중국 약전(2020년 판)에서는 YCH의 메탄올 추출물이 20.0% 이상이어야 한다고 요구합니다.2], 다른 품질 평가 지표는 지정되지 않았습니다. 본 연구 결과, 야생 시료와 재배 시료의 메탄올 추출물 함량은 모두 약전 기준에 부합하며, 유의한 차이는 없는 것으로 나타났다. 따라서 해당 지수에 따르면 야생 시료와 재배 시료 사이에는 뚜렷한 품질 차이가 없었습니다. 그러나 야생 시료의 총 스테롤과 총 플라보노이드 함량은 재배 시료에 비해 유의하게 높았다. 추가 대사체 분석을 통해 야생 샘플과 재배 샘플 사이에 풍부한 대사산물 다양성이 밝혀졌습니다. 또한 97개의 상당히 다른 대사산물이 선별되었습니다.보충 표 S2. 이러한 상당히 다른 대사산물 중에는 활성 성분으로 보고된 β-시토스테롤(ID: M397T42)과 퀘르세틴 유도체(M447T204_2)가 있습니다. 트라이고넬린(M138T291_2), 베타인(M118T277_2), 푸스틴(M269T36), 로테논(M241T189), 아크티인(M557T165) 및 로간산(M399T284_2)과 같은 이전에 보고되지 않은 성분도 차등 대사산물에 포함되었습니다. 이러한 구성 요소는 항산화, 항염증, 자유 라디칼 제거, 항암 및 죽상경화증 치료에 다양한 역할을 하므로 YCH의 추정되는 새로운 활성 구성 요소가 될 수 있습니다. 유효성분의 함량에 따라 약재의 효능과 품질이 결정됩니다.7]. 요약하면, 유일한 YCH 품질 평가 지표인 메탄올 추출물에는 몇 가지 한계가 있으며, 보다 구체적인 품질 지표에 대한 추가 연구가 필요합니다. 야생 YCH와 재배 YCH 사이에는 총 스테롤, 총 플라보노이드 및 기타 많은 차등 대사산물 함량에 상당한 차이가 있었습니다. 그래서 잠재적으로 그들 사이에 약간의 품질 차이가 있었습니다. 동시에, YCH에서 새로 발견된 잠재적 활성 성분은 YCH의 기능적 기반 연구와 YCH 자원의 추가 개발에 중요한 참고 가치를 가질 수 있습니다.
우수한 품질의 한약재를 생산하기 위해서는 특정 원산지에서 진정한 약재의 중요성이 오랫동안 인식되어 왔습니다.
8]. 고품질은 정품 약재의 필수 속성이며, 서식지는 해당 소재의 품질에 영향을 미치는 중요한 요소입니다. YCH가 약으로 사용되기 시작한 이래 오랫동안 야생 YCH가 지배해 왔습니다. 1980년대 닝샤에서 YCH가 성공적으로 도입되고 국산화된 후, YCH의 원료 공급원은 점차 야생에서 재배된 YCH로 전환되었습니다. YCH 소스에 대한 이전 조사에 따르면 [
9]와 우리 연구팀의 현장조사 결과, 재배약재와 야생약재의 분포지역에 상당한 차이가 있는 것으로 나타났다. 야생 YCH는 주로 내몽골 건조지대와 닝샤 중부 지역에 인접한 산시성 닝샤 회족 자치구에 분포합니다. 특히 이들 지역의 사막 대초원은 YCH 성장에 가장 적합한 서식지입니다. 이에 반해 재배되는 YCH는 중국 최대의 재배생산기지가 된 퉁신현(재배Ⅰ) 및 그 주변지역, 펑양현(재배Ⅱ) 등 야생분포지역 남쪽에 주로 분포한다. 는 좀 더 남쪽 지역에 위치하고 있으며 YCH를 재배하는 또 다른 생산지입니다. 또한, 위 두 경작지의 서식지는 사막 초원이 아닙니다. 따라서 생산 방식 외에도 야생 YCH와 재배 YCH의 서식지에도 상당한 차이가 있습니다. 서식지는 한약재의 품질에 영향을 미치는 중요한 요소이다. 다양한 서식지는 식물 내 2차 대사산물의 형성과 축적에 영향을 미쳐 의약품의 품질에도 영향을 미칩니다.
