Pueraria montana var. lobata

Pueraria montana var. lobata , die ostasiatische Pfeilwurz oder Kudzu-Liane , ^{[ 2 ]} ist eine mehrjährige Pflanze aus der Familie Fabaceae .

Auf Chinesisch heißt es gé (葛), auf Japanisch kuzu (クズ, 葛) ^{[ 3 ]} und auf Koreanisch chik ( 칡 ) oder gal ( 갈 ;葛).

Die Japanische Pfeilwurz ( Pueraria montana var. lobata ) ist eine ausläuferbildende, halbverholzende, mehrjährige Pflanze ^{[ 4 ]} , die 1876 auf der Centennial Exhibition in Philadelphia in den Vereinigten Staaten eingeführt wurde. ^{[ 5 ]} Diese Kletterpflanze wächst bis zu 30 cm pro Tag ^{[ 6 ]} und kann einheimische Vegetation, Bäume und andere Pflanzen schnell überwuchern, indem sie diese vollständig bedeckt und ihnen den Zugang zu Licht verwehrt. ^{[ 7 ]} Pueraria montana besitzt zudem große, knollenartige Wurzeln, die mehr als die Hälfte ihrer Biomasse ausmachen ^{[ 4 ]} und bis zu 5 m tief in den Boden vordringen können. ^{[ 8 ]} Das Wachstum der Ranken erfolgt in verschiedene Richtungen und beträgt 18 m pro Saison. Es beginnt am Wurzelhals, wo die Knoten der Ranken den Boden berühren. ^{[ 9 ]} P. montana hat dreiteilige, gefiederte Blätter mit drei lappenförmigen Blättchen ^{[ 7 ]} , die von einem behaarten Stiel gestützt werden. ^{[ 5 ]} An den Ranken bilden sich Blüten mit einem ausgeprägten, traubenartigen Duft, ^{[ 9 ]} rosa bis violett gefärbten Blütenblättern, ^{[ 10 ]} die während der Blütezeit von Juli bis September erscheinen. ^{[ 5 ]} Diese Ranke kann außerdem Früchte in Form von büschelförmigen, samenhaltigen Schoten ausbilden, die von charakteristischen haarähnlichen Strukturen bedeckt sind. ^{[ 5 ]}

Pueraria montana var. lobata ist eine stark invasive Art, die sich durch das Überwuchern der umliegenden Vegetation und das Überklettern von Sämlingen und ausgewachsenen Bäumen ausbreitet. Dies kann zum Absterben der überwucherten Pflanzen und zur Beeinträchtigung ihrer mutualistischen Wechselwirkungen mit anderen benachbarten Pflanzen und Tieren führen. ^{[ 4 ]} Ein Befall mit P. montana kann die Biodiversität verschiedener Pflanzen-, Tier- und Insektenarten verringern, die alle durch die Reduzierung und das Absterben einheimischer Arten beeinträchtigt werden können. ^{[ 7 ]} Diese Kletterpflanze kann auch leicht gestörte und verlassene Gebiete ^{[ 9 ]} sowie natürliche Lebensräume besiedeln, indem sie Baumstämme und mit Holz verstärkte Äste umschlingt. ^{[ 8 ]} Durch die Spannung, die durch das Umschlingen der Ranken entsteht, können Bäume zusammengebunden und möglicherweise umgerissen werden, da sich die Ranken um die gesamte Baumstruktur winden. ^{[ 4 ]} Darüber hinaus ist das Wurzelsystem von P. montana leguminös, da es durch die Symbiose mit stickstofffixierenden Bakterien zur Bodenanreicherung beiträgt. ^{[ 4 ]} Hat sich die Pflanze jedoch erst einmal in einem bestimmten Lebensraum ausgebreitet, ist ihr rasantes Wachstum schwer zu kontrollieren. Laut Kato-Noguchi (2023) kann der von P. montana fixierte Stickstoff nicht nur in den Boden gelangen, sondern in hohen Konzentrationen auch in verschiedene Gewässer ausgewaschen werden und aquatische Ökosysteme beeinträchtigen. ^{[ 7 ]} Außerdem kann diese invasive Art Isopren biosynthetisieren, das in großen Mengen in die Atmosphäre freigesetzt wird und somit die Luftqualität beeinflussen kann. ^{[ 7 ]}

