Vergleichs- und Korrelationsstudie über die chemische Zusammensetzung und endophytische Bakterien von zwei epiphytischen Arten von Dendrobium nobile unter simuliertem Anbau
Die medizinische Verwendung von Dendrobium officinale wurde zum ersten Mal im "Shennong Bencao Jing" beschrieben und wird als Spitzenqualität mit einer langen Geschichte eingestuft. Der Name "Dendrobium nobile Lindl." stammt aus dem "Compendium of Materia Medica" der Song-Dynastie. Dendrobium nobile Lindl. ist eine epiphytische krautige Pflanze, die zur Familie der Orchidaceae gehört und eine der medizinischen Dendrobium-Sorten ist, die im chinesischen Arzneibuch enthalten sind. Im "Compendium of Materia Medica" wird sie als "auf Felsen wachsend" beschrieben. Seine Stängel und Blätter sind alle grün, während seine Stängel und Blätter gelb sind, und er blüht mit roten Blüten. Man findet sie überall, und die aus Sichuan ist die beste. Im Kommentar zum Kompendium der Materia Medica heißt es: "Dendrobium wächst auf Steinen, fein und fest... Auf Eichen wird es Dendrobium genannt. Es wächst bis zum Mangel und enthält keine Pillen oder Pulver, kann aber für die Zubereitung von Suppe mit Weinflecken verwendet werden. Das "Compendium of Materia Medica" vermerkt: "Nur diejenigen, die auf Steinen wachsen, sind besser. Es gibt auch solche, die auf Eichenbäumen wachsen, Dendrobium genannt, die nutzlos sind. Im Compendium of Materia Medica heißt es außerdem: "Es ist schwierig, wirksames Dendrobium zu finden, aber es ist nutzlos, Dendrobium zu erhalten." Es zeigt sich, dass es im Laufe der Geschichte immer wieder Aufzeichnungen darüber gab, dass Dendrobium dem Dendrobium überlegen ist.
Die moderne Forschung hat gezeigt, dass zu den Wirkstoffen von Dendrobium nobile Alkaloide, Flavonoide, Polysaccharide, Benzylverbindungen und deren Derivate gehören, die schützende Wirkungen auf die Magenschleimhaut und die Neuronen sowie antitumorale, antioxidative und immunregulatorische Aktivitäten haben. Aufgrund der geringen Vermehrungsrate, des langsamen Wachstums und der strengen Anforderungen an den natürlichen Lebensraum sowie der Zerstörung des Lebensraums durch den Menschen hat sich das Problem der Ressourcenknappheit von Dendrobium officinale durch die Anwendung künstlicher Anbautechniken wie Gewächshausanbau und Anbau in simulierter Umgebung unter Wald erheblich verbessert. Die Technik des Anbaus in simulierter Umgebung, die den wilden Lebensraum von Heilpflanzen simuliert, wurde auf Dendrobium officinale angewandt und spiegelt die koordinierte Entwicklung von medizinischer Produktion und ökologischer Umgebung wider, mit Steinen und Bäumen als Hauptanbauarten. Frühere Studien haben die Qualität von Dendrobium chrysotoxum unter den Aspekten des Wirkstoffgehalts und des Ertrags umfassend bewertet und festgestellt, dass sie dem Anbau von Dendrobium chrysotoxum überlegen ist. Darüber hinaus hat unsere Forschungsgruppe zuvor berichtet, dass der relative Gehalt an Alkaloiden und Flavonoiden als Sekundärmetaboliten in Dendrobium officinale höher ist als in Dendrobium officinale, und die antioxidative Aktivität von Dendrobium officinale ist höher als die von Dendrobium officinale.
Endophytische Pilze stehen in engem Zusammenhang mit der Qualität von Heilkräutern und den Wachstumsmustern von Pflanzen, wobei Mykorrhizapilze eine typische Mykorrhizastruktur von Orchideen sind und die Mykorrhizasymbiose den gesamten Lebenszyklus von Pflanzen begleitet. Die Anbaumethode ist ein wichtiger Faktor, der sich auf die Wurzelmikrobiota und die Qualität der Arzneistoffe auswirkt. So werden beispielsweise die Zusammensetzung und die Verteilung der endophytischen Bakterien in Dendrobium officinale durch unterschiedliche Anbaumethoden und Gewebeteile beeinflusst. Endophytische Bakterien können auch die Stressresistenz von Dendrobium-Pflanzen erheblich verbessern und das Pflanzenwachstum und die Akkumulation von Sekundärmetaboliten fördern. Das Forschungsteam führte vorläufige Studien über die Mikroorganismen der Rhizosphäre von Dendrobium officinale unter Verwendung von zwei Arten von epiphytischen Substraten durch: Stein und Holz. Es wurde festgestellt, dass die relative Häufigkeit von Pilzarten in der Rhizosphäre von Dendrobium officinale höher war und die dominierenden Bakteriengattungen deutlicher zu erkennen waren. Dies deutet darauf hin, dass epiphytische Substrate ein Schlüsselfaktor sind, der die Mikroorganismen der Rhizosphäre von Dendrobium officinale beeinflusst. Allerdings gibt es derzeit keine Forschungsarbeiten, die über die Unterschiede zwischen verschiedenen epiphytischen Substraten von Dendrobium nobile aus der Sicht der endophytischen Bakterien in den Wurzeln berichten.
