Az antioxidáns aktív komponensek különbségeinek elemzése a Goji Berry Callus szövetekben a Metabolomics technológia alapján
A Lycium barbarum L., a Solanaceae családba és a Lycium nemzetségbe tartozó növény, hagyományos kínai gyógynövény, amely szerepel a Kínai Népköztársaság gyógyszerkönyvének 2020-as kiadásában (a továbbiakban: Kínai Gyógyszerkönyv). Magas hatóanyag-tartalmának, például polifenoloknak és alkaloidoknak köszönhetően jó antibakteriális és gyulladáscsökkentő hatással rendelkezik, valamint magas étkezési és gyógyászati értékkel bír. A Kínai Élelmiszer- és Gyógyszerügyi Hivatal felvett a gyógyszer-élelmiszerek homológ katalógusának első tételébe, és a hazai és külföldi egészségügyi termékek piacán nagy népszerűségnek örvend. Mivel a meteorológiai tényezők, mint például a hőmérséklet és a páratartalom hatással vannak a goji bogyók minőségére, Ningxia, Qinghai és más tartományok mindig is a goji bogyók fő termőterületei voltak. A hagyományos mezőgazdasági termelés azonban még mindig olyan jelentős problémákkal küzd, mint a hosszú növekedési ciklusok és a nehéz kézi szabályozás. A növényi szövettenyésztési technológia megoldást kínál erre a problémára.
A növényi szövettenyésztés olyan technika, amely az izolált növényi szerveket, sejteket stb. steril és mesterségesen ellenőrzött körülmények között, megfelelő táptalajon teljes növényekké regenerálja vagy átalakítja. A kalluszszövet egy vékony falú, amorf állapotban lévő sejt, amely könnyen előállítható izolált növényi szervekből. A növényi sejtek pluripotenciája szerint a farkasalma kalluszszövete ugyanazzal a genetikai információval rendelkezik, mint a természetes farkasalma növények, és kémiai összetétele és biológiai aktivitása is nagyfokú hasonlóságot mutat. A hagyományos mezőgazdasági termesztéssel összehasonlítva a goji bogyó kalluszszövetének a növényi szövettenyésztési technológiával történő előállításának feltételei jobban ellenőrizhetők, és a kalluszszövet növekedési ciklusa rövidebb, mint a mesterségesen ültetett goji bogyóké. Ezért a goji bogyó kalluszszövetének növényi szövetkultúrával történő előállítása szélesíti a goji bogyóforrásokhoz való hozzáférést, és elősegíti a goji bogyó piac növekvő keresletének kielégítését. A metabolomika az 1500 Da-nál kisebb molekulatömegű anyagcseretermékek típusait, mennyiségét és változásait tanulmányozza az élő szervezetekben. Széles körben alkalmazzák a gyógyászati és ehető természetes növények, például az Astragalus membranaceus és a ginseng összetételének elemzésében. A goji bogyó összetevőinek jelenlegi elemzése azonban még mindig a természetes körülmények között termesztett goji bogyó gyümölcsökre, virágokra, levelekre stb. korlátozódik.
Ebben a tanulmányban egy stabil goji bogyó kalluszkultúra rendszert hoztak létre goji bogyó magokból kiindulva, összehasonlították a kalluszszövetek antioxidáns aktivitását, amelyet a növényi növekedésszabályozók különböző kombinációi indukáltak, és metabolomikai elemzést végeztek a kalluszszövetek összetételének és metabolikus útvonalainak elemzésére. A tanulmány feltárta az antioxidáns metabolitok forrásait a goji bogyó kalluszszöveteiben, referenciát nyújtva a goji bogyóforrások mélyreható fejlesztéséhez és változatos alkalmazásához.

Stabil goji bogyó kalluszkultúra rendszert hoztak létre a goji bogyó magvak steril csemetéiből nyert szárszegmensek felhasználásával, mint kalluszszövet indukáló explantátumokat, és magas antioxidáns aktivitású goji bogyó kalluszszövetet kaptak. A nem célzott metabolomikai elemzéssel a goji bogyó kalluszszövet anyagösszetételében és anyagcsere útvonalainak különbségeiben 752 vegyületet találtunk, amelyek hatóanyagai hasonlóak a természetes növényekéhez, és jobb antioxidáns aktivitással rendelkeznek, mint a természetes növények. A DK-val összehasonlítva az NB-ben 55 metabolitban mutatkoztak jelentős különbségek, amelyek közül 22 metabolit felszabályozódott, köztük olyan másodlagos metabolitok, mint a jó antioxidáns aktivitással rendelkező betain. Ezenkívül a laktóz és a laktulóz az NB-ben 11-szer magasabb, mint a DK-ban. Ezek a cukrok, mint elsődleges metabolitok, glikozidáz hidrolízis révén monoszacharidokká alakíthatók, és fontos antioxidáns prekurzorok, mint például a glutamin, keletkezhetnek a glükoneogenezis révén, közvetve elősegítve a másodlagos metabolitok keletkezését és fokozva a goji kalluszszövet antioxidáns kapacitását. A KEGG eredmények azt mutatták, hogy jelentősen eltérő metabolitok gazdagodtak 20 metabolikus útvonalon, főként az ABC transzportereken, a glicerin-foszfolipid anyagcserén, az aminoacil-tRNS bioszintézisen és az aminosav bioszintézis útvonalain keresztül, közvetlenül vagy közvetve szabályozva a goji bogyó kalluszszövetének növekedését és metabolitszintézisét.

Az 55 kimutatott differenciális metabolit közül a betain és a szerves savak széles körben tanulmányozták, míg az olyan másodlagos metabolitokat, mint a berberin, ritkán vizsgálták. Az epiberberin jó hatással van a lipidfelhalmozódás csökkentésére, és rendkívül előnyös az emberi egészségre. Jelenleg a kalluszszövetben a metabolitok célzott indukcióját szolgáló külső körülmények szabályozásával specifikus metabolitok dúsíthatók, és elválasztási és tisztítási módszerekkel biztonságos és megbízható növényi eredetű természetes hatóanyagok nyerhetők. Khanam és munkatársai különböző kémiai szerkezetű növényi növekedésszabályozók hozzáadásával növelték a borsmentaolaj hozamát, ami jelzi a másodlagos metabolitok növényi szabályozásának megvalósíthatóságát. A növényi szövetkultúra várhatóan a goji erőforrások kinyerésének fontos módjává válik, referenciát nyújtva a goji erőforrások fejlesztéséhez, különösen a másodlagos anyagcseretermékek ipari előállításához.