คำอธิบายสั้น ๆ :
เภสัชตำรับจีน (ฉบับปี 2020) กำหนดให้สารสกัดเมทานอลของ YCH ไม่ควรน้อยกว่า 20.0% [2] โดยไม่มีการระบุตัวบ่งชี้การประเมินคุณภาพอื่นๆ ผลการศึกษานี้แสดงให้เห็นว่าเนื้อหาของสารสกัดเมทานอลจากตัวอย่างป่าและตัวอย่างที่ปลูกมีคุณสมบัติตรงตามมาตรฐานเภสัชตำรับ และไม่มีความแตกต่างที่มีนัยสำคัญ ดังนั้นจึงไม่มีความแตกต่างด้านคุณภาพที่ชัดเจนระหว่างตัวอย่างป่ากับตัวอย่างที่ได้รับการเพาะปลูก ตามดัชนีดังกล่าว อย่างไรก็ตาม ปริมาณสเตอรอลทั้งหมดและฟลาโวนอยด์ทั้งหมดในตัวอย่างจากธรรมชาตินั้นสูงกว่าปริมาณสเตอรอลทั้งหมดในตัวอย่างที่ปลูกอย่างมีนัยสำคัญ การวิเคราะห์เมแทบอลิซึมเพิ่มเติมเผยให้เห็นความหลากหลายของสารเมตาบอไลท์มากมายระหว่างตัวอย่างจากธรรมชาติและตัวอย่างที่ได้รับการเพาะปลูก นอกจากนี้ ยังได้คัดแยกสารเมตาบอไลต์ที่แตกต่างกันอย่างมีนัยสำคัญ 97 ชนิดออก ซึ่งแสดงอยู่ในรายการตารางเสริม S2- ในบรรดาสารเมตาโบไลต์ที่แตกต่างกันอย่างมีนัยสำคัญเหล่านี้ได้แก่ β-ซิสเตอรอล (ID คือ M397T42) และอนุพันธ์ของเควอซิติน (M447T204_2) ซึ่งได้รับการรายงานว่าเป็นส่วนผสมออกฤทธิ์ องค์ประกอบที่ไม่ได้รายงานก่อนหน้านี้ เช่น trigonelline (M138T291_2), เบทาอีน (M118T277_2), fustin (M269T36), rotenone (M241T189), arctiin (M557T165) และกรดโลแกนิก (M399T284_2) ก็รวมอยู่ในสารอนุพันธ์ด้วย ส่วนประกอบเหล่านี้มีบทบาทที่หลากหลายในการต่อต้านอนุมูลอิสระ ต้านการอักเสบ กำจัดอนุมูลอิสระ ต่อต้านมะเร็ง และรักษาหลอดเลือด ดังนั้น จึงอาจประกอบเป็นส่วนประกอบออกฤทธิ์ใหม่ใน YCH เนื้อหาของส่วนผสมออกฤทธิ์จะกำหนดประสิทธิภาพและคุณภาพของวัสดุยา [7- โดยสรุป สารสกัดเมทานอลซึ่งเป็นดัชนีการประเมินคุณภาพ YCH เพียงตัวเดียวมีข้อจำกัดบางประการ และจำเป็นต้องมีการสำรวจเครื่องหมายคุณภาพที่เฉพาะเจาะจงเพิ่มเติมเพิ่มเติม มีความแตกต่างอย่างมีนัยสำคัญในสเตอรอลทั้งหมด ฟลาโวนอยด์ทั้งหมด และเนื้อหาของสารอนุพันธ์อื่น ๆ ระหว่าง YCH ในป่าและที่ปลูก ดังนั้นจึงอาจมีความแตกต่างด้านคุณภาพระหว่างกัน ในเวลาเดียวกัน สารออกฤทธิ์ที่มีศักยภาพที่ค้นพบใหม่ใน YCH อาจมีค่าอ้างอิงที่สำคัญสำหรับการศึกษาพื้นฐานการทำงานของ YCH และการพัฒนาทรัพยากรของ YCH ต่อไป
ความสำคัญของวัสดุยาแท้ได้รับการยอมรับมานานแล้วในภูมิภาคต้นกำเนิดเฉพาะสำหรับการผลิตยาสมุนไพรจีนที่มีคุณภาพดีเยี่ยม [
