Published November 9, 2020 | Version v1
Publication Open

Essential Oil of Calotropis procera: Comparative Chemical Profiles, Antimicrobial Activity, and Allelopathic Potential on Weeds

Creators

  • 1. King Saud University
  • 2. National Research Centre

Description

Plants are considered green resources for thousands of bioactive compounds. Essential oils (EOs) are an important class of secondary compounds with various biological activities, including allelopathic and antimicrobial activities. Herein, the present study aimed to compare the chemical profiles of the EOs of the widely distributed medicinal plant Calotropis procera collected from Saudi Arabia and Egypt. In addition, this study also aimed to assess their allelopathic and antimicrobial activities. The EOs from Egyptian and Saudi ecospecies were extracted by hydrodistillation and analyzed via GC-MS. The correlation between the analyzed EOs and those published from Egypt, India, and Nigeria was assessed by principal component analysis (PCA) and agglomerative hierarchical clustering (AHC). The allelopathic activity of the extracted EOs was tested against two weeds (Bidens pilosa and Dactyloctenium aegyptium). Moreover, the EOs were tested for antimicrobial activity against seven bacterial and two fungal strains. Ninety compounds were identified from both ecospecies, where 76 compounds were recorded in Saudi ecospecies and 33 in the Egyptian one. Terpenes were recorded as the main components along with hydrocarbons, aromatics, and carotenoids. The sesquiterpenes (54.07%) were the most abundant component of EO of the Saudi sample, while the diterpenes (44.82%) represented the mains of the Egyptian one. Hinesol (13.50%), trans-chrysanthenyl acetate (12.33%), 1,4-trans-1,7-cis-acorenone (7.62%), phytol (8.73%), and myristicin (6.13%) were found as the major constituents of EO of the Saudi sample, while phytol (38.02%), n-docosane (6.86%), linoleic acid (6.36%), n-pentacosane (6.31%), and bicyclogermacrene (4.37%) represented the main compounds of the Egyptian one. It was evident that the EOs of both ecospecies had potent phytotoxic activity against the two tested weeds, while the EO of the Egyptian ecospecies was more effective, particularly on the weed D. aegyptium. Moreover, the EOs showed substantial antibacterial and antifungal activities. The present study revealed that the EOs of Egyptian and Saudi ecospecies were different in quality and quantity, which could be attributed to the variant environmental and climatic conditions. The EOs of both ecospecies showed significant allelopathic and antimicrobial activity; therefore, these EOs could be considered as potential green eco-friendly resources for weed and microbe control, considering that this plant is widely grown in arid habitats.

⚠️ This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%

Translated Description (Arabic)

