Сравнение и корреляционное исследование химического состава и эндофитных бактерий двух эпифитных способов выращивания Dendrobium nobile в условиях моделируемого культивирования
Лекарственное применение Dendrobium officinale было впервые описано в "Shennong Bencao Jing" и классифицируется как высший сорт с долгой историей. Название "Dendrobium nobile Lindl." происходит из "Компендиума лекарственных средств" династии Сун. Dendrobium nobile Lindl. - эпифитное травянистое растение семейства Orchidaceae, один из лекарственных сортов Dendrobium, включенных в Китайскую фармакопею. В "Compendium of Materia Medica" это растение описано как "скопление на скалах". Его стебли и листья полностью зеленые, а стебли и листья желтые, и он цветет красными цветами. Он встречается повсюду, а сычуаньский - самый лучший". В комментарии к "Сборнику лекарственных средств" говорится следующее: "Дендробиум растет на камнях, тонких и твердых... На дубах он называется дендробиум. Он растет до недостатка и не содержит пилюль или порошка, но может быть использован для приготовления супа с винными пятнами". В "Compendium of Materia Medica" записано: "Превосходны только те, что растут на камнях. Есть также те, что растут на дубах, называемые дендробиум, которые бесполезны". В "Компендиуме материя медика" также записано: "Трудно найти эффективный дендробиум, но бесполезно получить дендробиум". Как видно, на протяжении всей истории человечества встречаются записи о том, что дендробиум превосходит дендробиум.
Современные исследования показали, что активные компоненты Dendrobium nobile включают алкалоиды, флавоноиды, полисахариды, бензильные соединения и их производные, которые оказывают защитное действие на слизистую желудка и нейроны, противоопухолевую, антиоксидантную и иммунорегулирующую активность. Из-за низкой скорости размножения, медленного роста и строгих требований к среде обитания в естественном состоянии, а также из-за чрезмерных раскопок и разрушения среды обитания человеком, применение искусственных методов выращивания, таких как тепличное выращивание и моделируемое выращивание в лесных условиях, значительно улучшило проблему нехватки ресурсов Dendrobium officinale. В частности, для Dendrobium officinale была применена техника культивирования с имитацией дикой среды обитания лекарственных растений, отражающая согласованное развитие лекарственного производства и экологической среды, с прикрепленными камнями и деревьями в качестве основных способов культивирования. В предыдущих исследованиях была проведена комплексная оценка качества Dendrobium chrysotoxum с точки зрения содержания активных веществ и урожайности, и было установлено, что он превосходит культивирование Dendrobium chrysotoxum. Кроме того, наша исследовательская группа ранее сообщала, что относительное содержание алкалоидов и флавоноидов вторичных метаболитов в Dendrobium officinale выше, чем в Dendrobium officinale, а антиоксидантная активность Dendrobium officinale выше, чем у Dendrobium officinale.
Эндофитные грибы тесно связаны с качеством лекарственных трав и особенностями роста растений, среди которых микоризные грибы - типичная микоризная структура орхидей, а микоризный симбиоз сопровождает весь жизненный цикл растений. Метод культивирования является важным фактором, влияющим на корневую микробиоту и качество лекарственного сырья. Например, на состав и распределение эндофитных бактерий в Dendrobium officinale влияют различные методы культивирования и части тканей. Эндофитные бактерии также могут значительно повысить стрессоустойчивость растений Dendrobium, способствовать росту растений и накоплению вторичных метаболитов. Исследовательская группа провела предварительные исследования ризосферных микроорганизмов Dendrobium officinale, используя два типа эпифитных субстратов: камень и дерево. Было обнаружено, что относительная численность грибковых видов в ризосфере Dendrobium officinale была выше, а доминирующие бактериальные роды были более очевидны. Это позволяет предположить, что эпифитные субстраты являются ключевым фактором, влияющим на микроорганизмы ризосферы Dendrobium officinale. Однако в настоящее время нет исследований, в которых бы сообщалось о различиях в различных эпифитных субстратах Dendrobium nobile с точки зрения эндофитных бактерий в корнях.
Поэтому в данном исследовании были использованы технологии 16S и ITS для определения последовательности эндофитных бактерий в корнях Dendrobium officinale при моделировании выращивания эпидермальной культуры камня (SE) и эпидермальной культуры дерева (TE), и предварительно была проанализирована корреляция между эндофитными бактериями и дендробином, общими алкалоидами, общими флавоноидами и общими полисахаридами. Были изучены разнообразие и различия эндофитных бактерий в корнях Dendrobium officinale при двух различных режимах прикрепления, а также схемы накопления эндофитных бактерий и вторичных метаболитов, обогащенных в Dendrobium officinale при различных режимах прикрепления, для изучения корреляции между эндофитными бактериями и вторичными метаболитами в корнях Dendrobium officinale. Заложить фундамент и обеспечить научную основу для поговорки "побеждает тот, кто растет на камне" в отношении Dendrobium officinale.

В данной статье впервые проанализированы разнообразие и различия эндофитных бактерий в корнях Dendrobium chrysotoxum при культивировании в моделируемой среде, а также впервые проведена их корреляция с содержанием основных химических компонентов. Результаты исследования показывают, что существуют различия в обогащении эндофитными бактериями корней Dendrobium chrysotoxum при двух эпифитных методах, а относительное обилие эндофитных бактерий коррелирует с содержанием химических компонентов.
