Die Chinese Pharmacopoeia (2020-uitgawe) vereis dat die metanolekstrak van YCH nie minder as 20,0% moet wees nie [2], met geen ander gehalte-evaluasie-aanwysers gespesifiseer nie. Die resultate van hierdie studie toon dat die inhoud van die metanolekstrakte van die wilde en gekweekte monsters beide aan die farmakopee-standaard voldoen het, en daar was geen betekenisvolle verskil tussen hulle nie. Daarom was daar volgens daardie indeks geen duidelike kwaliteitsverskil tussen wilde en gekweekte monsters nie. Die inhoud van totale sterole en totale flavonoïede in die wilde monsters was egter aansienlik hoër as dié in die gekweekte monsters. Verdere metabolomiese analise het oorvloedige metabolietdiversiteit tussen die wilde en gekweekte monsters getoon. Daarbenewens is 97 aansienlik verskillende metaboliete uitgesif, wat in die gelys isAanvullende Tabel S2. Onder hierdie aansienlik verskillende metaboliete is β-sitosterol (ID is M397T42) en quercetin-derivate (M447T204_2), wat na berig word aktiewe bestanddele is. Voorheen ongerapporteerde bestanddele, soos trigonellien (M138T291_2), betaïen (M118T277_2), fustin (M269T36), rotenoon (M241T189), arctiin (M557T165) en logansuur (M4_29T28 ingesluit onder die verskillende metaboliete), was ook ingesluit onder die verskillende metaboliete. Hierdie komponente speel verskeie rolle in anti-oksidasie, anti-inflammatoriese, vrye radikale opruim, anti-kanker en die behandeling van aterosklerose en kan dus moontlike nuwe aktiewe komponente in YCH uitmaak. Die inhoud van aktiewe bestanddele bepaal die doeltreffendheid en kwaliteit van die medisinale materiale [7]. Samevattend, metanolekstrak as die enigste YCH kwaliteit evalueringsindeks het sekere beperkings, en meer spesifieke kwaliteit merkers moet verder ondersoek word. Daar was betekenisvolle verskille in totale sterole, totale flavonoïede en die inhoud van baie ander differensiële metaboliete tussen die wilde en gekweekte YCH; so, daar was potensieel 'n paar kwaliteit verskille tussen hulle. Terselfdertyd kan die nuut ontdekte potensiële aktiewe bestanddele in YCH 'n belangrike verwysingswaarde hê vir die studie van die funksionele basis van YCH en die verdere ontwikkeling van YCH-hulpbronne.
Die belangrikheid van egte medisinale materiale is lank reeds erken in die spesifieke streek van oorsprong vir die vervaardiging van Chinese kruiemedisyne van uitstekende gehalte [
8]. Hoë kwaliteit is 'n noodsaaklike eienskap van egte medisinale materiale, en habitat is 'n belangrike faktor wat die kwaliteit van sulke materiale beïnvloed. Vandat YCH as medisyne begin gebruik word, is dit lankal oorheers deur wilde YCH. Na die suksesvolle bekendstelling en makmaak van YCH in Ningxia in die 1980's, het die bron van Yinchaihu medisinale materiaal geleidelik verskuif van wilde na gekweekte YCH. Volgens 'n vorige ondersoek na YCH-bronne [
9] en die veldondersoek van ons navorsingsgroep, is daar beduidende verskille in die verspreidingsgebiede van die gekweekte en wilde medisinale materiaal. Die wilde YCH word hoofsaaklik in die outonome Ningxia Hui-streek van die Shaanxi-provinsie versprei, aangrensend aan die droë sone van Binne-Mongolië en sentraal Ningxia. Veral die woestynsteppe in hierdie gebiede is die mees geskikte habitat vir YCH-groei. Daarteenoor word die gekweekte YCH hoofsaaklik na die suide van die wilde verspreidingsgebied versprei, soos Tongxin County (gekweekte I) en sy omliggende gebiede, wat die grootste verbouings- en produksiebasis in China geword het, en Pengyang County (gekweekte II) , wat in 'n meer suidelike gebied geleë is en nog 'n produserende gebied vir gekweekte YCH is. Boonop is die habitatte van bogenoemde twee bewerkte gebiede nie woestynsteppe nie. Daarom is daar, benewens die wyse van produksie, ook beduidende verskille in die habitat van die wilde en gekweekte YCH. Habitat is 'n belangrike faktor wat die kwaliteit van kruie-medisinale materiale beïnvloed. Verskillende habitatte sal die vorming en akkumulasie van sekondêre metaboliete in die plante beïnvloed en sodoende die kwaliteit van medisinale produkte beïnvloed [
10,
11]. Daarom kan die beduidende verskille in die inhoud van totale flavonoïede en totale sterole en die uitdrukking van die 53 metaboliete wat ons in hierdie studie gevind het die gevolg wees van veldbestuur en habitatverskille.