Pueraria montana vermehrt sich hauptsächlich vegetativ über Rhizome und Ausläufer und kann an den Wurzelknoten neue Pflanzen bilden. ^{[ 8 ]} Diese mehrjährige Pflanze kann sich auch sexuell fortpflanzen, und zwar durch Insektenbestäubung mit Bienen oder anderen Bestäubern, wobei die Samenproduktion und -keimfähigkeit jedoch gering ist. ^{[ 4 ]}

P. montana kommt in einer Vielzahl natürlicher Lebensräume vor, darunter Mischwälder, Gebüschflächen, Uferzonen von Gewässern sowie Brach- und gestörte Flächen. ^{[ 7 ]} Diese Art wächst auf lehmigen Böden mit einem pH-Wert zwischen 4,5 und 7,0, auf nährstoffarmen Böden oder auf Böden mit einem pH-Wert zwischen 3 und 8. ^{[ 7 ]} Optimales Wachstum wird bei einer jährlichen Niederschlagsmenge von 1.000 bis 15.000 mm erreicht. Darüber hinaus gedeiht diese Art auch in Gebieten mit milden Wintern (5–15 °C) und heißen Sommern (über 25 °C). Ihr ausgedehntes Wurzelsystem ermöglicht ihr sogar das Überleben bei Temperaturen bis zu -29 °C. ^{[ 11 ]}

Präventionsmaßnahmen sind in der Regel nicht vollständig erfolgreich, und Bekämpfungsmaßnahmen können kostspielig und komplex sein. Die Effizienz der Bekämpfungsmethoden hängt von der Größe des Befalls, der Nähe zu erwünschten oder einheimischen Arten und der Zugänglichkeit des Befallsherds ab. ^{[ 12 ]} Pueraria montana var. lobata weist verschiedene Fortpflanzungswege auf, was die Kontrolle ihrer Ausbreitung erschwert. ^{[ 13 ]} Dennoch werden zahlreiche Methoden zur Eindämmung der Ausbreitung von Pueraria montana var. lobata eingesetzt, darunter Herbizideinsatz, Mähen, Beweidung, Abbrennen und biologische Bekämpfung.

Der Einsatz von Herbiziden hat sich als äußerst wirksam erwiesen und zu hohen Zerstörungsraten, einem geringeren Befall und niedrigeren Bekämpfungskosten geführt, insbesondere bei jährlicher Anwendung. ^{[ 13 ]} Je nach Größe und Alter der Population müssen die Anwendungen unter Umständen bis zu 10 Jahre lang wiederholt werden, um eine vollständige Ausrottung zu erreichen, da ältere und größere Populationen die doppelte Menge an Herbizid benötigen können. ^{[ 11 ]} Picloram war in der Vergangenheit das wirksamste Herbizid zur Bekämpfung von Kudzu-Populationen, schädigt jedoch die Umwelt durch Bodenrückstände und Grundwasserverunreinigung. ^{[ 11 ]} Das biologisch abbaubare Herbizid Glyphosat hat sich als wirksam bei der Bekämpfung von Kudzu-Populationen erwiesen, ist in der Nähe von Gewässern unbedenklich ^{[ 11 ]} und schädigt natürliche Lebensräume nur minimal. ^{[ 12 ]} In einigen Gebieten kann nach der Herbizidanwendung ein kontrolliertes Abbrennen durchgeführt werden, um die Laubstreu zu entfernen und die Wiederbesiedlung durch einheimische Arten zu fördern. ^{[ 12 ]} Es ist wichtig, das Gebiet nach der Ausrottung mit erwünschten Pflanzenarten zu bepflanzen.

