Abstract
Phenolic compounds, which are products of secondary metabolism, have been demonstrated to be widespread growth substances in plants. The objectives of this study were to identify the phenolic compounds in common ragweed (Ambrosia artemisiifolia var. elatior) by HPLC and to evaluate their effects on germination and seedling growth of three weed species. Under controlled conditions in Petri dishes at $25^{\circ}C$, $10^{-3}$ and $10^{-4}$ M solutions of phenolic compounds were evaluated in seed germination tests. Four phenolic compounds (caffeic acid, O-coumaric acid, ${\rho}$-coumaric acid and ferulic acid) in common ragweed plant were identified and their concentration was increased from the stage before flowering through full flowering stage. Treatment of O- and ${\rho}$-coumaric acids delayed the seed germination of Digitalia ciliaris, while the treatment of caffeic acid delayed the seed germination of Echinochloa crus-galli. In time to 50% germination ($T_{50}$), phenolic compounds at $10^{-4}$ M promoted in Cyperus microiria and E. crus-galli but the level of $10^{-3}$ M delayed the $T_{50}$ of those weeds. The O-coumaric acid inhibited seed germination and seedling growth of the tested weeds and especially it perfectly inhibited the root growth of E. crus-galli.
외래잡초인 돼지풀은 국내 확산이 우려되는 문제잡초로서 allelopathy와 관련성을 평가하기 위하여 돼지풀이 함유하고 있는 phenolic compounds의 시기별 변화와 이들 화합물에 의한 3종 잡초의 발아 및 초기생육을 평가하였다. 식물의 생육을 억제하는 물질로 잘 알려진 cinnamic acid 유도체인 5종의 페놀화합물은 HPLC를 이용하여 정량분석하였고, 4종 (caffeic acid, O-coumaric acid, ${\rho}$-coumaric acid 및 ferulic acid)의 화합물을 동정하였다. 돼지풀에서 검출된 페놀화합물 중 caffeic acid의 농도가 가장 높았으며, O-와 ${\rho}$-coumaric acid는 개화직전 농도가 개화후기보다 3배 정도 높았다. 돼지풀이 함유하고 있는 페놀화합물의 총함량은 개화직전이 $1,377{\mu}g$으로 개화후기의 $1,583{\mu}g$보다 낮았으나 돼지풀이 생장률에 비해 증가량은 현저히 낮았다. 표준용액을 이용하여 농도별로 조제한 페놀화합물 중 O-와 ${\rho}$-coumaric acid는 바랭이의 발아를 지연시켰으며, caffeic acid는 피의 발아율을 대조구보다 10% 억제시켰다. 또한 발아가 50%에 도달하는 시점을 나타내는 $T_{50}$는 $10^{-4}M$ 페놀화합물 처리구의 금방동사니와 바랭이에서 촉진되었으며, $10^{-3}M$ 페놀화합물 처리구의 금방동사니와 피에서 현저히 지연되었다. 다양한 페놀화합물 중에서 O-coumaric acid는 3종의 모든 잡초에서 하배축과 유근의 신장을 현저히 억제시켰으며, 금방동사니의 뿌리 세포 분열을 억제시켰고, 특히 피의 발근을 100% 억제시켰다.
