Haloksilon ammodendronning ildiz ekssudatlarining o'sish davrlaridagi farqlari va Cistanche Desertikola urug'larining unib chiqish reaktsiyasi

 

Abstrakt

Ildiz ekssudati qanday ekanligini aniqlash uchunHaloksilon ammodendron(saksovul) o'sish yoshiga va qanday qilib farqlanadiCistanche deserticola(Cistanche) urug'ining unib chiqishi bu farqlarga javob beradi, biz Alar mintaqasi, Shinjon, Xitoyda 1, 3 va 6 yoshli saksual o'simliklarni o'rgandik. Ildiz-ekssudat namunalari kompozitsion farqlarni tavsiflash uchun LC-MS asosidagi maqsadsiz metabolomikalar yordamida to'plangan va tahlil qilingan. Parallel ravishda,Cistancheurug'larga turli yosh guruhlaridagi ildiz ekssudatlari bilan ishlov berildi va urug'larning unib chiqish tezligi aniqlandi.

Natijalar sezilarli farqlarni ko'rsatdiCistanchemuolajalar orasida unib chiqish darajasi. 3 yillik ekssudat bilan ishlov berish 1 yillik va 6 yillik ekssudatlardan foydalangan holda ishlov berishdan sezilarli darajada yuqori bo'lgan eng yuqori urug'lanish tezligini keltirib chiqardi, 1 yillik va 6 yillik davolash o'rtasida sezilarli farq aniqlanmadi. Metabolomik tahlil shuni ko'rsatdiki, saksual ildiz ekssudatlarining umumiy metabolik profillari tik yoshda aniq ajralib turadi va eng ko'p farqli metabolitlar 3 yoshdan 1 yoshgacha bo'lgan davrda sodir bo'ladi. Differentsial metabolitlar asosan shakar, vitamin B6 bilan bog'liq molekulalar, flavonoidlar / fenolik moddalar va lipidlar bilan bog'liq molekulalarda boyitilgan. Asosiy yo'l farqlari alfa-linolenik kislota almashinuvi, vitamin B6 metabolizmi va flavonoid bilan bog'liq yo'llar bilan bog'liq. Nihol fenotiplarini birlashtirish orqali keyingi skrining shuni ko'rsatdiki, yuqori o'sish bilan mos keladigan reprezentativ farqlovchi xususiyatlar ham ushbu metabolit toifalari va yo'llarida to'plangan.

Bu topilmalar saksovul ildizi ekssudatlarining naslchilik yoshida aniq kimyoviy tabaqalanishini ko'rsatadi va 3 yoshli saksovul o'simtalarida ekssudatli kimyoviy fon hosil bo'lishidan dalolat beradi.Cistancheurug'ning unib chiqishi. Natijalar ishlab chiqish va optimallashtirish uchun nazariy asos yaratadiCistancheemlash texnikasi.

Kalit so‘zlar: Haloksilon ammodendron; Cistanche deserticola; ildiz ekssudati; metabolizm; turish yoshi gradienti

Kirish

Qurg'oqchil cho'l ekotizimlarini tiklash ko'pincha asosiy butalar o'rnatilishi va davom ettirilishiga tayanadi [1-2].Haloksilon ammodendronShimoliy-G'arbiy Xitoyning cho'l hududlarida qumni mustahkamlovchi odatiy daraxt turi bo'lib, shamol va qumni mahkamlash, sirtni barqarorlashtirish va o'simlik tuzilishini saqlashda muhim rol o'ynaydi [3-4]. Saksovul plantatsiyalarini boshqarish va ekologik funksiyalarini yaxshilash atrofida “ekologik tiklash – o‘rmon xo‘jaligi – resurslardan foydalanish”ning kompleks yo‘li bosqichma-bosqich shakllandi [5–7]. Ushbu yondashuvlar orasida emlashCistanche deserticolasaksovul plantatsiyalari ekologiya va sanoat foydalarini muvozanatlashtiruvchi vakillik rivojlanish modeli sifatida qaraladi [8–9].

