Análisis de las diferencias en metabolitos volátiles en distintas partes de palmeras basado en metabolómica dirigida extensiva
Ormosia henryi es un árbol perenne de la familia de las leguminosas, distribuido principalmente en regiones subtropicales de China, sobre todo en provincias como Jiangxi, Zhejiang, Anhui, Hubei, Hunan, Guangdong, Sichuan, Guizhou y Yunnan. Debido a su baja tasa de germinación, a su escasa capacidad de regeneración natural y a la destrucción humana, ha agotado sus recursos silvestres y se encuentra en peligro de extinción. Ha sido incluida en la lista nacional de plantas protegidas clave de segunda clase. La palmera tiene forma de árbol alto, hermosa textura de madera, y las semillas rojas se pueden utilizar como artesanía; La palmera entera se puede utilizar como medicina, con los efectos de promover la circulación sanguínea, eliminar la estasis sanguínea, disipar el viento y reducir la hinchazón. La "Recopilación Nacional de Medicinas Herbales Chinas" registra que la palmera se utiliza externamente para tratar fracturas en la corteza de la raíz y quemaduras en las hojas. En la cultura popular, la madera de palma se utiliza a menudo para hacer tablas de cama, que tienen un efecto calmante. Por tanto, la palmera es una especie arbórea única y preciosa que combina el uso maderero, paisajístico y medicinal.
Las sustancias volátiles de las plantas pueden actuar sobre el cuerpo humano a través de la piel y el sistema respiratorio, estabilizando el sistema nervioso central, regulando las emociones, aumentando la inmunidad y reduciendo eficazmente el daño de microorganismos y virus al cuerpo humano. La investigación moderna ha demostrado que las palmeras contienen principalmente 89 componentes volátiles como aldehídos, cetonas, alcoholes, ésteres, olefinas, aminas, hidrocarburos cíclicos, ácidos carboxílicos y amidas. Entre ellos, los componentes beneficiosos incluyen β - cariofileno, limoneno, β - ionona, etc., que tienen un alto valor de utilización en salud forestal, productos farmacéuticos y químicos cotidianos, y otros campos. Además, la investigación ha encontrado que el extracto de palma puede actuar sobre el sistema nervioso central, y Lu et al. propuso por primera vez que el extracto de hoja de palma tiene efectos antidepresivos preliminares; Zhu estudió el efecto antidepresivo del extracto de hoja de palma utilizando un modelo de ratón de estrés crónico leve impredecible y encontró que tiene efectos antidepresivos significativos.
La composición de los componentes volátiles en las plantas está estrechamente relacionada con las partes del tejido. Tao et al. analizaron los componentes volátiles en diferentes partes de la mariposa de madera y descubrieron que todas contienen una gran cantidad de sustancias alcohólicas, y cada parte tiene sustancias características más altas que otras; Guo et al. descubrieron que los componentes volátiles en la parte de la flor dorada de la madreselva son diversos, siendo el ácido acético, el 2-metilbutanal o el 3-metilbutanal componentes comunes abundantes en cada parte. En la actualidad, no existe ningún informe sobre el análisis exhaustivo de los componentes de metabolitos en las raíces, ramas y hojas de las palmeras, así como las diferencias de composición entre las tres partes. Numerosos estudios han demostrado que los beneficios para la salud de los volátiles de las plantas están estrechamente relacionados con la concentración de terpenos liberados, que son también los principales componentes de los compuestos volátiles de las palmeras. Por lo tanto, la excavación de los componentes volátiles altamente enriquecidos en las palmeras y la identificación de los lugares de concentración de los componentes activos (principalmente terpenoides) es de gran importancia para el desarrollo y la utilización de los recursos de las palmeras.
La tecnología metabolómica ampliamente orientada puede detectar metabolitos y su contenido en muestras biológicas con gran precisión, alto rendimiento y amplia cobertura. Mediante la detección de alto rendimiento y el procesamiento de datos, revela los cambios en los metabolitos de las muestras biológicas y sus respuestas a diferentes entornos, periodos y estímulos externos. Se ha aplicado ampliamente en el estrés abiótico de las plantas, la resistencia a las enfermedades, el procesamiento y otros aspectos. Este estudio pretende utilizar técnicas extensivas de metabolómica dirigida para identificar y analizar componentes volátiles en las raíces, ramas y hojas de palmeras, investigar su diversidad y características de enriquecimiento, y analizar diferencias significativas en metabolitos entre las tres partes. Esto sentará las bases para el análisis en profundidad de las vías metabólicas y los niveles de genes en el futuro, y proporcionará datos de apoyo para la selección de partes de utilización de recursos de palmeras y el desarrollo y utilización de recursos no leñosos.