8- คุณภาพสูงเป็นคุณลักษณะที่สำคัญของวัสดุยาของแท้ และแหล่งที่อยู่อาศัยเป็นปัจจัยสำคัญที่ส่งผลต่อคุณภาพของวัสดุดังกล่าว นับตั้งแต่ YCH เริ่มถูกนำมาใช้เป็นยา YCH ตามธรรมชาติก็ถูกครอบงำมาเป็นเวลานาน หลังจากประสบความสำเร็จในการแนะนำและเพาะเลี้ยง YCH ในหนิงเซี่ยในช่วงทศวรรษ 1980 แหล่งที่มาของวัตถุดิบยา Yinchaihu ก็ค่อยๆ เปลี่ยนจากป่ามาเป็น YCH ที่เพาะปลูก จากการสอบสวนก่อนหน้านี้เกี่ยวกับแหล่งที่มาของ YCH [
9] และการสำรวจภาคสนามของกลุ่มวิจัยของเรา มีความแตกต่างอย่างมีนัยสำคัญในพื้นที่การกระจายของวัสดุยาที่เพาะปลูกและจากป่า YCH ป่าส่วนใหญ่กระจายอยู่ในเขตปกครองตนเองหนิงเซี่ยหุย มณฑลส่านซี ซึ่งอยู่ติดกับเขตแห้งแล้งของมองโกเลียในและหนิงเซี่ยตอนกลาง โดยเฉพาะอย่างยิ่งทุ่งหญ้าสเตปป์ทะเลทรายในพื้นที่เหล่านี้เป็นที่อยู่อาศัยที่เหมาะสมที่สุดสำหรับการเติบโตของ YCH ในทางตรงกันข้าม YCH ที่ได้รับการเพาะปลูกส่วนใหญ่กระจายไปทางทิศใต้ของพื้นที่จำหน่ายป่า เช่น เทศมณฑลถงซิน (เพาะปลูก I) และพื้นที่โดยรอบ ซึ่งกลายเป็นฐานการเพาะปลูกและการผลิตที่ใหญ่ที่สุดในประเทศจีน และเทศมณฑลเผิงหยาง (เพาะปลูก II) ซึ่งตั้งอยู่ในพื้นที่ทางตอนใต้และเป็นพื้นที่ผลิต YCH อีกแห่งหนึ่ง นอกจากนี้แหล่งที่อยู่อาศัยของพื้นที่เพาะปลูกทั้งสองแห่งข้างต้นไม่ใช่ที่ราบกว้างใหญ่ในทะเลทราย ดังนั้นนอกเหนือจากรูปแบบการผลิตแล้ว ยังมีความแตกต่างอย่างมีนัยสำคัญในถิ่นที่อยู่ของ YCH ในป่าและที่ได้รับการเพาะปลูกอีกด้วย ที่อยู่อาศัยเป็นปัจจัยสำคัญที่ส่งผลต่อคุณภาพของยาสมุนไพร ถิ่นที่อยู่อาศัยที่แตกต่างกันจะส่งผลต่อการก่อตัวและการสะสมของสารทุติยภูมิในพืช ซึ่งส่งผลต่อคุณภาพของผลิตภัณฑ์ยา [
10,
11- ดังนั้นความแตกต่างอย่างมีนัยสำคัญในเนื้อหาของฟลาโวนอยด์ทั้งหมดและสเตอรอลทั้งหมดและการแสดงออกของสารเมตาบอไลต์ 53 ชนิดที่เราพบในการศึกษานี้อาจเป็นผลมาจากการจัดการภาคสนามและความแตกต่างของถิ่นที่อยู่
วิธีหลักวิธีหนึ่งที่สภาพแวดล้อมมีอิทธิพลต่อคุณภาพของวัสดุยาคือการออกแรงกดทับพืชต้นทาง ความเครียดจากสิ่งแวดล้อมปานกลางมีแนวโน้มที่จะกระตุ้นการสะสมของสารทุติยภูมิ [
12,
13- สมมติฐานความสมดุลของการเจริญเติบโต/ความแตกต่างระบุว่า เมื่อสารอาหารมีเพียงพอ พืชจะเติบโตเป็นหลัก ในขณะที่เมื่อสารอาหารไม่เพียงพอ พืชจะสร้างความแตกต่างและผลิตสารทุติยภูมิขึ้นมาเป็นหลัก [
