توضیحات کوتاه:
فارماکوپه چینی (نسخه 2020) مستلزم آن است که عصاره متانولی YCH نباید کمتر از 20 درصد باشد [2]، بدون هیچ شاخص ارزیابی کیفیت دیگری مشخص شده است. نتایج این مطالعه نشان می دهد که محتویات عصاره متانولی نمونه های وحشی و کشت شده هر دو دارای استاندارد فارماکوپه بوده و تفاوت معنی داری بین آنها وجود ندارد. بنابراین، با توجه به این شاخص، تفاوت کیفی ظاهری بین نمونه‌های وحشی و کشت‌شده مشاهده نشد. با این حال، محتوای کل استرول ها و فلاونوئیدهای کل در نمونه های وحشی به طور قابل توجهی بیشتر از نمونه های کشت شده بود. تجزیه و تحلیل متابولومیک بیشتر، تنوع متابولیت فراوانی را بین نمونه‌های وحشی و کشت‌شده نشان داد. علاوه بر این، 97 متابولیت به طور قابل توجهی مختلف غربالگری شدند که در فهرست ذکر شده اندجدول تکمیلی S2. در میان این متابولیت‌های بسیار متفاوت می‌توان به β-سیتوسترول (ID M397T42) و مشتقات کورستین (M447T204_2) اشاره کرد که به عنوان ترکیبات فعال گزارش شده‌اند. ترکیبات گزارش نشده قبلی، مانند تریگونلین (M138T291_2)، بتائین (M118T277_2)، فوستین (M269T36)، روتنون (M241T189)، آرکتین (M557T165) و اسید لوگانیک (M4_29T) نیز در میان متابولیسم های مختلف بودند. این اجزا نقش های مختلفی در ضد اکسیداسیون، ضد التهاب، از بین بردن رادیکال های آزاد، ضد سرطان و درمان تصلب شرایین ایفا می کنند و بنابراین، ممکن است اجزای فعال جدید فرضی در YCH را تشکیل دهند. محتوای مواد موثره اثربخشی و کیفیت مواد دارویی را تعیین می کند.7]. به طور خلاصه، عصاره متانولی به عنوان تنها شاخص ارزیابی کیفیت YCH دارای محدودیت هایی است و نشانگرهای کیفیت خاص تری باید بیشتر مورد بررسی قرار گیرند. تفاوت قابل توجهی در کل استرول، فلاونوئید کل و محتویات بسیاری از متابولیت های متفاوت دیگر بین YCH وحشی و کشت شده وجود دارد. بنابراین، به طور بالقوه برخی از تفاوت های کیفیت بین آنها وجود دارد. در همان زمان، مواد تشکیل دهنده فعال بالقوه تازه کشف شده در YCH ممکن است یک مقدار مرجع مهم برای مطالعه اساس عملکردی YCH و توسعه بیشتر منابع YCH داشته باشد.
اهمیت مواد دارویی اصیل مدت‌هاست که در منطقه مبدأ خاص برای تولید داروهای گیاهی چینی با کیفیت عالی شناخته شده است.
8]. کیفیت بالا یکی از ویژگی های ضروری مواد دارویی اصیل است و زیستگاه عامل مهمی بر کیفیت این مواد است. از زمانی که YCH شروع به استفاده به عنوان دارو کرد، مدت طولانی است که YCH وحشی بر آن تسلط داشته است. پس از معرفی و اهلی کردن موفقیت آمیز YCH در Ningxia در دهه 1980، منبع مواد دارویی Yinchaihu به تدریج از YCH وحشی به YCH کشت شده تغییر یافت. طبق تحقیقات قبلی در مورد منابع YCH [
9] و بررسی میدانی گروه تحقیقاتی ما، تفاوت های قابل توجهی در مناطق پراکنش مواد دارویی کشت شده و وحشی وجود دارد. YCH وحشی عمدتاً در منطقه خودمختار Ningxia Hui در استان Shaanxi، در مجاورت منطقه خشک مغولستان داخلی و Ningxia مرکزی توزیع شده است. به ویژه استپ بیابانی در این مناطق مناسب ترین زیستگاه برای رشد YCH است. در مقابل، YCH کشت شده عمدتاً در جنوب منطقه پراکنش وحشی، مانند شهرستان Tongxin (Cultivated I) و مناطق اطراف آن، که به بزرگترین پایگاه کشت و تولید در چین تبدیل شده است، و شهرستان Pengyang (Cultivated II) توزیع می شود. که در منطقه جنوبی تر قرار دارد و یکی دیگر از مناطق تولید کننده YCH کشت شده است. همچنین رویشگاه های دو منطقه زیر کشت فوق، استپی بیابانی نیست. بنابراین، علاوه بر نحوه تولید، در رویشگاه YCH وحشی و کشت شده نیز تفاوت های قابل توجهی وجود دارد. زیستگاه عامل مهمی بر کیفیت مواد دارویی گیاهی است. زیستگاه های مختلف بر تشکیل و تجمع متابولیت های ثانویه در گیاهان تأثیر می گذارد و در نتیجه بر کیفیت محصولات دارویی تأثیر می گذارد.
