breve descrición:
A Farmacopea chinesa (edición de 2020) require que o extracto de metanol de YCH non sexa inferior ao 20,0 %.2], sen que se especifiquen outros indicadores de avaliación da calidade. Os resultados deste estudo mostran que os contidos dos extractos de metanol das mostras silvestres e cultivadas cumprían o estándar da farmacopea e non houbo diferenzas significativas entre eles. Polo tanto, non houbo diferenza aparente de calidade entre as mostras silvestres e as cultivadas, segundo ese índice. Non obstante, os contidos de esterois totais e flavonoides totais nas mostras silvestres foron significativamente superiores aos das mostras cultivadas. Unha análise metabolómica adicional revelou unha abundante diversidade de metabolitos entre as mostras silvestres e cultivadas. Ademais, elimináronse 97 metabolitos significativamente diferentes, que se enumeran noTáboa complementaria S2. Entre estes metabolitos significativamente diferentes atópanse o β-sitosterol (ID é M397T42) e os derivados de quercetina (M447T204_2), que se informou como ingredientes activos. Entre os metabolitos diferenciais tamén se incluíron constituíntes non notificados, como trigonelina (M138T291_2), betaína (M118T277_2), fustin (M269T36), rotenona (M241T189), arctiína (M557T165) e ácido logánico (M399T284_2). Estes compoñentes desempeñan diversos papeis na antioxidación, antiinflamatorio, eliminación de radicais libres, anti-cancro e tratamento da aterosclerose e, polo tanto, poden constituír novos compoñentes activos no YCH. O contido de ingredientes activos determina a eficacia e a calidade dos materiais medicinais.7]. En resumo, o extracto de metanol como único índice de avaliación da calidade YCH ten algunhas limitacións, e hai que explorar máis a fondo os marcadores de calidade máis específicos. Houbo diferenzas significativas nos esterois totais, flavonoides totais e no contido de moitos outros metabolitos diferenciais entre o YCH salvaxe e o cultivado; polo tanto, potencialmente había algunhas diferenzas de calidade entre eles. Ao mesmo tempo, os ingredientes activos potenciais recentemente descubertos en YCH poden ter un importante valor de referencia para o estudo da base funcional de YCH e o desenvolvemento posterior dos recursos YCH.
A importancia dos materiais medicinais xenuínos foi recoñecida dende hai tempo na rexión específica de orixe para a produción de herbas medicinales chinesas de excelente calidade.
8]. A alta calidade é un atributo esencial dos materiais medicinais xenuínos e o hábitat é un factor importante que afecta a calidade destes materiais. Desde que o YCH comezou a usarse como medicina, estivo dominado por moito tempo polo YCH salvaxe. Tras a exitosa introdución e domesticación do YCH en Ningxia na década de 1980, a fonte dos materiais medicinais Yinchaihu pasou gradualmente de YCH salvaxe a cultivado. Segundo unha investigación previa sobre fontes de YCH [
9] e a investigación de campo do noso grupo de investigación, existen diferenzas significativas nas áreas de distribución dos materiais medicinais cultivados e silvestres. O YCH salvaxe distribúese principalmente na rexión autónoma de Ningxia Hui da provincia de Shaanxi, adxacente á zona árida de Mongolia Interior e Ningxia central. En particular, a estepa desértica nestas áreas é o hábitat máis axeitado para o crecemento de YCH. Pola contra, o YCH cultivado distribúese principalmente ao sur da área de distribución salvaxe, como o condado de Tongxin (Cultivado I) e as súas áreas circundantes, que se converteu na maior base de cultivo e produción de China, e o condado de Pengyang (Cultivado II). , que se sitúa nunha zona máis meridional e é outra zona produtora de YCH cultivada. Ademais, os hábitats das dúas áreas cultivadas anteriores non son estepas desérticas. Polo tanto, ademais do modo de produción, tamén hai diferenzas significativas no hábitat do YCH salvaxe e cultivado. O hábitat é un factor importante que afecta a calidade dos materiais medicinais a base de plantas. Os diferentes hábitats afectarán a formación e acumulación de metabolitos secundarios nas plantas, afectando así a calidade dos medicamentos.
10,
11]. Polo tanto, as diferenzas significativas nos contidos de flavonoides totais e esterois totais e a expresión dos 53 metabolitos que atopamos neste estudo poderían ser o resultado da xestión do campo e das diferenzas de hábitat.
Unha das principais formas en que o medio ambiente inflúe na calidade dos materiais medicinais é exercendo estrés sobre as plantas fonte. O estrés ambiental moderado tende a estimular a acumulación de metabolitos secundarios.
12,
13]. A hipótese do balance crecemento/diferenciación afirma que, cando os nutrientes están en suficiente subministración, as plantas crecen principalmente, mentres que cando os nutrientes son deficientes, as plantas principalmente diferencian e producen máis metabolitos secundarios.
