Brassica植物を傷つけると、glucosinolateがmyrosinaseで分解されisothiocyanateなどの化合物が生じます。この反応をsoil pestやweed suppressionへ利用するのがbiofumigationです。2024年の Scientific Reports 研究は、韓国Yeosuで育種されたleaf mustard cultivarsのglucosinolate chemistryとallelopathic activityを比較しました。
cultivarでsinigrin→AITC／nitrileの分岐が違う
8 local cultivarsとDolsan controlを比較すると、total glucosinolate、sinigrin、hydrolysis products、myrosinase activity、nitrile formation rateが大きく異なりました。
Mekomiはsinigrin concentrationが最も高い一方、NuttongiiはAITC 27.47±6.46 µmol/gで最高でした。glucosinolate量だけでなく、hydrolysis後にAITCへ流れる割合がallelopathyを左右します。
lettuce agar bioassayでNuttongiiが強い抑制
freeze-dried mustard tissueをagar systemへ配置し、lettuce germination/root/shoot growthを比較しました。Nuttongiiは高いAITC levelと強いgrowth inhibitionを示しました。
ただしこれはlaboratory-scale allelopathy assayです。field soilでweed biomassやcrop yieldを比較したbiofumigation trialではありません。
「植物由来だから環境負荷ゼロ」は言えない
AITCは生物活性の強い化合物です。weedだけでなくcrop seedling、soil microbes、non-target organismsへ影響し得ます。biofumigationはsynthetic herbicide依存を減らす可能性がありますが、application dose、incorporation timing、soil type、crop safety、emissionを検証する必要があります。
またNuttongiiはbolting timingが他cultivarと異なり、harvest stage差がbiomass/AITC評価へ影響した可能性も著者らが指摘しています。
cultivar selectionそのものが重要なagronomic variable
“mustardを使う”だけではなく、sinigrin concentration、myrosinase、epithiospecifier proteinなどによってAITC/nitrile fateが変わります。biofumigationではspeciesだけでなくcultivar chemistryを選ぶ必要があることを示した研究です。
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参考文献
- Ko DY et al. Turning glucosinolate into allelopathic fate: investigating allyl isothiocyanate variability and nitrile formation in eco-friendly Brassica juncea from South Korea. Scientific Reports. 2024;14:15423. https://doi.org/10.1038/s41598-024-65938-w
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