Analyse métabolomique des racines poilues de l'Ophiopogon japonicus, une plante médicinale mongole en voie de disparition
Ammopiptanthus mongolicus (Maxim. ex kon) Cheng f, également connu sous le nom de houx de Mongolie, appartient à la sous-famille des Fabaceae et au genre Ammopiptanthus. Il s'agit de la seule espèce d'arbuste à feuilles larges sempervirentes super tolérante à la sécheresse dans les zones désertiques de Chine et elle a été classée dans le premier lot de plantes protégées rares et menacées par l'État. Sha Dongqing est une plante médicinale ethnique traditionnelle (médecine mongole) appelée "Menghe Harigane". Ses branches et ses feuilles peuvent être utilisées comme médicaments. Elles ont pour effet de dissiper le vent et l'humidité, de favoriser la circulation sanguine, de disperser la stase sanguine et de soulager la douleur. Elle peut également être utilisée par voie topique pour traiter les engelures, en particulier pour le traitement de l'arthrite rhumatoïde, avec des effets significatifs. Il contient d'abondantes substances bioactives dans son corps, notamment des alcaloïdes, des flavonoïdes et des isoflavones, des acides organiques, des stilbènes, des stérols et des monoterpènes, etc., qui ont pour effet d'abaisser le taux de sucre dans le sang, d'être antitumoraux, antiviraux, bactéricides, antioxydants, insecticides, etc.
La propagation et la culture à grande échelle des racines velues permettent d'obtenir une grande quantité de substances médicinales idéales. Jusqu'à présent, les métabolites secondaires produits par la culture de racines velues comprennent diverses substances telles que des alcaloïdes, des glycosides, des flavonoïdes, des quinones, des polysaccharides, etc. Liu et al. ont établi un système de culture de racines velues de ginseng, et la teneur totale en saponine des racines velues a atteint 2,468%, soit près de deux fois la teneur de la matière médicinale originale du ginseng. Une autre étude a montré que l'infection d'explants de réglisse par Agrobacterium tumefaciens LBA9402 et R1601 produisait des racines velues. La quantité totale de cinq flavonoïdes était 1,5 fois supérieure à celle des tissus de cals, et la teneur en chalcone de réglisse était 15,5 fois supérieure à celle des tissus de cals. Yang et al. ont induit la culture de racines chevelues d'Eucommia ulmoides, et la fraction massique du métabolite secondaire aucubine était plus élevée que celle des racines naturelles et de l'écorce, atteignant jusqu'à 30,105 mg/g. À l'heure actuelle, les recherches menées par les chercheurs nationaux et étrangers sur le houx de Mongolie se concentrent principalement sur les parties médicinales aériennes, les composants chimiques et les activités pharmacologiques des graines, et aucun rapport n'a été publié sur l'accumulation métabolique des tissus de ses racines velues. Cette étude a sélectionné le système racinaire poilu du houx de Mongolie ayant une bonne croissance et l'a comparé à ses racines naturelles. La technique expérimentale UHPLC-QTOF-MS a été utilisée pour effectuer une analyse métabolomique non ciblée sur les échantillons, et l'accumulation différentielle des métabolites et des voies métaboliques dans les tissus de la racine velue a été comprise de manière préliminaire. Ceci fournit une base théorique pour l'accumulation et l'analyse des voies métaboliques dans les racines velues du houx de Mongolie, et fournit une référence pour la production de métabolites actifs dans le houx de Mongolie par la voie de la racine velue à un stade ultérieur.

 

Cette étude a utilisé la technologie UHPLC-Q-TOF-MS pour effectuer une analyse métabolomique des racines chevelues et des racines naturelles du houx de Mongolie. 1706 et 1639 métabolites différentiellement exprimés ont été analysés en mode ionique positif et négatif, respectivement. Parmi eux, 1455 et 1095 métabolites ont été régulés à la hausse. Les métabolites différentiels entre les deux espèces sont principalement enrichis dans les voies du métabolisme des acides aminés et de la biosynthèse des métabolites secondaires. Parmi les voies de biosynthèse des métabolites secondaires, on compte 11 voies métaboliques, dont la biosynthèse des flavonoïdes/flavonoïdes, la biosynthèse des alcaloïdes, la biosynthèse des β-lactames et la biosynthèse des glucosinolates. La voie de biosynthèse des flavonoïdes/flavonoïdes implique le plus grand nombre de métabolites différentiels, représentant 34%, dont 88,2% montrent une régulation à la hausse. Les flavonoïdes sont une classe de composés de 2-phénylchroménone, qui peuvent être divisés en chalcones, flavanones, flavonoïdes, flavonols, isoflavones, anthocyanines et pigments de bois de rose en fonction de leur squelette. Les réactions de glycosylation, de malonylation, d'hydroxylation, d'isopentényl, d'acétylation et de polymérisation sont à l'origine de la diversité de cette famille de composés. Ces modifications chimiques ont des effets importants sur la solubilité, la mobilité et la dégradabilité des flavonoïdes. La diversité de la structure et des propriétés moléculaires des flavonoïdes leur permet d'interagir avec diverses cibles subcellulaires, affectant ainsi l'activité biologique des plantes, des micro-organismes et des animaux. Ils constituent l'un des vecteurs importants permettant aux plantes d'exercer leurs fonctions écologiques chimiques. Les recherches ont montré que les flavonoïdes totaux extraits des graines de houx de Mongolie ont diverses activités biologiques et de bons effets de renforcement immunitaire. Ils ont des effets significatifs sur la prolifération des cellules immunitaires actives, la production et la libération de cytokines immunitaires et d'anticorps chez la souris. Le principal composant actif des flavonoïdes totaux des graines de houx de Mongolie est la mangiférine, qui représente 52,48% de la teneur totale en flavonoïdes. L'analyse de cette étude permet de conclure que les racines poilues du houx de Mongolie ont une forte capacité à synthétiser et à accumuler des flavonoïdes/substances flavonoïdes. Ces résultats sont similaires à ceux obtenus par les chercheurs sur les composants fonctionnels du houx de Mongolie, ce qui indique que ses racines velues ont une valeur potentielle pour le développement. Sur la base de cette analyse métabolomique, une analyse métabolomique ciblée de la voie de biosynthèse des flavonoïdes/flavonoïdes est nécessaire à l'avenir, et des études connexes telles que l'isolement et l'extraction des composants chimiques et l'identification de l'activité des tissus de la racine velue doivent être menées pour fournir des références permettant de déterminer si les racines velues du houx de Mongolie peuvent être utilisées comme tissus de production de métabolites actifs pour le houx médicinal de Mongolie.