In einer Studie aus dem Jahr 2012 ahmten Forscher die Fraßtätigkeit von Pflanzenfressern nach, indem sie Kudzu-Populationen durch Blatt- und Triebspitzenabschneiden schädigten, um die Wirksamkeit der Prädation bei der Bekämpfung invasiver Kudzu-Populationen in China zu bestimmen. ^{[ 14 ]} Es zeigte sich, dass die Beschädigung oberirdischer Pflanzenteile die Fähigkeit neuer Pflanzen zur Produktion und Speicherung von Kohlenhydraten und damit deren Konkurrenzfähigkeit verringert. ^{[ 14 ]} Dies liefert Hinweise darauf, dass blattfressende Insekten als wirtsspezifische Nützlinge zur biologischen Bekämpfung von Pueraria montana var. lobata eingesetzt werden könnten .

Zur Bekämpfung von Pueraria montana var. lobata wurden auch alternative Methoden eingesetzt . Junge und kleine Populationen lassen sich durch regelmäßiges Abbrennen, Mähen und Beweiden beseitigen. ^{[ 11 ]} Gezieltes Abbrennen kann nach dem Einsatz von Herbiziden wirksam sein, hat aber allein angewendet nur geringe Auswirkungen auf die Wurzeln und den Wurzelhals. ^{[ 15 ]} Mähen reduziert die Pflanzenhöhe effektiv, ist aber zur vollständigen Beseitigung wirksamer, wenn es vor der Herbizidanwendung eingesetzt wird. Allerdings kann Mähen dazu führen, dass Teile der Kudzu-Ranken in andere Gebiete verstreut werden, wo sie neue Pflanzen bilden können. ^{[ 15 ]} Die Beseitigung durch Beweidung ist ein langwieriger Prozess, der mehrere Jahre dauern kann und eine intensive Beweidungsrotation sowie die Konzentration der Beweidung auf Kudzu-Pflanzen erfordert. ^{[ 15 ]} Um ein erneutes Wachstum zu verhindern, muss das gesamte Wurzelgewebe zerstört werden, was aufgrund der tief vergrabenen Wurzelsysteme schwierig sein kann. ^{[ 11 ]}

Die Pflanze ist in Ostasien (China, Taiwan, Japan, Korea), dem russischen Fernen Osten , Südostasien (Indonesien, Malaysia, den Philippinen, Thailand und Vietnam) und dem Pazifik ( Neukaledonien , Papua-Neuguinea, Salomonen und Vanuatu) heimisch. ^{[ 16 ]}

Pueraria montana var. lobata findet vielfältige praktische Anwendung sowie Verwendung in Medizin und Kosmetik. Die Wurzel der Kudzupflanze enthält über 70 sekundäre Pflanzenstoffe, wobei Isoflavonoide und Triterpenoide mit ihren Glykosiden die Hauptgruppen darstellen. ^{[ 10 ]} In den Blüten der Kudzupflanze wurden 41 sekundäre Pflanzenstoffe, darunter große Mengen an Isoflavonen, identifiziert. ^{[ 10 ]} Einer der wichtigsten sekundären Pflanzenstoffe der Kudzupflanze ist Puerarin, das antioxidative und Anti-Aging-Eigenschaften besitzt. ^{[ 17 ]} Die Inhaltsstoffe von Wurzel und Blüte sind sowohl für medizinische als auch für kosmetische Zwecke nützlich. Die Blätter der Kudzupflanze können als Gemüse verzehrt werden und sind reich an Triterpensaponinen und Isoflavonen, ^{[ 10 ]} die verschiedene gesundheitsfördernde Eigenschaften aufweisen.