Las plantas liberan compuestos volátiles durante su proceso de crecimiento, que pueden purificar la atmósfera, reducir el contenido bacteriano del aire, eliminar eficazmente las sustancias nocivas de los pulmones tras entrar en el cuerpo humano, eliminar la fatiga, mejorar el sueño, aumentar la inmunidad humana y ayudar en el tratamiento de enfermedades crónicas como el cáncer y la hipertensión. Diferentes partes de las plantas pueden liberar componentes volátiles, y el estudio de los metabolitos volátiles en diferentes partes de las plantas es útil para el desarrollo y la utilización de diferentes partes de las plantas.

Este estudio realizó un análisis metabolómico de los metabolitos volátiles en las raíces, ramas y hojas de las palmeras, e identificó 589 metabolitos volátiles, divididos en 16 categorías, incluyendo terpenos, ésteres, compuestos heterocíclicos e hidrocarburos. De los resultados del ACP se desprende que existen diferencias entre las distintas partes; los resultados de la agrupación muestran que la mayoría de los metabolitos tienen niveles relativamente altos en ramas y hojas.

Los metabolitos diferenciales entre raíces y ramas, raíces y hojas son terpenos, ésteres, compuestos heterocíclicos, hidrocarburos y alcoholes, entre los cuales los terpenos, ésteres, compuestos heterocíclicos y modos regulados al alza son los principales, con una abundancia significativamente reducida en raíces; La regulación al alza de metabolitos diferenciales entre hidrocarburos y alcoholes es dominante, y estos dos tipos de sustancias se acumulan significativamente al alza en raíces. Los metabolitos diferenciales entre ramas y hojas están dominados por modos regulados al alza, siendo los terpenos los principales componentes regulados al alza.

Los terpenoides están ampliamente distribuidos en la naturaleza y son importantes compuestos volátiles de las plantas. Tienen efectos antitumorales, antibacterianos, antiinflamatorios, sedantes y tranquilizantes, y se utilizan ampliamente en muchos campos como las esencias, las especias, los productos químicos de uso diario, etc. Este estudio identificó 162 metabolitos terpenoides en palmeras. La acumulación de la mayoría de los terpenoides disminuye en las raíces y se acumula en ramas y hojas, con niveles más altos en las hojas. Sin embargo, aumenta la acumulación de terpenoides como limoneno, β - ionona, α - pineno, α - terpineol, magnolol y cedarol. Se ha demostrado que muchos de estos compuestos tienen importantes actividades farmacológicas y efectos funcionales, como el limoneno, que es uno de los componentes representativos importantes de los compuestos monoterápicos y existe ampliamente en plantas como los limones, las naranjas y las cáscaras de mandarina. Tiene fuertes efectos antibacterianos de amplio espectro y buenos efectos inhibidores sobre patógenos transmitidos por los alimentos, hongos patógenos de plantas, etc; β - ionona es una especia importante y un compuesto precursor para la síntesis de ácido retinoico, retinol, β - caroteno y vitamina A. Tiene un fuerte efecto inhibidor sobre las células de cáncer de mama, cáncer gástrico, cáncer de hígado, cáncer de próstata, etc; α - pineno y α - terpineol son los principales componentes de la trementina e intermedios para sintetizar varios compuestos orgánicos importantes. Tienen diversas actividades, como antibacterianas, antiinflamatorias y anticancerígenas.

Según el análisis de las vías metabólicas de metabolitos diferenciales, éstos se enriquecen significativamente en las vías de biosíntesis de sesquiterpenos y triterpenos. Nueve metabolitos diferenciales, incluyendo trans - β - farneseno, α - farneseno, β - seleneno, y β - mirra, están implicados en esta vía sintética. Las vías biosintéticas de sesquiterpenos y triterpenos son una de las vías importantes para la síntesis de terpenoides. Las diferencias en el contenido de terpenoides en las distintas partes están estrechamente relacionadas con la regulación de los genes relacionados con los terpenoides y la catálisis de las enzimas correspondientes. Es necesario seguir investigando en profundidad los genes reguladores relevantes.

En resumen, las ramas y las hojas de Anthurium palmatum son ricas en metabolitos volátiles, y los terpenoides con muchas actividades importantes están regulados al alza. Las ramas y las hojas son partes importantes para el desarrollo y la utilización de Anthurium palmatum. Basándose en los metabolitos volátiles, pueden convertirse en una serie de productos no madereros, como polvo aromático, incienso, aceite esencial, etc. Además, en el campo de la salud forestal, la palmera puede plantarse como especie arbórea para mejorar la salud. Puede desempeñar un papel en los beneficios para la salud de los metabolitos volátiles en zonas de baño forestales, senderos de salud, lugares de ocio al aire libre y otros entornos.