10,
11]. 따라서 본 연구에서 발견한 총 플라보노이드와 총 스테롤의 함량과 53종의 대사산물 발현의 유의미한 차이는 현장 관리와 서식지의 차이에 따른 결과일 수 있다.
환경이 약재의 품질에 영향을 미치는 주요 방법 중 하나는 원료 식물에 스트레스를 가하는 것입니다. 적당한 환경 스트레스는 2차 대사산물의 축적을 자극하는 경향이 있습니다.
12,
13]. 성장/분화 균형 가설은 영양분 공급이 충분하면 식물이 주로 자라는 반면, 영양분이 부족하면 식물은 주로 분화하여 더 많은 2차 대사산물을 생산한다는 것입니다.
14]. 물 부족으로 인한 가뭄 스트레스는 건조한 지역의 식물이 직면하는 주요 환경 스트레스입니다. 본 연구에서 재배된 YCH의 수질은 더 풍부하여 연간 강수량은 야생 YCH에 비해 상당히 높습니다(재배 I의 급수량은 야생의 약 2배, 재배 II의 급수량은 야생의 약 3.5배) ). 또한, 야생환경의 토양은 사질토이지만, 농경지의 토양은 점토질 토양이다. 점토에 비해 모래 토양은 보수 능력이 낮고 가뭄 스트레스를 악화시킬 가능성이 더 높습니다. 동시에 재배과정에 물주기가 동반되는 경우가 많아 가뭄스트레스 정도도 낮았다. 야생 YCH는 가혹한 자연 건조 서식지에서 자라기 때문에 더 심각한 가뭄 스트레스를 겪을 수 있습니다.
삼투압 조절은 식물이 가뭄 스트레스에 대처하는 중요한 생리적 메커니즘이며, 알칼로이드는 고등 식물에서 중요한 삼투압 조절제입니다.
15]. 베타인은 수용성 알칼로이드 4차 암모늄 화합물이며 삼투압 방지제 역할을 할 수 있습니다. 가뭄 스트레스는 세포의 삼투압 잠재력을 감소시킬 수 있는 반면, 삼투압 방지제는 생물학적 거대분자의 구조와 완전성을 보존 및 유지하고 가뭄 스트레스로 인한 식물의 피해를 효과적으로 완화합니다.
16]. 예를 들어, 가뭄 스트레스 하에서 사탕무와 Lycium barbarum의 베타인 함량이 크게 증가했습니다.
17,
18]. 트리고넬린은 세포 성장 조절제이며, 가뭄 스트레스 하에서는 식물 세포 주기의 길이를 연장하고 세포 성장을 억제하며 세포 부피 감소를 초래할 수 있습니다. 세포 내 용질 농도의 상대적 증가는 식물이 삼투압 조절을 달성하고 가뭄 스트레스에 저항하는 능력을 향상시킬 수 있게 해줍니다.
19]. 지아엑스 [
20]는 가뭄 스트레스가 증가함에 따라 황기(중국 전통 의학의 원천)가 삼투압을 조절하고 가뭄 스트레스에 저항하는 능력을 향상시키는 작용을 하는 트라이고넬린을 더 많이 생성한다는 사실을 발견했습니다. 플라보노이드는 또한 가뭄 스트레스에 대한 식물의 저항성에 중요한 역할을 하는 것으로 나타났습니다.
