Анализ химического состава коры ветвей различных клонов Eucommia ulmoides в условиях короткоциклового листового режима леса
Eucommia ulmoides Oliv. представляет собой один род реликтовых видов деревьев, сохранившихся в Китае после четвертичного ледникового периода. Это также важный вид лекарственных деревьев в Китае, известный добычей коры и ее медицинским использованием с древних времен. Кора Eucommia ulmoides богата такими соединениями, как лигнаны, циклогексеновые эфиры терпенов, фенилпропаноиды, флавоноиды и др. Например, генипозид снижает и регулирует кровяное давление, генипозид обладает противоопухолевой активностью и антикомплементарными свойствами, а аукубин оказывает сильное обезболивающее, антибактериальное и противовоспалительное действие. А лигнаны, такие как скипидарные диглюкозиды, являются известными активными ингредиентами коры Eucommia ulmoides, которые оказывают понижающее кровяное давление действие. Таким образом, кора Eucommia ulmoides играет очень важную роль в качестве традиционной китайской медицины в здравоохранении и других областях.

С предложением концепции комплексного развития и использования Eucommia ulmoides режим выращивания Eucommia ulmoides также развился от традиционного режима выращивания лекарственных растений до различных режимов управления, таких как режим выращивания плодов Eucommia ulmoides, режим выращивания мужских цветков, режим выращивания древесных лекарств двойного назначения и режим выращивания листьев. Лесной способ выращивания листьев Eucommia ulmoides использует сильную способность Eucommia ulmoides к прорастанию, сокращает цикл управления, значительно повышает урожайность и качество листьев и коры Eucommia ulmoides и имеет значительные экономические преимущества. Был проведен сравнительный анализ химического состава листьев Eucommia ulmoides между традиционными моделями лиственного леса и листового леса, и было установлено, что вторичные метаболиты могут эффективно отличать лиственный лес от листового леса. Кроме того, содержание хлорогеновой кислоты в листьях и коре Eucommia ulmoides в модели листового леса выше, чем в модели лиственного леса, что указывает на то, что выращивание листового леса является оптимальным режимом культивирования. Другое исследование показывает, что применение экзогенных гормонов может значительно увеличить содержание камеди в листьях и коре Eucommia ulmoides в краткосрочных листовых лесах. Однако исследования химического состава коры различных клонов Eucommia ulmoides в режиме выращивания листового леса не проводились, что ограничивает развитие и использование ресурсов коры в режиме выращивания листового леса.

Твердофазная микроэкстракция в головном пространстве (HS-SPME) - это метод предварительной обработки образца, объединяющий экстракцию, концентрацию и десорбцию. Этот метод прост в эксплуатации, требует минимального размера образца и не требует сложного процесса предварительной обработки. Кроме того, он позволяет избежать окисления и разложения нестабильных компонентов в образце. В последние годы комбинация газовой хроматографии и масс-спектрометрии (ГХ-МС) широко используется для изучения летучих компонентов растений. Исследования показали, что многие летучие соединения могут не только непосредственно использоваться для борьбы с насекомыми, в медицине или в качестве ведущих компонентов в органическом синтезе, но и служить важными промежуточными продуктами в различных метаболических путях растений, что позволяет анализировать метаболические сети растений и изучать реакции самозащиты растений. Инфракрасная спектроскопия с преобразованием Фурье (FTTR) также является широко используемым аналитическим методом оценки качества, который может качественно анализировать образцы в целом и обладает такими характеристиками, как быстрота, точность и неразрушающий эффект. Поэтому в данном исследовании высокоэффективная жидкостная хроматография (ВЭЖХ) была использована для определения содержания семи основных активных ингредиентов в коре восьми клонов Eucommia ulmoides при короткоцикловом режиме выращивания листового леса. В сочетании с технологией твердофазной микроэкстракции газовой хромато-масс-спектрометрии (HS-SPME-GC-MS) летучие компоненты были проанализированы для идентификации дифференцированных летучих веществ в коре клонов Eucommia ulmoides, а для сравнительного анализа использовалась инфракрасная спектроскопия. Предварительно были определены химические характеристики каждого клона, чтобы обеспечить научную основу для контроля качества, целенаправленного выращивания, развития ресурсов и использования коры ветвей в рамках модели короткоциклового листового леса Eucommia ulmoides.