14- ความเครียดจากภัยแล้งที่เกิดจากการขาดน้ำเป็นความเครียดด้านสิ่งแวดล้อมหลักที่พืชในพื้นที่แห้งแล้งต้องเผชิญ ในการศึกษานี้ สภาพน้ำของ YCH ที่ได้รับการเพาะปลูกมีความอุดมสมบูรณ์มากขึ้น โดยมีระดับปริมาณน้ำฝนต่อปีสูงกว่า YCH ในป่าอย่างมีนัยสำคัญ (ปริมาณน้ำสำหรับ Cultivated I อยู่ที่ประมาณ 2 เท่าของ Wild; Cultivated II ประมาณ 3.5 เท่าของ Wild ). นอกจากนี้ดินในสภาพแวดล้อมที่เป็นป่ายังเป็นดินทราย แต่ดินในพื้นที่เกษตรกรรมเป็นดินเหนียว เมื่อเปรียบเทียบกับดินเหนียว ดินทรายมีความสามารถในการกักเก็บน้ำได้ไม่ดี และมีแนวโน้มที่จะทำให้ความเครียดจากภัยแล้งรุนแรงขึ้น ในเวลาเดียวกัน กระบวนการเพาะปลูกมักจะมาพร้อมกับการรดน้ำ ดังนั้นระดับความเครียดจากภัยแล้งจึงอยู่ในระดับต่ำ YCH ตามธรรมชาติเติบโตในแหล่งอาศัยที่แห้งแล้งตามธรรมชาติ ดังนั้นมันจึงอาจประสบกับความเครียดจากภัยแล้งที่รุนแรงยิ่งขึ้น
Osmoregulation เป็นกลไกทางสรีรวิทยาที่สำคัญซึ่งพืชสามารถรับมือกับความเครียดจากภัยแล้ง และอัลคาลอยด์เป็นตัวควบคุมการดูดซึมที่สำคัญในพืชชั้นสูง [
15- เบทาอีนเป็นสารประกอบอัลคาลอยด์ควอเทอร์นารีแอมโมเนียมที่ละลายน้ำได้และสามารถทำหน้าที่เป็นออสโมโพรเทคแทนต์ได้ ความเครียดจากภัยแล้งสามารถลดศักยภาพการดูดซึมของเซลล์ ในขณะที่ออสโมโพรเทคแทนท์จะรักษาและรักษาโครงสร้างและความสมบูรณ์ของโมเลกุลขนาดใหญ่ทางชีววิทยา และบรรเทาความเสียหายที่เกิดจากความเครียดจากภัยแล้งต่อพืชได้อย่างมีประสิทธิภาพ
16- ตัวอย่างเช่น ภายใต้ความเครียดจากภัยแล้ง ปริมาณเบทาอีนของชูการ์บีทและไลเซียมบาร์บารัมเพิ่มขึ้นอย่างมีนัยสำคัญ [
17,
18- ไทรโกเนลลีนเป็นสารควบคุมการเติบโตของเซลล์ และภายใต้ความเครียดจากภัยแล้ง ไตรโกเนลไลน์สามารถยืดระยะเวลาวงจรของเซลล์พืช ยับยั้งการเติบโตของเซลล์ และนำไปสู่การหดตัวของปริมาตรเซลล์ ความเข้มข้นของตัวถูกละลายที่เพิ่มขึ้นในเซลล์ช่วยให้พืชสามารถควบคุมการดูดซึมและเพิ่มความสามารถในการต้านทานความเครียดจากภัยแล้ง [
19- เจียเอ็กซ์ [
20] พบว่าด้วยความเครียดจากภัยแล้งที่เพิ่มขึ้น Astragalus membranaceus (แหล่งการแพทย์แผนจีน) จึงผลิตไทรโกเนลลีนได้มากขึ้น ซึ่งทำหน้าที่ควบคุมศักยภาพในการออสโมติก และปรับปรุงความสามารถในการต้านทานความเครียดจากภัยแล้ง นอกจากนี้ ฟลาโวนอยด์ยังแสดงให้เห็นว่ามีบทบาทสำคัญในการต้านทานพืชต่อความเครียดจากภัยแล้ง [
21,
