הפרמקופיה הסינית (מהדורת 2020) דורשת שתמצית המתנול של YCH לא תהיה פחותה מ-20.0% [2], ללא אינדיקטורים אחרים להערכת איכות. תוצאות מחקר זה מראות שתכולת תמציות המתנול של דגימות הבר והדגימות המעובדות עומדות בתקן הפרמקופיה, ולא היה הבדל משמעותי ביניהן. לפיכך, לא היה הבדל איכות ניכר בין דגימות בר ודגימות מעובדות, לפי מדד זה. עם זאת, תכולת סך הסטרולים והפלבנואידים הכוללים בדגימות הבר היו גבוהות משמעותית מאלו שבדגימות המתורבתות. ניתוח מטבולומי נוסף גילה מגוון מטבוליטים בשפע בין דגימות הבר והדגימות המעובדות. בנוסף, נבדקו 97 מטבוליטים שונים באופן משמעותי, המפורטים ב-טבלה משלימה S2. בין מטבוליטים שונים באופן משמעותי אלה הם β-sitosterol (הזיהוי הוא M397T42) ונגזרות קוורצטין (M447T204_2), אשר דווחו כמרכיבים פעילים. מרכיבים שלא דווחו בעבר, כגון טריגונלין (M138T291_2), בטאין (M118T277_2), פוסטין (M269T36), רוטנון (M241T189), ארקטאין (M557T165) וחומצה לוגנית (M4_29T28) נכללו גם הם בין המטבוליטים השונים. רכיבים אלה ממלאים תפקידים שונים בנוגדי חמצון, אנטי דלקתיים, ניקוי רדיקלים חופשיים, אנטי סרטן וטיפול בטרשת עורקים, ולכן עשויים להוות רכיבים פעילים חדשים משוערים ב-YCH. תכולת החומרים הפעילים קובעת את היעילות והאיכות של החומרים הרפואיים [7]. לסיכום, לתמצית מתנול כמדד הערכת האיכות היחיד של YCH יש כמה מגבלות, ויש לחקור עוד סמני איכות ספציפיים יותר. היו הבדלים משמעותיים בסך הסטרולים, סך הפלבנואידים ובתוכן של מטבוליטים דיפרנציאליים רבים אחרים בין ה-YCH הבר והמתורבת; אז, היו כמה הבדלי איכות ביניהם. יחד עם זאת, למרכיבים הפעילים הפוטנציאליים החדשים שהתגלו ב-YCH עשוי להיות ערך ייחוס חשוב לחקר הבסיס הפונקציונלי של YCH ולהמשך הפיתוח של משאבי YCH.
חשיבותם של חומרים רפואיים מקוריים הוכרה זה מכבר באזור המוצא הספציפי לייצור תרופות צמחיות סיניות באיכות מעולה [
8]. איכות גבוהה היא תכונה חיונית של חומרים רפואיים אמיתיים, ובית הגידול הוא גורם חשוב המשפיע על איכותם של חומרים כאלה. מאז שהחלה YCH לשמש כתרופה, היא נשלטת זה מכבר על ידי YCH הבר. בעקבות ההקדמה והביות המוצלחים של YCH ב- Ningxia בשנות ה-80, המקור של החומרים הרפואיים של Yinchaihu עבר בהדרגה מ-YCH פראי לתרבותי. על פי חקירה קודמת של מקורות YCH [
9] וחקירת השטח של קבוצת המחקר שלנו, ישנם הבדלים משמעותיים באזורי התפוצה של חומרי המרפא התרבותיים והבראיים. ה-YCH הפראי מופץ בעיקר באזור האוטונומי Ningxia Hui של מחוז Shaanxi, בסמוך לאזור הצחיח של מונגוליה הפנימית ומרכז Ningxia. במיוחד, הערבות המדבריות באזורים אלו היא בית הגידול המתאים ביותר לגידול YCH. לעומת זאת, ה-YCH המתורבת מופץ בעיקר לדרום אזור התפוצה הפראי, כמו מחוז טונגשין (מעובד I) והאזורים הסובבים אותו, שהפך לבסיס הגידול והייצור הגדול ביותר בסין, ומחוז פנגיאנג (מעובד II). , שנמצאת באזור דרומי יותר ומהווה אזור ייצור נוסף ליח' מעובד. יתר על כן, בתי הגידול של שני האזורים המעובדים לעיל אינם ערבות מדבריות. לכן, בנוסף לאופן הייצור, קיימים גם הבדלים משמעותיים בבית הגידול של YCH הבר והמתורבת. בית הגידול הוא גורם חשוב המשפיע על איכות החומרים הרפואיים הצמחיים. בתי גידול שונים ישפיעו על היווצרות והצטברות של מטבוליטים משניים בצמחים, ובכך ישפיעו על איכות המוצרים הרפואיים [
10,
11]. לכן, ההבדלים המשמעותיים בתכולת הפלבנואידים הכוללים והסטרולים הכוללים והביטוי של 53 המטבוליטים שמצאנו במחקר זה עשויים להיות תוצאה של ניהול שדות והבדלים בבתי גידול.
