Analyse des différences dans les composants actifs antioxydants dans les tissus de callus de baies de Goji sur la base de la technologie métabolomique
Lycium barbarum L., une plante appartenant à la famille des Solanacées et au genre Lycium, est une plante médicinale traditionnelle chinoise incluse dans l'édition 2020 de la pharmacopée de la République populaire de Chine (ci-après dénommée "pharmacopée chinoise"). Grâce à sa teneur élevée en substances actives telles que les polyphénols et les alcaloïdes, elle a de bons effets antibactériens et anti-inflammatoires, ainsi qu'une grande valeur comestible et médicinale. Il a été inclus dans le premier lot de catalogues homologues de produits alimentaires médicamenteux par la China Food and Drug Administration et est très apprécié sur les marchés nationaux et étrangers des produits de santé. En raison de l'influence des facteurs météorologiques tels que la température et l'humidité sur la qualité des baies de goji, le Ningxia, le Qinghai et d'autres provinces ont toujours été les principales zones de production de baies de goji. Cependant, la production agricole traditionnelle est toujours confrontée à des problèmes importants tels que des cycles de croissance longs et une régulation manuelle difficile. La technologie de la culture de tissus végétaux apporte une solution à ce problème.
La culture de tissus végétaux est une technique qui permet de régénérer ou de transformer des organes, des cellules, etc. isolés en plantes complètes sur des milieux de culture appropriés, dans des conditions stériles et artificiellement contrôlées. Le tissu de cals est une cellule à paroi mince à l'état amorphe qui est facilement induite à partir d'organes végétaux isolés. En raison de la pluripotence des cellules végétales, le tissu de cal du fruit du loup possède les mêmes informations génétiques que les plants naturels de fruit du loup, et sa composition chimique et son activité biologique présenteront également un degré élevé de similitude. Par rapport à la culture agricole traditionnelle, les conditions d'induction de tissus de cals de baies de goji par la technologie de culture de tissus végétaux sont plus contrôlables, et le cycle de croissance des tissus de cals est plus court que celui des baies de goji plantées artificiellement. Par conséquent, l'induction de cals de baies de goji par la culture de tissus végétaux élargit l'accès aux ressources en baies de goji et permet de répondre à la demande croissante du marché des baies de goji. La métabolomique est une science qui étudie les types, les quantités et les changements de métabolites ayant un poids moléculaire inférieur à 1500 Da dans les organismes vivants. Elle est largement utilisée dans l'analyse de la composition des plantes naturelles médicinales et comestibles telles que l'Astragalus membranaceus et le ginseng. Cependant, l'analyse actuelle des composants de la baie de goji est encore limitée aux fruits, fleurs, feuilles, etc. de la baie de goji cultivés dans des conditions naturelles.
Cette étude a établi un système stable de culture de cals de baies de goji à partir de graines de baies de goji, a comparé l'activité antioxydante des tissus de cals induits par différentes combinaisons de régulateurs de croissance des plantes et a effectué une analyse métabolomique pour analyser la composition et les voies métaboliques des tissus de cals. L'étude a exploré les sources de métabolites antioxydants dans les tissus de cals de baies de goji, fournissant une référence pour le développement approfondi et l'application diversifiée des ressources de baies de goji.

Un système stable de culture de cals de baies de goji a été établi en utilisant des segments de tige obtenus à partir de semis stériles de graines de baies de goji comme explants pour l'induction de tissus de cals, et des tissus de cals de baies de goji à haute activité antioxydante ont été obtenus. Grâce à une analyse métabolomique non ciblée, la composition matérielle et les différences de voies métaboliques des tissus de cals de baies de goji contiennent 752 composés, dont les principes actifs sont similaires à ceux des plantes naturelles et dont l'activité antioxydante est supérieure à celle des plantes naturelles. Par rapport au DK, il y avait des différences significatives dans 55 métabolites dans le NB, parmi lesquels 22 métabolites étaient régulés à la hausse, y compris des métabolites secondaires tels que la bétaïne avec une bonne activité antioxydante. En outre, le lactose et le lactulose du NB sont 11 fois plus élevés que ceux du DK. Ces sucres, en tant que métabolites primaires, peuvent être convertis en monosaccharides par l'hydrolyse de la glycosidase, et d'importants précurseurs antioxydants tels que la glutamine peuvent être générés par la gluconéogenèse, favorisant indirectement la génération de métabolites secondaires et renforçant la capacité antioxydante dans les tissus de cals de goji. Les résultats de KEGG ont montré que des métabolites significativement différents étaient enrichis dans 20 voies métaboliques, principalement par le biais des transporteurs ABC, du métabolisme des glycérophospholipides, de la biosynthèse des aminoacyl-ARNt et des voies de biosynthèse des acides aminés, régulant directement ou indirectement la croissance et la synthèse des métabolites des tissus de cals de baies de goji.

Parmi les 55 métabolites différentiels détectés, la bétaïne et les acides organiques ont été largement étudiés, tandis que les métabolites secondaires tels que la berbérine ont été rarement étudiés. L'épibérine a un bon effet sur la réduction de l'accumulation de lipides et est très bénéfique pour la santé humaine. Actuellement, en contrôlant les conditions externes pour une induction ciblée des métabolites dans les tissus de cals, des métabolites spécifiques peuvent être enrichis et des substances actives naturelles sûres et fiables dérivées des plantes peuvent être obtenues par des méthodes de séparation et de purification. Khanam et al. ont augmenté le rendement de l'huile de menthe poivrée en ajoutant des régulateurs de croissance végétale avec différentes structures chimiques, ce qui indique la faisabilité de la régulation des métabolites secondaires dans les plantes. La culture de tissus végétaux devrait devenir un moyen important d'obtenir des ressources de goji, fournissant une référence pour le développement des ressources de goji, en particulier la production industrielle de métabolites secondaires.