 

Xitoyning Shinjon shahridagi Cistanche yetishtirish bazasi

 

Cistanche deserticolasezilarli iqtisodiy ahamiyatga ega va sun'iy etishtirishga bo'lgan talabni rag'batlantirdi [10-11]. Biroq, keng miqyosli ishlab chiqarishda parazitar emlashning muvaffaqiyat darajasi juda o'zgarib turadi, bu esa ushbu modelning barqarorligi va miqyoslanishiga ta'sir qiladi [12].

Saksovul-Cistanche tizimida urug'ning unib chiqishi va xostni erta tanib olish parazitlik munosabatlarini o'rnatish mumkinligini aniqlaydigan muhim bosqichdir [12-13].Cistancheurug'lar juda kichik bo'lib, unib chiqishi ko'p jihatdan xost ildizi ekssudatlarining stimulyatsiyasiga bog'liq [14-15]. Niholdan so'ng, ko'chatlar qisqa vaqt ichida xost ildizlarini topishi va gaustorium shakllanishi jarayoniga kirishi kerak [16]. Shu sababli, xost signallarining intensivligi va tarkibi to'g'ridan-to'g'ri urug'lanish samaradorligi va keyingi parazitizm muvaffaqiyat darajasida aks etadi [16-17]. Majburiy parazit o'simliklar uchun bu signallar, shuningdek, unib chiqishni qo'zg'atish ehtimoli ko'proq bo'lgan vaqt-makon "sharoit kombinatsiyasini" tashkil qilishi mumkin, ya'ni unib chiqish oynasi [18-19].

Saksovul ildizi ekssudati tarkibida xinonlar, organik kislotalar va gormonlar bilan bog'liq molekulalar kabi xostni tanib olish va induksiya jarayonlarida ishtirok etishi mumkin bo'lgan bir necha sinf birikmalari mavjud. Ularning tarkibiga o'simlikning rivojlanish bosqichi va atrof-muhit sharoitlari ta'sir qiladi [20-21]. Oldingi tadqiqotlar shuni ko'rsatadiki, ildiz ekssudati fasllar yoki o'sish bosqichlari bo'yicha dinamik ravishda o'zgarib turadi, bu esa keyinchalik farqlarga olib kelishi mumkin.Cistancheunib chiqish tezligi, gaustorium hosil bo'lish samaradorligi va parazitizmning paydo bo'lishi [22]. Plantatsiyalarni boshqarish nuqtai nazaridan, barqaror yosh gradienti ko'pincha asosiy ildiz tizimining rivojlanishiga, uglerod zahiralarining to'planishiga va rizosfera mikro muhitini barqarorlashtirishga mos keladi. Shunday qilib, ekssudatning kimyoviy fonida tizimli o'zgarishlar bo'lishi mumkin [23-26].

Biroq, yosh farqlari saksovul ildizi ekssudatlarining kimyoviy spektrini qanday o'zgartirishi va bunday o'zgarishlar miqdoriy o'sish reaktsiyalarini keltirib chiqarishi mumkinligi to'g'risida dalillar etarli emas. Bu bo'shliq, shuningdek, mezbon stend yoshini tanlash va asosiy boshqaruv davrlarini rejalashtirish uchun to'g'ridan-to'g'ri miqdoriy ko'rsatmalarni cheklaydi.

Metabolomikalar ildiz-ekssudat metabolitlari profilidagi o'zgarishlarni aniqlashi mumkin. Guruhlarni ajratish va differentsial metabolitlarni aniqlash uchun asosiy komponentlar tahlili (PCA) va ortogonal qisman eng kichik kvadratchalar diskriminant tahlili (OPLS-DA) kabi ko'p o'zgaruvchan statistik usullardan foydalanish mumkin [27-28]. Qo'shimcha yo'l izohi va boyitish tahlili biokimyoviy o'zgarishlar yo'nalishini izohlashga yordam beradi [29-30]. Metabolomik natijalarni funktsional fenotiplar (masalan, urug'larning unib chiqish tezligi) bilan sinxron taqqoslash orqali ekssudatlardagi kimyoviy farqlarni o'lchash mumkin bo'lgan natijalar bilan bog'lash mumkin - "niholning o'sishi va qay darajada" - boshqaruv va qo'llash qarorlarini to'g'ridan-to'g'ri qo'llab-quvvatlash [31-33].

