Groothandelsprijs voor 100% pure Stellariae Radix etherische olie (nieuw) voor ontspannende aromatherapie met eucalyptus globulus.

Het belang van authentieke medicinale grondstoffen wordt al lang erkend in de specifieke regio van herkomst voor de productie van Chinese kruidengeneesmiddelen van uitstekende kwaliteit.8]. Hoge kwaliteit is een essentieel kenmerk van authentieke medicinale materialen, en de habitat is een belangrijke factor die de kwaliteit van dergelijke materialen beïnvloedt. Sinds YCH als medicijn wordt gebruikt, is het lange tijd gedomineerd door wilde YCH. Na de succesvolle introductie en domesticatie van YCH in Ningxia in de jaren tachtig, is de bron van medicinale materialen uit Yinchaihu geleidelijk verschoven van wilde naar gekweekte YCH. Volgens een eerder onderzoek naar YCH-bronnen [9Uit veldonderzoek van onze onderzoeksgroep blijkt dat er aanzienlijke verschillen bestaan ​​in de verspreidingsgebieden van gekweekte en wilde medicinale planten. Wilde YCH komt voornamelijk voor in de autonome regio Ningxia Hui in de provincie Shaanxi, grenzend aan de droge zone van Binnen-Mongolië en centraal Ningxia. De woestijnsteppe in deze gebieden is met name de meest geschikte habitat voor de groei van YCH. Gekweekte YCH daarentegen komt voornamelijk voor in het zuiden van het verspreidingsgebied van de wilde variant, zoals Tongxin County (Gekweekt I) en de omliggende gebieden, die de grootste teelt- en productiebasis van China zijn geworden, en Pengyang County (Gekweekt II), dat zich verder naar het zuiden bevindt en eveneens een productiegebied is voor gekweekte YCH. Bovendien bestaat de habitat van deze twee kweekgebieden niet uit woestijnsteppe. Naast de productiemethode zijn er dus ook significante verschillen in de habitat van wilde en gekweekte YCH. De habitat is een belangrijke factor die de kwaliteit van medicinale kruiden beïnvloedt. Verschillende leefomgevingen beïnvloeden de vorming en accumulatie van secundaire metabolieten in planten, en daarmee de kwaliteit van medicinale producten.10,11Daarom zouden de significante verschillen in het gehalte aan totale flavonoïden en totale sterolen en de expressie van de 53 metabolieten die we in deze studie hebben gevonden, het gevolg kunnen zijn van verschillen in veldbeheer en habitat.

Een van de belangrijkste manieren waarop de omgeving de kwaliteit van medicinale materialen beïnvloedt, is door stress uit te oefenen op de planten waaruit ze afkomstig zijn. Matige omgevingsstress stimuleert doorgaans de ophoping van secundaire metabolieten.12,13De hypothese van de balans tussen groei en differentiatie stelt dat planten, wanneer er voldoende voedingsstoffen aanwezig zijn, voornamelijk groeien, terwijl ze bij een tekort aan voedingsstoffen voornamelijk differentiëren en meer secundaire metabolieten produceren.14Droogtestress, veroorzaakt door watertekort, is de belangrijkste omgevingsstress waarmee planten in droge gebieden te maken krijgen. In deze studie is de watervoorziening van de gekweekte YCH overvloediger, met een aanzienlijk hogere jaarlijkse neerslag dan die van de wilde YCH (de watervoorziening voor gekweekte YCH I was ongeveer twee keer zo groot als die van de wilde YCH; gekweekte YCH II was ongeveer 3,5 keer zo groot als die van de wilde YCH). Bovendien bestaat de bodem in de natuurlijke omgeving uit zandgrond, terwijl de bodem op de landbouwgrond kleigrond is. Zandgrond heeft, in vergelijking met klei, een slechter waterbergend vermogen en is daardoor gevoeliger voor droogtestress. Tegelijkertijd werd er tijdens de teelt regelmatig water gegeven, waardoor de mate van droogtestress laag was. Wilde YCH groeit in barre, droge natuurlijke habitats en kan daardoor ernstiger droogtestress ondervinden.

