Kannabinoidy, naturalnie występujące związki znajdujące się w roślinach konopi, mogły ewoluować w celu odstraszenia szkodników od żerowania na nich. Eksperymenty wykazały, że wyższe stężenia kannabinoidów w roślinach konopi prowadzą do proporcjonalnie mniejszych uszkodzeń przez larwy owadów.
Badanie otwiera drzwi do potencjalnego wykorzystania ekstraktów kannabinoidowych jako pestycydów, chociaż ich użycie byłoby ograniczone do roślin niejadalnych z uwagi na farmakologiczne właściwości tych związków, które obejmują CBDA, THCA i ich prekursor CBGA. Te związki są naturalnie produkowane przez rośliny konopi i przekształcają się w bardziej znane CBD, THC i CBG pod wpływem ogrzewania.
Od dziesięcioleci, odkąd naukowcy po raz pierwszy zidentyfikowali kannabinoidy, badania skupiały się na ich leczniczych i odurzających efektach. Badacze stawiali hipotezę, że kannabinoidy mogą chronić rośliny przed promieniowaniem ultrafioletowym, patogenami i roślinożercami.
“Spekulowano, że są to związki obronne, ponieważ głównie gromadzą się w żeńskich kwiatach w celu ochrony nasion, co jest dość powszechnym zjawiskiem w roślinach,” powiedział Larry Smart, hodowca roślin i profesor w Szkole Nauk o Roślinach Integracyjnych w Cornell AgriTech w College of Agriculture and Life Sciences (CALS).
“Ale nikt nie zgromadził kompleksowego zestawu wyników eksperymentalnych, aby pokazać bezpośredni związek między akumulacją tych kannabinoidów a ich odstraszającym wpływem na owady,” powiedział Smart, który jest głównym autorem badania “Funkcja kannabinoidów w obronie przed żerującymi roślinożercami w Cannabis Sativa L.”, opublikowanego 13 października w czasopiśmie Horticulture Research.
“Badanie daje nam wgląd w to, jak kannabinoidy funkcjonują w naturalnych systemach i może pomóc nam w opracowaniu nowych odmian konopi z THC, które zachowują te naturalne wbudowane mechanizmy obronne przed roślinożercami,” powiedział George Stack, badacz i autor badania.
Program hodowli konopi na Cornell University rozpoczął się w 2017 roku od oceny różnych komercyjnie dostępnych odmian konopi pod kątem ich przydatności do lokalnego klimatu, gleb i środowiska, aby można było udzielać rekomendacji rolnikom. Larry Smart, George Stack i koledzy zauważyli, że odmiany pochodzące z programu hodowlanego na Ukrainie były bardzo podatne na żuki japońskie, podczas gdy inne odmiany nie były podatne na ataki tych owadów.
“Pod koniec sezonu, gdy charakteryzowaliśmy chemię tych roślin, dowiedzieliśmy się, że rośliny z ukraińskiego programu nie wytwarzają żadnych kannabinoidów,” powiedział Smart.
Ponieważ odmiany produkujące więcej kannabinoidów doświadczały mniejszego drapieżnictwa ze strony owadów, zespół podejrzewał, że związki te mogą działać jako środek obronny chroniący rośliny konopi przed uszkodzeniami przez owady, i opracowali eksperymenty, aby przetestować swoją hipotezę.
W testach z użyciem roślin konopi o różnych stężeniach kannabinoidów, badacze odkryli, że uszkodzenia spowodowane przez owady żerujące na liściach (larwy kapusty) były wyższe w liściach o niższych poziomach kannabinoidów.
“W obecności kannabinoidów widzieliśmy znacznie mniejsze uszkodzenia,” powiedział Smart.
W kontrolowanych badaniach w laboratorium badacze wyizolowali CBDA i CBGA i nanosili ekstrakty na sztuczną żywność owadów w różnych stężeniach. Larwy rosły wolniej i miały niższy wskaźnik przeżycia w miarę wzrostu stężenia kannabinoidów, według badań.
Program Cornell University nie może pracować z roślinami o wysokiej zawartości THCA (odurzającego związku występującego w marihuanie) z powodu federalnych ograniczeń, więc THCA jako pestycyd nie było testowane w tym badaniu, powiedział Smart.
Zobacz też: Dlaczego konopie produkują THC?
“Potencjalne wykorzystanie kannabinoidów jako pestycydu to ekscytujący obszar przyszłych badań, ale na pewno pojawią się bariery regulacyjne z powodu farmakologicznej aktywności związków, a potrzebne są dalsze badania, aby zrozumieć, przeciwko jakim szkodnikom kannabinoidy będą skuteczne,” powiedział Stack.
Przyszłe prace będą badać, czy owady ssące sok, takie jak mszyce, są również hamowane przez kannabinoidy. Naukowcy badają również, czy gatunki z innych rodzajów roślin wytwarzających kannabinoidy, takie jak południowoafrykańska roślina parasolowata (Helichrysum umbraculigerum), mogą również korzystać z ich właściwości owadobójczych. Jeśli tak, wskazywałoby to na przykład konwergentnej ewolucji, gdzie ta sama adaptacja powstała niezależnie w różnych gatunkach w różnych czasach i miejscach.
