Cistanche deserticola je ogrožena rastlina, ki se uporablja v medicini in prehrani. Naš namen je raziskati razlike v metabolizmu med socvetji v nezdravilnih delih in sočnimi stebli v zdravilnih delih, da bi okrepili uporabo in razvoj nezdravilnih delov C. deserticola. Izvedli smo metabolomično analizo s pomočjo LC-ESI-MS/MS na socvetjih in sočnih steblih treh ekotipov (slano-alkalna zemljišča, travišča in peščena zemljišča) C. deserticola. Identificiranih je bilo skupno 391 skupnih metabolitov v šestih skupinah, od katerih se lahko izorhamnetin O-heksozid (socvetje) in rosinidin O-heksozid (sočna stebla) uporabita kot kemična označevalca za razlikovanje sočnih stebel in socvetij. S primerjavo presnovnih razlik med tremi ekotipi smo ugotovili, da je večina različnih metabolitov, povezanih s solno-alkalnim stresom, flavonoidov. Zlasti smo preslikali biosintetsko pot feniletanoidnih glikozidov (PhG) in pokazali presnovne razlike v šestih skupinah. Da bi bolje razumeli farmakodinamične mehanizme in tarče C. deserticola, smo pregledali 88 kemičnih komponent in 15 potencialnih tarč bolezni z molekularnim priklopom. Aktivne sestavine C. deserticola imajo izjemen učinek pritrjevanja na tarče starajočih se bolezni, kot so osteoporoza, žilne bolezni in ateroskleroza. Da bi raziskali uporabno vrednost socvetja, smo analizirali molekularno spajanje edinstvenih flavonoidnih metabolitov v socvetju s tarčami vnetja. Rezultati so pokazali, da sta imela krizoberil in cinarozid višje ocene za tarče vnetja. Ta študija zagotavlja znanstveno osnovo za odkritje in industrializacijo vrednosti virov nemedicinskih delov C. deserticola ter uresničitev trajnostnega razvoja C. deserticola. Zagotavlja tudi novo strategijo za raziskovanje znakov kitajskih zelišč.

Glede na ustrezne študije je cistanča pogosta rastlina, ki je znana kot "čudežna rastlina, ki podaljšuje življenje". Njegova glavna sestavina je cistanozid, ki ima različne učinke, kot so antioksidativni, protivnetni in spodbujanje imunske funkcije. Mehanizem med cistanho in beljenjem kože je v antioksidativnem učinku cistanche glikozidov. Melanin v človeški koži nastane z oksidacijo tirozina, ki jo katalizira tirozinaza, oksidacijska reakcija pa zahteva sodelovanje kisika, zato radikali brez kisika v telesu postanejo pomemben dejavnik, ki vpliva na proizvodnjo melanina. Cistanche vsebuje cistanozid, ki je antioksidant in lahko zmanjša nastajanje prostih radikalov v telesu ter tako zavira nastajanje melanina.

Kliknite na Cistanche for Sale

Za več informacij:

david.deng@wecistanche.com / WhatApp:86 13632399501

1. Uvod

Cistanche deserticola je užitna in zdravilna rastlina, ki jo pogosto imenujejo "puščavski ginseng". 1 C. deserticola je bila prvič zapisana v kitajski Materia Medica Shen Nonga pred približno 1800 leti in se že vrsto let pogosto uporablja kot tradicionalno pomemben tonik na Kitajskem in Japonskem. Spojine, ki so bile izolirane iz C. deserticola, so feniletanoidni glikozidi (PhGs), iridoidi, lignani, maščobne kisline, alditoli, ogljikovi hidrati in polisaharidi, med katerimi je PhGs glavna aktivna sestavina.2 Sodobna farmakologija kaže, da izvlečki C. deserticola (kot so feniletanoidni glikozidi, polisaharidi itd.) imajo širok spekter zdravilnih funkcij, zlasti pri izboljšanju spolne funkcije, krepitvi spomina, imunski regulaciji, zaščiti jeter, odvajalnem delovanju, antioksidativnem delovanju itd.3–5 Poleg Zdravilna vrednost ima C. deserticola ekološko vrednost za zatiranje puščav zaradi svoje sposobnosti rasti v sušnih okoljih, pa tudi v pogojih slano-alkalnega stresa.6 Vendar so divji viri C. deserticola v zadnjem času veljali za ogrožene leta zaradi hitro rastočega tržnega povpraševanja in prekomernega izkoriščanja. Uvrščena je med rastline razreda II, ki potrebujejo zaščito na Kitajskem.2 Zato je nujno treba učinkovito razviti vire C. deserticola in določiti najboljše okolje za rast C. deserticola.