אחת הדרכים העיקריות שבהן הסביבה משפיעה על איכות החומרים הרפואיים היא על ידי הפעלת לחץ על צמחי המקור. מתח סביבתי מתון נוטה לעורר הצטברות של מטבוליטים משניים [
12,
13]. השערת איזון הצמיחה/הבחנה קובעת שכאשר יש אספקה מספקת של חומרים מזינים, הצמחים גדלים בעיקר, ואילו כאשר חומרי הזנה חסרים, הצמחים מתמיינים ומייצרים יותר מטבוליטים משניים [
14]. לחץ בצורת הנגרם על ידי מחסור במים הוא הלחץ הסביבתי העיקרי איתו מתמודדים צמחים באזורים צחיחים. במחקר זה, מצב המים של ה-YCH התרבותי שופע יותר, עם רמות משקעים שנתיות גבוהות משמעותית מאלו של YCH הבר (אספקת המים ל-Cultivated I הייתה בערך פי שניים מזו של Wild; Cultivated II הייתה בערך פי 3.5 מזו של Wild. ). בנוסף, הקרקע בסביבה הפראית היא אדמה חולית, אך הקרקע בשטח החקלאי היא אדמת חרסית. בהשוואה לחימר, לאדמה חולית יש יכולת אגירת מים ירודה ויש סיכוי גבוה יותר להחמיר את לחץ הבצורת. יחד עם זאת, תהליך הגידול לווה לעיתים קרובות בהשקיה, ולכן מידת הלחץ בבצורת הייתה נמוכה. YCH פראי גדל בבתי גידול טבעיים צחיחים קשים, ולכן הוא עלול לסבול מלחץ בצורת חמור יותר.
ויסות אוסמו הוא מנגנון פיזיולוגי חשוב שבאמצעותו צמחים מתמודדים עם לחץ בצורת, ואלקלואידים הם מווסתים אוסמוטיים חשובים בצמחים גבוהים יותר [
15]. בטאין הם תרכובות אמוניום רבעוניות אלקלואידיות מסיסות במים ויכולים לשמש כמגן אוסמו. סטרס בצורת יכול להפחית את הפוטנציאל האוסמוטי של תאים, בעוד שמגנים אוסמוטיים משמרים ושומרים על המבנה ושלמותן של מקרומולקולות ביולוגיות, ומקלים ביעילות על הנזק שנגרם מלחץ בצורת לצמחים [
16]. לדוגמה, תחת לחץ בצורת, תכולת הבטאינים של סלק סוכר ו-Lycium barbarum עלתה משמעותית [
17,
18]. טריגונלין הוא מווסת של צמיחת תאים, ותחת לחץ בצורת, הוא יכול להאריך את אורך מחזור תאי הצמח, לעכב את צמיחת התאים ולהוביל להתכווצות נפח התאים. העלייה היחסית בריכוז המומסים בתא מאפשרת לצמח להגיע לוויסות אוסמוטי ולשפר את יכולתו לעמוד בפני לחץ בצורת [
19]. JIA X [
20] מצא כי, עם עלייה בלחץ הבצורת, Astragalus membranaceus (מקור לרפואה סינית מסורתית) ייצר יותר טריגונלין, הפועל לוויסות הפוטנציאל האוסמוטי ולשפר את היכולת להתנגד ללחץ בצורת. כמו כן, הוכח כי פלבנואידים ממלאים תפקיד חשוב בעמידות הצמחים ללחץ בצורת [
21,
22]. מספר רב של מחקרים אישרו שלחץ בצורת מתון היה תורם להצטברות של פלבנואידים. Lang Duo-Yong et al. [
23] השוו את ההשפעות של מתח בצורת על YCH על ידי שליטה ביכולת החזקת מים בשטח. נמצא שלחץ בצורת מעכב את צמיחת השורשים במידה מסוימת, אך בלחץ בצורת בינוני וחמור (40% יכולת אחיזת מי שדה), תכולת הפלבנואידים הכוללת ב-YCH עלתה. בינתיים, תחת לחץ בצורת, פיטוסטרולים יכולים לפעול כדי לווסת את נזילות קרום התא וחדירותו, לעכב אובדן מים ולשפר עמידות ללחץ [
24,
25]. לכן, ההצטברות המוגברת של סך הפלבנואידים, סך הסטרולים, בטאין, טריגונלין ומטבוליטים משניים אחרים ב-YCH פראי עשויה להיות קשורה ללחץ בצורת בעוצמה גבוהה.