Shu bois bu tadqiqotda Taklamakan cho‘lining chekkasida joylashgan Alar hududidagi turli yoshdagi saksovulzorlarga e’tibor qaratilgan. Biz LC-MS ning maqsadsiz metabolomik profilini aniqlash uchun turli xil yoshdagi ildiz ekssudatlarini yig'dik va o'tkazdik.Cistanchedavolash sifatida bu ekssudatlardan foydalangan holda urug'larning unib chiqishi tahlillari. Biz ildiz-ekssudat metabolitlari profilidagi yoshga bog'liq o'zgarishlarni (umumiy ajratish, metabolitlarni differentsial skrining va yo'lni boyitish) o'rganib chiqdik va ularni urug'lanish tezligidagi farqlarga moslashtirdik. Tadqiqot takomillashtirish uchun miqdoriy havolalarni taqdim etadiCistancheemlash muvaffaqiyati va qurg'oqchil hududlarda mezbon va parazit o'simliklar o'rtasidagi kimyoviy o'zaro ta'sirlar uchun empirik metabolomik dalillarni taqdim etadi.

 

1 Materiallar va usullar

1.1 O'quv hududi

Tadqiqot hududi Alar shahrining cho'l-voha o'tish zonasida, Shinjon, Xitoy, Taklamakan cho'lining shimoliy chekkasida joylashgan. Mintaqa odatda issiq mo''tadil, o'ta qurg'oqchil iqlimga ega, kuchli shamol-qum faolligi, kam yog'ingarchilik va kuchli bug'lanish. Yillik oʻrtacha yogʻin miqdori 40,1–82,5 mm, yillik oʻrtacha bugʻlanish 1876,6–2558,9 mm. Yorug'lik va issiqlik resurslari juda ko'p, kunlik harorat farqlari katta. Yer usti oʻsimliklarida choʻl butalari va siyrak oʻtlar ustunlik qiladi. Saksovul mahalliy shamolga qarshi va qumni mahkamlash uchun ishlatiladigan asosiy konstruktiv tur bo'lib, mintaqa saksovul bilan emlanganlar uchun ham muhim ishlab chiqarish hududidir.Cistanche.

1.2 Namuna olish va qayta ishlash

Namuna olish 2025-yil aprel oyida (bahorda) Alar tumanida o‘tkazildi. 1, 3 va 6 yoshli saksovul oʻsimliklaridan ildiz ekssudati va sinxron tuproq namunalari olindi.Cistancheurug'larning unib chiqishi bo'yicha tajribalar namunalar olingandan keyin o'tkazildi.

1, 3 va 6 yillik muolajalar mos ravishda AO, AT va AS sifatida belgilangan. Har bir davolash AO1–AO3, AT1–AT3 va AS1–AS3 etiketli uchta biologik replikatsiyani o'z ichiga oladi. 1 yillik stendlar dastlabki tashkil etish bosqichini ifodalaydi; 3 yillik stendlar faol rizosfera jarayonlari bilan kuchli o'sish bosqichini ifodalaydi; va 6 yillik stendlar nisbatan barqaror bosqichni ifodalaydi. Xostning rivojlanish bosqichlaridagi farqlarga asoslanib, biz ildiz-ekssudatli kimyoviy o'zgarishlarni ko'chat yoshidagi va uning o'zaro bog'liqligini taqqosladik.Cistancheurug'ning unib chiqishi.

1.2.1 Ildiz ekssudatlarini yig'ish

Ildiz ekssudatlari in situ dala ekstraktsiyasi usuli yordamida yig'ilgan. Har bir o'sish davridagi uchastkada o'sish holati o'xshash, zararkunandalar va kasalliklar aniqlanmagan saksovullar tanlab olindi. Biologik replikatsiya sifatida har bir o'simlik yoshi uchun uchta o'simlik namunasi olindi. Mexanik shikastlanishni minimallashtirib, o'simlik bazasi atrofida ildizlar ehtiyotkorlik bilan qazilgan. Tuproqqa yopishgan tuproq muloyimlik bilan olib tashlandi; ildizlar deionizatsiyalangan suv bilan yuviladi; keyin ildizlar qoplarga solingan va 24 soatlik oldindan ishlov berish uchun joyida qayta ko'milgan.

