Едро на едро на едро 100% чисто етерично масло Stellariae Radix (ново) Релакс Ароматерапия Евкалипт глобулус

Значението на истинските лечебни материали отдавна е признато в специфичния регион на произход за производството на китайски билкови лекарства с отлично качество [8]. Високото качество е съществена характеристика на истинските лечебни материали, а местообитанието е важен фактор, влияещ върху качеството на тези материали. Откакто YCH започна да се използва като лекарство, той дълго време е бил доминиран от див YCH. След успешното въвеждане и опитомяване на YCH в Нинся през 80-те години на миналия век, източникът на лечебни материали Yinchaihu постепенно се е изместил от див към култивиран YCH. Според предишно проучване на източниците на YCH [9] и полевото проучване на нашата изследователска група, има значителни разлики в районите на разпространение на култивираните и диворастящите лечебни материали. Дивият YCH е разпространен главно в автономния район Нинся-Хуей на провинция Шанси, в непосредствена близост до сухата зона на Вътрешна Монголия и централна Нинся. По-специално, пустинната степ в тези райони е най-подходящото местообитание за растеж на YCH. За разлика от това, култивираният YCH е разпространен главно на юг от района на диво разпространение, като например окръг Тонгсин (Култивиран I) и околните райони, който се е превърнал в най-голямата база за култивиране и производство в Китай, и окръг Пенян (Култивиран II), който се намира в по-южен район и е друг район за производство на култивиран YCH. Освен това, местообитанията на горните две култивирани области не са пустинна степ. Следователно, в допълнение към начина на производство, има и значителни разлики в местообитанието на дивия и култивирания YCH. Местообитанието е важен фактор, влияещ върху качеството на билковите лечебни материали. Различните местообитания ще повлияят на образуването и натрупването на вторични метаболити в растенията, като по този начин ще повлияят на качеството на лекарствените продукти [10,11]. Следователно, значителните разлики в съдържанието на общи флавоноиди и общи стероли и експресията на 53-те метаболита, които открихме в това проучване, може да са резултат от управлението на полето и разликите в местообитанията.

Един от основните начини, по които околната среда влияе върху качеството на лекарствените материали, е чрез оказване на стрес върху изходните растения. Умереният стрес от околната среда има тенденция да стимулира натрупването на вторични метаболити [12,13]. Хипотезата за баланса между растежа и диференциацията гласи, че когато хранителните вещества са в достатъчен запас, растенията предимно растат, докато когато хранителните вещества са в недостиг, растенията основно се диференцират и произвеждат повече вторични метаболити [14]. Стресът от суша, причинен от недостиг на вода, е основният екологичен стрес, пред който са изправени растенията в сухи райони. В това проучване водното състояние на култивирания YCH е по-обилно, като годишните нива на валежите са значително по-високи от тези за дивия YCH (водоснабдяването за Култивиран I е около 2 пъти по-голямо от това на Дивия; Култивиран II е около 3,5 пъти по-голямо от това на Дивия). Освен това почвата в дивата среда е песъчлива, но почвата в земеделските земи е глинеста. В сравнение с глината, песъчливата почва има слаб капацитет за задържане на вода и е по-вероятно да влоши стреса от суша. В същото време процесът на култивиране често е бил съпроводен с поливане, така че степента на стрес от суша е била ниска. Дивият YCH расте в сурови естествени сухи местообитания и следователно може да страда от по-сериозен стрес от суша.