Osmoregulatie is een belangrijk fysiologisch mechanisme waarmee planten omgaan met droogtestress, en alkaloïden zijn belangrijke osmotische regulatoren in hogere planten.15Betaines zijn wateroplosbare alkaloïde quaternaire ammoniumverbindingen en kunnen als osmoprotectanten fungeren. Droogtestress kan het osmotisch potentieel van cellen verlagen, terwijl osmoprotectanten de structuur en integriteit van biologische macromoleculen behouden en in stand houden, en zo de schade die droogtestress aan planten toebrengt effectief verminderen.16]. Onder droogtestress nam bijvoorbeeld het betaïnegehalte van suikerbieten en Lycium barbarum aanzienlijk toe [17,18Trigonelline is een regulator van celgroei en kan onder droogtestress de celcyclus van de plant verlengen, de celgroei remmen en leiden tot krimp van het celvolume. De relatieve toename van de concentratie opgeloste stoffen in de cel stelt de plant in staat osmotische regulatie te bereiken en haar vermogen om droogtestress te weerstaan ​​te vergroten.19]. JIA X [20Uit onderzoek is gebleken dat Astragalus membranaceus (een bron van traditionele Chinese geneeskunde) bij toenemende droogtestress meer trigonelline produceert. Trigonelline reguleert het osmotisch potentieel en verbetert het vermogen om droogtestress te weerstaan. Ook is aangetoond dat flavonoïden een belangrijke rol spelen in de weerstand van planten tegen droogtestress.21,22Een groot aantal onderzoeken heeft bevestigd dat matige droogtestress de accumulatie van flavonoïden bevordert. Lang Duo-Yong et al. [23] vergeleken de effecten van droogtestress op YCH door de waterhoudende capaciteit in het veld te controleren. Er werd vastgesteld dat droogtestress de wortelgroei tot op zekere hoogte remde, maar dat bij matige en ernstige droogtestress (40% van de waterhoudende capaciteit in het veld) het totale flavonoïdegehalte in YCH toenam. Bovendien kunnen fytosterolen onder droogtestress de vloeibaarheid en permeabiliteit van het celmembraan reguleren, waterverlies remmen en de stressbestendigheid verbeteren.24,25Daarom zou de toegenomen accumulatie van totale flavonoïden, totale sterolen, betaïne, trigonelline en andere secundaire metabolieten in wilde YCH verband kunnen houden met intense droogtestress.

In deze studie werd een KEGG-pathway-verrijkingsanalyse uitgevoerd op de metabolieten die significant verschilden tussen de wilde en de gekweekte YCH. De verrijkte metabolieten omvatten metabolieten die betrokken zijn bij de pathways van ascorbaat- en aldaraatmetabolisme, aminoacyl-tRNA-biosynthese, histidinemetabolisme en bèta-alaninemetabolisme. Deze metabolische pathways zijn nauw verbonden met de stressresistentiemechanismen van planten. Ascorbaatmetabolisme speelt onder andere een belangrijke rol in de productie van antioxidanten, koolstof- en stikstofmetabolisme, stressresistentie en andere fysiologische functies van planten.26]; de biosynthese van aminoacyl-tRNA is een belangrijke route voor de vorming van eiwitten [27,28], wat betrokken is bij de synthese van stressbestendige eiwitten. Zowel de histidine- als de β-alanine-route kunnen de tolerantie van planten voor omgevingsstress verhogen [29,30Dit wijst er verder op dat de verschillen in metabolieten tussen de wilde en gekweekte YCH nauw verband hielden met de processen van stressbestendigheid.