Tradicionalno zdravilni deli zdravilnih rastlin se pogosto uporabljajo, medtem ko se nezdravilni deli pogosto zavržejo. Veliko število študij je pokazalo, da imajo nekateri nezdravilni deli, kot so Salvia miltiorrhiza, Paris polyphylla in Crocus sativus, podobno kemično sestavo in farmakološke učinke kot zdravilni deli. Raziskave nezdravilnih delov prispevajo k širjenju medicinskih virov, zlasti za zaščito ogroženih zdravilnih rastlin.7,8 Qiao et al. uporabil tehnologijo GC-MS za identifikacijo 40 hlapnih sestavin v socvetju C. deserticola.9 Peng et al. uporabili transkriptomiko in metabolomiko za celovito analizo analgetičnih učinkov različnih delov citronele.10 Yang et al. izolirali vrste flavonoidov iz nadzemnih delov Salvia miltiorrhiza in proučevali njihovo antioksidativno delovanje.8 Zdravilni del C. deserticola je sočno steblo, zaradi katerega se vsako leto zavrže veliko število socvetij, kar povzroči ogromno potrato virov .

Metaboliti kot končni produkti različnih biokemičnih procesov, ki jih katalizirajo encimi, zagotavljajo koristne molekularne vpoglede v biokemijo organizmov v določenem času.11 Metabolizem je tesno povezan s kakovostjo rastlin. Primarni presnovki vplivajo na rast in razvoj rastlin, sekundarni metaboliti pa lahko pomagajo rastlinam, da se uprejo okoljskemu stresu.12 Zato se tehnologija metabolomike pogosto uporablja pri ocenjevanju kakovosti rastlin.13–15 Pred tem smo integrirali transkriptom in metabolom za oceno kakovosti sočnih stebel tri ekotipe C. deserticola in raziskati molekularni mehanizem variacije kakovosti.16 Ugotovili smo, da lahko 20 -acetilakteozid uporabimo kot kemični marker za razlikovanje treh ekotipov. Wenjing Liu et al. na podlagi 1H NMR, ki ni ciljala na strategijo ciljne metabolomike na osnovi LC-MS, izvedla poglobljeno primerjavo kemijskih skupin štirih sočnih vrst Cistanche in identificirala ehinakozid, acetonid, betain, manitol, 6-deoksikatalpol, saharozo, in 8- epi-organsko kislino lahko uporabimo kot kemične markerje za razlikovanje štirih vrst Cistanche.17 Pingping Zou et al. uporabil metabolomiko na podlagi 1H NMR za identifikacijo zgornjega in spodnjega dela stebla C. deserticola in ugotovil, da so serijski primarni metaboliti, zlasti ogljikovi hidrati in metaboliti cikla trikarboksilne kisline, kot primarne molekule, ki urejajo razlikovanje.18 HaiLi Qiao et al. z GC-MS analizo hlapnih sestavin socvetja C. deserticola ponazoril, da so v cvetovih ugotovili višjo vsebnost estrov in aromatov, ki so se v primerjavi s hlapnimi spojinami iz brstov znatno povečali. 9 Trenutno raziskave o variaciji kakovosti med sočnim steblom in socvetjem C. deserticola z vidika metabolizma še vedno niso dovolj.

