Analyse der Unterschiede bei flüchtigen Metaboliten in verschiedenen Teilen von Palmen auf der Grundlage umfangreicher gezielter Metabolomik
Ormosia henryi ist ein immergrüner Baum aus der Familie der Hülsenfrüchtler, der hauptsächlich in den subtropischen Regionen Chinas verbreitet ist, vor allem in Provinzen wie Jiangxi, Zhejiang, Anhui, Hubei, Hunan, Guangdong, Sichuan, Guizhou und Yunnan. Aufgrund der geringen Samenbildung, der geringen natürlichen Regenerationsfähigkeit und der Zerstörung durch den Menschen sind die Wildbestände der Art erschöpft und sie ist vom Aussterben bedroht. Sie wurde in die Liste der wichtigsten geschützten Pflanzen zweiter Klasse aufgenommen. Die Palme hat eine hohe Baumform, eine schöne Holzstruktur, und die roten Samen können als Kunsthandwerk verwendet werden; die gesamte Palme kann als Medizin verwendet werden, mit den Wirkungen, den Blutkreislauf zu fördern, Blutstau zu beseitigen, Winde zu vertreiben und Schwellungen zu reduzieren. In der "National Compilation of Chinese Herbal Medicines" heißt es, dass die Palme äußerlich zur Behandlung von Frakturen an der Wurzelrinde und von Verbrennungen an den Blättern verwendet wird. In der Volkskultur wird das Holz der Palme häufig zur Herstellung von Bettbrettern verwendet, die eine beruhigende Wirkung haben. Die Palme ist also eine einzigartige und wertvolle Baumart, die Holz, Landschaft und medizinische Verwendung miteinander verbindet.
Die flüchtigen Substanzen der Pflanzen können über die Haut und das Atmungssystem auf den menschlichen Körper einwirken, das zentrale Nervensystem stabilisieren, die Emotionen regulieren, die Immunität stärken und die Schädlichkeit von Mikroorganismen und Viren für den menschlichen Körper wirksam verringern. Die moderne Forschung hat gezeigt, dass Palmen hauptsächlich 89 flüchtige Bestandteile wie Aldehyde, Ketone, Alkohole, Ester, Olefine, Amine, zyklische Kohlenwasserstoffe, Carbonsäuren und Amide enthalten. Zu den vorteilhaften Bestandteilen gehören β-Caryophyllen, Limonen, β-Ionone usw., die einen hohen Nutzungswert für die Waldgesundheit, pharmazeutische und chemische Produkte des täglichen Bedarfs und andere Bereiche haben. Darüber hinaus hat die Forschung herausgefunden, dass Palmenextrakt auf das zentrale Nervensystem wirken kann, und Lu et al. schlugen erstmals vor, dass Palmblattextrakt vorläufige antidepressive Wirkungen hat; Zhu untersuchte die antidepressive Wirkung von Palmblattextrakt anhand eines chronischen, unvorhersehbaren, milden Stress-Mausmodells und fand heraus, dass es signifikante antidepressive Wirkungen hat.
Die Zusammensetzung der flüchtigen Bestandteile in Pflanzen ist eng mit den Gewebeteilen verbunden. Tao et al. analysierten die flüchtigen Bestandteile in verschiedenen Teilen des Holzschmetterlings und stellten fest, dass sie alle eine große Menge an alkoholischen Substanzen enthalten und jeder Teil charakteristische Substanzen aufweist, die höher sind als andere; Guo et al. stellten fest, dass die flüchtigen Bestandteile im goldenen Blütenteil des Geißblattes vielfältig sind, wobei Essigsäure, 2-Methylbutanal oder 3-Methylbutanal die häufigsten Bestandteile in jedem Teil sind. Bisher gibt es keinen Bericht über eine umfassende Analyse der Metaboliten in den Wurzeln, Zweigen und Blättern von Palmen sowie über die Unterschiede in der Zusammensetzung zwischen den drei Teilen. Zahlreiche Studien haben gezeigt, dass der gesundheitliche Nutzen der flüchtigen Pflanzenstoffe eng mit der Konzentration der freigesetzten Terpene zusammenhängt, die auch die Hauptbestandteile der flüchtigen Verbindungen in Palmen sind. Daher ist es für die Entwicklung und Nutzung der Palmenressourcen von großer Bedeutung, die stark angereicherten flüchtigen Bestandteile in Palmen auszugraben und die konzentrierten Standorte der aktiven Komponenten (hauptsächlich Terpenoide) zu identifizieren.
Mit der zielgerichteten Metabolomik-Technologie können Metaboliten und ihre Inhaltsstoffe in biologischen Proben mit hoher Präzision, hohem Durchsatz und großer Reichweite nachgewiesen werden. Durch die Erkennung im Hochdurchsatz und die Datenverarbeitung werden die Veränderungen der Metaboliten in biologischen Proben und ihre Reaktionen auf verschiedene Umgebungen, Zeiträume und externe Reize sichtbar. Sie wurde bereits in großem Umfang bei abiotischem Stress, Krankheitsresistenz, Verarbeitung und anderen Aspekten eingesetzt. Ziel dieser Studie ist es, mit Hilfe umfangreicher gezielter Metabolomics-Techniken flüchtige Komponenten in den Wurzeln, Zweigen und Blättern von Palmen zu identifizieren und zu analysieren, ihre Vielfalt und Anreicherungsmerkmale zu untersuchen und signifikante Unterschiede bei den Metaboliten zwischen den drei Teilen zu analysieren. Dies wird die Grundlage für eine eingehende Analyse der Stoffwechselwege und der Genebenen in der Zukunft bilden und Daten zur Unterstützung der Auswahl von Teilen der Palmenressourcen sowie der Entwicklung und Nutzung von nicht-holzigen Ressourcen liefern.