14]. O estrés pola seca causado pola deficiencia de auga é o principal estrés ambiental ao que se enfrontan as plantas das zonas áridas. Neste estudo, a condición da auga do YCH cultivado é máis abundante, con niveis de precipitación anuais significativamente superiores aos do YCH silvestre (o abastecemento de auga para o Cultivado I era unhas 2 veces o do Silvestre; o Cultivado II era unhas 3,5 veces o do Silvestre). ). Ademais, o solo no medio salvaxe é solo areoso, pero o solo das terras de cultivo é chan de arxila. En comparación coa arxila, o solo areoso ten unha escasa capacidade de retención de auga e é máis probable que agrave o estrés pola seca. Ao mesmo tempo, o proceso de cultivo a miúdo ía acompañado de rego, polo que o grao de estrés pola seca era baixo. O YCH silvestre crece en hábitats áridos naturais duros e, polo tanto, pode sufrir un estrés por seca máis grave.
A osmorregulación é un mecanismo fisiolóxico importante polo cal as plantas fan fronte ao estrés pola seca, e os alcaloides son importantes reguladores osmóticos nas plantas superiores.
15]. As betaínas son compostos de amonio cuaternario alcaloides solubles en auga e poden actuar como osmoprotectores. O estrés pola seca pode reducir o potencial osmótico das células, mentres que os osmoprotectores preservan e manteñen a estrutura e integridade das macromoléculas biolóxicas e alivian eficazmente o dano causado polo estrés pola seca ás plantas.
16]. Por exemplo, baixo o estrés pola seca, o contido de betaína da remolacha azucreira e Lycium barbarum aumentou significativamente.
17,
18]. A trigonelina é un regulador do crecemento celular e, baixo estrés pola seca, pode prolongar a duración do ciclo celular vexetal, inhibir o crecemento celular e provocar unha diminución do volume celular. O aumento relativo da concentración de solutos na célula permite que a planta logre a regulación osmótica e mellorar a súa capacidade de resistir o estrés pola seca.
19]. JIA X [
20] descubriu que, cun aumento do estrés pola seca, Astragalus membranaceus (unha fonte da medicina tradicional chinesa) produciu máis trigonelina, que actúa para regular o potencial osmótico e mellorar a capacidade de resistir o estrés pola seca. Tamén se demostrou que os flavonoides xogan un papel importante na resistencia das plantas ao estrés pola seca.
21,
22]. Un gran número de estudos confirmaron que o estrés moderado pola seca favorecía a acumulación de flavonoides. Lang Duo-Yong et al. [
23] comparou os efectos do estrés pola seca no YCH controlando a capacidade de retención de auga no campo. Descubriuse que o estrés pola seca inhibe ata certo punto o crecemento das raíces, pero no estrés moderado e grave da seca (40% da capacidade de retención de auga do campo), o contido total de flavonoides en YCH aumentou. Mentres tanto, baixo estrés pola seca, os fitoesterois poden actuar para regular a fluidez e permeabilidade da membrana celular, inhibir a perda de auga e mellorar a resistencia ao estrés.
24,
25]. Polo tanto, o aumento da acumulación de flavonoides totais, esterois totais, betaína, trigonelina e outros metabolitos secundarios no YCH silvestre podería estar relacionado co estrés por seca de alta intensidade.
Neste estudo, realizouse a análise de enriquecemento da vía KEGG nos metabolitos que se atoparon significativamente diferentes entre o YCH silvestre e o cultivado. Os metabolitos enriquecidos incluían os implicados nas vías do metabolismo do ascorbato e do aldarato, a biosíntese de aminoacil-ARNt, o metabolismo da histidina e o metabolismo da beta-alanina. Estas vías metabólicas están estreitamente relacionadas cos mecanismos de resistencia do estrés das plantas. Entre eles, o metabolismo do ascorbato xoga un papel importante na produción de antioxidantes das plantas, o metabolismo do carbono e nitróxeno, a resistencia ao estrés e outras funcións fisiolóxicas.
26]; A biosíntese de aminoacil-ARNt é unha vía importante para a formación de proteínas.
27,
28], que participa na síntese de proteínas resistentes ao estrés. Ambas as vías da histidina e da β-alanina poden mellorar a tolerancia das plantas ao estrés ambiental.
29,
30]. Isto indica ademais que as diferenzas de metabolitos entre o YCH silvestre e o cultivado estaban estreitamente relacionadas cos procesos de resistencia ao estrés.
O solo é a base material para o crecemento e desenvolvemento das plantas medicinais. O nitróxeno (N), o fósforo (P) e o potasio (K) no chan son elementos nutritivos importantes para o crecemento e desenvolvemento das plantas. A materia orgánica do solo contén tamén N, P, K, Zn, Ca, Mg e outros macroelementos e oligoelementos necesarios para as plantas medicinais. Os nutrientes excesivos ou deficientes, ou as proporcións de nutrientes desequilibradas, afectarán o crecemento e desenvolvemento e a calidade dos materiais medicinais, e as diferentes plantas teñen diferentes requisitos de nutrientes.