Obstoječe študije so uporabile mrežno simulacijo molekularnega priklopa za raziskovanje tarč in mehanizmov kitajske medicine pri zdravljenju bolezni.19–21 Jianling Liu et al. raziskali učinkovite kombinacije zdravil na podlagi sistemske farmakologije med spojinami iz Cistanche tubulosa. Predhodno so pregledali 61 spojin in 43 tarč, povezanih z nevrovnetjem, od katerih bi verbaskozid in tubulozid B lahko igrala ključno vlogo pri nevroprotekciji.22 YingQi Li et al. integrirana mrežna farmakologija in model cebrice za raziskovanje komponent dvojnega učinka Cistanche tubulosa za zdravljenje osteoporoze in Alzheimerjeve bolezni.23 Kemične komponente C. deserticola so kompleksne in imajo širok spekter farmakoloških učinkov. Vendar pa terapevtski mehanizmi še niso jasni. Zelo pomembno je razjasniti tarče bolezni in mehanizme za nadaljnji razvoj C. deserticola.

V tej študiji smo uporabili metabolomiko za raziskovanje presnovnih razlik med socvetji in sočnimi stebli treh ekotipov (slano-alkalna dežela, travniki in peščena zemljišča) C. deserticola ter primerjali ekotipe travniških in peščenih zemljišč s slanimi- alkalnega ekotipa zemlje, da bi raziskali presnovne variacije pri C. deserticola, na katere vpliva solno-alkalni stres. Zlasti smo identificirali in analizirali metabolite šestih skupin, ki sodelujejo pri biosintezi PhG. Uporabili smo molekularno združevanje, da bi izločili potencialne spojine in tarče ter narisali diagrame simulacije omrežja ter analize obogatitve GO in KEGG. Naše ugotovitve nudijo nov vpogled v presnovne razlike med socvetjem in sočnimi stebli treh ekotipov C. deserticola.

2. Materiali in metode

2.1 Rastlinski materiali in zbiranje vzorcev

Zbrali smo socvetja (pripona serijske številke vzorca je "1") in sočna stebla (pripona serijske številke vzorca je "2") za C. deserticola v fazi izkopavanja (od aprila do maja 2017) iz treh različnih ekotipov: Ebinur Lake Xinjiang (A1 & A2: slano-alkalna dežela), Tula Village Xinjiang (B1 & B2: travniki) in Alxa Left Banner v Notranji Mongoliji (C1 & C2: peščena dežela) na severozahodu Kitajske (tabela 1 in slika 1a) . Vzorci kuponov so bili deponirani v herbariju Inštituta za razvoj zdravilnih rastlin pri Kitajski akademiji medicinskih znanosti v Pekingu na Kitajskem. Vzorci so bili zbrani na terenu in hitro shranjeni v tekočem dušiku. Po zračnem čiščenju s PBS so bila sočna stebelna tkiva narezana na majhne koščke in takoj shranjena v zamrzovalniku pri 80 stopinjah Celzija do nadaljnje predelave. Iz debelih delov socvetja in mesnatih stebel smo za analizo metabolomov odvzeli 18 vzorcev (tri biološke ponovitve na rastišče, dva dela tkiva na vzorec).

2.2 Ekstrakcija in ločevanje metabolitov

Liofiliziran vzorec je bil zdrobljen v mešalnem mlinu (MM 400, Retsch) s cirkonijevo kroglico 1,5 minute pri 30 Hz. 100 mg praška smo stehtali in ekstrahirali čez noč pri 4 stopinjah z 1,0 ml 70-odstotnega vodnega metanola. Po centrifugiranju pri 10 000 g 10 minut so bili ekstrakti absorbirani pred analizo LC-MS.

Za analizo ekstrakta liofiliziranega vzorca smo uporabili sistem LC-ESI-MS/MS (UPLC, sistem Shim-pack UFLC SHIMADZU CBM30A). Analitični pogoji so bili naslednji: kolona UPLC, Waters ACQUITY UPLC HSS T3 C18 (1,8 mm, 2,1 mm×100 mm); topilo, voda (0.04-odstotna ocetna kislina): acetonitril (0.04-odstotna ocetna kislina); gradientni program, 100 : 0 v/v pri 0 min, 5: 95 v/v pri 11,0 min, 5: 95 v/v pri 12,0 min, 95: 5 v/v pri 12,1 min in 95 : 5 v/v pri 15,0 min; pretok, 0,40 ml min 1; temperatura 40 stopinj; in prostornina za injiciranje 2 ml. Iztok je bil alternativno povezan z ESI-trojno kvadrupolno linearno ionsko pastjo (Q TRAP)-MS. V tem poskusu je bil vzorec za kontrolo kakovosti pripravljen z enakomernim mešanjem; med analizo so bili vzorci za nadzor kakovosti izvedeni vsakih 10 injekcij, da bi spremljali stabilnost analiznih pogojev.24–26