21,
22]. 많은 연구에서 적당한 가뭄 스트레스가 플라보노이드 축적에 도움이 된다는 것이 확인되었습니다. Lang Duo-Yong et al. [
23] 현장에서 수분 보유 용량을 제어하여 YCH에 대한 가뭄 스트레스의 영향을 비교했습니다. 가뭄 스트레스는 어느 정도 뿌리의 성장을 억제하는 것으로 나타났으나, 중간 및 심한 가뭄 스트레스(밭 보수 능력 40%)에서는 YCH의 총 플라보노이드 함량이 증가한 것으로 나타났습니다. 한편, 가뭄 스트레스 하에서 피토스테롤은 세포막 유동성과 투과성을 조절하고 수분 손실을 억제하며 스트레스 저항성을 향상시키는 역할을 할 수 있습니다.
24,
25]. 따라서 야생 YCH에서 총 플라보노이드, 총 스테롤, 베타인, 트리고넬린 및 기타 2차 대사산물의 축적 증가는 고강도 가뭄 스트레스와 관련이 있을 수 있습니다.
본 연구에서는 야생 YCH와 재배 YCH 간에 유의미한 차이가 있는 것으로 밝혀진 대사산물에 대해 KEGG 경로 농축 분석을 수행했습니다. 강화된 대사산물에는 아스코르베이트 및 알다레이트 대사, 아미노아실-tRNA 생합성, 히스티딘 대사 및 베타-알라닌 대사 경로에 관여하는 대사산물이 포함되었습니다. 이러한 대사 경로는 식물의 스트레스 저항 메커니즘과 밀접한 관련이 있습니다. 그 중 아스코르브산 대사는 식물의 항산화 생산, 탄소 및 질소 대사, 스트레스 저항성 및 기타 생리적 기능에 중요한 역할을 합니다.
26]; 아미노아실-tRNA 생합성은 단백질 형성에 중요한 경로이다.
27,
28], 이는 스트레스 저항성 단백질의 합성에 관여합니다. 히스티딘과 β-알라닌 경로는 모두 환경 스트레스에 대한 식물의 내성을 향상시킬 수 있습니다.
29,
30]. 이는 또한 야생 YCH와 재배 YCH 사이의 대사산물의 차이가 스트레스 저항 과정과 밀접하게 관련되어 있음을 나타냅니다.
토양은 약용 식물의 성장과 발달을 위한 물질적 기반입니다. 토양 속의 질소(N), 인(P), 칼륨(K)은 식물의 성장과 발육에 중요한 영양원입니다. 토양 유기물에는 또한 약용 식물에 필요한 N, P, K, Zn, Ca, Mg 및 기타 거대 원소와 미량 원소가 포함되어 있습니다. 영양소의 과잉 또는 결핍 또는 불균형한 영양소 비율은 약재의 성장 및 발달과 품질에 영향을 미치며, 식물마다 영양소 요구량이 다릅니다.
31,
32,
33]. 예를 들어, 낮은 N 스트레스는 Isatis indigotica에서 알칼로이드 합성을 촉진했으며 Tetrastigma hemsleyanum, Crataegus pinnatifida Bunge 및 Dichondra repens Forst와 같은 식물에서 플라보노이드 축적에 유익했습니다. 대조적으로, N이 너무 많으면 Erigeron breviscapus, Abrus cantoniensis 및 Ginkgo biloba와 같은 종에서 플라보노이드의 축적을 억제하고 약재의 품질에 영향을 미쳤습니다.
34]. P비료의 시용은 우랄감초의 글리시리진산과 디히드로아세톤의 함량을 증가시키는 데 효과적이었다.
35]. 시비량이 0·12kg·m−2를 초과하면 투실라고 파르파라의 총 플라보노이드 함량이 감소하였다[
36]. P비료의 시용은 한약재인 rhizoma 다각형의 다당류 함량에 부정적인 영향을 미쳤습니다.
37], 그러나 K 비료는 사포닌 함량을 높이는 데 효과적이었습니다 [
38]. 450kg·hm−2K 비료를 시비한 것이 2년근 죽칠인삼의 성장과 사포닌 축적에 가장 좋았다.