تعتبر النباتات موارد خضراء لآلاف المركبات النشطة بيولوجيًا. الزيوت الأساسية (EOs) هي فئة مهمة من المركبات الثانوية ذات الأنشطة البيولوجية المختلفة، بما في ذلك الأنشطة الأليلوباثية والمضادة للميكروبات. هنا، تهدف هذه الدراسة إلى مقارنة الملامح الكيميائية للأكسجين العضوي للنبات الطبي الموزع على نطاق واسع Calotropis procera الذي تم جمعه من المملكة العربية السعودية ومصر. بالإضافة إلى ذلك، تهدف هذه الدراسة أيضًا إلى تقييم أنشطة الأليلوباثي ومضادات الميكروبات. تم استخراج EOs من الأنواع البيئية المصرية والسعودية عن طريق التقطير المائي وتحليلها عبر GC - MS. تم تقييم العلاقة بين EOs التي تم تحليلها وتلك المنشورة من مصر والهند ونيجيريا من خلال تحليل المكونات الرئيسية (PCA) والتكتل الهرمي التكتلي (AHC). تم اختبار النشاط الأليلوباثي لـ EOs المستخرجة ضد اثنين من الأعشاب الضارة (Bidens pilosa و Dactyloctenium aegyptium). علاوة على ذلك، تم اختبار EOs للنشاط المضاد للميكروبات ضد سبع سلالات بكتيرية وسلالتين فطريتين. تم تحديد تسعين مركبًا من كلا النوعين الإيكولوجيين، حيث تم تسجيل 76 مركبًا في الأنواع الإيكولوجية السعودية و 33 في النوع المصري. تم تسجيل التربين كمكونات رئيسية إلى جانب الهيدروكربونات والعطريات والكاروتينات. كانت sesquiterpenes (54.07 ٪) هي المكون الأكثر وفرة من EO للعينة السعودية، في حين أن diterpenes (44.82 ٪) تمثل التيار الكهربائي للعينة المصرية. تم العثور على Hinesol (13.50 ٪)، trans - chrysanthenyl acetate (12.33 ٪)، 1,4 - trans -1,7 - cis - acorenone (7.62 ٪)، phytol (8.73 ٪)، و myristicin (6.13 ٪) كمكونات رئيسية لـ EO للعينة السعودية، في حين مثل phytol (38.02 ٪)، n - docosane (6.86 ٪)، وحمض اللينوليك (6.36 ٪)، n - pentacosane (6.31 ٪)، و bicyclogermacrene (4.37 ٪) المركبات الرئيسية للعينة المصرية. كان من الواضح أن EOs لكلا النوعين الإيكولوجيين كان له نشاط سام للنباتات قوي ضد الحشائش التي تم اختبارها، في حين أن EO للأنواع البيئية المصرية كان أكثر فعالية، لا سيما على الحشائش D. aegyptium. علاوة على ذلك، أظهرت EOs أنشطة كبيرة مضادة للبكتيريا والفطريات. كشفت الدراسة الحالية أن EOs للأنواع البيئية المصرية والسعودية كانت مختلفة من حيث الجودة والكمية، والتي يمكن أن تعزى إلى الظروف البيئية والمناخية المتغيرة. أظهرت EOs لكلا النوعين الإيكولوجيين نشاطًا كبيرًا في الأليلوبات ومضادات الميكروبات ؛ لذلك، يمكن اعتبار EOs هذه موارد صديقة للبيئة محتملة لمكافحة الأعشاب الضارة والميكروبات، مع الأخذ في الاعتبار أن هذا النبات ينمو على نطاق واسع في الموائل القاحلة.

Translated Description (French)

Les plantes sont considérées comme des ressources vertes pour des milliers de composés bioactifs. Les huiles essentielles (OE) sont une classe importante de composés secondaires ayant diverses activités biologiques, y compris des activités allélopathiques et antimicrobiennes. Ici, la présente étude visait à comparer les profils chimiques des OE de la plante médicinale largement distribuée Calotropis procera recueillie en Arabie saoudite et en Égypte. De plus, cette étude visait également à évaluer leurs activités allélopathiques et antimicrobiennes. Les OE d'espèces égyptiennes et saoudiennes ont été extraites par hydrodistillation et analysées via GC-MS. La corrélation entre les OE analysées et celles publiées en Égypte, en Inde et au Nigéria a été évaluée par analyse en composantes principales (PCA) et regroupement hiérarchique agglomératif (AHC). L'activité allélopathique des OE extraits a été testée contre deux mauvaises herbes (Bidens pilosa et Dactyloctenium aegyptium). De plus, les OE ont été testés pour leur activité antimicrobienne contre sept souches bactériennes et deux souches fongiques. Quatre-vingt-dix composés ont été identifiés chez les deux éco-espèces, où 76 composés ont été enregistrés chez l'éco-espèce saoudienne et 33 chez l'éco-espèce égyptienne. Les terpènes ont été enregistrés comme les principaux composants avec les hydrocarbures, les aromatiques et les caroténoïdes. Les sesquiterpènes (54,07%) étaient la composante la plus abondante de l'OE de l'échantillon saoudien, tandis que les diterpènes (44,82%) représentaient le principal de l'égyptien. L'hinésol (13,50 %), l'acétate de trans-chrysanthényle (12,33 %), la 1,4-trans-1,7-cis-acorénone (7,62 %), le phytol (8,73 %) et la myristicine (6,13 %) ont été trouvés comme constituants principaux de l'OE de l'échantillon saoudien, tandis que le phytol (38,02 %), le n-docosane (6,86 %), l'acide linoléique (6,36 %), le n-pentacosane (6,31 %) et le bicyclogermacrène (4,37 %) représentaient les principaux composés de l'échantillon égyptien. Il était évident que les OE des deux espèces avaient une activité phytotoxique puissante contre les deux mauvaises herbes testées, tandis que l'OE de l'espèce égyptienne était plus efficace, en particulier sur la mauvaise herbe D. aegyptium. De plus, les OE ont montré des activités antibactériennes et antifongiques substantielles. La présente étude a révélé que les OE des espèces égyptiennes et saoudiennes étaient différentes en qualité et en quantité, ce qui pourrait être attribué aux conditions environnementales et climatiques variables. Les OE des deux espèces ont montré une activité allélopathique et antimicrobienne significative ; par conséquent, ces OE pourraient être considérées comme des ressources écologiques vertes potentielles pour le contrôle des mauvaises herbes et des microbes, étant donné que cette plante est largement cultivée dans des habitats arides.