Skeniranje linearne ionske pasti (LIT) in trojnega kvadrupola (QQQ) je bilo pridobljeno na masnem spektrometru s trojno kvadrupolno linearno ionsko pastjo (Q TRAP), sistem API 6500 Q TRAP LC/MS/MS, opremljen s Vmesnik ESI turbo ion-spray, ki deluje v načinu pozitivnih ionov in ga nadzira programska oprema Analyst 1.6 (AB Sciex). Parametri delovanja vira ESI so bili naslednji: ionski vir, turbo sprej; temperatura vira 500 stopinj; napetost ionskega razpršila (IS) 5500 V; plin ionskega vira I (GSI), plin II (GSII), plin za zaveso (CUR) so bili nastavljeni na 55, 60 oziroma 25,0 psi; kolizijski plin (CAD) je bil visok (12 psi). Nastavitev instrumenta in umerjanje mase sta bili izvedeni z 10 oziroma 100 mmol L 1 polipropilen glikolnimi raztopinami v načinih QQQ oziroma LIT. Pregledi QQQ so bili pridobljeni kot poskusi MRM s trčečim plinom (dušikom), nastavljenim na 5 psi. Potencial razdruževanja (DP) in energija trka (CE) za posamezne prehode MRM sta bila izvedena z nadaljnjo optimizacijo. Za vsako obdobje so spremljali določen niz prehodov MRM na podlagi metabolitov, eluiranih v tem obdobju.

2.3 Identifikacija in kvantifikacija presnovkov

Kvalitativno analizo primarnih in sekundarnih podatkov MS smo izvedli s primerjavo vrednosti prekurzorskih ionov (Q1), fragmentnih ionov (Q3) (izolacijska okna (±15 Da), čas zadrževanja (ms) ali čas cikla (1 sekunda)), retencijski čas (RT) in vzorci razdrobljenosti s tistimi, pridobljenimi z vbrizgavanjem standardov ob enakih pogojih, če so bili standardi na voljo ali izvedeni z uporabo baze podatkov MWDB (NetWare Biological Science and Technology Co., Ltd Wuhan, Kitajska) in javno dostopni baze podatkov metabolitov, če standardi niso bili na voljo. Med identifikacijo so bili izločeni ponavljajoči se signali K plus, Na plus, NH4 plus in drugih snovi z veliko molekulsko maso. Kvantitativna analiza metabolitov je temeljila na načinu MRM. Značilni ioni vsakega metabolita so bili pregledani skozi QQQ masni spektrometer, da bi dobili jakosti signala. Integracijo in korekcijo kromatografskih vrhov smo izvedli z uporabo Multi Quant različice 3.0.2 (AB SCIEX, Concord, Ontario, Kanada). Ustrezne relativne vsebnosti metabolitov so bile predstavljene kot kromatografski integrali površin vrhov.

Vrednosti VIP (spremenljivka, pomembna pri projekciji) vzorcev C. deserticola (tri biološke replike) je izračunala programska oprema SIMCA-P (različica 14.1, Sartorius Stedim Biotech, Ume˚a, Švedska) na podlagi analize glavnih komponent in ortogonalne delne najmanjše diskriminantna analiza kvadratov. Nastavili smo kratno spremembo 2 $ ali #0.5 in VIP vrednost 1 $ kot prag za pregled bistveno različnih metabolitov. Podatki o presnovkih so bili normalizirani, analiza toplotnih zemljevidov grozdov je bila izvedena na vseh vzorcih, skript programa R pa je bil uporabljen za risanje toplotnih zemljevidov grozdov.

