita dell'ipocotile e della radichetta inibita rispettivamente dell'87,8% e del 76,7%, a una dose di 1 μL/mL di oli, ma la crescita dell'ipocotile delle piantine di cetriolo è stata appena influenzata [20]. I nostri risultati hanno anche mostrato che c'era una differenza nella sensibilità alle sostanze volatili di A. villosum tra L. sativa e L. perenne.

I composti volatili e gli oli essenziali della stessa specie possono variare quantitativamente e/o qualitativamente a seconda delle condizioni di crescita, delle parti della pianta e dei metodi di rilevamento. Ad esempio, un rapporto ha dimostrato che il piranoide (10,3%) e il β-cariofillene (6,6%) erano i principali composti volatili emessi dalle foglie di Sambucus nigra, mentre benzaldeide (17,8%), α-bulnesene (16,6%) e tetracosano (11,5%) erano abbondanti negli oli estratti dalle foglie [50]. Nel nostro studio, i composti volatili rilasciati dai materiali vegetali freschi hanno avuto effetti allelopatici più forti sulle piante in esame rispetto agli oli volatili estratti, con differenze nella risposta strettamente correlate alle differenze negli allelochimici presenti nelle due preparazioni. Le differenze esatte tra composti volatili e oli devono essere ulteriormente studiate in esperimenti successivi.

Le differenze nella diversità microbica e nella struttura della comunità microbica nei campioni di terreno a cui erano stati aggiunti oli volatili erano correlate alla competizione tra microrganismi nonché a eventuali effetti tossici e alla durata degli oli volatili nel terreno. Vokou e Liotiri [51] hanno scoperto che l'applicazione di quattro oli essenziali (0,1 mL) su terreno coltivato (150 g) ha attivato la respirazione dei campioni di terreno, anche se gli oli differivano nella loro composizione chimica, suggerendo che gli oli vegetali sono utilizzati come fonte di carbonio ed energia dai microrganismi presenti nel suolo. I dati ottenuti dal presente studio hanno confermato che gli oli dell'intera pianta di A. villosum hanno contribuito all'evidente aumento del numero di specie fungine del suolo entro il 14° giorno dall'aggiunta di olio, indicando che l'olio può fornire la fonte di carbonio per un maggior numero di funghi del suolo. Un altro studio ha riportato un risultato: i microrganismi del suolo hanno recuperato la loro funzione iniziale e la biomassa dopo un periodo temporaneo di variazione indotto dall'aggiunta di olio di Thymbra capitata L. (Cav), ma l'olio alla dose più elevata (0,93 µL di olio per grammo di terreno) non ha permesso ai microrganismi del suolo di recuperare la funzionalità iniziale [52]. Nello studio attuale, basato sull'analisi microbiologica del suolo dopo essere stato trattato con giorni e concentrazioni diverse, abbiamo ipotizzato che la comunità batterica del suolo si sarebbe ripresa dopo più giorni. Al contrario, il microbiota fungino non può tornare al suo stato originale. I seguenti risultati confermano questa ipotesi: l'effetto distintivo dell'alta concentrazione dell'olio sulla composizione del microbioma fungino del suolo è stato rivelato dall'analisi delle coordinate principali (PCoA), e le presentazioni delle mappe di calore hanno confermato nuovamente che la composizione della comunità fungina del suolo trattato con 3,0 mg/mL di olio (ovvero 0,375 mg di olio per grammo di suolo) a livello di genere differiva considerevolmente dagli altri trattamenti. Attualmente, la ricerca sugli effetti dell'aggiunta di idrocarburi monoterpenici o monoterpeni ossigenati sulla diversità microbica del suolo e sulla struttura della comunità è ancora scarsa. Alcuni studi hanno riportato che l'α-pinene ha aumentato l'attività microbica del suolo e l'abbondanza relativa di Methylophilaceae (un gruppo di metilotrofi, Proteobacteria) in condizioni di basso contenuto di umidità, svolgendo un ruolo importante come fonte di carbonio nei terreni più secchi [53]. Allo stesso modo, l'olio volatile dell'intera pianta di A. villosum, contenente il 15,03% di α-pinene (Tabella supplementare S1), ha ovviamente aumentato l'abbondanza relativa di Proteobacteria a 1,5 mg/mL e 3,0 mg/mL, il che suggerisce che l'α-pinene potrebbe agire come una delle fonti di carbonio per i microrganismi del suolo.

I composti volatili prodotti dai diversi organi di A. villosum hanno mostrato vari gradi di effetti allelopatici su L. sativa e L. perenne, strettamente correlati ai costituenti chimici contenuti nelle parti della pianta di A. villosum. Sebbene la composizione chimica dell'olio volatile sia stata confermata, i composti volatili rilasciati da A. villosum a temperatura ambiente sono sconosciuti, il che richiede ulteriori indagini. Inoltre, anche l'effetto sinergico tra diversi allelochimici è degno di considerazione. Per quanto riguarda i microrganismi del suolo, per esplorare in modo completo l'effetto dell'olio volatile sui microrganismi del suolo, dobbiamo ancora condurre ricerche più approfondite: estendere il tempo di trattamento dell'olio volatile e individuare le variazioni nella composizione chimica dell'olio volatile nel suolo in giorni diversi.

