Кинеската фармакопеја (издание 2020) бара метанолниот екстракт од YCH да не биде помал од 20,0% [2], без наведени други индикатори за евалуација на квалитетот. Резултатите од оваа студија покажуваат дека содржината на метанолните екстракти од дивите и култивираните примероци го исполнуваат стандардот на фармакопеја и нема значајна разлика меѓу нив. Според тоа, немаше очигледна разлика во квалитетот помеѓу дивите и култивираните примероци, според тој индекс. Сепак, содржината на вкупните стероли и вкупните флавоноиди во дивите примероци беа значително повисоки од оние во култивираните примероци. Понатамошната метаболомска анализа откри изобилство разновидност на метаболити помеѓу дивите и култивираните примероци. Дополнително, беа скринирани 97 значително различни метаболити, кои се наведени воДополнителна табела S2. Помеѓу овие значително различни метаболити се β-ситостеролот (ID е M397T42) и дериватите на кверцетинот (M447T204_2), кои се пријавени како активни состојки. Претходно непријавените состојки, како што се тригонелин (M138T291_2), бетаин (M118T277_2), фустин (M269T36), ротенон (M241T189), арктиин (M557T165) и логанска киселина (M48_29T), исто така, беа вклучени меѓу различните метаболити. Овие компоненти играат различни улоги во антиоксидација, антиинфламаторно, чистење на слободните радикали, антиканцер и лекување на атеросклероза и, според тоа, може да претставуваат наводни нови активни компоненти во YCH. Содржината на активни состојки ја одредува ефикасноста и квалитетот на медицинските материјали [7]. Накратко, екстрактот од метанол како единствен индекс за евалуација на квалитетот на YCH има некои ограничувања, а поспецифичните маркери за квалитет треба дополнително да се истражат. Имаше значителни разлики во вкупните стероли, вкупните флавоноиди и содржината на многу други диференцијални метаболити помеѓу дивиот и култивираниот YCH; така, потенцијално имаше некои разлики во квалитетот меѓу нив. Во исто време, новооткриените потенцијални активни состојки во YCH може да имаат важна референтна вредност за проучување на функционалната основа на YCH и понатамошниот развој на YCH ресурсите.
Важноста на оригиналните медицински материјали одамна е препознаена во специфичниот регион на потекло за производство на кинески хербални лекови со одличен квалитет [
8]. Високиот квалитет е суштински атрибут на вистинските медицински материјали, а живеалиштето е важен фактор што влијае на квалитетот на таквите материјали. Откако YCH почна да се користи како лек, долго време доминира дивиот YCH. По успешното воведување и припитомување на YCH во Нингксија во 1980-тите, изворот на лековити материјали Јинчаиху постепено се префрли од диви на култивирани YCH. Според претходната истрага за извори на YCH [
9] и теренската истрага на нашата истражувачка група, постојат значителни разлики во областите на дистрибуција на култивираните и дивите медицински материјали. Дивиот YCH главно се дистрибуира во автономниот регион Нингсија Хуи во провинцијата Шанкси, во непосредна близина на сушната зона на Внатрешна Монголија и централна Нингсија. Особено, пустинската степа во овие области е најпогодното живеалиште за раст на YCH. Спротивно на тоа, култивираниот YCH главно се дистрибуира на југ од дистрибутивната област, како што се округот Тонгксин (Култивиран I) и неговите околни области, кој стана најголемата одгледувачка и производствена база во Кина и округот Пенгјанг (Култивиран II) , која се наоѓа во појужна област и е уште една производна област за култивирана YCH. Згора на тоа, живеалиштата на горенаведените две обработувани области не се пустински степски. Затоа, покрај начинот на производство, постојат и значајни разлики во живеалиштето на дивиот и култивиран YCH. Живеалиштето е важен фактор кој влијае на квалитетот на хербалните лековити материјали. Различните живеалишта ќе влијаат на формирањето и акумулацијата на секундарните метаболити во растенијата, а со тоа ќе влијаат на квалитетот на медицинските производи.
10,
11]. Затоа, значајните разлики во содржината на вкупните флавоноиди и вкупните стероли и изразот на 53 метаболити што ги најдовме во оваа студија може да бидат резултат на управувањето со теренот и разликите во живеалиштата.
Еден од главните начини на кои животната средина влијае на квалитетот на медицинските материјали е преку вршење стрес на растенијата од изворот. Умерениот еколошки стрес има тенденција да стимулира акумулација на секундарни метаболити [
12,
13]. Хипотезата за рамнотежа на раст/диференцијација вели дека, кога хранливите материи се во доволна количина, растенијата првенствено растат, додека кога хранливите материи се дефицитарни, растенијата главно се разликуваат и произведуваат повеќе секундарни метаболити.