2.4 Molekularno združevanje

2.4.1 Zbiranje kemičnih spojin.S preliminarnimi eksperimentalnimi rezultati naše raziskovalne skupine in rezultati iskanja po literaturi je bilo zbranih skupno 127 izoliranih spojin iz sočnih stebel C. deserticola in prenesenih s spletne strani Chemical Book ali uporabljenih ChemDraw za risanje 2D molekularne strukture. Poleg tega smo našli 4 izogibala (krizoberil, cinarozid, hesperetin in homoeriodiktiol), ki so bila odkrita le v socvetju z rezultati metaboloma. 2D strukturo smo pretvorili v tridimenzionalno strukturo s programsko opremo ChemDraw 3D in izvedli predhodno optimizacijo. Nato je preliminarno optimizirano tridimenzionalno strukturo preverila programska oprema Avogadro in nadaljnja optimizacija energije je bila uporabljena za generiranje končnega sestavljenega formata datoteke, ki je potreben za poznejše molekularno spajanje.

2.4.2 Zbiranje ciljnega zbiranja.Po literaturi in bazi podatkov STITCH smo iskali ciljne proteine ​​bolezni. Ustrezne genske tarče smo pridobili z uporabo baze podatkov Uniport in pridobili PDB ID proteinskega haplotipa in strukturo majhnih molekul z RCSB. Pri določanju pozitivnega zdravila smo uporabili literaturo in spletno mesto Yaodu za predhodno identifikacijo 45 povezanih tarč bolezni, o katerih so poročali, vključno z 10 boleznimi, povezanimi s sočnimi stebli C. deserticola v literaturi. Teh deset bolezni je bilo ateroskleroza, osteoporoza, senilna demenca, Alzheimerjeva bolezen, Parkinsonova bolezen, kronično zaprtje, ventrikularna tahikardija torsades de pointes, vaskularna bolezen, poškodba miokarda in rak danke. Poleg tega smo zbrali 467 tarč, povezanih z vnetjem, in pridobili 2 pomembni tarči (6KBA in 7AWC) s presejanjem, ki sta bili uporabljeni za molekularno priklopno analizo flavinoidov, specifičnih za socvetje.

2.4.3 Simulacija molekularnega priklopa.Za ovrednotenje vezavne afinitete spojin v C. deserticola na kandidatne tarče smo izvedli simulacijo molekularnega priklopa s programsko opremo QuickVina 2.0, odprtokodnim pripomočkom, ki ga je razvila raziskovalna skupina Alhossary. Da bi preverili afiniteto vezave med tarčami in spojinami, smo izračunali rezultat priklopa prek QuickVina 2.0. Rezultati priklopa, ki so presegli rezultate pozitivnih zdravil (podatke za vsako pozitivno zdravilo je mogoče pridobiti iz ustreznih tarč v RCSB ali literaturi), so pokazali močno vezavno afiniteto med kandidatnimi tarčami in ustreznimi spojinami.27–30 uporabil PyMOL (različica 2.0 Schr¨odinger, LLC) za izris rezultatov spajanja spojine in tarče.

2.4.4 Konstrukcija omrežja komponenta-tarča-pot in analiza funkcije GO/KEGGKonstrukcija omrežja komponenta-tarča-pot je bila izvedena z uporabo programske opreme za vizualizacijo omrežja Cytoscape. V omrežnih interakcijah vozlišča predstavljajo komponente, cilje in poti, medtem ko robovi predstavljajo medsebojno interakcijo. Kot indikator barve povezave smo uporabili točkovalno vrednost molekularnega priklopa spojine in ciljnega gena. Bolj kot je zelena barva, višja je vrednost točkovanja. Mreža interakcij protein-protein (PPI), povezana z genskimi tarčami, je bila zgrajena in analizirana s STRING.31

Za nadaljnje odkrivanje bioloških funkcij v zgrajenem omrežju smo uporabili funkcionalni modul za opombe baze podatkov DAVID29 za izvedbo analiz obogatitve genske ontologije (GO) in KEGG na ciljnih genih.

