Metabolomisk analyse af behårede rødder af den truede mongolske medicin Ophiopogon japonicus
Ammopiptanthus mongolicus (Maxim. ex kon) Cheng f, også kendt som mongolsk kristtorn, hører til underfamilien Fabaceae og slægten Ammopiptanthus. Det er den eneste super-tørketolerante stedsegrønne bredbladede buskart i Kinas ørkenområder og er blevet opført i den første gruppe af sjældne og truede beskyttede planter af staten. Sha Dongqing er en traditionel etnisk lægeurt (mongolsk medicin) kaldet "Menghe Harigane". Dens grene og blade kan bruges som medicin og har den virkning, at de fordriver vind og fugt, fremmer blodcirkulationen, opløser blodstase og lindrer smerter. Den kan også bruges lokalt til behandling af forfrysninger, især til behandling af reumatoid artrit, med betydelige effekter. Den indeholder masser af bioaktive stoffer i kroppen, herunder alkaloider, flavonoider og isoflavoner, organiske syrer, stilbener, steroler og monoterpener osv., som har en blodsukkersænkende, antitumor-, antiviral, bakteriedræbende, antioxidativ, insektdræbende osv. virkning.
Opformering og dyrkning af hårrødder i stor skala kan give en stor mængde ideelle medicinske stoffer. Indtil videre har sekundære metabolitter produceret gennem dyrkning af hårrødder dækket forskellige stoffer som alkaloider, glykosider, flavonoider, kinoner, polysaccharider osv. Liu et al. etablerede et ginseng-kultursystem med behårede rødder, og det samlede saponinindhold i de behårede rødder nåede op på 2,468%, hvilket er næsten dobbelt så meget som indholdet i det oprindelige ginseng-lægemiddel. En anden undersøgelse viste, at infektion af lakridseksploranter med Agrobacterium tumefaciens LBA9402 og R1601 resulterede i hårede rødder. Den samlede mængde af fem flavonoider var 1,5 gange højere end i callusvæv, og indholdet af lakridschalcone var 15,5 gange højere end i callusvæv. Yang et al. fremkaldte dyrkning af Eucommia ulmoides' behårede rødder, og massefraktionen af den sekundære metabolit aucubin var højere end i naturlige rødder og bark og nåede op på 30,105 mg/g. På nuværende tidspunkt fokuserer indenlandske og udenlandske forskeres forskning i mongolsk kristtorn hovedsageligt på dens overjordiske medicinske dele og kemiske komponenter og farmakologiske aktiviteter i frø, og der har ikke været nogen rapporter om den metaboliske ophobning af dens behårede rodvæv. Denne undersøgelse udvalgte det hårede rodsystem af mongolsk kristtorn med god vækst og sammenlignede det med dets naturlige rødder. Den eksperimentelle UHPLC-QTOF-MS-teknik blev brugt til at udføre ikke-målrettede metabolomics-analyser på prøverne, og den differentierede ophobning af metabolitter og metaboliske veje i de behårede rodvæv blev foreløbigt forstået. Dette giver et teoretisk grundlag for akkumulering og analyse af metabolitter i mongolsk kristtornens hårede rødder og giver en reference til produktion af aktive metabolitter i mongolsk kristtorn gennem den hårede rods vej i det senere stadie.

 

Denne undersøgelse brugte UHPLC-Q-TOF-MS-teknologi til at udføre metabolomics-analyse af de behårede rødder og naturlige rødder af mongolsk kristtorn. 1706 og 1639 forskelligt udtrykte metabolitter blev screenet i henholdsvis positive og negative iontilstande. Blandt dem blev 1455 og 1095 metabolitter opreguleret. De forskellige metabolitter mellem de to er hovedsageligt beriget i aminosyremetabolismen og biosynteseveje for sekundære metabolitter. Blandt de sekundære metabolit-biosynteseveje er der 11 metaboliske veje, herunder flavonoid/flavonoid-biosyntese, alkaloid-biosyntese, β-lactam-biosyntese og glucosinolat-biosyntese. Flavonoid/flavonoid-biosyntesevejen involverer de mest differentierede metabolitter og tegner sig for 34%, hvoraf 88,2% viser opregulering. Flavonoider er en klasse af 2-phenylchromenonforbindelser, som kan opdeles i chalconer, flavanoner, flavonoider, flavonoler, isoflavoner, anthocyaniner og rosentræspigmenter i henhold til deres skeletter. Glykosylering, malonylering, hydroxylering, isopentenyl, acetyleringsmodifikationer og polymerisationsreaktioner fører i sidste ende til mangfoldigheden i denne sammensatte familie. Disse kemiske modifikationer har stor indflydelse på flavonoidernes opløselighed, mobilitet og nedbrydelighed. Diversiteten i flavonoidernes struktur og molekylære egenskaber gør det muligt for dem at interagere med forskellige subcellulære mål og derved påvirke den biologiske aktivitet hos planter, mikroorganismer og dyr. De er en af de vigtige bærere af planternes kemiske økologiske funktioner. Forskning har vist, at flavonoider udvundet af mongolske kristtornfrø har forskellige biologiske aktiviteter og gode immunforstærkende effekter. De har en betydelig fremmende effekt på spredningen af immunaktive celler, produktionen og frigivelsen af relaterede immuncytokiner og antistoffer hos mus. Den vigtigste aktive komponent i de samlede flavonoider i mongolske kristtornfrø er mangiferin, som tegner sig for 52,48% af det samlede flavonoidindhold. Gennem analysen af denne undersøgelse vurderes det foreløbigt, at de hårede rødder af mongolsk kristtorn har en stærk evne til at syntetisere og akkumulere flavonoider/flavonoide stoffer. Dette svarer til forskernes forskningsresultater om de funktionelle komponenter i mongolsk kristtorn, hvilket indikerer, at dens behårede rodvæv har en potentiel udviklingsværdi. På baggrund af denne metabolomics-analyse er der i fremtiden behov for målrettet metabolomics-analyse af dens flavonoid/flavonoid-biosyntesevej, og der skal udføres relaterede undersøgelser såsom isolering af kemiske komponenter, ekstraktion og aktivitetsidentifikation af behåret rodvæv for at give en reference til, om mongolsk kristtorns behårede rødder kan bruges som væv til produktion af aktive metabolitter til mongolsk medicin-stokrose.