14]. Стресот на суша предизвикан од недостаток на вода е главниот еколошки стрес со кој се соочуваат растенијата во сушните области. Во оваа студија, состојбата на водата на култивираниот YCH е пообилна, со годишни нивоа на врнежи значително повисоки од оние за дивиот YCH (снабдувањето со вода за Cultivated I беше околу 2 пати поголемо од она на Wild; Cultivated II беше околу 3,5 пати од она на Wild ). Покрај тоа, почвата во дивата средина е песочна почва, но почвата во обработливото земјиште е глинеста почва. Во споредба со глината, песочната почва има слаб капацитет за задржување вода и е поверојатно да го влоши стресот од суша. Во исто време, процесот на одгледување често беше проследен со наводнување, така што степенот на стрес на суша беше низок. Дивиот YCH расте во сурови природни суви живеалишта и затоа може да претрпи посериозен стрес од суша.
Осморегулацијата е важен физиолошки механизам со кој растенијата се справуваат со стресот од суша, а алкалоидите се важни осмотски регулатори во вишите растенија.
15]. Бетаините се соединенија на алкалоидни кватернерни амониум растворливи во вода и можат да дејствуваат како осмопротектори. Стресот од суша може да го намали осмотскиот потенцијал на клетките, додека осмопротекторите ја зачувуваат и одржуваат структурата и интегритетот на биолошките макромолекули и ефикасно ја ублажуваат штетата предизвикана од стресот од суша на растенијата.
16]. На пример, при сушен стрес, содржината на бетаин во шеќерната репка и Lycium barbarum значително се зголеми [
17,
18]. Тригонелинот е регулатор на клеточниот раст и под стрес на суша, може да ја продолжи должината на циклусот на растителните клетки, да го инхибира растот на клетките и да доведе до намалување на волуменот на клетките. Релативното зголемување на концентрацијата на растворени материи во клетката му овозможува на растението да постигне осмотска регулација и да ја зајакне неговата способност да се спротивстави на стресот на суша.
19]. JIA X [
20] откри дека, со зголемување на стресот од суша, Astragalus membranaceus (извор на традиционалната кинеска медицина) произведува повеќе тригонелин, кој делува на регулирање на осмотскиот потенцијал и ја подобрува способноста да се спротивстави на стресот од суша. Исто така, се покажа дека флавоноидите играат важна улога во отпорноста на растенијата на стресот од суша.
21,
22]. Голем број на студии потврдија дека умерениот сушен стрес е погоден за акумулација на флавоноиди. Ланг Дуо-Јонг и сор. [
23] ги спореди ефектите од стресот од суша врз YCH со контролирање на капацитетот за задржување вода на теренот. Утврдено е дека стресот од суша го инхибира растот на корените до одреден степен, но при умерен и тежок сушен стрес (40% капацитет за задржување вода на теренот), вкупната содржина на флавоноиди во YCH се зголемува. Во меѓувреме, под стрес на суша, фитостеролите можат да дејствуваат за да ја регулираат флуидноста и пропустливоста на клеточната мембрана, да ја инхибираат загубата на вода и да ја подобрат отпорноста на стрес.
24,
25]. Затоа, зголемената акумулација на вкупни флавоноиди, вкупни стероли, бетаин, тригонелин и други секундарни метаболити во дивиот YCH може да биде поврзана со сушен стрес со висок интензитет.
Во оваа студија, беше извршена анализа на збогатување на патеката KEGG на метаболитите за кои беше откриено дека се значително различни помеѓу дивиот и култивиран YCH. Збогатените метаболити ги вклучуваа оние кои се вклучени во патеките на метаболизмот на аскорбат и алдарат, биосинтезата на аминоацил-тРНК, метаболизмот на хистидин и метаболизмот на бета-аланин. Овие метаболички патишта се тесно поврзани со механизмите за отпорност на стрес на растенијата. Меѓу нив, метаболизмот на аскорбат игра важна улога во производството на антиоксиданси на растенијата, метаболизмот на јаглерод и азот, отпорност на стрес и други физиолошки функции.
26]; биосинтезата на аминоацил-тРНК е важен пат за формирање на протеини [
27,
28], кој е вклучен во синтезата на протеини отпорни на стрес. И патиштата на хистидин и β-аланин можат да ја подобрат толеранцијата на растенијата на стресот од околината [
29,
30]. Ова дополнително покажува дека разликите во метаболитите помеѓу дивиот и култивираниот YCH биле тесно поврзани со процесите на отпорност на стрес.
Почвата е материјална основа за раст и развој на лековитите растенија. Азот (N), фосфор (P) и калиум (К) во почвата се важни хранливи елементи за растот и развојот на растенијата. Органската материја на почвата содржи и N, P, K, Zn, Ca, Mg и други макроелементи и елементи во трагови потребни за лековити растенија. Прекумерните или дефицитарните хранливи материи, или неурамнотежените сооднос на хранливи материи, ќе влијаат на растот и развојот и квалитетот на медицинските материјали, а различните растенија имаат различни барања за хранливи материи.