3. Rezultati

3.1 Presnovni profili C. deserticola

Za pridobitev pregleda presnovnih sprememb treh ekotipov C. deserticola socvetij in sočnih stebel je bila izvedena široko usmerjena analiza metaboloma z uporabo LC-ESI-MS/MS. Kot je prikazano na sliki 1b, so socvetja in sočna stebla C. deserticola iz različnih ekotipov pokazala različne ločitve in ločitev različnih tkiv je bila večja kot pri različnih ekotipih. In trije ponovljeni vzorci imajo podobne rezultate PC, kar kaže, da so presnovki C. deserticola pokazali malo ločitev med ponovljenimi vzorci. Poleg tega so vzorci (mešanice) za kontrolo kakovosti združeni v središču ploskve rezultatov PCA. Diagram cvetnih listov (slika 1c) in diagram motenj (slika 1d) sta pokazala, da je bilo v šestih skupinah 391 skupnih metabolitov, število metabolitov, odkritih v socvetju, pa je bilo na splošno večje kot v sočnem steblu. Število metabolitov, odkritih v slano-alkalnem socvetju (A1), je bilo največje, skupaj 515, od tega je bilo 18 metabolitov odkritih samo v A1. Število presnovkov, odkritih v travniških sukulentnih steblih (B2), je bilo najmanjše, skupaj 458, brez njegovih edinstvenih metabolitov.

Določene so bile relativne vsebnosti 578 metabolitov, vključno s 35 kategorijami metabolitov (ESI datoteka S1). Najpogostejši metaboliti socvetij in sočnih stebel v obeh treh ekotipih so bili lipidi, glicerolipidi, aminokisline, nukleotidi in njihovi derivati, feniletanoidni glikozidi (PhG) in flavonoidi (sl. S3a, 3b in c). Po normalizaciji je bila sorazmerna vsebnost vsakega presnovka določena s povprečno najvišjo odzivno površino med UPLC-MS/MS, kot je prikazano na sliki 1e s toplotno karto, in je bila nadalje izvedena s hierarhično analizo združevanja. Več sekundarnih metabolitov je pokazalo visoke relativne koncentracije v A1 in C2 kot v drugih skupinah. Med sekundarnimi presnovki pri vseh treh ekotipih je bila relativna vsebnost feniletanoidnih glikozidov (PhG) v sočnih steblih večja kot v socvetjih, medtem ko je bila relativna vsebnost flavonoidov v socvetjih višja kot v sočnih steblih.

V tej analizi metaboloma je bilo odkritih 12 glavnih aktivnih sestavin C. deserticola, vključno z 2'-acetilakteozidom, akteozidom, cistanozidom A, koniferinom, ehinakozidom, formononetin-7-O-glukozidom, inozinom, izoakteozidom, ononinom, pinorezinolom, brizgami in uridin. Za glavne aktivne sestavine C. deserticola, ki jih je zaznal metabolom, je bila narisana hierarhična toplotna karta grozdenja (slika 1f), ki kaže, da je bila relativna vsebnost glavnih aktivnih komponent v sočnem steblu višja kot v socvetju. V primerjavi z različnimi tkivi sta bili učinkovini z relativno visoko vsebnostjo v socvetju 2'-acetilakteozid in koniferin, medtem ko so bile učinkovine z relativno visoko vsebnostjo v sočnih steblih akteozid, cistanozid A, ehinakozid in izoakteozid. V primerjavi z različnimi ekotipi je bila relativno visoka vsebnost učinkovin v slano-alkalnem zemljišču 2'-acetilakteozid, akteozid, koniferin, ehinakozid in izoakteozid. Relativno visoka vsebnost v travinju je bila ehinakozid, relativno visoka vsebnost v peščeni zemlji pa cistanozid A.