39]. N:P:K=2:2:1의 비율에서 열수추출물, 하르파자이드, 하르파고사이드의 총 함량이 가장 높았다.
40]. N, P 및 K의 비율이 높을수록 포고스테몬 카블린의 성장을 촉진하고 휘발성 오일의 함량을 높이는 데 유리했습니다. N, P, K의 비율이 낮아 포고스테몬캐블린줄기잎오일의 주요 유효성분 함량을 높였습니다.
41]. YCH는 불모지 토양에 강한 식물이며 N, P 및 K와 같은 영양소에 대한 특정 요구 사항이 있을 수 있습니다. 이 연구에서 재배된 YCH와 비교하여 야생 YCH 식물의 토양은 상대적으로 불모지였습니다. 유기물의 총 N, 총 P 및 총 K는 각각 재배 식물의 약 1/10, 1/2, 1/3 및 1/3이었습니다. 따라서 토양 영양분의 차이는 재배 YCH와 야생 YCH에서 검출된 대사산물 간의 차이에 대한 또 다른 이유일 수 있습니다. 웨이바오 마 외. [
42] 일정량의 N 비료와 P 비료를 시용하면 종자의 수확량과 품질이 크게 향상되는 것으로 나타났습니다. 그러나 YCH의 품질에 대한 영양원소의 영향은 명확하지 않으며 약재의 품질을 향상시키기 위한 시비 조치에 대한 추가 연구가 필요합니다.
한약재는 “좋은 서식지는 수확량을 촉진하고, 불리한 서식지는 품질을 향상시킨다”는 특징을 가지고 있습니다.
43]. 야생에서 재배된 YCH로 점진적으로 전환하는 과정에서 식물의 서식지는 건조하고 척박한 사막 대초원에서 물이 더 풍부한 비옥한 농지로 바뀌었습니다. 재배된 YCH의 서식지가 우수하고 수확량이 높아 시장 수요를 충족하는 데 도움이 됩니다. 그러나 이 우수한 서식지는 YCH의 대사산물에 상당한 변화를 가져왔습니다. 이것이 YCH의 품질 향상에 도움이 되는지 여부와 과학 기반 재배 방법을 통해 YCH의 고품질 생산을 달성하는 방법에 대해서는 추가 연구가 필요합니다.
모의 서식지 재배는 특정 환경 스트레스에 대한 식물의 장기적인 적응에 대한 지식을 바탕으로 야생 약용 식물의 서식지와 환경 조건을 시뮬레이션하는 방법입니다.
43]. 야생 식물에 영향을 미치는 다양한 환경 요인, 특히 진정한 약재의 원천으로 사용되는 식물의 원래 서식지를 시뮬레이션함으로써 이 접근 방식은 과학적 설계와 혁신적인 인간 개입을 사용하여 한약 식물의 성장과 2차 대사의 균형을 맞춥니다.
43]. 이 방법은 고품질 의약 재료 개발을 위한 최적의 장치를 마련하는 것을 목표로 합니다. 모의 서식지 재배는 약력학적 기초, 품질 지표 및 환경 요인에 대한 반응 메커니즘이 불분명한 경우에도 YCH의 고품질 생산을 위한 효과적인 방법을 제공해야 합니다. 따라서 우리는 YCH의 재배 및 생산에 대한 과학적 설계 및 현장 관리 조치가 건조, 불모 및 모래 토양 조건과 같은 야생 YCH의 환경적 특성을 참조하여 수행되어야 한다고 제안합니다. 동시에 연구자들이 YCH의 기능성 소재 기반과 품질 지표에 대해 더욱 심층적인 연구를 수행할 것으로 기대됩니다. 이러한 연구는 YCH에 대한 보다 효과적인 평가 기준을 제공하고 업계의 고품질 생산과 지속 가능한 발전을 촉진할 수 있습니다.