במחקר זה, בוצע ניתוח העשרה של מסלולי KEGG על המטבוליטים שנמצאו שונים באופן מובהק בין YCH הפראי למתורבת. המטבוליטים המועשרים כללו את אלו המעורבים במסלולים של מטבוליזם של אסקורבט ו-aldarate, ביוסינתזה של aminoacyl-tRNA, מטבוליזם של היסטידין וחילוף חומרים בטא-אלנין. מסלולים מטבוליים אלו קשורים קשר הדוק למנגנוני עמידות ללחץ בצמחים. ביניהם, חילוף החומרים של אסקורבט ממלא תפקיד חשוב בייצור נוגדי חמצון צמחיים, חילוף החומרים של פחמן וחנקן, עמידות ללחץ ותפקודים פיזיולוגיים אחרים.
26]; ביוסינתזה של aminoacyl-tRNA היא מסלול חשוב ליצירת חלבון [
27,
28], המעורב בסינתזה של חלבונים עמידים ללחץ. גם מסלולי היסטידין וגם β-אלנין יכולים לשפר את סבילות הצמחים ללחץ סביבתי [
29,
30]. זה מצביע עוד יותר על כך שההבדלים במטבוליטים בין YCH הפראי והמתורבת היו קשורים קשר הדוק לתהליכים של עמידות ללחץ.
אדמה היא הבסיס החומרי לצמיחה והתפתחות של צמחי מרפא. חנקן (N), זרחן (P) ואשלגן (K) באדמה הם יסודות תזונתיים חשובים לצמיחה והתפתחות של צמחים. חומר אורגני בקרקע מכיל גם N, P, K, Zn, Ca, Mg ומרכיבי מאקרו ויסודות קורט אחרים הדרושים לצמחי מרפא. עודף או חסר של רכיבי תזונה, או יחסי תזונה לא מאוזנים, ישפיעו על הצמיחה וההתפתחות ועל איכות החומרים הרפואיים, ולצמחים שונים יש דרישות תזונתיות שונות [
31,
32,
33]. לדוגמה, מתח N נמוך קידם את הסינתזה של אלקלואידים ב-Isatis indigotica, והועיל להצטברות של פלבנואידים בצמחים כמו Tetrastigma hemsleyanum, Crataegus pinnatifida Bunge ו-Dichondra repens Forst. לעומת זאת, יותר מדי N עיכב הצטברות של פלבנואידים במינים כמו Erigeron breviscapus, Abrus cantoniensis ו-Ginkgo biloba, והשפיע על איכות החומרים הרפואיים.