3.2 Presnovna razlika med socvetjem in sočnim steblom C. deserticola

Da bi razumeli razliko v metabolizmu med socvetjem in sočnim steblom C. deserticola v treh ekotipih, smo pregledali različne metabolite. Opažena je bila visoka predvidljivost (Q2) modelov OPLS-DA za ustvarjanje primerjave po parih med socvetjem in sočnim steblom v slano-alkalnem zemljišču (Q2 = 0.996), travinju (Q2 = 0.997) in peščena tla (Q2 = 0.997) (slika S1a). Vrednosti Q2 in R2 so bile v permutacijskem testu višje kot v modelu OPLS-DA (slika S1b). Za identifikacijo potencialnih spremenljivk smo nastavili spremembo večkratnosti Večje ali enako 2 ali Manjše ali enako 0.5 in VIP vrednost Večje ali enako 1 kot prag za presejanje bistveno različnih metabolitov v vsakem paru primerjav. Prvih 10 različnih metabolitov treh ekotipskih socvetij in sočnih stebel je bilo prikazanih v tabeli S1. V primerjavi s sočnimi stebli je bila relativno visoka vsebnost diferencialnih metabolitov v socvetjih flavonoidov, kot so flavonol, flavon in flavonski C-glikozidi.

V slano-alkalnem zemljišču so imela sočna stebla v primerjavi s socvetji 43 navzgor reguliranih diferencialnih metabolitov in 71 navzdol reguliranih diferencialnih metabolitov (slika 2a). Toplotni zemljevid (slika 2b) je pokazal, da je bila relativna vsebnost socvetij večja kot pri sočnih steblih. Če primerjamo sočna stebla s socvetji, so bili glavni pospešeno regulirani presnovki cianidin 3-O-rutinozid (keracianin), ikariin (kemferol 3,7-O-diglukozid 8-prenil derivat), homovanilna kislina , metil ester klorogenske kisline in rosinidin O-heksozid. Glavni diferencialni presnovki z znižano reguliranostjo so vključevali N′, N′′-di-p-kumaroilspermidin, 8-C-heksozil-luteolin O-heksozid, kofeinsko kislino, izorhamnetin O-heksozid in izorhamnetin 5- O-heksozid (slika 2c). Analiza obogatitve presnovne poti KEGG (slika 2d) je razvrstila diferencialne metabolite, identificirane iz socvetja in sočnega stebla, v biosintezo flavonoidov, biosintezo flavonov in flavonolov, biosintezo izoflavonoidov, biosintezo fenilpropanoidov in metabolizem lipidov etra.

Na travinju so v primerjavi s socvetji sočna stebla imela 35 navzgor reguliranih diferencialnih metabolitov in 54 navzdol reguliranih diferencialnih metabolitov (slika 2a). Toplotni zemljevid (slika 2b) je pokazal, da je bila relativna vsebnost socvetij večja kot pri sočnih steblih. Če primerjamo sočna stebla s socvetji, so bili glavni pospešeno regulirani metaboliti l-(plus )-arginin, adipinska kislina, N-metilnikotinamid, 4-hidroksibenzojska kislina in dihidromiricetin. Glavni diferencialni presnovki z znižano reguliranostjo so vključevali rosinidin O-heksozid, kofeinsko kislino, izorhamnetin O-heksozid, prodajni 5-O-heksozid in izorhamnetin 5-O-heksozid (slika 2c). Analiza obogatitve presnovne poti KEGG (slika 2d) je razvrstila diferencialne presnovke, identificirane iz socvetja in sočnega stebla, v biosintezo flavonoidov, biosintezo flavonov in flavonolov, biosintezo diterpenoidov, biosintezo izoflavonoidov in cirkadiani vnos.

V peščeni zemlji so v primerjavi s socvetji sočna stebla imela 40 navzgor reguliranih diferencialnih metabolitov in 87 navzdol reguliranih diferencialnih metabolitov (slika 2a). Toplotni zemljevid (slika 2b) je pokazal, da je bila relativna vsebnost socvetij večja kot pri sočnih steblih. Če primerjamo sočna stebla s socvetji, so bili glavni pospešeno regulirani metaboliti O-feruloil 4-hidroksilkumarin, brizganje, rosinidin O-heksozid, 3-(4-hidroksifenil)propionska kislina in homovanilna kislina. Glavni diferencialni presnovki z znižano reguliranostjo so vključevali krizoeriol O-ramnozil-O-glukuronsko kislino, C-heksozil-apigenin O-kafeoilheksozid, selling O-malonilheksozid, izorhamnetin O-heksozid in 8-C-heksozil-luteolin O- heksozid (slika 2c). Analiza obogatitve presnovne poti KEGG (slika 2d) je razvrstila diferencialne metabolite, identificirane iz socvetja in sočnega stebla, v biosintezo flavonov in flavonolov, biosintezo flavonoidov, biosintezo izoflavonoidov, biosintezo diterpenoidov in razgradnjo aromatskih spojin.

