Analyse af forskelle i antioxidantaktive komponenter i callusvæv fra gojibær baseret på metabolomics-teknologi
Lycium barbarum L., en plante, der tilhører Solanaceae-familien og Lycium-slægten, er en traditionel kinesisk lægeplante, der er medtaget i 2020-udgaven af Folkerepublikken Kinas farmakopé (i det følgende benævnt "den kinesiske farmakopé"). På grund af sit høje indhold af aktive stoffer som polyfenoler og alkaloider har den gode antibakterielle og antiinflammatoriske virkninger og høj spiselig og medicinsk værdi. Den er blevet optaget i det første parti af homologe lægemiddelkataloger af China Food and Drug Administration og er meget populær på det indenlandske og udenlandske marked for sundhedsprodukter. På grund af meteorologiske faktorers indflydelse på gojibærrenes kvalitet, såsom temperatur og luftfugtighed, har Ningxia, Qinghai og andre provinser altid været de vigtigste produktionsområder for gojibær. Traditionel landbrugsproduktion står dog stadig over for store problemer såsom lange vækstcyklusser og vanskelig manuel regulering. Plantevævskulturteknologi giver en løsning på dette problem.
Plantevævskultur er en teknik, der regenererer eller omdanner isolerede planteorganer, celler osv. til komplette planter på egnede dyrkningsmedier under sterile og kunstigt kontrollerede forhold. Kallusvæv er en tyndvægget celle i en amorf tilstand, som let kan induceres fra isolerede planteorganer. I henhold til plantecellernes pluripotens har callusvævet fra ulvebær den samme genetiske information som naturlige ulvebærplanter, og dets kemiske sammensætning og biologiske aktivitet vil også have en høj grad af lighed. Sammenlignet med traditionel landbrugsdyrkning er betingelserne for at fremkalde callusvæv af gojibær gennem plantevævskulturteknologi mere kontrollerbare, og vækstcyklussen for callusvæv er kortere end for kunstigt plantede gojibær. Derfor udvider fremkaldelse af callusvæv fra gojibær gennem plantevævskultur adgangen til gojibærressourcer og bidrager til at imødekomme den stigende efterspørgsel på gojibærmarkedet. Metabolomics er en videnskab, der studerer typer, mængder og ændringer af metabolitter med en molekylvægt på mindre end 1500 Da i levende organismer. Det bruges i vid udstrækning til analyse af sammensætningen af medicinske og spiselige naturlige planter som Astragalus membranaceus og ginseng. Den nuværende analyse af gojibærkomponenter er dog stadig begrænset til gojibærfrugter, -blomster, -blade osv. dyrket under naturlige forhold.
Denne undersøgelse etablerede et stabilt gojibær callus-kultursystem ud fra gojibærfrø, sammenlignede antioxidantaktiviteten i callusvæv induceret af forskellige kombinationer af plantevækstregulatorer og udførte metabolomics-analyse for at analysere sammensætningen og de metaboliske veje i callusvæv. Undersøgelsen udforskede kilderne til antioxidantmetabolitter i callusvæv fra gojibær og gav en reference til dybdegående udvikling og diversificeret anvendelse af gojibærressourcer.

Et stabilt gojibær callus-kultursystem blev etableret ved at bruge stammesegmenter fra sterile frøplanter af gojibærfrø som explantater til inducering af callusvæv, og der blev opnået gojibær callusvæv NB med høj antioxidantaktivitet. Ved hjælp af ikke-målrettede metabolomics-analyser viste det sig, at materialesammensætningen og forskelle i metaboliske veje i gojibær callusvæv indeholdt 752 forbindelser, som i aktive ingredienser ligner naturlige planter og har bedre antioxidantaktivitet end naturlige planter. Sammenlignet med DK var der signifikante forskelle i 55 metabolitter i NB, hvoraf 22 metabolitter blev opreguleret, herunder sekundære metabolitter som betain med god antioxidantaktivitet. Desuden er indholdet af laktose og laktulose i NB 11 gange højere end i DK. Disse sukkerarter kan som primære metabolitter omdannes til monosakkarider gennem glykosidasehydrolyse, og vigtige antioxidantforstadier som glutamin kan dannes gennem glukoneogenese, hvilket indirekte fremmer dannelsen af sekundære metabolitter og øger antioxidantkapaciteten i goji-callusvæv. KEGG-resultaterne viste, at markant forskellige metabolitter blev beriget i 20 metaboliske veje, hovedsageligt gennem ABC-transportører, glycerophospholipidmetabolisme, aminoacyl tRNA-biosyntese og aminosyrebiosynteseveje, der direkte eller indirekte regulerer væksten og metabolitsyntesen i gojibær-callusvæv.

Blandt de 55 påviste differentierede metabolitter er betain og organiske syrer blevet grundigt undersøgt, mens sekundære metabolitter som berberin sjældent er blevet undersøgt. Epiberberin har en god effekt på reduktion af lipidakkumulering og er meget gavnlig for menneskers sundhed. På nuværende tidspunkt kan man ved at kontrollere de ydre betingelser for målrettet induktion af metabolitter i callusvæv berige specifikke metabolitter og opnå sikre og pålidelige planteafledte naturlige aktive stoffer ved hjælp af separations- og oprensningsmetoder. Khanam et al. øgede udbyttet af pebermynteolie ved at tilsætte plantevækstregulatorer med forskellige kemiske strukturer, hvilket viser, at det er muligt at regulere sekundære metabolitter i planter. Plantevævskultur forventes at blive en vigtig måde at opnå goji-ressourcer på, hvilket giver reference til udviklingen af goji-ressourcer, især den industrielle produktion af sekundære metabolitter.