Bodem vormt de materiële basis voor de groei en ontwikkeling van medicinale planten. Stikstof (N), fosfor (P) en kalium (K) in de bodem zijn belangrijke voedingsstoffen voor de groei en ontwikkeling van planten. Organische stof in de bodem bevat ook N, P, K, Zn, Ca, Mg en andere macro- en sporenelementen die nodig zijn voor medicinale planten. Een teveel of tekort aan voedingsstoffen, of een onevenwichtige verhouding tussen voedingsstoffen, beïnvloedt de groei, ontwikkeling en kwaliteit van medicinale materialen. Verschillende planten hebben bovendien verschillende voedingsbehoeften.31,32,33Een lage stikstofstress bevorderde bijvoorbeeld de synthese van alkaloïden in Isatis indigotica en was gunstig voor de accumulatie van flavonoïden in planten zoals Tetrastigma hemsleyanum, Crataegus pinnatifida Bunge en Dichondra repens Forst. Daarentegen remde een te hoge stikstofconcentratie de accumulatie van flavonoïden in soorten zoals Erigeron breviscapus, Abrus cantoniensis en Ginkgo biloba en beïnvloedde de kwaliteit van medicinale materialen.34De toepassing van fosfaatbemesting bleek effectief in het verhogen van het gehalte aan glycyrrhizinezuur en dihydroaceton in Oeral-zoethout.35Wanneer de toegepaste hoeveelheid meer dan 0,12 kg·m−2 bedroeg, nam het totale flavonoïdegehalte in Tussilago farfara af [36De toepassing van een fosfaatbemesting had een negatief effect op het gehalte aan polysacchariden in de traditionele Chinese geneesplant Rhizoma polygonati.37], maar een kaliummeststof bleek effectief in het verhogen van het saponinegehalte [38Het toepassen van 450 kg·hm−2 K-meststof bleek het meest gunstig voor de groei en saponineaccumulatie van twee jaar oude Panax notoginseng [39Bij een N:P:K-verhouding van 2:2:1 waren de totale hoeveelheden hydrothermisch extract, harpagide en harpagoside het hoogst.40Een hoge verhouding van N, P en K was gunstig voor de groei van Pogostemon cablin en verhoogde het gehalte aan vluchtige olie. Een lage verhouding van N, P en K verhoogde het gehalte aan de belangrijkste werkzame bestanddelen van de olie in de stengelbladeren van Pogostemon cablin.41YCH is een plant die goed gedijt in onvruchtbare grond en mogelijk specifieke behoeften heeft aan voedingsstoffen zoals N, P en K. In deze studie bleek de grond van de wilde YCH-planten relatief onvruchtbaar te zijn in vergelijking met de gekweekte YCH: het gehalte aan organische stof, totale N, totale P en totale K was respectievelijk ongeveer 1/10, 1/2, 1/3 en 1/3 van dat van de gekweekte planten. De verschillen in bodemvoedingsstoffen zouden daarom een ​​andere reden kunnen zijn voor de verschillen tussen de metabolieten die in de gekweekte en wilde YCH zijn aangetroffen. Weibao Ma et al. [42Uit onderzoek is gebleken dat de toepassing van een bepaalde hoeveelheid stikstofmeststof en fosfaatmeststof de opbrengst en kwaliteit van de zaden aanzienlijk verbetert. Het effect van nutriënten op de kwaliteit van YCH is echter nog niet duidelijk, en bemestingsmaatregelen om de kwaliteit van medicinale materialen te verbeteren, vereisen verder onderzoek.

Chinese kruidengeneesmiddelen kenmerken zich door het principe: "Gunstige omstandigheden bevorderen de opbrengst, en ongunstige omstandigheden verbeteren de kwaliteit."43Tijdens de geleidelijke overgang van wilde naar gecultiveerde YCH veranderde het leefgebied van de planten van de droge en onvruchtbare woestijnsteppe naar vruchtbaar landbouwgebied met meer water. Het leefgebied van de gecultiveerde YCH is beter en de opbrengst is hoger, wat helpt om aan de marktvraag te voldoen. Dit betere leefgebied leidde echter tot aanzienlijke veranderingen in de metabolieten van YCH; of dit bijdraagt ​​aan de verbetering van de kwaliteit van YCH en hoe een hoogwaardige productie van YCH kan worden bereikt door middel van wetenschappelijk onderbouwde teeltmethoden, vereist verder onderzoek.

Simulatieve habitatteelt is een methode om de habitat en omgevingsomstandigheden van wilde medicinale planten na te bootsen, gebaseerd op kennis van de langetermijnaanpassing van de planten aan specifieke omgevingsstressfactoren.43Door verschillende omgevingsfactoren te simuleren die van invloed zijn op wilde planten, met name de oorspronkelijke habitat van planten die als bronnen van authentieke medicinale materialen worden gebruikt, maakt deze aanpak gebruik van wetenschappelijk ontwerp en innovatieve menselijke interventie om de groei en het secundaire metabolisme van Chinese medicinale planten in evenwicht te brengen.43De methode is erop gericht optimale omstandigheden te creëren voor de ontwikkeling van hoogwaardige medicinale materialen. Het simuleren van de natuurlijke habitat zou een effectieve manier moeten bieden voor de productie van hoogwaardige YCH, zelfs wanneer de farmacodynamische basis, kwaliteitsindicatoren en reactiemechanismen op omgevingsfactoren onduidelijk zijn. Daarom stellen we voor dat wetenschappelijk ontwerp en veldbeheermaatregelen bij de teelt en productie van YCH worden uitgevoerd met inachtneming van de omgevingskenmerken van wilde YCH, zoals droge, onvruchtbare en zanderige bodemomstandigheden. Tegelijkertijd hopen we dat onderzoekers diepgaander onderzoek zullen verrichten naar de functionele materiaalbasis en kwaliteitsindicatoren van YCH. Deze studies kunnen effectievere evaluatiecriteria voor YCH opleveren en de productie van hoogwaardige materialen en de duurzame ontwikkeling van de industrie bevorderen.