34]. היישום של דשן P היה יעיל בהגדלת תכולת החומצה הגליצריזית ודיהידרואצטון בשוש אוראל [
35]. כאשר כמות המריחה עלתה על 0·12 kg·m−2, תכולת הפלבנואידים הכוללת ב- Tussilago farfara ירדה [
36]. ליישום של דשן P הייתה השפעה שלילית על תכולת הפוליסכרידים ברפואה הסינית המסורתית rhizoma polygonati [
37], אך דשן K היה יעיל בהגדלת תכולת הספונינים שלו [
38]. מריחת דשן של 450 ק"ג·hm−2 K הייתה הטובה ביותר לגדילה והצטברות ספונין של נוטוגינסנג Panax בן שנתיים [
39]. תחת היחס של N:P:K = 2:2:1, הכמויות הכוללות של תמצית הידרותרמית, harpagide וה-harpagoside היו הגבוהות ביותר [
40]. היחס הגבוה של N, P ו-K היה מועיל כדי לקדם את הצמיחה של בקלין Pogostemon ולהגדיל את התוכן של שמן נדיף. יחס נמוך של N, P ו-K הגדיל את התוכן של המרכיבים היעילים העיקריים של שמן עלי גזע Pogostemon [
41]. YCH הוא צמח סובל אדמה עקרה, וייתכן שיש לו דרישות ספציפיות לחומרי הזנה כגון N, P ו-K. במחקר זה, בהשוואה ל-YCH התרבותי, האדמה של צמחי YCH הבר הייתה עקרה יחסית: תכולת הקרקע. של חומר אורגני, סך N, סך P וסה"כ K היו כ-1/10, 1/2, 1/3 ו-1/3 מאלו של הצמחים התרבותיים, בהתאמה. לכן, ההבדלים בחומרי הזנה בקרקע עשויים להיות סיבה נוספת להבדלים בין המטבוליטים שזוהו ב-YCH התרבותי והפראי. Weibao Ma et al. [
42] מצא כי מריחת כמות מסוימת של דשן N ודשן P שיפרה משמעותית את היבול ואיכות הזרעים. עם זאת, ההשפעה של רכיבים תזונתיים על איכות YCH אינה ברורה, ואמצעי הפריה לשיפור איכות החומרים הרפואיים זקוקים למחקר נוסף.
לתרופות צמחיות סיניות יש את המאפיינים של "בתי גידול נוחים מקדמים יבול, ובתי גידול לא נוחים משפרים את האיכות" [
43]. בתהליך של מעבר הדרגתי מ-YCH פראי למעובד, בית הגידול של הצמחים השתנה מהערבות המדבריות הצחיחות והעקרה לאדמות חקלאיות פוריות עם מים בשפע. בית הגידול של ה-YCH התרבותי מעולה והיבול גבוה יותר, מה שמועיל לענות על הביקוש בשוק. עם זאת, בית גידול מעולה זה הוביל לשינויים משמעותיים במטבוליטים של YCH; האם זה תורם לשיפור האיכות של YCH וכיצד להשיג ייצור באיכות גבוהה של YCH באמצעות אמצעי טיפוח מבוססי מדע ידרוש מחקר נוסף.
גידול בית גידול סימולטיבי הוא שיטה להדמיית בית הגידול ותנאי הסביבה של צמחי מרפא בר, המבוססת על ידע של הסתגלות ארוכת טווח של הצמחים ללחצים סביבתיים ספציפיים.
43]. על ידי הדמיית גורמים סביבתיים שונים המשפיעים על צמחי הבר, במיוחד בית הגידול המקורי של צמחים המשמשים כמקורות לחומרי מרפא אותנטיים, הגישה משתמשת בתכנון מדעי ובהתערבות אנושית חדשנית כדי לאזן את הצמיחה והמטבוליזם המשני של צמחי מרפא סיניים [
43]. השיטות שואפות להשיג את הסדרים האופטימליים לפיתוח חומרים רפואיים איכותיים. גידול בית גידול סימולטיבי אמור לספק דרך יעילה לייצור באיכות גבוהה של YCH גם כאשר הבסיס הפרמקודינמי, סמני האיכות ומנגנוני התגובה לגורמים סביבתיים אינם ברורים. בהתאם לכך, אנו מציעים שאמצעי תכנון מדעי וניהול שדה בגידול וייצור YCH יתבצעו תוך התייחסות למאפיינים הסביבתיים של YCH פראי, כגון תנאי קרקע צחיחים, עקרים וחוליים. במקביל, יש לקוות גם שחוקרים יבצעו מחקר מעמיק יותר על בסיס החומר הפונקציונלי וסמני האיכות של YCH. מחקרים אלה יכולים לספק קריטריוני הערכה יעילים יותר עבור YCH, ולקדם את הייצור האיכותי והפיתוח בר-קיימא של התעשייה.