10,
11]. بنابراین، تفاوت های قابل توجه در محتوای فلاونوئیدها و کل استرول ها و بیان 53 متابولیتی که در این مطالعه یافتیم ممکن است نتیجه مدیریت مزرعه و تفاوت های زیستگاهی باشد.
یکی از اصلی‌ترین راه‌هایی که محیط بر کیفیت مواد دارویی تأثیر می‌گذارد، اعمال استرس بر گیاهان منشا است. استرس محیطی متوسط تمایل به تحریک تجمع متابولیت های ثانویه دارد.
12,
13]. فرضیه تعادل رشد/تمایز بیان می کند که وقتی مواد مغذی به اندازه کافی وجود داشته باشد، گیاهان در درجه اول رشد می کنند، در حالی که وقتی مواد مغذی کمبود داشته باشند، گیاهان عمدتاً متمایز می شوند و متابولیت های ثانویه بیشتری تولید می کنند.
14]. تنش خشکی ناشی از کمبود آب، اصلی ترین تنش محیطی است که گیاهان در مناطق خشک با آن مواجه هستند. در این مطالعه، وضعیت آب YCH کشت‌شده فراوان‌تر است، با سطوح بارندگی سالانه به طور قابل‌توجهی بالاتر از YCH وحشی (تامین آب برای کشت I حدود 2 برابر Wild بود؛ Cultivated II حدود 3.5 برابر Wild بود. ). علاوه بر این، خاک در محیط وحشی، خاک ماسه ای است، اما خاک زمین های کشاورزی، خاک رسی است. در مقایسه با خاک رس، خاک شنی ظرفیت نگهداری آب ضعیفی دارد و به احتمال زیاد تنش خشکی را تشدید می کند. در عین حال، فرآیند کشت اغلب با آبیاری همراه بود، بنابراین درجه تنش خشکی کم بود. YCH وحشی در زیستگاه های خشک طبیعی خشن رشد می کند و بنابراین ممکن است تنش خشکی جدی تری را متحمل شود.
تنظیم اسمزی یک مکانیسم فیزیولوژیکی مهم است که بوسیله آن گیاهان با تنش خشکی مقابله می کنند و آلکالوئیدها تنظیم کننده های اسمزی مهم در گیاهان عالی هستند.
15]. بتائین ها ترکیبات آمونیوم چهارتایی آلکالوئیدی محلول در آب هستند و می توانند به عنوان محافظت کننده اسمزی عمل کنند. تنش خشکی می‌تواند پتانسیل اسمزی سلول‌ها را کاهش دهد، در حالی که محافظ‌های اسمزی ساختار و یکپارچگی ماکرومولکول‌های بیولوژیکی را حفظ کرده و حفظ می‌کنند و به طور موثر آسیب ناشی از تنش خشکی را به گیاهان کاهش می‌دهند.
16]. به عنوان مثال، در شرایط تنش خشکی، محتوای بتائین چغندرقند و لیسیوم بارباروم به طور قابل توجهی افزایش یافت.
17,
18]. تریگونلین تنظیم کننده رشد سلولی است و تحت تنش خشکی می تواند طول چرخه سلولی گیاه را افزایش دهد، رشد سلولی را مهار کرده و منجر به کوچک شدن حجم سلولی شود. افزایش نسبی غلظت املاح در سلول، گیاه را قادر می سازد تا به تنظیم اسمزی دست یابد و توانایی خود را در مقاومت در برابر تنش خشکی افزایش دهد.
19]. JIA X [
20] دریافت که با افزایش تنش خشکی، Astragalus membranaceus (منبع طب سنتی چینی) تریگونلین بیشتری تولید می کند که برای تنظیم پتانسیل اسمزی و بهبود توانایی مقاومت در برابر تنش خشکی عمل می کند. همچنین نشان داده شده است که فلاونوئیدها نقش مهمی در مقاومت گیاه به تنش خشکی دارند.