Daher wurden in dieser Studie die 16S- und ITS-Technologien zur Sequenzierung der endophytischen Bakterien in den Wurzeln von Dendrobium officinale unter simulierter Kultivierung von Stein-Epidermis-Kultur (SE) und Baum-Epidermis-Kultur (TE) verwendet, und die Korrelation zwischen endophytischen Bakterien und Dendrobin, Gesamtalkaloiden, Gesamtflavonoiden und Gesamtpolysacchariden wurde vorläufig analysiert. Die Vielfalt und die Unterschiede der endophytischen Bakterien in den Wurzeln von Dendrobium officinale unter zwei verschiedenen Anhaftungsmodi wurden untersucht, und die Akkumulationsmuster der endophytischen Bakterien und der Sekundärmetaboliten, die in Dendrobium officinale unter verschiedenen Anhaftungsmodi angereichert sind, wurden erforscht, um die Korrelation zwischen endophytischen Bakterien und Sekundärmetaboliten in den Wurzeln von Dendrobium officinale zu untersuchen. Legen Sie die Grundlage und liefern Sie eine wissenschaftliche Basis für das Sprichwort "Wer auf dem Stein wächst, gewinnt" in Dendrobium officinale.

In diesem Artikel werden zum ersten Mal die Vielfalt und die Unterschiede der endophytischen Bakterien in den Wurzeln von Dendrobium chrysotoxum unter simulierter Umgebung analysiert und zum ersten Mal mit dem Gehalt an wichtigen chemischen Komponenten in Beziehung gesetzt. Die Forschungsergebnisse zeigen, dass es Unterschiede in der Anreicherung endophytischer Bakterien in den Wurzeln von Dendrobium chrysotoxum unter den beiden epiphytischen Methoden gibt, und die relative Häufigkeit endophytischer Bakterien korreliert mit dem Gehalt an chemischen Komponenten.
Die Wurzelmikrobiota von Arzneipflanzen spielt eine wichtige Rolle bei der Gewinnung von Nährstoffen, der Widerstandsfähigkeit gegen Umweltstress und der Resistenz gegen Krankheiten und Schädlinge. Die in den Ergebnissen dieser Studie vorherrschenden Pilze sind hauptsächlich Ascomycota und Basidiomycota, während die vorherrschenden Bakterien hauptsächlich Actinobacteria, Proteobacteria, Cyanobacteria und Acidobacteria sind. Darüber hinaus gehören zu SE auch Firmicutes, Myxomycetes und Chloroflexites und zu TE auch Bacteroidetes. Frühere Studien haben gezeigt, dass die Gattung Bacillus aus dem Stamm der Firmicutes, die Gattung Rhizobium und Chronic Rhizobium aus dem Stamm der Proteobacteria und die Gattung Actinobacteria aus dem Stamm der Actinobacteria häufige stickstofffixierende Bakterien sind, die das Wachstum durch Fixierung von Stickstoffelementen in der Umwelt fördern können. Sie sind Schlüsselfaktoren, die die Aufnahme und Umwandlung von Nährstoffen durch Dendrobium-Pflanzen beeinflussen. SE-Vorteil: Pilze der Gattung Trichoderma und Bakterien der Gattung Bacillus können die Produktion von Stoffwechselprodukten fördern, die für das Wachstum von Orchideen von Vorteil sind. Fusarium-Pilze als pathogene Bakterien haben in SE eine höhere relative Häufigkeit als in TE, was einer der Gründe für die Erkrankung von Dendrobium officinale-Pflanzen in SE ist. Darüber hinaus kann die Anreicherung von Fusarienpilzen und Ralstonia-Bakterien in TE leicht zu Wurzelfäule bei Dendrobium officinale-Pflanzen führen, was mit den Eigenschaften der Holzmatrix zusammenhängt, wie z. B. leichte Wasseraufnahme, mangelnde Luftdurchlässigkeit und leichtes Schimmelwachstum.