Translated Description (Spanish)

Las plantas se consideran recursos verdes para miles de compuestos bioactivos. Los aceites esenciales (AE) son una clase importante de compuestos secundarios con diversas actividades biológicas, incluidas las actividades alelopáticas y antimicrobianas. En este documento, el presente estudio tuvo como objetivo comparar los perfiles químicos de los AE de la planta medicinal ampliamente distribuida Calotropis procera recolectada de Arabia Saudita y Egipto. Además, este estudio también tuvo como objetivo evaluar sus actividades alelopáticas y antimicrobianas. Las EO de las ecoespecies egipcias y sauditas se extrajeron por hidrodestilación y se analizaron mediante GC-MS. La correlación entre las EO analizadas y las publicadas de Egipto, India y Nigeria se evaluó mediante análisis de componentes principales (PCA) y agrupación jerárquica aglomerativa (AHC). La actividad alelopática de los AE extraídos se probó contra dos malas hierbas (Bidens pilosa y Dactyloctenium aegyptium). Además, los AE se probaron para determinar la actividad antimicrobiana contra siete cepas bacterianas y dos fúngicas. Se identificaron noventa compuestos de ambas ecoespecies, donde se registraron 76 compuestos en las ecoespecies sauditas y 33 en la egipcia. Los terpenos se registraron como componentes principales junto con hidrocarburos, aromáticos y carotenoides. Los sesquiterpenos (54,07%) fueron el componente más abundante de AE de la muestra saudí, mientras que los diterpenos (44,82%) representaron la principal de la egipcia. El hinesol (13,50%), el acetato de transcrisantenilo (12,33%), la 1,4-trans-1,7-cis-acorenona (7,62%), el fitol (8,73%) y la miristicina (6,13%) se encontraron como los principales constituyentes de la AE de la muestra saudí, mientras que el fitol (38,02%), el n-docosano (6,86%), el ácido linoleico (6,36%), el n-pentacosano (6,31%) y el biciclogermacreno (4,37%) representaron los principales compuestos de la egipcia. Era evidente que las EO de ambas ecoespecies tenían una potente actividad fitotóxica contra las dos malezas analizadas, mientras que la EO de las ecoespecies egipcias era más efectiva, particularmente en la maleza D. aegyptium. Además, los AE mostraron actividades antibacterianas y antifúngicas sustanciales. El presente estudio reveló que las EO de las ecoespecies egipcias y sauditas eran diferentes en calidad y cantidad, lo que podría atribuirse a las condiciones ambientales y climáticas variables. Las EO de ambas ecoespecies mostraron una actividad alelopática y antimicrobiana significativa; por lo tanto, estas EO podrían considerarse como posibles recursos ecológicos verdes para el control de malezas y microbios, considerando que esta planta se cultiva ampliamente en hábitats áridos.