22- การศึกษาจำนวนมากยืนยันว่าความเครียดจากภัยแล้งในระดับปานกลางเอื้อต่อการสะสมของฟลาโวนอยด์ Lang Duo-Yong และคณะ -
23] เปรียบเทียบผลกระทบของความเครียดจากภัยแล้งต่อ YCH โดยการควบคุมความสามารถในการกักเก็บน้ำในแปลง พบว่าความเครียดจากภัยแล้งยับยั้งการเจริญเติบโตของรากได้ในระดับหนึ่ง แต่ในความเครียดจากภัยแล้งปานกลางและรุนแรง (ความสามารถในการกักเก็บน้ำในสนาม 40%) ปริมาณฟลาโวนอยด์ทั้งหมดใน YCH เพิ่มขึ้น ในขณะเดียวกัน ภายใต้ความเครียดจากภัยแล้ง ไฟโตสเตอรอลสามารถทำหน้าที่ควบคุมการไหลและการซึมผ่านของเยื่อหุ้มเซลล์ ยับยั้งการสูญเสียน้ำ และปรับปรุงความต้านทานต่อความเครียด [
24,
25- ดังนั้นการสะสมที่เพิ่มขึ้นของฟลาโวนอยด์ทั้งหมด สเตอรอลทั้งหมด เบทาอีน ไตรโกเนลลีน และสารทุติยภูมิอื่น ๆ ใน YCH ในป่าอาจเกี่ยวข้องกับความเครียดจากภัยแล้งที่มีความเข้มข้นสูง
ในการศึกษานี้ การวิเคราะห์การเพิ่มคุณค่าวิถีทาง KEGG ได้ดำเนินการกับสารเมตาบอไลต์ที่พบว่ามีความแตกต่างอย่างมีนัยสำคัญระหว่าง YCH ในป่ากับ YCH ที่ได้รับการเพาะปลูก เมแทบอไลต์ที่ได้รับการเสริมสมรรถนะนั้นรวมถึงสิ่งที่เกี่ยวข้องกับวิถีทางของเมแทบอลิซึมของแอสคอร์เบตและอัลดาเรต การสังเคราะห์ทางอะมิโนอะซิล-tRNA เมแทบอลิซึมของฮิสทิดีน และเมแทบอลิซึมของเบต้า-อะลานีน เส้นทางเมแทบอลิซึมเหล่านี้เกี่ยวข้องอย่างใกล้ชิดกับกลไกการต้านทานความเครียดของพืช การเผาผลาญแอสคอร์เบตมีบทบาทสำคัญในการผลิตสารต้านอนุมูลอิสระของพืช เมแทบอลิซึมของคาร์บอนและไนโตรเจน การต้านทานความเครียด และการทำงานทางสรีรวิทยาอื่นๆ [
26- การสังเคราะห์อะมิโนเอซิล-tRNA เป็นวิถีทางที่สำคัญสำหรับการสร้างโปรตีน [
27,
28] ซึ่งเกี่ยวข้องกับการสังเคราะห์โปรตีนที่ทนต่อความเครียด ทั้งวิถีฮิสทิดีนและเบต้าอะลานีนสามารถเพิ่มความทนทานของพืชต่อความเครียดจากสิ่งแวดล้อมได้ [
29,
30- สิ่งนี้บ่งชี้เพิ่มเติมว่าความแตกต่างของสารเมตาบอไลต์ระหว่าง YCH ในป่าและที่ได้รับการเพาะปลูกนั้นมีความสัมพันธ์อย่างใกล้ชิดกับกระบวนการต้านทานความเครียด
ดินเป็นวัสดุพื้นฐานสำหรับการเจริญเติบโตและการพัฒนาของพืชสมุนไพร ไนโตรเจน (N) ฟอสฟอรัส (P) และโพแทสเซียม (K) ในดินเป็นธาตุอาหารที่สำคัญสำหรับการเจริญเติบโตและพัฒนาการของพืช อินทรียวัตถุในดินยังประกอบด้วย N, P, K, Zn, Ca, Mg และองค์ประกอบหลักอื่นๆ และธาตุรองที่จำเป็นสำหรับพืชสมุนไพร สารอาหารที่มากเกินไปหรือไม่เพียงพอ หรืออัตราส่วนสารอาหารที่ไม่สมดุล จะส่งผลต่อการเจริญเติบโตและการพัฒนาและคุณภาพของวัสดุยา และพืชที่แตกต่างกันก็มีความต้องการสารอาหารที่แตกต่างกัน [