31,
32,
33]. Por exemplo, un baixo estrés de N promoveu a síntese de alcaloides en Isatis indigotica, e foi beneficioso para a acumulación de flavonoides en plantas como Tetrastigma hemsleyanum, Crataegus pinnatifida Bunge e Dichondra repens Forst. Pola contra, o exceso de N inhibiu a acumulación de flavonoides en especies como Erigeron breviscapus, Abrus cantoniensis e Ginkgo biloba, e afectou a calidade dos materiais medicinais.
34]. A aplicación do fertilizante P foi eficaz para aumentar o contido de ácido glicirrícico e dihidroacetona no regaliz de Ural.
35]. Cando a cantidade de aplicación superou 0,12 kg·m−2, o contido total de flavonoides en Tussilago farfara diminuíu.
36]. A aplicación dun fertilizante P tivo un efecto negativo sobre o contido de polisacáridos na medicina tradicional chinesa rhizoma polygonati.
37], pero un fertilizante K foi eficaz para aumentar o seu contido de saponinas [
38]. A aplicación de fertilizantes de 450 kg·hm−2 K foi o mellor para o crecemento e a acumulación de saponina de Panax notoginseng de dous anos.
39]. Baixo a proporción de N:P:K = 2:2:1, as cantidades totais de extracto hidrotermal, harpagida e harpagosido foron as máis altas.
40]. A alta proporción de N, P e K foi beneficiosa para promover o crecemento de Pogostemon cablin e aumentar o contido de aceite volátil. Unha baixa proporción de N, P e K aumentou o contido dos principais compoñentes efectivos do aceite de folla de tallo de Pogostemon cablin.
41]. YCH é unha planta árida tolerante ao chan, e pode ter requisitos específicos de nutrientes como N, P e K. Neste estudo, en comparación co YCH cultivado, o chan das plantas silvestres YCH era relativamente estéril: o contido do solo de materia orgánica, N total, P total e K total foron aproximadamente 1/10, 1/2, 1/3 e 1/3 dos das plantas cultivadas, respectivamente. Polo tanto, as diferenzas nos nutrientes do solo poden ser outro motivo das diferenzas entre os metabolitos detectados no YCH cultivado e o silvestre. Weibao Ma et al. [
42] descubriu que a aplicación dunha certa cantidade de fertilizante N e fertilizante P mellorou significativamente o rendemento e a calidade das sementes. Non obstante, o efecto dos elementos nutrientes sobre a calidade do YCH non está claro e as medidas de fertilización para mellorar a calidade dos materiais medicinais precisan máis estudos.
As herbas medicinales chinesas teñen as características de "Os hábitats favorables promoven o rendemento, e os hábitats desfavorables melloran a calidade".
43]. No proceso dun cambio gradual de YCH salvaxe a cultivado, o hábitat das plantas cambiou da estepa árida e árida do deserto a terras de cultivo fértiles con auga máis abundante. O hábitat do YCH cultivado é superior e o rendemento é maior, o que é útil para satisfacer a demanda do mercado. Porén, este hábitat superior levou a cambios significativos nos metabolitos de YCH; Se isto é propicio para mellorar a calidade do YCH e como conseguir unha produción de alta calidade de YCH mediante medidas de cultivo baseadas na ciencia requirirá máis investigación.
O cultivo simulativo de hábitat é un método para simular o hábitat e as condicións ambientais das plantas medicinais silvestres, baseado no coñecemento da adaptación a longo prazo das plantas a estrés ambientais específicos.
43]. Ao simular varios factores ambientais que afectan ás plantas silvestres, especialmente o hábitat orixinal das plantas utilizadas como fontes de materiais medicinais auténticos, o enfoque utiliza un deseño científico e unha intervención humana innovadora para equilibrar o crecemento e o metabolismo secundario das plantas medicinais chinesas.
43]. Os métodos teñen como obxectivo conseguir os arranxos óptimos para o desenvolvemento de materiais medicinais de alta calidade. O cultivo de hábitat simulativo debería proporcionar un xeito eficaz para a produción de YCH de alta calidade aínda que a base farmacodinámica, os marcadores de calidade e os mecanismos de resposta aos factores ambientais non estean claros. En consecuencia, suxerimos que o deseño científico e as medidas de xestión de campo no cultivo e produción de YCH deben levarse a cabo con referencia ás características ambientais do YCH silvestre, como as condicións de solo árido, estéril e areoso. Ao mesmo tempo, tamén se espera que os investigadores realicen unha investigación máis profunda sobre a base do material funcional e os marcadores de calidade de YCH. Estes estudos poden proporcionar criterios de avaliación máis eficaces para YCH e promover a produción de alta calidade e o desenvolvemento sostible da industria.