21,
22]. تعداد زیادی از مطالعات تایید کرده اند که تنش خشکی متوسط منجر به تجمع فلاونوئیدها می شود. لانگ دوئو یونگ و همکاران [
23] اثرات تنش خشکی بر YCH را با کنترل ظرفیت نگهداری آب در مزرعه مقایسه کرد. مشخص شد که تنش خشکی تا حدودی از رشد ریشه ها جلوگیری می کند، اما در تنش خشکی متوسط و شدید (40 درصد ظرفیت نگهداری آب مزرعه)، میزان کل فلاونوئید در YCH افزایش می یابد. در همین حال، تحت تنش خشکی، فیتواسترول‌ها می‌توانند برای تنظیم سیالیت و نفوذپذیری غشای سلولی، مهار از دست دادن آب و بهبود مقاومت در برابر استرس عمل کنند.
24,
25]. بنابراین، افزایش تجمع فلاونوئیدها، کل استرول ها، بتائین، تریگونلین و سایر متابولیت های ثانویه در YCH وحشی ممکن است با تنش خشکی با شدت بالا مرتبط باشد.
در این مطالعه، تجزیه و تحلیل غنی‌سازی مسیر KEGG بر روی متابولیت‌هایی انجام شد که مشخص شد بین YCH وحشی و کشت‌شده تفاوت معنی‌داری دارند. متابولیت های غنی شده شامل آنهایی بودند که در مسیرهای متابولیسم آسکوربات و آلدارات، بیوسنتز آمینواسیل-tRNA، متابولیسم هیستیدین و متابولیسم بتا آلانین دخیل بودند. این مسیرهای متابولیکی ارتباط نزدیکی با مکانیسم های مقاومت به تنش گیاه دارند. در میان آنها، متابولیسم آسکوربات نقش مهمی در تولید آنتی اکسیدان گیاهی، متابولیسم کربن و نیتروژن، مقاومت در برابر استرس و سایر عملکردهای فیزیولوژیکی دارد.
26]؛ بیوسنتز aminoacyl-tRNA یک مسیر مهم برای تشکیل پروتئین است.
27,
28] که در سنتز پروتئین های مقاوم در برابر استرس نقش دارد. هر دو مسیر هیستیدین و بتا آلانین می توانند تحمل گیاه را به تنش های محیطی افزایش دهند.
29,
30]. این بیشتر نشان می دهد که تفاوت در متابولیت ها بین YCH وحشی و کشت شده ارتباط نزدیکی با فرآیندهای مقاومت به تنش دارد.
خاک پایه مادی رشد و نمو گیاهان دارویی است. نیتروژن (N)، فسفر (P) و پتاسیم (K) در خاک از عناصر غذایی مهم برای رشد و نمو گیاهان هستند. مواد آلی خاک همچنین حاوی N، P، K، Zn، Ca، Mg و سایر عناصر درشت و عناصر کمیاب مورد نیاز برای گیاهان دارویی است. مواد مغذی بیش از حد یا کمبود یا نسبت مواد مغذی نامتعادل بر رشد و نمو و کیفیت مواد دارویی تأثیر می گذارد و گیاهان مختلف نیازهای غذایی متفاوتی دارند.
31,
32,
33]. به عنوان مثال، تنش کم N باعث سنتز آلکالوئیدها در Isatis indigotica شد و برای تجمع فلاونوئیدها در گیاهانی مانند Tetrastigma hemsleyanum، Crataegus pinnatifida Bunge و Dichondra repens Forst مفید بود. در مقابل، نیتروژن بیش از حد از تجمع فلاونوئیدها در گونه هایی مانند Erigeron breviscapus، Abrus cantoniensis و Ginkgo biloba جلوگیری کرد و کیفیت مواد دارویی را تحت تأثیر قرار داد.
34]. کاربرد کود فسفر در افزایش محتوای اسید گلیسیریزیک و دی هیدرواستون در شیرین بیان اورال موثر بود.
35]. هنگامی که مقدار کاربرد از 0 · 12 کیلوگرم · متر مربع فراتر رفت، کل محتوای فلاونوئید در Tussilago farfara کاهش یافت [
36]. استفاده از کود فسفر بر محتوای پلی ساکاریدها در طب سنتی چینی rhizoma polygonati تأثیر منفی داشت.