Осморегулацията е важен физиологичен механизъм, чрез който растенията се справят със стреса от суша, а алкалоидите са важни осмотични регулатори във висшите растения [15]. Бетаините са водоразтворими алкалоидни кватернерни амониеви съединения и могат да действат като осмопротектанти. Стресът от суша може да намали осмотичния потенциал на клетките, докато осмопротектантите запазват и поддържат структурата и целостта на биологичните макромолекули и ефективно облекчават щетите, причинени от стреса от суша върху растенията [16]. Например, при стрес от суша, съдържанието на бетаин в захарното цвекло и Lycium barbarum се е увеличило значително [17,18Тригонелинът е регулатор на клетъчния растеж и при стрес от суша може да удължи продължителността на клетъчния цикъл на растението, да инхибира клетъчния растеж и да доведе до свиване на клетъчния обем. Относителното увеличение на концентрацията на разтворените вещества в клетката позволява на растението да постигне осмотична регулация и да подобри способността си да устои на стрес от суша [19]. JIA X [20] установиха, че с увеличаване на стреса от суша, Astragalus membranaceus (източник в традиционната китайска медицина) произвежда повече тригонелин, който действа за регулиране на осмотичния потенциал и подобряване на способността за устойчивост на стрес от суша. Флавоноидите също така са показали, че играят важна роля в устойчивостта на растенията към стрес от суша [21,22]. Голям брой проучвания потвърждават, че умереният стрес от суша е благоприятен за натрупването на флавоноиди. Lang Duo-Yong et al. [23] сравняват ефектите от стреса от суша върху YCH чрез контролиране на капацитета за задържане на вода на полето. Установено е, че стресът от суша инхибира растежа на корените до известна степен, но при умерен и силен стрес от суша (40% капацитет за задържане на вода на полето), общото съдържание на флавоноиди в YCH се увеличава. Междувременно, при стрес от суша, фитостеролите могат да действат за регулиране на флуидността и пропускливостта на клетъчната мембрана, да инхибират загубата на вода и да подобрят устойчивостта на стрес [24,25]. Следователно, повишеното натрупване на общи флавоноиди, общи стероли, бетаин, тригонелин и други вторични метаболити в дивата YCH може да е свързано с високоинтензивен стрес от суша.

В това проучване е извършен анализ на обогатяването на KEGG пътя върху метаболитите, за които е установено, че се различават значително между дивия и култивирания YCH. Обогатените метаболити включват тези, участващи в пътищата на метаболизма на аскорбат и алдарат, биосинтеза на аминоацил-тРНК, метаболизма на хистидин и метаболизма на бета-аланин. Тези метаболитни пътища са тясно свързани с механизмите за устойчивост на растенията към стрес. Сред тях метаболизмът на аскорбат играе важна роля в производството на антиоксиданти при растенията, въглеродния и азотния метаболизъм, устойчивостта на стрес и други физиологични функции [26]; биосинтезата на аминоацил-тРНК е важен път за образуване на протеини [27,28], който участва в синтеза на протеини, устойчиви на стрес. Както хистидиновият, така и β-аланиновият път могат да повишат толерантността на растенията към стрес от околната среда [29,30]. Това допълнително показва, че разликите в метаболитите между дивия и култивирания YCH са тясно свързани с процесите на устойчивост на стрес.