Een van die belangrikste maniere waarop die omgewing die kwaliteit van medisinale materiale beïnvloed, is deur stres op die bronplante uit te oefen. Matige omgewingstres is geneig om die ophoping van sekondêre metaboliete te stimuleer [
12,
13]. Die groei/differensiasie balans hipotese stel dat, wanneer voedingstowwe in voldoende voorraad is, plante hoofsaaklik groei, terwyl wanneer voedingstowwe tekort is, plante hoofsaaklik differensieer en meer sekondêre metaboliete produseer [
14]. Droogtestremming wat deur watertekorte veroorsaak word, is die vernaamste omgewingstres wat plante in droë gebiede ondervind. In hierdie studie is die watertoestand van die gekweekte YCH meer volop, met jaarlikse neerslagvlakke aansienlik hoër as dié vir die wilde YCH (watervoorraad vir gekweekte I was ongeveer 2 keer dié van Wild; gekweekte II was ongeveer 3,5 keer dié van Wild ). Boonop is die grond in die wilde omgewing sandgrond, maar die grond in die landbougrond is kleigrond. In vergelyking met klei, het sanderige grond 'n swak waterretensievermoë en is dit meer geneig om droogtestres te vererger. Terselfdertyd het die bewerkingsproses dikwels met natmaak gepaard gegaan, dus was die mate van droogtestres laag. Wild YCH groei in harde natuurlike droë habitatte, en daarom kan dit meer ernstige droogtestres ondervind.
Osmoregulering is 'n belangrike fisiologiese meganisme waardeur plante droogtestres hanteer, en alkaloïede is belangrike osmotiese reguleerders in hoër plante [
15]. Betaines is wateroplosbare alkaloïed kwaternêre ammoniumverbindings en kan as osmobeskermers optree. Droogtestremming kan die osmotiese potensiaal van selle verminder, terwyl osmoprotektante die struktuur en integriteit van biologiese makromolekules bewaar en handhaaf, en effektief die skade wat deur droogtestres aan plante veroorsaak word, verlig [
16]. Byvoorbeeld, onder droogtestres het die betaïeninhoud van suikerbeet en Lycium barbarum aansienlik toegeneem [
17,
18]. Trigonelline is ’n reguleerder van selgroei, en onder droogtestres kan dit die lengte van die plantselsiklus verleng, selgroei inhibeer en tot selvolumekrimping lei. Die relatiewe toename in opgeloste stofkonsentrasie in die sel stel die plant in staat om osmotiese regulering te bereik en verbeter sy vermoë om droogtestres te weerstaan [
19]. JIA X [
20] gevind dat, met 'n toename in droogtestres, Astragalus membranaceus ('n bron van tradisionele Chinese medisyne) meer trigonellien geproduseer het, wat dien om osmotiese potensiaal te reguleer en die vermoë om droogtestres te weerstaan, te verbeter. Daar is ook getoon dat flavonoïede 'n belangrike rol speel in plantweerstand teen droogtestres [
21,
22]. 'n Groot aantal studies het bevestig dat matige droogtestres bevorderlik was vir die ophoping van flavonoïede. Lang Duo-Yong et al. [
23] het die uitwerking van droogtestres op YCH vergelyk deur waterhouvermoë in die veld te beheer. Daar is gevind dat droogtestres die groei van wortels tot 'n sekere mate inhibeer, maar in matige en ernstige droogtestres (40% veldwaterhouvermoë) het die totale flavonoïedinhoud in YCH toegeneem. Intussen, onder droogtestres, kan fitosterole optree om selmembraanvloeibaarheid en deurlaatbaarheid te reguleer, waterverlies te inhibeer en stresweerstand te verbeter [
24,
25]. Daarom kan die verhoogde ophoping van totale flavonoïede, totale sterole, betaïen, trigonellien en ander sekondêre metaboliete in wilde YCH verband hou met hoë-intensiteit droogtestres.