37اما یک کود پتاسیم در افزایش محتوای ساپونین آن موثر بود [
38]. استفاده از کود 450kg·hm-2 K بهترین روش برای رشد و تجمع ساپونین Panax notoginseng دو ساله بود.
39]. در نسبت N:P:K = 2:2:1، مقدار کل عصاره هیدروترمال، هارپاگید و هارپاگوزید بیشترین مقدار را داشت [
40]. نسبت بالای N، P و K برای ترویج رشد کابین پوگوستمون و افزایش محتوای روغن فرار مفید بود. نسبت کم نیتروژن، فسفر و پتاسیم باعث افزایش محتوای اجزای موثر اصلی روغن ساقه برگ پوگوستمون کابلین شد [
41]. YCH یک گیاه بایر نسبت به خاک است و ممکن است نیازهای خاصی برای عناصر غذایی مانند N، P و K داشته باشد. در این مطالعه، در مقایسه با YCH کشت شده، خاک گیاهان YCH وحشی نسبتاً بی حاصل بود: محتویات خاک. از نظر مواد آلی، نیتروژن کل، فسفر کل و پتاسیم کل به ترتیب حدود 10/1، 2/1، 3/1 و 3/1 گیاهان کشت شده بود. بنابراین، تفاوت در مواد مغذی خاک ممکن است دلیل دیگری برای تفاوت بین متابولیت های شناسایی شده در YCH کشت شده و وحشی باشد. ویبائو ما و همکاران [
42] دریافت که استفاده از مقدار معینی از کود نیتروژن و کود فسفر به طور قابل توجهی عملکرد و کیفیت بذر را بهبود می بخشد. با این حال، تأثیر عناصر غذایی بر کیفیت YCH مشخص نیست و اقدامات کوددهی برای بهبود کیفیت مواد دارویی نیاز به مطالعه بیشتر دارد.
داروهای گیاهی چینی دارای ویژگی های "زیستگاه های مطلوب باعث افزایش عملکرد و زیستگاه های نامطلوب بهبود کیفیت می شود" [
43]. در روند تغییر تدریجی از وحشی به YCH کشت شده، زیستگاه گیاهان از استپ بیابانی خشک و بایر به زمین های کشاورزی حاصلخیز با آب فراوان تر تغییر کرد. زیستگاه YCH کشت شده برتر است و عملکرد بالاتر است که برای پاسخگویی به تقاضای بازار مفید است. با این حال، این زیستگاه برتر منجر به تغییرات قابل توجهی در متابولیت های YCH شد. اینکه آیا این امر برای بهبود کیفیت YCH مفید است و چگونه می توان به تولید با کیفیت YCH از طریق اقدامات کشت مبتنی بر علم دست یافت، به تحقیقات بیشتری نیاز دارد.
کشت شبیه‌سازی رویشگاه روشی برای شبیه‌سازی رویشگاه و شرایط محیطی گیاهان دارویی وحشی است که براساس دانش سازگاری طولانی‌مدت گیاهان با تنش‌های محیطی خاص است.
43]. با شبیه‌سازی عوامل محیطی مختلف که بر گیاهان وحشی، به‌ویژه رویشگاه اصلی گیاهان مورد استفاده به‌عنوان منابع مواد دارویی معتبر، تأثیر می‌گذارند، این رویکرد از طراحی علمی و مداخله نوآورانه انسان برای متعادل کردن رشد و متابولیسم ثانویه گیاهان دارویی چینی استفاده می‌کند.
43]. هدف این روش دستیابی به ترتیبات بهینه برای توسعه مواد دارویی با کیفیت بالا است. کشت شبیه‌سازی زیستگاه باید راهی مؤثر برای تولید با کیفیت بالا YCH فراهم کند، حتی زمانی که اساس فارماکودینامیک، نشانگرهای کیفیت و مکانیسم‌های پاسخ به عوامل محیطی نامشخص است. بر این اساس، پیشنهاد می‌کنیم که اقدامات طراحی علمی و مدیریت مزرعه در کشت و تولید YCH با توجه به ویژگی‌های محیطی YCH وحشی مانند شرایط خاک خشک، بایر و شنی انجام شود. در عین حال، همچنین امید است که محققان تحقیقات عمیق تری را در مورد مبنای مواد عملکردی و نشانگرهای کیفیت YCH انجام دهند. این مطالعات می تواند معیارهای ارزیابی موثرتری را برای YCH فراهم کند و تولید با کیفیت بالا و توسعه پایدار صنعت را ارتقا دهد.
