Analyse af den kemiske sammensætning af grenbark fra forskellige Eucommia ulmoides-kloner under kortvarig bladskov.
Eucommia ulmoides Oliv. er en enkelt slægt af relikttræarter, der overlevede i Kina efter den kvartære istidsinvasion. Det er også en vigtig medicinsk træart i Kina, kendt for sin barkudvinding og medicinske anvendelse siden oldtiden. Eucommia ulmoides' bark er rig på forbindelser som lignaner, cyclohexene ether terpener, phenylpropanoider, flavonoider osv. For eksempel har geniposid den virkning, at det sænker og regulerer blodtrykket, geniposid har antitumoraktivitet og antikomplementære egenskaber, og aucubin har stærke smertestillende, antibakterielle og antiinflammatoriske virkninger. Og lignaner som terpentin-diglucosider er kendte aktive ingredienser i Eucommia ulmoides-bark, der har blodtrykssænkende virkninger. Derfor spiller Eucommia ulmoides-bark en meget vigtig rolle som traditionel kinesisk medicin inden for sundhedspleje og andre områder.

Med forslaget om det omfattende udviklings- og udnyttelseskoncept for Eucommia ulmoides har dyrkningsmetoden for Eucommia ulmoides også udviklet sig fra den traditionelle medicinske dyrkningsmetode til forskellige forvaltningsmetoder såsom frugt Eucommia ulmoides-dyrkningsmetode, hanblomst-dyrkningsmetode, træmedicinsk dobbeltanvendelses-dyrkningsmetode og bladdyrkningsmetode. Skovdyrkning af Eucommia ulmoides-blade udnytter Eucommia ulmoides' stærke spiringsevne, forkorter forvaltningscyklussen, forbedrer udbyttet og kvaliteten af Eucommia ulmoides-blade og -bark betydeligt og har store økonomiske fordele. Der blev foretaget en sammenlignende analyse af den kemiske sammensætning af Eucommia ulmoides-blade mellem traditionelle løvskovs- og løvskovsmodeller, og det viste sig, at sekundære metabolitter effektivt kan skelne løvskov fra løvskov. Desuden er indholdet af klorogensyre i Eucommia ulmoides blade og bark i bladskovsmodellen højere end i løvskovsmodellen, hvilket indikerer, at bladskovsdyrkning er den optimale dyrkningsmetode. En anden undersøgelse tyder på, at tilførsel af eksogene hormoner kan øge indholdet af gummi i Eucommia ulmoides' blade og bark i kortvarige bladskove. Der er dog ikke udført forskning i den kemiske sammensætning af bark mellem forskellige Eucommia ulmoides-kloner under dyrkning af løvskov, hvilket begrænser udviklingen og udnyttelsen af barkressourcer under dyrkning af løvskov.

Headspace solid-phase microextraction (HS-SPME) er en prøveforbehandlingsteknik, der integrerer ekstraktion, koncentration og desorption. Denne metode er nem at betjene, kræver minimal prøvestørrelse og har ingen kompliceret forbehandlingsproces. Den kan også undgå oxidation og nedbrydning af ustabile komponenter i prøven. I de senere år er kombinationen af gaskromatografi og massespektrometri (GC-MS) blevet brugt i vid udstrækning til undersøgelse af flygtige plantekomponenter. Forskning har vist, at mange flygtige forbindelser ikke kun kan bruges direkte til insektresistens, medicinske anvendelser eller som hovedkomponenter i organisk syntese, men også tjener som vigtige mellemprodukter i forskellige metaboliske veje i planter, hvilket giver vejledning til analyse af planters metaboliske netværk og undersøgelse af planters selvforsvarsreaktioner. Fourier transform infrarød spektroskopi (FTTR) er også en almindeligt anvendt analysemetode i kvalitetsevaluering, som kvalitativt kan analysere prøver som helhed og har de egenskaber, at den er hurtig, præcis og ikke-destruktiv. I denne undersøgelse blev højtydende væskekromatografi (HPLC) derfor brugt til at bestemme indholdet af syv aktive hovedingredienser i barken på otte Eucommia ulmoides-kloner under kortcyklisk bladskovsdyrkning. Kombineret med headspace solid-phase microextraction gas chromatography-mass spectrometry (HS-SPME-GC-MS) teknologi blev de flygtige komponenter analyseret for at identificere de forskellige flygtige stoffer i barken fra Eucommia ulmoides-klonerne, og infrarød spektroskopi blev brugt til sammenlignende analyse. Foreløbig bestemmelse af de kemiske egenskaber for hver klon for at tilvejebringe et videnskabeligt grundlag for kvalitetskontrol, målrettet dyrkning og ressourceudvikling og udnyttelse af grenbark under den kortcykliske bladskovsmodel af Eucommia ulmoides.