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L'allelopatia è spesso definita come qualsiasi effetto diretto o indiretto, positivo o negativo di una specie vegetale su un'altra attraverso la produzione e il rilascio di composti chimici nell'ambiente [1]. Le piante rilasciano allelochimici nell'atmosfera circostante e nel suolo attraverso la volatilizzazione, la lisciviazione fogliare, l'essudazione radicale e la decomposizione dei residui [2]. Come un gruppo di importanti allelochimici, i componenti volatili entrano nell'aria e nel suolo in modi simili: le piante rilasciano sostanze volatili nell'atmosfera direttamente [3]; l'acqua piovana lava via questi componenti (come i monoterpeni) dalle strutture secretorie delle foglie e dalle cere superficiali, fornendo il potenziale per i componenti volatili nel terreno [4]; le radici delle piante potrebbero emettere sostanze volatili indotte dagli erbivori e dai patogeni nel terreno [5]; questi componenti presenti nella lettiera delle piante vengono rilasciati anche nel terreno circostante [6]. Attualmente, gli oli volatili sono sempre più esplorati per il loro utilizzo nella gestione delle erbacce e dei parassiti [7,8,9,10,11]. Si è scoperto che agiscono diffondendosi allo stato gassoso nell'aria e trasformandosi in altri stati nel o sul suolo [3,12], svolgendo un ruolo importante nell'inibire la crescita delle piante attraverso interazioni interspecie e alterando la comunità vegetale coltura-erbaccia [13]. Diversi studi suggeriscono che l'allelopatia può facilitare l'instaurazione della dominanza delle specie vegetali negli ecosistemi naturali [14,15,16]. Pertanto, le specie vegetali dominanti possono essere considerate potenziali fonti di allelochimici.

Negli ultimi anni, gli effetti allelopatici e gli allelochimici hanno gradualmente ricevuto sempre più attenzione da parte dei ricercatori allo scopo di identificare sostituti appropriati per gli erbicidi sintetici [17,18,19,20]. Per ridurre le perdite agricole, gli erbicidi sono sempre più utilizzati per controllare la crescita delle erbe infestanti. Tuttavia, l'applicazione indiscriminata di erbicidi sintetici ha contribuito ad aumentare i problemi di resistenza delle erbe infestanti, al graduale degrado del suolo e ai rischi per la salute umana [21]. I composti allelopatici naturali delle piante possono offrire un potenziale considerevole per lo sviluppo di nuovi erbicidi o come composti guida per l'identificazione di nuovi erbicidi derivati dalla natura [17,22].

L'Amomum villosum Lour. è una pianta erbacea perenne della famiglia dello zenzero, che cresce fino a un'altezza di 1,2–3,0 m all'ombra degli alberi. È ampiamente distribuita nella Cina meridionale, in Thailandia, Vietnam, Laos, Cambogia e in altre regioni del sud-est asiatico. Il frutto secco di A. villosum è una spezia comune per il suo sapore gradevole [23] e rappresenta una nota medicina tradizionale a base di erbe in Cina, ampiamente utilizzata per il trattamento di malattie gastrointestinali. Diversi studi hanno riportato che gli oli volatili ricchi di A. villosum sono i principali componenti medicinali e ingredienti aromatici [24,25,26,27]. I ricercatori hanno scoperto che gli oli essenziali di A. villosum presentano tossicità da contatto contro gli insetti Tribolium castaneum (Herbst) e Lasioderma serricorne (Fabricius) e una forte tossicità da fumigante contro T. castaneum [28]. Allo stesso tempo, A. villosum ha un impatto negativo sulla diversità delle piante, sulla biomassa, sulla lettiera e sui nutrienti del suolo delle foreste pluviali primarie [29]. Tuttavia, il ruolo ecologico dell'olio volatile e dei composti allelopatici è ancora sconosciuto. Alla luce di studi precedenti sui costituenti chimici degli oli essenziali di A. villosum [30,31,32], il nostro obiettivo è indagare se A. villosum rilasci nell'aria e nel suolo composti con effetti allelopatici per contribuire a stabilire la sua dominanza. Pertanto, intendiamo: (i) analizzare e confrontare i componenti chimici degli oli volatili provenienti da diversi organi di A. villosum; (ii) valutare l'allelopatia degli oli volatili estratti e dei composti volatili da A. villosum, e quindi identificare le sostanze chimiche che hanno avuto effetti allelopatici su Lactuca sativa L. e Lolium perenne L.; e (iii) esplorare preliminarmente gli effetti degli oli di A. villosum sulla diversità e sulla struttura della comunità dei microrganismi nel suolo.