Почвата е материалната основа за растежа и развитието на лечебните растения. Азотът (N), фосфорът (P) и калият (K) в почвата са важни хранителни елементи за растежа и развитието на растенията. Органичната материя на почвата съдържа също N, P, K, Zn, Ca, Mg и други макроелементи и микроелементи, необходими за лечебните растения. Прекомерните или недостатъчните хранителни вещества, или небалансираните съотношения на хранителните вещества, ще повлияят на растежа и развитието и качеството на лечебните материали, а различните растения имат различни хранителни изисквания [31,32,33]. Например, ниският азотен стрес насърчава синтеза на алкалоиди в Isatis indigotica и е благоприятен за натрупването на флавоноиди в растения като Tetrastigma hemsleyanum, Crataegus pinnatifida Bunge и Dichondra repens Forst. За разлика от това, твърде много азот инхибира натрупването на флавоноиди във видове като Erigeron breviscapus, Abrus cantoniensis и Ginkgo biloba и влияе върху качеството на лечебните материали [34]. Прилагането на фосфорен тор е било ефективно за повишаване на съдържанието на глициризинова киселина и дихидроацетон в уралското женско биле [35]. Когато приложеното количество надвиши 0·12 kg·m−2, общото съдържание на флавоноиди в Tussilago farfara намаля [36]. Прилагането на фосфорен тор е оказало отрицателен ефект върху съдържанието на полизахариди в растението rhizoma polygonati, използвано в традиционната китайска медицина [37], но калиев тор е бил ефективен за увеличаване на съдържанието на сапонини [38]. Прилагането на 450 kg·hm−2 K тор беше най-доброто за растежа и натрупването на сапонини при двугодишния Panax notoginseng [39]. При съотношение N:P:K = 2:2:1, общите количества хидротермален екстракт, харпагид и харпагозид са били най-високи [40]. Високото съотношение на N, P и K е било благоприятно за насърчаване на растежа на Pogostemon cablin и увеличаване на съдържанието на летливи масла. Ниското съотношение на N, P и K е увеличило съдържанието на основните ефективни компоненти на маслото от листата на стъблото на Pogostemon cablin [41]. YCH е растение, толерантно към безплодна почва, и може да има специфични изисквания за хранителни вещества като N, P и K. В това проучване, в сравнение с култивирания YCH, почвата на дивите растения YCH е била относително безплодна: съдържанието на органична материя в почвата, общ N, общ P и общ K е било съответно около 1/10, 1/2, 1/3 и 1/3 от това на култивираните растения. Следователно, разликите в хранителните вещества в почвата може да са друга причина за разликите между метаболитите, открити в култивирания и дивия YCH. Weibao Ma et al. [42] установиха, че прилагането на определено количество азотен тор и фосфорен тор значително подобрява добива и качеството на семената. Влиянието на хранителните елементи върху качеството на YCH обаче не е ясно и мерките за торене за подобряване на качеството на лечебните материали се нуждаят от допълнително проучване.

Китайските билкови лекарства имат характеристиките на „Благоприятните местообитания насърчават добива, а неблагоприятните местообитания подобряват качеството“ [43В процеса на постепенен преход от див към култивиран YCH, местообитанието на растенията се промени от сухата и безплодна пустинна степ към плодородна земеделска земя с по-обилна вода. Местообитанието на култивирания YCH е превъзходно, а добивът е по-висок, което е полезно за задоволяване на пазарното търсене. Това превъзходно местообитание обаче доведе до значителни промени в метаболитите на YCH; дали това е благоприятно за подобряване на качеството на YCH и как да се постигне висококачествено производство на YCH чрез научно обосновани мерки за отглеждане ще изисква допълнителни изследвания.

Симулативното култивиране на местообитания е метод за симулиране на местообитанията и условията на околната среда на диворастящите лечебни растения, базиран на познания за дългосрочната адаптация на растенията към специфични екологични стресови фактори [43Чрез симулиране на различни фактори на околната среда, които влияят върху дивите растения, особено върху оригиналното местообитание на растенията, използвани като източници на автентични лечебни материали, подходът използва научен дизайн и иновативна човешка намеса, за да балансира растежа и вторичния метаболизъм на китайските лечебни растения [43]. Методите целят постигане на оптимални условия за разработване на висококачествени лекарствени материали. Симулативното култивиране в местообитания би трябвало да осигури ефективен начин за висококачествено производство на YCH, дори когато фармакодинамичната основа, маркерите за качество и механизмите за реакция към факторите на околната среда са неясни. Съответно, ние предлагаме научното проектиране и мерките за управление на полето при култивирането и производството на YCH да се извършват с оглед на екологичните характеристики на дивия YCH, като например сухи, безплодни и песъчливи почвени условия. В същото време се надяваме, че изследователите ще проведат по-задълбочени изследвания върху функционалната материална основа и маркерите за качество на YCH. Тези проучвания могат да предоставят по-ефективни критерии за оценка на YCH и да насърчат висококачественото производство и устойчивото развитие на индустрията.