Die Bildung von endophytischen Bakterien in Arzneipflanzen steht in engem Zusammenhang mit der Qualität von Arzneistoffen. Derzeit gibt es in der Literatur Berichte über die signifikante Korrelation zwischen Wirkstoffen und endophytischen Bakterien, die von großer Bedeutung für die Aufdeckung des Einflusses von pflanzlichen Umweltfaktoren auf die Qualität von Arzneistoffen und den Mechanismus der Bildung authentischer Arzneistoffe ist. Derzeit gibt es keine Forschungsergebnisse über die Korrelation zwischen endophytischen Bakterien und Wirkstoffen in den Wurzeln von Dendrobium nobile. Dendrobin ist ein charakteristischer Bestandteil von Dendrobium officinale. Die Ausgabe 2020 des chinesischen Arzneibuchs schreibt vor, dass der Gehalt an Dendrobin in Dendrobium officinale nicht unter 0,4% liegen sollte. Die Forschungsergebnisse zeigen, dass der Dendrobingehalt in beiden epiphytischen Methoden von Dendrobium officinale die Anforderungen erfüllt und SE höher ist als TE. Der Gehalt an Gesamtalkaloiden und Flavonoiden ist höher als TE, während der Gehalt an Gesamtpolysacchariden niedriger als TE ist. Es wurde eine Korrelationsanalyse zwischen den ausgewählten vorteilhaften Bakteriengruppen und Schlüsselarten und dem Gehalt an Wirkstoffen durchgeführt, und zum ersten Mal wurde festgestellt, dass die relative Häufigkeit von Pseudomonas- und Rhizobium-Bakterien, die in SE angereichert sind, signifikant positiv mit dem Dendrobingehalt korreliert ist; die Anreicherung von thermophilen sauren Bakterien, heterotrophen Algen und kettenacidophilen Bakterien in TE zeigte eine signifikante negative Korrelation mit dem Dendrobingehalt. Unter ihnen waren Rhizobien die dominierenden nützlichen Bakterien in SE, was darauf hindeutet, dass die SE-Matrix leicht anzureichern ist und die dominante Gemeinschaft der Dendrobinproduktion und -akkumulation fördert. Die Studie ergab auch, dass die angereicherten Gemeinschaften in SE signifikant positiv mit dem Gesamtgehalt an Alkaloiden und Flavonoiden und signifikant negativ mit Polysacchariden korreliert waren; TE ist signifikant negativ mit dem Gehalt an Gesamtalkaloiden und Flavonoiden und signifikant positiv mit Polysacchariden korreliert. Endophytische Bakterien können direkt an der Synthese von Heilpflanzenmetaboliten beteiligt sein und die Produktion von Sekundärmetaboliten induzieren. Daher ist die angereicherte endophytische Bakteriengemeinschaft in SE förderlich für die Anreicherung von Dendrobin, Alkaloiden und Flavonoiden, während TE die Anreicherung von Polysacchariden begünstigt, wodurch das Wachstum von Dendrobium officinale gefördert und die Qualität der medizinischen Materialien verbessert wird.
Simulierte Anbautechniken können das Immunsystem und die Widerstandsfähigkeit von Heilpflanzen gegen Umweltstress verbessern. Die endophytische Bakteriengemeinschaft in Heilkräutern ist eng mit dem Wachstum und der Entwicklung von Dendrobium-Pflanzen verbunden. Dendrobium officinale ist eine spezielle epiphytische Mykorrhizapflanze, und das epiphytische Substrat ist für die Pflanzen ein wichtiges Medium zur Aufnahme von Nährstoffen und Wasser. Das Wachstum und die Entwicklung der Pflanzenwurzel-Mikroorganismen werden durch die Art des Substrats beeinflusst. Steinsubstrate sind nährstoffärmer und wasserärmer als holzige Substrate. Daher ist die vorherrschende Bakteriengemeinschaft in den Wurzeln von Dendrobium officinale reichlicher vorhanden, und das Steinsubstrat ist leichter in der Lage, die endophytische Bakteriengemeinschaft anzureichern, die die Stickstofffixierung, das Wachstum und die Anhäufung von Metaboliten fördert, was die Qualität von Heilkräutern verbessert und die Grundlage für die Untersuchung des Zusammenhangs zwischen "Substrat-Wurzel-endophytischen Bakterien-Pflanzenwachstum" in Dendrobium officinale bildet. Dies liefert eine wissenschaftliche Grundlage für den "Sieg derer, die auf Steinen wachsen" bei Dendrobium officinale. Der Satz lautet:. Gleichzeitig haben frühere Studien ergeben, dass endophytische Bakterien in den Wurzeln von Dendrobium-Pflanzen die Aufnahme von Elementen in der Matrix fördern können, und es besteht ein gewisser Zusammenhang zwischen dem Gehalt an mineralischen Elementen in der Matrix und dem Gehalt an medizinischen Komponenten. Die Beziehung zwischen dem Gehalt an SE- und TE-Matrixmineralien und dem Wachstum und der Entwicklung, der Akkumulation von Sekundärmetaboliten und endophytischen Bakterien in Dendrobium-Pflanzen muss weiter untersucht werden.