In hierdie studie is KEGG-wegverrykingsanalise uitgevoer op die metaboliete wat beduidend verskil het tussen die wilde en gekweekte YCH. Die verrykte metaboliete het dié ingesluit wat betrokke is by die weë van askorbaat- en aldaraatmetabolisme, aminoasiel-tRNA-biosintese, histidienmetabolisme en beta-alanienmetabolisme. Hierdie metaboliese weë is nou verwant aan plantstresweerstandsmeganismes. Onder hulle speel askorbaatmetabolisme 'n belangrike rol in plantantioksidantproduksie, koolstof- en stikstofmetabolisme, stresweerstand en ander fisiologiese funksies [
26]; aminoasiel-tRNA biosintese is 'n belangrike pad vir proteïenvorming [
27,
28], wat betrokke is by die sintese van stresbestande proteïene. Beide histidien- en β-alanienweë kan plantverdraagsaamheid teen omgewingstres verbeter [
29,
30]. Dit dui verder aan dat die verskille in metaboliete tussen die wilde en gekweekte YCH nou verwant was aan die prosesse van stresweerstand.
Grond is die materiële basis vir die groei en ontwikkeling van medisinale plante. Stikstof (N), fosfor (P) en kalium (K) in grond is belangrike voedingselemente vir die groei en ontwikkeling van plante. Grondorganiese materiaal bevat ook N, P, K, Zn, Ca, Mg en ander makro-elemente en spoorelemente wat benodig word vir medisinale plante. Oormatige of gebrekkige voedingstowwe, of ongebalanseerde voedingstofverhoudings, sal die groei en ontwikkeling en die kwaliteit van medisinale materiale beïnvloed, en verskillende plante het verskillende voedingsbehoeftes [
31,
32,
33]. Byvoorbeeld, 'n lae N stres het die sintese van alkaloïede in Isatis indigotica bevorder, en was voordelig vir die ophoping van flavonoïede in plante soos Tetrastigma hemsleyanum, Crataegus pinnatifida Bunge en Dichondra repens Forst. In teenstelling hiermee het te veel N die ophoping van flavonoïede in spesies soos Erigeron breviscapus, Abrus cantoniensis en Ginkgo biloba geïnhibeer, en het die kwaliteit van medisinale materiale beïnvloed [
34]. Die toediening van P-kunsmis was effektief om die inhoud van glisirrisiensuur en dihidrosatoon in Oeral drop te verhoog [
35]. Wanneer die toedieningshoeveelheid 0·12 kg·m−2 oorskry het, het die totale flavonoïedinhoud in Tussilago farfara afgeneem [
36]. Die toediening van 'n P-kunsmis het 'n negatiewe effek gehad op die inhoud van polisakkariede in die tradisionele Chinese medisyne rhizoma polygonati [
37], maar 'n K-kunsmis was effektief om sy inhoud van saponiene te verhoog [
38]. Die toediening van 450 kg·hm−2 K kunsmis was die beste vir die groei en saponienophoping van twee jaar oue Panax notoginseng [
39]. Onder die verhouding van N:P:K = 2:2:1 was die totale hoeveelhede hidrotermiese ekstrak, harpagied en harpagoside die hoogste [
40]. Die hoë verhouding van N, P en K was voordelig om die groei van Pogostemon-kajuit te bevorder en die inhoud van vlugtige olie te verhoog. 'n Lae verhouding van N, P en K het die inhoud van die belangrikste effektiewe komponente van Pogostemon-kajuitstamblaarolie verhoog [