Die Wurzel von Pueraria montana var. lobata, die reich an bioaktiven Inhaltsstoffen ist, wird in der traditionellen Medizin Ostasiens verwendet. ^{[ 10 ]} Auch die Blüten der Kudzupflanze werden traditionell zur Behandlung von Erkrankungen wie Ruhr und Alkoholismus eingesetzt. ^{[ 10 ]} Die in der Kudzupflanze enthaltenen Phytochemikalien sind reich an Antioxidantien und können das Risiko verschiedener Erkrankungen wie Arteriosklerose, Diabetes und Krebs senken. ^{[ 17 ]} In Kombination mit anderen Heilkräutern konnte gezeigt werden, dass Pueraria montana var. lobata den Nüchternblutzuckerspiegel bei Patienten mit Typ-2-Diabetes mellitus senkt. ^{[ 18 ]} Pueraria montana var. lobata besitzt zudem leberschützende Eigenschaften und kann in Kombination mit anderen pflanzlichen Arzneimitteln die Wirkung der Behandlung akuter Leberschäden verstärken. ^{[ 19 ]}

Die in Pueraria montana var. lobata enthaltenen Phytochemikalien , insbesondere Flavonoide, die häufig in Kosmetika verwendet werden, belegen, dass Kudzu eine potenzielle Quelle für bioaktive Verbindungen in zukünftigen kosmetischen Anwendungen darstellt. ^{[ 10 ]} Das in der Wurzel von Kudzu vorkommende Phytochemikal Puerarin hemmt nachweislich die Bildung von fortgeschrittenen Glykationsendprodukten (AGEs), die mit der Hautalterung in Zusammenhang stehen. ^{[ 20 ]} Weitere Studien haben gezeigt, dass Phytochemikalien die Hautregeneration fördern können, indem sie Migration, Proliferation und Kollagensynthese anregen und dadurch die entzündungsfördernde Aktivität und Epithelisierung der Haut unterstützen, was zu Hautregeneration und -heilung führt. ^{[ 10 ]} Dies macht Pueraria montana var. lobata zu einer potenziell nützlichen Alternative für die Herstellung von Anti-Aging- und Hautregenerations-Kosmetika. Auch die melanogenesehemmende Wirkung von Pueraria montana ist für die Kosmetikindustrie von besonderem Interesse, insbesondere in Asien, wo hellere Haut bei Frauen bevorzugt wird. ^{[ 10 ]} Studien haben gezeigt, dass der Pflanzenextrakt eine Anti-Melanogenese-Aktivität aufweist, indem er Akt/GSK-3b aktiviert und die Reifung der Tyrosinase durch Hemmung der α-Glucosidase unterbricht. ^{[ 21 ]}

Darüber hinaus wurde die Verwendung von Nanocellulose aus Pueraria montana var. lobata als nachhaltiges Verpackungsmaterial untersucht . ^{[ 22 ]} Die Forscher fanden heraus, dass isolierte Kudzu-Cellulose-Nanokristalle (CNCs) ein geeignetes Verstärkungsmaterial für Nanokomposite darstellen. Allerdings ist weitere Forschung notwendig, um nachhaltige CNC-Extraktionsmethoden zu entwickeln.

Das aus der ostasiatischen Pfeilwurz hergestellte Stärkepulver wird Kudzupulver genannt . Kudzupulver wird in der traditionellen Medizin Chinas , Japans und Koreas zur Zubereitung von Pfeilwurztee verwendet ^{[ 23 ]} (in Korea wird auch die unbehandelte Wurzel verwendet).

Die Herstellung dieses Pulvers in Japan konzentrierte sich auf das Volk der Kuzu (国栖), das einst entlang des Flusses Yoshino in der Präfektur Nara lebte , was der Pflanze ihren japanischen (und später ins Englische entlehnten ) Namen Kudzu gab . ^{[ 24 ]}

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  Ostasiatische Pfeilwurz.
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  Pfeilwurzeltee.
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  Kuzumochi wird aus Kudzu-Pulver hergestellt.

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