31,
32,
33- ตัวอย่างเช่น ความเครียด N ต่ำส่งเสริมการสังเคราะห์อัลคาลอยด์ใน Isatis indigotica และเป็นประโยชน์ต่อการสะสมของฟลาโวนอยด์ในพืช เช่น Tetrastigma hemsleyanum, Crataegus pinnatifida Bunge และ Dichondra repens Forst ในทางตรงกันข้าม N ที่มากเกินไปจะยับยั้งการสะสมของฟลาโวนอยด์ในสายพันธุ์ เช่น Erigeron breviscapus, Abrus cantoniensis และ Ginkgo biloba และส่งผลต่อคุณภาพของวัสดุยา [
34- การใช้ปุ๋ย P มีประสิทธิภาพในการเพิ่มปริมาณกรดไกลซิริซิกและไดไฮโดรอะซิโตนในชะเอมเทศอูราล [
35- เมื่อปริมาณการใช้เกิน 0·12 กก.·ม.−2 ปริมาณฟลาโวนอยด์ทั้งหมดใน Tussilago farfara ลดลง [
36- การใช้ปุ๋ย P มีผลเสียต่อปริมาณโพลีแซ็กคาไรด์ในยาจีนโบราณ rhizoma polygonati [
37] แต่ปุ๋ย K มีประสิทธิภาพในการเพิ่มปริมาณซาโปนิน [
38- การใช้ปุ๋ย 450 กิโลกรัม·ชั่วโมง−2 โพแทสเซียม เป็นวิธีที่ดีที่สุดสำหรับการเจริญเติบโตและการสะสมซาโปนินของโสม Panax notoginseng อายุ 2 ปี [
39- ภายใต้อัตราส่วนของ N:P:K = 2:2:1 ปริมาณสารสกัดไฮโดรเทอร์มอล ฮาร์ปาไจด์ และฮาร์ปาโกไซด์ทั้งหมดมีปริมาณสูงสุด [
40- อัตราส่วนที่สูงของ N, P และ K มีประโยชน์ในการส่งเสริมการเจริญเติบโตของ Pogostemon cablin และเพิ่มปริมาณน้ำมันหอมระเหย อัตราส่วนที่ต่ำของ N, P และ K ช่วยเพิ่มปริมาณส่วนประกอบหลักที่มีประสิทธิภาพของน้ำมันใบต้นกำเนิด Pogostemon cablin [
41- YCH เป็นพืชที่ทนต่อดินแห้งแล้ง และอาจมีข้อกำหนดเฉพาะสำหรับสารอาหาร เช่น N, P และ K ในการศึกษานี้ เมื่อเปรียบเทียบกับ YCH ที่ปลูก ดินของพืช YCH ในป่าค่อนข้างแห้งแล้ง: ปริมาณดิน ของอินทรียวัตถุ N ทั้งหมด P ทั้งหมด และ K ทั้งหมด มีค่าประมาณ 1/10, 1/2, 1/3 และ 1/3 ของพืชที่ปลูก ตามลำดับ ดังนั้นความแตกต่างของธาตุอาหารในดินอาจเป็นอีกสาเหตุหนึ่งของความแตกต่างระหว่างสารเมตาบอไลต์ที่ตรวจพบใน YCH ที่ได้รับการปลูกฝังและ YCH ในป่า เวยเป่า หม่า และคณะ -
42] พบว่าการใช้ปุ๋ย N และปุ๋ย P ในปริมาณที่กำหนดจะช่วยเพิ่มผลผลิตและคุณภาพของเมล็ดพืชได้อย่างมีนัยสำคัญ อย่างไรก็ตาม ผลกระทบของธาตุอาหารต่อคุณภาพของ YCH ยังไม่ชัดเจน และจำเป็นต้องมีการศึกษาเพิ่มเติมเกี่ยวกับมาตรการการปฏิสนธิเพื่อปรับปรุงคุณภาพของวัสดุยา