41]. YCH is 'n onvrugbare grond-verdraagsame plant, en dit kan spesifieke vereistes hê vir voedingstowwe soos N, P en K. In hierdie studie, in vergelyking met die gekweekte YCH, was die grond van die wilde YCH-plante relatief onvrugbaar: die grondinhoud van organiese materiaal, totale N, totale P en totale K was onderskeidelik ongeveer 1/10, 1/2, 1/3 en 1/3 dié van die gekweekte plante. Daarom kan die verskille in grondvoedingstowwe nog 'n rede wees vir die verskille tussen die metaboliete wat in die gekweekte en wilde YCH opgespoor word. Weibao Ma et al. [
42] bevind dat die toediening van ’n sekere hoeveelheid N-kunsmis en P-kunsmis die opbrengs en kwaliteit van saad aansienlik verbeter het. Die effek van voedingselemente op die kwaliteit van YCH is egter nie duidelik nie, en bevrugtingsmaatreëls om die kwaliteit van medisinale materiale te verbeter, moet verder bestudeer word.
Chinese kruiemedisyne het die kenmerke van "Gunstige habitatte bevorder opbrengs, en ongunstige habitatte verbeter kwaliteit" [
43]. In die proses van 'n geleidelike verskuiwing van wilde na gekweekte YCH, het die habitat van die plante verander van die dorre en barre woestynsteppe na vrugbare landbougrond met meer volop water. Die habitat van die gekweekte YCH is beter en die opbrengs is hoër, wat nuttig is om aan die markvraag te voldoen. Hierdie voortreflike habitat het egter gelei tot beduidende veranderinge in die metaboliete van YCH; of dit bevorderlik is vir die verbetering van die kwaliteit van YCH en hoe om 'n hoë-gehalte produksie van YCH deur wetenskapsgebaseerde verbouingsmaatreëls te bereik, sal verdere navorsing verg.
Simulatiewe habitatverbouing is 'n metode om die habitat en omgewingstoestande van wilde medisinale plante te simuleer, gebaseer op kennis van die langtermyn-aanpassing van die plante by spesifieke omgewingstremmings [
43]. Deur verskeie omgewingsfaktore te simuleer wat die wilde plante beïnvloed, veral die oorspronklike habitat van plante wat as bronne van outentieke medisinale materiale gebruik word, gebruik die benadering wetenskaplike ontwerp en innoverende menslike ingryping om die groei en sekondêre metabolisme van Chinese medisinale plante te balanseer [
43]. Die metodes het ten doel om die optimale reëlings vir die ontwikkeling van hoë-gehalte medisinale materiale te bereik. Simulatiewe habitatverbouing behoort 'n effektiewe manier te bied vir die hoë kwaliteit produksie van YCH selfs wanneer die farmakodinamiese basis, kwaliteit merkers en reaksie meganismes op omgewingsfaktore onduidelik is. Gevolglik stel ons voor dat wetenskaplike ontwerp en veldbestuursmaatreëls in die verbouing en produksie van YCH uitgevoer moet word met verwysing na die omgewingseienskappe van wilde YCH, soos droë, barre en sanderige grondtoestande. Terselfdertyd word daar ook gehoop dat navorsers meer in-diepte navorsing sal doen oor die funksionele materiaalbasis en kwaliteitmerkers van YCH. Hierdie studies kan meer effektiewe evalueringskriteria vir YCH verskaf, en die hoë-gehalte produksie en volhoubare ontwikkeling van die bedryf bevorder.