3.3 Presnovne razlike, povezane s fiziološko-alkalnim stresom pri treh ekotipih C. deserticola

Da bi razumeli edinstvene presnovne značilnosti treh ekotipov slano-alkalnega zemljišča C. deserticola, smo pregledali različne presnovke v slano-alkalnem zemljišču v primerjavi s travniki in peščenim zemljiščem v primerjavi s slano-alkalnim zemljiščem. Opažena je bila visoka predvidljivost (Q2) modelov OPLS-DA, ki je ustvarila parno primerjavo med slano-alkalnimi zemljišči in travniki socvetja (Q2 = 0.997) in sočnega stebla (Q2 = 0.991) . Medtem pa visoka predvidljivost (Q2) modelov OPLS-DA med peščeno zemljo v primerjavi s slano-alkalno zemljo socvetja (Q2 = 0.988) in sočnega stebla (Q2 = 0.995). Vrednosti Q2 in R2 sta bili višji v permutacijskem testu kot v modelu OPLS-DA (slika S2†). Za identifikacijo potencialnih spremenljivk smo nastavili spremembo večkratnosti Večje od ali enako 2 ali Manjše od ali enako 0.5 in VIP vrednost Večje ali enako 1 kot prag za pregled bistveno različnih metabolitov v vsakem paru primerjav. Tabela 2 je pokazala različne presnovke socvetij in sočnih stebel, povezanih s slano-alkalnim stresom (slano-alkalno zemljišče v primerjavi s travniki in peščenimi zemljišči v primerjavi s slano-alkalnim zemljiščem), razvrščene po kategoriji metabolitov, in pokazalo, da je bil razred večine presnovkov flavonoid . Med njimi je relativna vsebnost antocianinov, flavonoidov, flavonola, flavanona, katehina in njihovih derivatov ter izoflavona najvišja v slano-alkalnem zemljišču. Poleg tega je toplotni zemljevid (slika 3d) pokazal, da sta bili skupini z višjo relativno vsebnostjo diferencialnih metabolitov flavonoidov A1 in C1. Relativna vsebnost antocianinov je bila najvišja v skupini A2, relativna vsebnost flavonoidov in flavonolov pa v skupini A1.

Zemljevidi vulkanov (sl. 3a) so pokazali, da je število navzgor reguliranega diferencialnega metabolizma v slano-alkalnih tleh višje kot pri travniških in peščenih tleh, bodisi v socvetjih ali sočnih steblih. Prvih 20 diferencialnih metabolitov vsake primerjave je prikazanih na sliki 3b. V slano-alkalnem zemljišču v primerjavi s travinjem so bile poti KEGG diferencialnih metabolitov socvetja v glavnem obogatene z biosintezo flavonoidov, flavonolov in biosintezo flavonolov, biosintezo diterpenoidov, biosintezo izoflavonoidov in biosintezo fenilpropanoidov. Poleg tega so bile poti KEGG različnih metabolitov sočnega stebla v glavnem obogatene z dopaminergično sinapso, presnovo purina, biosintezo flavonoidov, presnovo pirimidina in cirkadianim vnosom. V slano-alkalnem zemljišču v primerjavi s travinjem so bile poti KEGG diferencialnih metabolitov socvetja v glavnem obogatene z biosintezo izoflavonoidov, biosintezo sekundarnih metabolitov, biosintezo flavonov in flavonolov, antineoplastičnih učinkovin iz naravnih proizvodov in astme. Poleg tega so bile poti KEGG različnih metabolitov sočnega stebla v glavnem obogatene z biosintezo aminoacil-tRNA, prebavo in absorpcijo beljakovin, osrednjim metabolizmom ogljika pri raku, biosintezo aminokislin in biosintezo fenilpropanoidov (slika 3c).

Za več informacij: david.deng@wecistanche.com / WhatApp:86 13632399501