 

I denne undersøgelse blev HPLC og HP-SPME-GC-MS brugt til kvantitativt at påvise og analysere de kemiske komponenter i forskellige Eucommia ulmoides-kloners bark under kortvarig bladskovstilstand. Samtidig blev infrarød spektroskopi brugt til sammenligning, og fingeraftryksspektre af 8 kloners bark blev udvundet. Forholdet mellem kemiske komponenter og infrarøde spektre blev foreløbigt analyseret. Det viste sig, at der var forskelle i de kemiske komponenter i barken fra 8 Eucommia ulmoides-kloner. Blandt de 7 vigtigste aktive ingredienser viste det sig, at iridoidforbindelser som aucubin, geniposid og geniposid havde et højere indhold i barken fra forskellige Eucommia ulmoides-kloner. Circene terpener har forskellige biologiske aktiviteter, så de kan udnyttes i barken fra forskellige Eucommia ulmoides-kloner under bladskovsmodellen. Zhang et al. fandt, at indholdet af sitosteroldiglukosid i Eucommia ulmoides-bark stiger med træets alder, hvilket indikerer, at indholdet af sitosteroldiglukosid er højere i gammel bark og lavere i ny bark. Det gennemsnitlige indhold af den karakteristiske forbindelse terpentin-diglucosid i Eucommia ulmoides-bark fra Yeyonglin er relativt lavt, og kun de ukønnede stammer EU1, EU4 og EU7 har et indhold på mere end 0,1%, hvilket opfylder kravene i 2020-udgaven af den kinesiske farmakopé. Derfor bør disse tre ukønnede Eucommia ulmoides-barkarter vælges til brug, når man bruger terpentin-diglucosid som en medicinsk kvalitetsindikator.

Plantespecifikke flygtige forbindelser spiller en vigtig signalrolle i overførslen af planteinformation. Denne undersøgelse benyttede strategien for plantemetabolomik til at undersøge typer og mængder af flygtige stoffer, der frigives fra Eucommia ulmoides-bark. Dataene fra plantemetabolomikken skal forbehandles ved hjælp af peak alignment, cutting og støjfiltrering. Derfor blev MS-DIAL-softwaren valgt til at udføre matchning, justering og ekstraktion af peaks fra massespektrometri på flere prøver. Kombineret med databasen blev der fundet 70 flygtige stofkomponenter i syv hovedkategorier: estere, alkoholer, aldehyder, terpener, ketoner, laktoner og alkener. Wu Tingting et al. fandt, at aldehyder og lipidforbindelser er hovedkomponenterne i de samlede flygtige forbindelser i tetræer under monokultur og jordnødde- og teafgrøder, og at de primært spiller en rolle i at afvise skadedyr og tiltrække naturlige fjender. Alkoholer, aldehyder og estere er de vigtigste flygtige forbindelser i barken på forskellige Eucommia ulmoides-kloner, som kan spille en vigtig rolle i forsvaret mod planteædende insekter og kræver yderligere forskning. Isophytol er en umættet tertiær alkohol af diterpener med 20 kulstofatomer, som består af fire isoprenmolekyler, der er forbundet fra ende til anden. Det er det vigtigste råmateriale til produktion af vitamin E. Det terpenoide stof isophytol har det højeste relative indhold i klonerne EU2, EU5 og EU8 og indeholder flygtige terpener som tetrahydrogeraniol, ethyllinalool, naringenin og skarntyde. Det har farmakologiske egenskaber som antiinflammatoriske, antibakterielle og antitumoreffekter, som har en vis vejledende betydning for den videre udvikling af den medicinske værdi af Eucommia ulmoides-bark.

Overvågede metoder bruges til at udforske helt ukendte datafunktioner, klassificere rådataoplysninger baseret på prøveegenskaber, gruppere måldata med lignende funktioner i homologe klasser og bruge tilsvarende visualiseringsteknikker til at udtrykke dem visuelt. I øjeblikket omfatter almindelige uovervågede metoder klyngeanalyse og hovedkomponentanalyse. Denne artikel bruger UPLC-måledata til klyngedannelse og opdeler 8 kloner af Eucommia ulmoides i 3 grupper. Principal component analysis udtrækker 3 hovedkomponenter, hvoraf cyclohexene ether terpenoid substances geniposide, geniposide og aucubin bidrager mest i den første dimension. Desuden blev PLS-DA-modellen brugt til at analysere forskellene i flygtige komponenter i Eucommia ulmoides-bark blandt forskellige kloner, og 22 flygtige stoffer blev udvalgt som differentierede flygtige komponenter, hovedsageligt flygtige esterkomponenter. Cyclohexenetherterpener som aucubin og geniposid er de vigtigste sekundære metabolitter i barken fra Eucommia ulmoides, og deres syntetiske forløbere er monoterpener som vanillin. Derfor er det næste skridt at overveje at bruge GC-MS-teknologi til målrettet metabolomisk analyse af flygtige terpener i Eucommia ulmoides-bark. Desuden udviser Eucommia ulmoides de samme barkkarakteristika i sine tidlige stadier med en blågrå farve, ingen revner, betydelige hudporer og ingen identificerbare morfologiske træk. Fourier transform infrarød spektroskopiteknologi kan anvendes til hurtigt at skelne Eucommia ulmoides-bark fra forskellige kloner i bladskovstilstand i det senere stadie.