Files

pdf.pdf

Files (15.6 kB)

⚠️ Please wait a few minutes before your translated files are ready ⚠️ Note: Some files might be protected thus translations might not work.
Name Size Download all
md5:61535418ad9e5c8793be0af9de8647e5
15.6 kB
Preview Download

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
الزيوت الأساسية لكالوتروبيس بروكيرا: الملامح الكيميائية المقارنة، والنشاط المضاد للميكروبات، وإمكانات الأليلوباثيك على الأعشاب الضارة
Translated title (French)
Huile essentielle de Calotropis procera : profils chimiques comparatifs, activité antimicrobienne et potentiel allélopathique sur les mauvaises herbes
Translated title (Spanish)
Aceite esencial de Calotropis procera: perfiles químicos comparativos, actividad antimicrobiana y potencial alelopático en malezas

Identifiers

Other
https://openalex.org/W3104630052
DOI
10.3390/molecules25215203

Is supplement to
https://openalex.org/W4320709533 (Other)
https://openalex.org/W4205896419 (Other)
https://openalex.org/W3192668560 (Other)
https://openalex.org/W3145741537 (Other)
https://openalex.org/W229774530 (Other)
https://openalex.org/W2296687169 (Other)
https://openalex.org/W2295665626 (Other)
https://openalex.org/W2046092405 (Other)
https://openalex.org/W1978303542 (Other)
https://openalex.org/W1978155284 (Other)

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
Egypt

References

  • https://openalex.org/W127338493
  • https://openalex.org/W1596592691
  • https://openalex.org/W1966360814
  • https://openalex.org/W1974331220
  • https://openalex.org/W1976575982
  • https://openalex.org/W1977583449
  • https://openalex.org/W1978303542
  • https://openalex.org/W1983889625
  • https://openalex.org/W1986246174
  • https://openalex.org/W1987244336
  • https://openalex.org/W1997473479
  • https://openalex.org/W2013427456
  • https://openalex.org/W2042423894
  • https://openalex.org/W2062124364
  • https://openalex.org/W2081172901
  • https://openalex.org/W2090529480
  • https://openalex.org/W2093078670
  • https://openalex.org/W2095250722
  • https://openalex.org/W2104883469
  • https://openalex.org/W2155033014
  • https://openalex.org/W2195263221
  • https://openalex.org/W2334499958
  • https://openalex.org/W2522094031
  • https://openalex.org/W2566258972
  • https://openalex.org/W2574496404
  • https://openalex.org/W2614221234
  • https://openalex.org/W2619699039
  • https://openalex.org/W2791397630
  • https://openalex.org/W2795918407
  • https://openalex.org/W2801333911
  • https://openalex.org/W2905234281
  • https://openalex.org/W2913009390
  • https://openalex.org/W2921180584
  • https://openalex.org/W2937465217
  • https://openalex.org/W2950622843
  • https://openalex.org/W2952514362
  • https://openalex.org/W2963017625
  • https://openalex.org/W2964230465
  • https://openalex.org/W2964451303
  • https://openalex.org/W2968433888
  • https://openalex.org/W2969831491
  • https://openalex.org/W2985782251
  • https://openalex.org/W2989709680
  • https://openalex.org/W3004917703
  • https://openalex.org/W3007762993
  • https://openalex.org/W3009332559
  • https://openalex.org/W3009486859
  • https://openalex.org/W3009805381
  • https://openalex.org/W3011817067
  • https://openalex.org/W3013377147
  • https://openalex.org/W3018869764
  • https://openalex.org/W3027436411
  • https://openalex.org/W3034158358
  • https://openalex.org/W3038440819
  • https://openalex.org/W3038921920
  • https://openalex.org/W3046030502
  • https://openalex.org/W3047338730
  • https://openalex.org/W3048143568
  • https://openalex.org/W3086894512
  • https://openalex.org/W612472204