31,
32,
33]. На пример, низок N стрес ја промовираше синтезата на алкалоиди во Isatis indigotica и беше корисен за акумулација на флавоноиди во растенијата како што се Tetrastigma hemsleyanum, Crataegus pinnatifida Bunge и Dichondra repens Forst. Спротивно на тоа, премногу N ја инхибираше акумулацијата на флавоноиди во видовите како што се Erigeron breviscapus, Abrus cantoniensis и Гинко билоба, и влијаеше на квалитетот на медицинските материјали [
34]. Примената на ѓубриво P беше ефикасна за зголемување на содржината на глициризинска киселина и дихидроацетон во уралскиот сладунец [
35]. Кога количината на апликација надмина 0,12 kg·m−2, вкупната содржина на флавоноиди во Tussilago farfara се намали [
36]. Примената на P ѓубриво имаше негативен ефект врз содржината на полисахариди во традиционалната кинеска медицина rhizoma polygonati [
37], но ѓубривото К беше ефикасно во зголемувањето на неговата содржина на сапонини [
38]. Примената на ѓубриво од 450 kg·hm−2 K беше најдоброто за растот и акумулацијата на сапонин на двегодишниот Panax notoginseng [
39]. Под сооднос N:P:K = 2:2:1, вкупните количини на хидротермалниот екстракт, харпагид и харпагозид беа највисоки [
40]. Високиот сооднос на N, P и K беше корисен за промовирање на растот на каблината Погостемон и зголемување на содржината на испарливо масло. Нискиот сооднос на N, P и K ја зголеми содржината на главните ефективни компоненти на маслото од лист од каблинско стебло Погостемон [
41]. YCH е растение толерантно на неплодна почва и може да има специфични барања за хранливи материи како што се N, P и K. Во оваа студија, во споредба со култивираниот YCH, почвата на дивите YCH растенија беше релативно неплодна: содржината на почвата од органска материја, вкупниот N, вкупниот P и вкупниот K беа околу 1/10, 1/2, 1/3 и 1/3 од оние на култивираните растенија, соодветно. Затоа, разликите во хранливите материи во почвата може да бидат уште една причина за разликите помеѓу метаболитите откриени во култивираниот и дивиот YCH. Веибао Ма и сор. [
42] утврди дека примената на одредена количина ѓубриво N и ѓубриво P значително го подобриле приносот и квалитетот на семето. Сепак, ефектот на хранливите елементи врз квалитетот на YCH не е јасен, а мерките за оплодување за подобрување на квалитетот на медицинските материјали треба дополнително да се проучуваат.
Кинеските хербални лекови имаат карактеристики на „Поволните живеалишта го промовираат приносот, а неповолните живеалишта го подобруваат квалитетот“ [
43]. Во процесот на постепено преминување од диви во култивирани YCH, живеалиштето на растенијата се промени од сушна и неплодна пустинска степа во плодна обработлива земја со повеќе изобилство вода. Живеалиштето на култивираниот YCH е супериорно, а приносот е поголем, што е корисно да се задоволи побарувачката на пазарот. Сепак, ова супериорно живеалиште доведе до значителни промени во метаболитите на YCH; дали ова е погодно за подобрување на квалитетот на YCH и како да се постигне висококвалитетно производство на YCH преку мерки за одгледување базирани на наука, ќе бара дополнително истражување.
Симулативното одгледување на живеалишта е метод за симулирање на живеалиштата и условите на животната средина на дивите лековити растенија, врз основа на знаењето за долгорочното прилагодување на растенијата на специфичните еколошки стресови.
43]. Со симулирање на различни фактори на животната средина кои влијаат на дивите растенија, особено на оригиналното живеалиште на растенијата што се користат како извори на автентични лековити материјали, пристапот користи научен дизајн и иновативна човечка интервенција за да го балансира растот и секундарниот метаболизам на кинеските лековити растенија.
43]. Методите имаат за цел да постигнат оптимални аранжмани за развој на висококвалитетни медицински материјали. Симулативното одгледување на живеалишта треба да обезбеди ефикасен начин за висококвалитетно производство на YCH дури и кога фармакодинамичката основа, маркерите за квалитет и механизмите за одговор на факторите на животната средина се нејасни. Соодветно на тоа, предлагаме научниот дизајн и мерките за управување со терен во одгледувањето и производството на YCH да се спроведат во врска со еколошките карактеристики на дивиот YCH, како што се сушните, неплодни и песочни почвени услови. Во исто време, се надеваме дека истражувачите ќе спроведат подлабинско истражување на функционалната материјална основа и маркерите за квалитет на YCH. Овие студии можат да обезбедат поефикасни критериуми за евалуација на YCH и да промовираат висококвалитетно производство и одржлив развој на индустријата.