Pflanzen setzen während ihres Wachstumsprozesses flüchtige Verbindungen frei, die die Atmosphäre reinigen, den Bakteriengehalt in der Luft verringern, schädliche Stoffe nach dem Eintritt in den menschlichen Körper wirksam aus der Lunge entfernen, Müdigkeit beseitigen, den Schlaf verbessern, die menschliche Immunität stärken und bei der Behandlung chronischer Krankheiten wie Krebs und Bluthochdruck helfen können. Verschiedene Pflanzenteile können flüchtige Bestandteile freisetzen, und die Untersuchung der flüchtigen Metaboliten in verschiedenen Pflanzenteilen ist hilfreich für die Entwicklung und Nutzung verschiedener Pflanzenteile.

In dieser Studie wurde eine Metabolomanalyse flüchtiger Metaboliten in den Wurzeln, Zweigen und Blättern von Palmen durchgeführt. Dabei wurden 589 flüchtige Metaboliten identifiziert, die in 16 Kategorien unterteilt wurden, darunter Terpene, Ester, heterozyklische Verbindungen und Kohlenwasserstoffe. Aus den Ergebnissen der PCA geht hervor, dass es Unterschiede zwischen den verschiedenen Teilen gibt. Die Ergebnisse der Clusterbildung zeigen, dass die meisten Metaboliten in Zweigen und Blättern relativ hohe Werte aufweisen.

Bei den differenziellen Metaboliten zwischen Wurzeln und Zweigen, Wurzeln und Blättern handelt es sich um Terpene, Ester, heterozyklische Verbindungen, Kohlenwasserstoffe und Alkohole, wobei Terpene, Ester, heterozyklische Verbindungen und abwärtsregulierte Modi die wichtigsten sind, die in Wurzeln deutlich weniger häufig vorkommen. Bei den differentiellen Metaboliten zwischen Zweigen und Blättern dominieren die hochregulierten Formen, wobei Terpene die wichtigsten hochregulierten Komponenten sind.

Terpenoide sind in der Natur weit verbreitet und wichtige flüchtige Verbindungen von Pflanzen. Sie haben eine tumorhemmende, antibakterielle, entzündungshemmende, sedierende und beruhigende Wirkung und werden in vielen Bereichen wie Essenzen, Gewürzen, chemischen Produkten des täglichen Bedarfs usw. verwendet. In dieser Studie wurden 162 Terpenoid-Metaboliten in Palmen identifiziert. Die Anreicherung der meisten Terpenoide nimmt in den Wurzeln ab und reichert sich in den Zweigen und Blättern an, wobei der Anteil in den Blättern höher ist. Die Anreicherung von Terpenoiden wie Limonen, β-Ionon, α-Pinen, α-Terpineol, Magnolol und Zedernol nimmt jedoch zu. Viele dieser Verbindungen haben nachweislich wichtige pharmakologische Aktivitäten und funktionelle Wirkungen, wie z. B. Limonen, das eine der wichtigsten repräsentativen Komponenten von Monotherapieverbindungen ist und in Pflanzen wie Zitronen, Orangen und Mandarinenschalen weit verbreitet ist. Es hat ein starkes antibakterielles Breitspektrum und eine gute hemmende Wirkung auf lebensmittelbedingte Krankheitserreger, pflanzenpathogene Pilze usw.; β-Ionon ist ein wichtiges Gewürz und eine Vorläuferverbindung für die Synthese von Retinsäure, Retinol, β-Carotin und Vitamin A. Es hat eine starke hemmende Wirkung auf Brustkrebszellen, Magenkrebszellen, Leberkrebszellen, Prostatakrebszellen usw.; α-Pinen und α-Terpineol sind die Hauptbestandteile des Terpentins und Zwischenprodukte für die Synthese verschiedener wichtiger organischer Verbindungen. Sie haben verschiedene Aktivitäten wie antibakterielle, entzündungshemmende und krebshemmende Wirkung.

Die Analyse der Stoffwechselwege von Differentialmetaboliten ergab, dass Differentialmetaboliten in den Biosynthesewegen von Sesquiterpenen und Triterpenen deutlich angereichert sind. Neun differentielle Metaboliten, darunter trans-β-Farnesen, α-Farnesen, β-Selen und β-Myrrhe, sind an diesen Synthesewegen beteiligt. Die Biosynthesewege der Sesquiterpene und Triterpene sind einer der wichtigsten Wege für die Terpenoid-Synthese. Die Unterschiede im Terpenoid-Gehalt der verschiedenen Pflanzenteile stehen in engem Zusammenhang mit der Regulierung von Terpenoid-verwandten Genen und der Katalyse der entsprechenden Enzyme. Die relevanten regulatorischen Gene müssen weiter erforscht werden.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die Zweige und Blätter von Anthurium palmatum reich an flüchtigen Metaboliten sind, und dass die Terpenoide mit vielen wichtigen Aktivitäten hochreguliert sind. Die Zweige und Blätter sind wichtige Bestandteile für die Entwicklung und Nutzung von Anthurium palmatum. Auf der Grundlage der flüchtigen Stoffwechselprodukte können sie zu einer Reihe von Nicht-Holz-Produkten wie Duftpulver, Weihrauch, ätherisches Öl usw. verarbeitet werden; außerdem kann die Palme im Bereich der Waldgesundheit als Baumart zur Verbesserung der Gesundheit gepflanzt werden. Sie kann eine Rolle bei den gesundheitlichen Vorteilen flüchtiger Stoffwechselprodukte in Waldbädern, auf Gesundheitspfaden, an Freizeitplätzen im Freien und in anderen Umgebungen spielen.