Lolium multiflorum Lam.の葉のEchinochloa oryzoides (Ard.) FritschおよびOriza sativa L.に対する異なる植物毒性効果

Different phytotoxic effect of Lolium multiflorum Lam. leaves against Echinochloa oryzoides (Ard.) Fritsch and Oriza sativa L.

• Sara Vitalini
• Francesca Orlando
• Alessandro Palmioli
• Sumer Alali
• Cristina Airoldi
• Ivano De Noni
• Valentina Vaglia
• Stefano Bocchi
• Marcello Iriti

抄録

特に雑草問題になりやすい稲作は、効果的にそれらを制御することができる慣行を必要としますが、人間の健康と生態系の持続可能性へのダメージに責任がある除草剤の使用を減らす。雑草管理のための代替戦略は、植物と植物の相互作用現象に基づくことができる。このような状況の中で、有機農家のグループは、稲の前にカバー作物としてLolium multiflorum Lam.を使用した雑草封じ込めのための実用的なアプローチを開発した。本研究では、最も収量を損なうイネ雑草の一つである Echinochloa oryzoides (Ard.) Fritsch に対して、L. multiflorum が Oryza sativa L.と比較して優先的に抑制効果を示すことが報告されていることを確認することを目的とした。また、L. multiflorum葉の水性抽出物、粉末の効果ともにO. sativaよりも感受性が高いことがわかった（それぞれ23〜79％対3〜57％、26〜100％対23〜31％）。また，葉抽出物は，20％の濃度からE. oryzoidesの生育に影響を与えたが，O. sativaでは，抽出物50％の影響下でのみ対照との差が認められた。NMRおよびUPLC-HR-MS分析によるL. multiflorumの葉の特徴付けは、いくつかのポリフェノール、グリコシルフラボノイドおよびグリコシルテルペノイド、異なるアミノ酸および有機酸を含む35の化合物を同定することにつながった。これらの化合物のいくつか（例えば、プロトカテキン酸やガリック酸）は、すでにアレロケミカルとして知られており、L. multiflorumが植物成長阻害剤の供給源であることが確認された。

Rice cultivation, particularly prone to weed issues, requires practices able to effectively control them, however reducing the use of herbicides, responsible for damage to human health and ecosystem sustainability. Alternative strategies for weed management can be based on plant-plant interaction phenomena. In this context, a group of organic farmers has developed a pragmatic approach for weed containment using Lolium multiflorum Lam. as a cover crop before rice. The present study aimed to confirm the farmer field observations reporting a preferential inhibitory effect of L. multiflorum on Echinochloa oryzoides (Ard.) Fritsch, one of the most yield-damaging rice weed, compared with Oryza sativa L. The study showed that L. multiflorum was able to significantly reduce the seed germination of E. oryzoides. It was found to be more susceptible than O. sativa both to the effect of the aqueous extract and powder of L. multiflorum leaves (23-79% vs. 3-57% and 26-100% vs. 23-31%, respectively). In addition, the leaf extract was able to affect E. oryzoides growth starting from 20% concentration both in relation to the root and shoot length while O. sativa exhibited differences compared with the control only under the influence of extract 50%. The L. multiflorum leaf characterization by NMR and UPLC-HR-MS analyses led to the identification of 35 compounds including several polyphenols, glycosyl flavonoids and glycosyl terpenoids, as well as different amino acids and organic acids. Some of them (e.g. protocatechuic and gallic acids) are already known as allelochemicals confirming that L. multiflorum is a source of plant growth inhibitors.