Корневая микробиота лекарственных растений играет важную роль в получении питательных веществ, сопротивлении стрессу окружающей среды, а также в борьбе с болезнями и вредителями. Доминирующие грибы в результатах данного исследования представлены в основном Ascomycota и Basidiomycota, а доминирующие бактерии - Actinobacteria, Proteobacteria, Cyanobacteria и Acidobacteria. Кроме того, SE также включает Firmicutes, Myxomycetes и Chloroflexites, а TE - Bacteroidetes. Предыдущие исследования показали, что род Bacillus из филума Firmicutes, род Rhizobium и род Chronic Rhizobium из филума Proteobacteria, а также род Actinobacteria из филума Actinobacteria являются распространенными азотфиксирующими бактериями, которые могут способствовать росту путем фиксации азотных элементов в окружающей среде. Они являются ключевыми факторами, влияющими на поглощение и преобразование питательных веществ растениями Dendrobium. Преимущество SE: Грибки рода Trichoderma и бактерии рода Bacillus могут способствовать выработке метаболитов, полезных для роста орхидей. Грибы рода Fusarium, как патогенные бактерии, имеют более высокую относительную численность в SE, чем в TE, что является одной из причин заболевания растений Dendrobium officinale в SE. Кроме того, обогащение грибами Fusarium и бактериями Ralstonia в ТЭ может легко привести к корневой гнили растений Dendrobium officinale, что связано с такими характеристиками древесной матрицы, как легкое поглощение воды, недостаточная воздухопроницаемость и легкий рост плесени.
Образование эндофитных бактерий в лекарственных растениях тесно связано с качеством лекарственного сырья. В настоящее время в литературе имеются сообщения о значительной корреляции между действующими веществами и эндофитными бактериями, что имеет большое значение для выявления влияния факторов среды обитания растений на качество лекарственного сырья и механизма формирования аутентичного лекарственного сырья. В настоящее время нет исследований, посвященных изучению корреляции между эндофитными бактериями и действующими веществами в корнях Dendrobium nobile. Дендробин является характерным компонентом Dendrobium officinale. Согласно китайской фармакопее издания 2020 года, содержание дендробина в Dendrobium officinale должно составлять не менее 0,4%. Результаты исследования показывают, что содержание дендробина в обоих эпифитных методах Dendrobium officinale соответствует требованиям, а SE выше, чем TE. Содержание общих алкалоидов и флавоноидов выше, чем TE, а содержание общих полисахаридов ниже, чем TE. Был проведен корреляционный анализ между выбранными преимущественными группами бактерий и ключевыми видами и содержанием активных ингредиентов, и впервые было обнаружено, что относительная численность бактерий Pseudomonas и Rhizobium, обогащенных в SE, значительно положительно коррелирует с содержанием дендробина; обогащение термофильных кислых бактерий, гетеротрофных водорослей и цепных ацидофильных бактерий в TE показало значительную отрицательную корреляцию с содержанием дендробина. Среди них ризобии были доминирующими полезными бактериями в SE, что говорит о том, что матрицу SE легко обогатить и способствовать развитию доминирующего сообщества для производства и накопления дендробина. Исследование также показало, что обогащенные сообщества в SE значительно положительно коррелируют с общим содержанием алкалоидов и флавоноидов и значительно отрицательно коррелируют с полисахаридами; TE значительно отрицательно коррелирует с содержанием общих алкалоидов и флавоноидов и значительно положительно коррелирует с полисахаридами. Эндофитные бактерии могут непосредственно участвовать в синтезе метаболитов лекарственных растений и индуцировать выработку вторичных метаболитов. Таким образом, обогащенное сообщество эндофитных бактерий в SE способствует накоплению дендробина, алкалоидов и флавоноидов, а в TE - накоплению полисахаридов, что способствует росту Dendrobium officinale и улучшению качества лекарственного сырья.
Моделирование методов культивирования может повысить иммунитет и устойчивость лекарственных растений к экологическому стрессу. Сообщество эндофитных бактерий в лекарственных травах тесно связано с ростом и развитием растений Dendrobium. Dendrobium officinale - особое эпифитное микоризное растение, а эпифитный субстрат является для растений важной средой для поглощения питательных веществ и воды. На рост и развитие корневых микроорганизмов растений влияет тип субстрата. Каменные субстраты более бедны питательными веществами и водой, чем древесные. Поэтому доминирующее бактериальное сообщество в корнях Dendrobium officinale более многочисленно, а каменный субстрат легче обогатить сообществом эндофитных бактерий, способствующих фиксации азота, росту и накоплению метаболитов, что улучшает качество лекарственных растений и закладывает основу для изучения корреляции между "субстратом корневых эндофитных бактерий роста растений" в Dendrobium officinale. Это дает научную основу для "победы тех, кто растет на камнях" в Dendrobium officinale. Предложение звучит так:. В то же время предыдущие исследования показали, что эндофитные бактерии в корнях растений Dendrobium могут способствовать усвоению элементов матрицы, и существует определенная корреляция между содержанием минеральных элементов матрицы и содержанием лекарственных компонентов. Необходимы дальнейшие исследования взаимосвязи между содержанием матричных минеральных элементов SE и TE, ростом и развитием, накоплением вторичных метаболитов и эндофитными бактериями в растениях Dendrobium.