Különböző Eucommia ulmoides klónok kéregének kémiai összetételének elemzése rövid ciklusú lombos erdő üzemmódban
Az Eucommia ulmoides Oliv. egyetlen, a negyedidőszaki jégkorszaki inváziót követően Kínában fennmaradt reliktum fafaj nemzetség. Kínában is fontos gyógyászati fafaj, kéregkivonásáról és gyógyászati célú felhasználásáról ősidők óta ismert. Az Eucommia ulmoides kérge gazdag olyan vegyületekben, mint a lignánok, ciklohexénéterterpének, fenilpropanoidok, flavonoidok stb. Például a genipozid vérnyomáscsökkentő és vérnyomásszabályozó hatású, a genipozid tumorellenes és komplementellenes tulajdonságokkal rendelkezik, az aucubin pedig erős fájdalomcsillapító, antibakteriális és gyulladáscsökkentő hatású. A lignánok, mint például a terpentin-diglükozidok pedig az Eucommia ulmoides kéreg ismert hatóanyagai, amelyek vérnyomáscsökkentő hatással rendelkeznek. Ezért az Eucommia ulmoides kéreg nagyon fontos szerepet játszik hagyományos kínai gyógyszerként az egészségügyben és más területeken.

Az Eucommia ulmoides átfogó fejlesztési és felhasználási koncepciójának javaslatával az Eucommia ulmoides termesztési módja is fejlődött a hagyományos gyógyászati termesztési módtól a különböző gazdálkodási módokig, mint például a gyümölcs Eucommia ulmoides termesztési módja, a hímvirág termesztési módja, a fa gyógyászati kettős felhasználású termesztési módja és a levél termesztési módja. Az Eucommia ulmoides levelek erdei termesztési módja kihasználja az Eucommia ulmoides erős hajtásképességét, lerövidíti a gazdálkodási ciklust, jelentősen javítja az Eucommia ulmoides levelek és a kéreg hozamát és minőségét, és jelentős gazdasági előnyökkel jár. Az Eucommia ulmoides leveleinek kémiai összetételét összehasonlító elemzést végeztek a hagyományos lombhullató erdő és a lombhullató erdő modellek között, és megállapították, hogy a másodlagos anyagcseretermékek hatékonyan megkülönböztetik a lombhullató erdőt a lombhullató erdőtől. Ezenkívül a klorogénsav-tartalom az Eucommia ulmoides leveleiben és kéregében a lombos erdőmodellben magasabb, mint a lombos erdőmodellben, ami azt jelzi, hogy a lombos erdő termesztése az optimális termesztési mód. Egy másik tanulmány szerint az exogén hormonok alkalmazása jelentősen növelheti az Eucommia ulmoides leveleinek és kérgének gumitartalmát rövid távú lombos erdőkben. A különböző Eucommia ulmoides-klónok közötti kéreg kémiai összetételére vonatkozó kutatásokat azonban nem végeztek a lombos erdő termesztési módja mellett, ami korlátozza a kéregforrások fejlesztését és hasznosítását a lombos erdő termesztési módja mellett.

A headspace szilárd fázisú mikroextrakció (HS-SPME) egy olyan minta-előkezelési technika, amely integrálja az extrakciót, a koncentrációt és a deszorpciót. Ez a módszer könnyen kezelhető, minimális mintaméretet igényel, és nincs bonyolult előkezelési folyamat. Elkerülhető vele a mintában lévő instabil komponensek oxidációja és bomlása is. Az utóbbi években a gázkromatográfia-tömegspektrometria (GC-MS) kombinációját széles körben alkalmazzák a növényi illékony komponensek vizsgálatában. A kutatások kimutatták, hogy számos illékony vegyület nemcsak közvetlenül felhasználható a rovarokkal szembeni rezisztencia, a gyógyászati alkalmazások vagy a szerves szintézisek vezető komponenseiként, hanem a növények különböző metabolikus útjainak fontos köztes termékeiként is szolgálnak, útmutatást nyújtva a növényi metabolikus hálózatok elemzéséhez és a növényi önvédelmi válaszok tanulmányozásához. A Fourier-transzformációs infravörös spektroszkópia (FTTR) a minőségértékelésben is gyakran használt analitikai módszer, amely a minták egészét képes minőségileg elemezni, és jellemzője, hogy gyors, pontos és roncsolásmentes. Ezért ebben a tanulmányban nagy teljesítményű folyadékkromatográfiát (HPLC) alkalmaztunk nyolc Eucommia ulmoides klón kéregének hét fő hatóanyagtartalmának meghatározására rövid ciklusú leveles erdei termesztési módban. A headspace szilárd fázisú mikroextrakciós gázkromatográfia-tömegspektrometriás (HS-SPME-GC-MS) technológiával kombinálva az illékony komponenseket elemeztük az Eucommia ulmoides klónok kérgében lévő különböző illékony anyagok azonosítására, és az összehasonlító elemzéshez infravörös spektroszkópiát használtunk. Az egyes klónok kémiai jellemzőinek előzetes meghatározása, annak érdekében, hogy tudományos alapot biztosítsunk a minőségellenőrzéshez, a célzott termesztéshez, valamint az erőforrások fejlesztéséhez és az ágkéreg hasznosításához az Eucommia ulmoides rövid ciklusú leveles erdei modellje alapján.