ยาสมุนไพรจีนมีลักษณะเป็น “แหล่งที่อยู่อาศัยที่ดีส่งเสริมผลผลิต และแหล่งที่อยู่อาศัยที่ไม่เอื้ออำนวยจะปรับปรุงคุณภาพ” [
43- ในกระบวนการเปลี่ยนอย่างค่อยเป็นค่อยไปจากป่าไปสู่การเพาะปลูก YCH ถิ่นที่อยู่ของพืชเปลี่ยนจากที่ราบกว้างใหญ่ในทะเลทรายที่แห้งแล้งและแห้งแล้งไปเป็นพื้นที่เพาะปลูกที่อุดมสมบูรณ์และมีน้ำที่อุดมสมบูรณ์มากขึ้น แหล่งที่อยู่อาศัยของ YCH ที่ได้รับการเพาะปลูกนั้นเหนือกว่าและให้ผลผลิตสูงกว่า ซึ่งเป็นประโยชน์ต่อการตอบสนองความต้องการของตลาด อย่างไรก็ตาม ถิ่นที่อยู่อาศัยที่เหนือกว่านี้นำไปสู่การเปลี่ยนแปลงที่สำคัญในสารเมตาบอไลต์ของ YCH ไม่ว่าสิ่งนี้จะเอื้อต่อการปรับปรุงคุณภาพของ YCH หรือไม่ และวิธีที่จะบรรลุการผลิต YCH คุณภาพสูงผ่านมาตรการการเพาะปลูกบนพื้นฐานทางวิทยาศาสตร์หรือไม่นั้น จำเป็นต้องมีการวิจัยเพิ่มเติม
การเพาะปลูกแหล่งที่อยู่อาศัยจำลองเป็นวิธีการจำลองแหล่งที่อยู่อาศัยและสภาพแวดล้อมของพืชสมุนไพรในป่า โดยอาศัยความรู้เกี่ยวกับการปรับตัวของพืชในระยะยาวให้เข้ากับความเครียดด้านสิ่งแวดล้อมที่เฉพาะเจาะจง [
43- ด้วยการจำลองปัจจัยด้านสิ่งแวดล้อมต่างๆ ที่ส่งผลกระทบต่อพืชป่า โดยเฉพาะอย่างยิ่งถิ่นที่อยู่ดั้งเดิมของพืชที่ใช้เป็นแหล่งของวัสดุยาแท้ วิธีการดังกล่าวใช้การออกแบบทางวิทยาศาสตร์และการแทรกแซงของมนุษย์ที่เป็นนวัตกรรมเพื่อสร้างสมดุลให้กับการเจริญเติบโตและการเผาผลาญทุติยภูมิของพืชสมุนไพรจีน [
43- วิธีการเหล่านี้มีจุดมุ่งหมายเพื่อให้บรรลุการเตรียมการที่เหมาะสมที่สุดสำหรับการพัฒนาวัสดุยาคุณภาพสูง การเพาะปลูกที่อยู่อาศัยจำลองควรเป็นวิธีที่มีประสิทธิภาพสำหรับการผลิต YCH คุณภาพสูง แม้ว่าพื้นฐานทางเภสัชพลศาสตร์ เครื่องหมายคุณภาพ และกลไกการตอบสนองต่อปัจจัยด้านสิ่งแวดล้อมจะไม่ชัดเจนก็ตาม ดังนั้น เราขอแนะนำว่าควรดำเนินการออกแบบทางวิทยาศาสตร์และมาตรการการจัดการภาคสนามในการเพาะปลูกและการผลิต YCH โดยอ้างอิงกับลักษณะสิ่งแวดล้อมของ YCH ในป่า เช่น สภาพดินที่แห้งแล้ง ดินแห้งแล้ง และดินทราย ในเวลาเดียวกัน ก็หวังว่านักวิจัยจะดำเนินการวิจัยเชิงลึกเพิ่มเติมเกี่ยวกับพื้นฐานวัสดุเชิงหน้าที่และเครื่องหมายคุณภาพของ YCH การศึกษาเหล่านี้สามารถให้เกณฑ์การประเมินที่มีประสิทธิภาพมากขึ้นสำหรับ YCH และส่งเสริมการผลิตคุณภาพสูงและการพัฒนาที่ยั่งยืนของอุตสาหกรรม