 

В данном исследовании ВЭЖХ и HP-SPME-GC-MS были использованы для количественного обнаружения и анализа химических компонентов коры различных клонов Eucommia ulmoides в режиме короткопериодного листового леса. В то же время для сравнения использовалась инфракрасная спектроскопия, и были получены спектры отпечатков пальцев коры 8 клонов. Предварительно была проанализирована связь между химическими компонентами и инфракрасными спектрами. Было установлено, что химические компоненты коры 8 клонов Eucommia ulmoides различаются. Среди 7 основных активных компонентов в коре различных клонов Eucommia ulmoides было обнаружено более высокое содержание иридоидных соединений, таких как аукубин, генипозид и генипозид. Цирценовые терпены обладают различной биологической активностью, поэтому они могут быть использованы в коре различных клонов Eucommia ulmoides в рамках модели листового леса. Чжан и др. обнаружили, что содержание диглюкозида ситостерина в коре Eucommia ulmoides увеличивается с возрастом дерева, что указывает на то, что содержание диглюкозида ситостерина выше в старой коре и ниже в новой коре. Среднее содержание характерного соединения диглюкозида скипидара в коре Eucommia ulmoides из Yeyonglin относительно низкое, и только бесполые штаммы EU1, EU4 и EU7 имеют содержание более 0,1%, что соответствует требованиям Китайской фармакопеи издания 2020 года. Поэтому при использовании диглюкозида скипидара в качестве индикатора качества лекарственных средств следует выбирать для использования именно эти три бесполых штамма коры Eucommia ulmoides.

Специфические для растений летучие соединения играют важную сигнальную роль в передаче информации о растениях. В данном исследовании использовалась стратегия метаболомики растений для изучения типов и количества летучих веществ, выделяемых из коры Eucommia ulmoides. Данные, полученные с помощью метаболомики растений, нуждаются в предварительной обработке путем выравнивания пиков, вырезания и фильтрации шумов. Поэтому для сопоставления, выравнивания и извлечения пиков из нескольких образцов масс-спектрометрии была выбрана программа MS-DIAL. В сочетании с базой данных было обнаружено 70 компонентов летучих веществ в семи основных категориях: эфиры, спирты, альдегиды, терпены, кетоны, лактоны и алкены. Ву Тингтинг и др. обнаружили, что альдегиды и липидные соединения являются основными компонентами общего количества летучих соединений в чайных деревьях при монокультуре и чередовании арахис+чай, в основном играя роль в отпугивании вредителей и привлечении естественных врагов. Спирты, альдегиды и эфиры являются основными летучими соединениями в коре различных клонов Eucommia ulmoides, которые могут играть важную роль в защите от травоядных насекомых и требуют дальнейшего изучения. Изофитол - это двадцатиуглеродный ненасыщенный третичный спирт дитерпенового ряда, состоящий из четырех молекул изопрена, соединенных между собой. Он является основным сырьем для производства витамина Е. Терпеноидное вещество изофитол имеет наибольшее относительное содержание в клонах EU2, EU5 и EU8 и содержит такие терпеновые летучие вещества, как тетрагидрогераниол, этиллиналоол, нарингенин и болиголов. Она обладает фармакологическими свойствами, такими как противовоспалительное, антибактериальное и противоопухолевое действие, что имеет определенное ориентировочное значение для дальнейшего развития лекарственного значения коры Eucommia ulmoides.

Неконтролируемые методы используются для изучения совершенно неизвестных характеристик данных, классификации исходной информации на основе характеристик выборки, группировки целевых данных со схожими характеристиками в однородные классы и использования соответствующих методов визуализации для их наглядного представления. В настоящее время распространенными неконтролируемыми методами являются кластерный анализ и анализ главных компонент. В данной статье для кластеризации используются данные измерений UPLC, в результате чего 8 клонов Eucommia ulmoides делятся на 3 группы. Анализ главных компонент позволяет выделить 3 главные компоненты, среди которых наибольший вклад в первое измерение вносят циклогексеновые эфиры терпеноидов - генипозид, генипозид и аукубин. Кроме того, модель PLS-DA была использована для анализа различий в летучих компонентах коры Eucommia ulmoides между разными клонами, и 22 летучих вещества были выбраны в качестве дифференциальных летучих компонентов, в основном эфирные летучие компоненты. Циклогексеновые эфиры терпенов, такие как аукубин и генипозид, являются основными вторичными метаболитами в коре Eucommia ulmoides, а их синтетическими предшественниками являются монотерпены, такие как ванилин. Поэтому следующим шагом должно стать использование технологии ГХ-МС для направленного метаболомного анализа терпеновых летучих веществ в коре Eucommia ulmoides. Кроме того, на ранних стадиях развития Eucommia ulmoides имеет те же характеристики коры: голубовато-серый цвет, отсутствие растрескивания, значительные поры на коже и отсутствие идентифицируемых морфологических признаков. Технология инфракрасной спектроскопии с преобразованием Фурье может быть применена для быстрого отличия коры Eucommia ulmoides от различных клонов в режиме листового леса на поздних стадиях.