 

Ebben a tanulmányban HPLC-t és HP-SPME-GC-MS-t alkalmaztunk a különböző Eucommia ulmoides klónok kéregének kémiai összetevőinek kvantitatív kimutatására és elemzésére rövid időszaki levélerdő üzemmódban. Ugyanakkor infravörös spektroszkópiát használtunk az összehasonlításhoz, és 8 klón kérgének ujjlenyomat-spektrumát vontuk ki. Előzetesen elemezték a kémiai komponensek és az infravörös spektrumok közötti kapcsolatot. Megállapítottuk, hogy a 8 Eucommia ulmoides klón kéreg kémiai összetevői között különbségek vannak. A 7 fő hatóanyag közül a különböző Eucommia ulmoides klónok kérgében az iridoid vegyületek, mint az aucubin, a genipozid és a genipozid, magasabb tartalmat mutattak ki. A cirkénterpének különböző biológiai aktivitásokkal rendelkeznek, így a különböző Eucommia ulmoides klónok kérgében a levélerdő modell alapján hasznosíthatók. Zhang és munkatársai megállapították, hogy az Eucommia ulmoides kéreg szitoszterin-diglükozid tartalma a fa korával nő, ami azt jelzi, hogy a szitoszterin-diglükozid tartalma magasabb az öreg kéregben és alacsonyabb az új kéregben. A Yeyonglinból származó Eucommia ulmoides kéreg átlagos terpentin-diglükozid-tartalma viszonylag alacsony, csak az EU1, EU4 és EU7 aszexuális törzsek esetében haladja meg a 0,1% értéket, ami megfelel a Kínai Gyógyszerkönyv 2020-as kiadásának követelményeinek. Ezért a terpentin-diglükozid gyógyászati minőségi indikátorként való alkalmazásakor ezt a három aszexuális Eucommia ulmoides kéreg törzset kell kiválasztani a felhasználásra.

A növényspecifikus illékony vegyületek fontos jelző szerepet játszanak a növényi információk továbbításában. Ez a tanulmány a növényi metabolizmus stratégiáját alkalmazta az Eucommia ulmoides kéregből felszabaduló illóanyagok típusainak és mennyiségének vizsgálatára. A növényi metabolizmusból nyert adatokat előfeldolgozásra van szükség a csúcsok összehangolásával, vágásával és zajszűréssel. Ezért az MS-DIAL szoftvert választottuk a több mintás tömegspektrometriás csúcsok jellemző csúcsillesztésének, összehangolásának és kivonásának elvégzésére. Az adatbázissal kombinálva 70 illékony anyagkomponenst detektáltak hét fő kategóriában: észterek, alkoholok, aldehidek, terpének, ketonok, laktonok és alkének. Wu Tingting és munkatársai megállapították, hogy az aldehidek és a lipidvegyületek az összes illékony vegyület fő összetevői a teafákban monokultúrás és földimogyoró+tea vegyes ültetési módban, amelyek elsősorban a kártevők elhárításában és a természetes ellenségek vonzásában játszanak szerepet. A különböző Eucommia ulmoides klónok kérgében az alkoholok, aldehidek és észterek a fő illékony vegyületek, amelyek fontos szerepet játszhatnak a növényevő rovarok elleni védekezésben, és további kutatásokat igényelnek. Az izofitol a diterpének húsz szénatomos telítetlen tercier alkoholja, amely négy, egymással végpontonként összekapcsolt izoprénmolekulából áll. Ez az E-vitamin előállításának fő alapanyaga. Az izofitol terpenoid anyagának relatív tartalma az EU2, EU5 és EU8 klónokban a legmagasabb, és olyan terpén illékony anyagokat tartalmaz, mint a tetrahidrogeraniol, ethyllinalool, naringenin és hemlock. Farmakológiai tulajdonságokkal rendelkezik, például gyulladáscsökkentő, antibakteriális és daganatellenes hatással, amelyeknek bizonyos irányadó jelentősége van az Eucommia ulmoides kéreg gyógyászati értékének további fejlesztése szempontjából.

A felügyelt módszereket teljesen ismeretlen adatjellemzők feltárására, a nyers adatinformációk mintajellemzők alapján történő osztályozására, a hasonló jellemzőkkel rendelkező céladatok homológ osztályokba való csoportosítására és a megfelelő vizualizációs technikák vizuális kifejezésére használják. A jelenleg elterjedt nem felügyelt módszerek közé tartozik a klaszterelemzés és a főkomponens-elemzés. Ez a cikk UPLC mérési adatokat használ klaszterezéshez, az Eucommia ulmoides 8 klónját 3 csoportra osztva. A főkomponens-elemzés 3 főkomponenst von ki, amelyek közül a ciklohexénéterterpenoid anyagok genipozid, genipozid és aucubin járulnak hozzá a legnagyobb mértékben az első dimenzióban. Továbbá a PLS-DA modellt használtuk az Eucommia ulmoides kéreg illékony összetevőinek különböző klónok közötti különbségeinek elemzésére, és 22 illékony anyagot választottunk ki differenciális illékony komponensként, főként észter illékony komponenseket. A ciklohexén-éterterpének, mint például az aucubin és a genipozid a fő másodlagos metabolitok az Eucommia ulmoides kérgében, és szintetikus prekurzoraik monoterpének, mint például a vanillin. Ezért a következő lépés a GC-MS technológia alkalmazásának megfontolása az Eucommia ulmoides kéregben található terpén illékony anyagok célzott metabolizmusának elemzésére. Ezenkívül az Eucommia ulmoides kéreg korai stádiumban is ugyanazokat a tulajdonságokat mutatja: kékes-szürke színű, nem repedezett, jelentős bőrpórusokkal és azonosítható morfológiai jellemzőkkel. A Fourier-transzformációs infravörös spektroszkópiai technológia alkalmazható az Eucommia ulmoides kéreg különböző klónoktól való gyors megkülönböztetésére a későbbi szakaszban a levélerdő üzemmódban.