Oldindan ishlov berishdan so'ng, ildizlar olib tashlandi va yana deionizatsiyalangan suv bilan yaxshilab yuvib tashlang. Ildiz segmentlari namlikni saqlab turish uchun namlangan filtr qog'ozi bilan o'ralgan, 50 ml santrifüj naychalariga joylashtirilgan, parafilm bilan yopilgan va joyida qayta ko'milgan. 24 soatdan keyin filtr qog'oziga o'ralgan ildiz segmentlari yig'ilib, muzda saqlangan va laboratoriyaga olib borilgan.

Laboratoriyada 100 ml deionlangan suv qo'shildi va namunalar ekstraksiya qilish uchun 30 daqiqa davomida chayqatildi. Ekstrakt vakuum-filtrlangan, past bosim ostida konsentrlangan va keyingi LC-MS maqsadsiz metabolomika tahlillari uchun -80 darajada saqlangan. Xuddi shu ekstraktlar urug'larni qayta ishlash tahlillari uchun ham ishlatilgan.

1.2.2 Tuproqdan namuna olish va tuproqning fizik-kimyoviy xossalarini aniqlash

Tuproq namunalari ildiz ekssudati bilan bir vaqtda to'plangan. Namunalar tabiiy ravishda havoda quritilgan, aralashmalar olib tashlandi va fizik-kimyoviy o'lchovlar uchun 2 mm elakdan o'tkazildi, shu jumladan pH, umumiy azot (TN), umumiy fosfor (TP), umumiy kaliy (TK), gidroksidi gidrolizlanadigan azot (AN), mavjud fosfor (AP), mavjud bo'lgan kaliy (organik modda) va. Batafsil usullar 1-jadvalda keltirilgan.

Jadval 1. Tuproqning fizik-kimyoviy ko'rsatkichlari va tahlil usullari

Ko'rsatkich	Qisqartirish	Analitik usul
pH	-	Potensiometrik usul
Jami azot	TN	Kjeldahl usuli
Umumiy fosfor	TP	NaOH sintezi - molibdenli surma kolorimetriyasi (spektrofotometriya)
Umumiy kaliy	TK	NaOH sintez usuli
Ishqoriy gidrolizlanadigan azot	AN	Ishqoriy diffuziya usuli
Mavjud fosfor	AP	Spektrofotometrik usul
Mavjud kaliy	AK	Ammoniy asetatni ekstraksiya qilish usuli
Tuproqning organik moddalari	SOM	Kaliy dixromat oksidlanish usuli

1.3 LC-MS maqsadsiz metabolomika va ma'lumotlarni oldindan qayta ishlash

Ildiz-ekssudat namunalari ultra yuqori samarali suyuqlik xromatografiyasi - yuqori aniqlikdagi massa spektrometriyasi (UHPLC-HRMS) yordamida ijobiy va salbiy elektrosprey ionlash rejimlarida tahlil qilindi. Xom ma'lumotlar quyi oqim tahlillaridan oldin eng yuqori ekstraktsiyaga, saqlash vaqtini to'g'rilashga, eng yuqori hizalanishga, etishmayotgan qiymatlarni qayta ishlashga va normalizatsiyaga duchor bo'ldi.

Sifatni nazorat qilish namunalari va bo'sh boshqaruv elementlari ma'lumotlar barqarorligi va solishtirilishini yaxshilash uchun fon shovqini cho'qqilarini va qayta ishlab chiqarish qobiliyati past bo'lgan xususiyatlarni olib tashlash uchun ishlatilgan. Metabolitlarni identifikatsiyalash va izohlash asosan HMDB, METLIN, MassBank bilan mos keladigan aniq massa, saqlanish vaqti va MS/MS parchalanish naqshlariga asoslangan va yo'l tahlili uchun KEGG xaritasiga kiritilgan. Izoh natijalari mos ishonch bo'yicha filtrlangan va kimyoviy sinf toifalari va yo'l darajasidagi umumlashtirish o'tkazildi.

1.4 CistancheUrug'larning unib chiqishi bo'yicha tajriba

1.4.1 Urug'larni oldindan tozalash

Yig'ilganCistancheUrug'lar 1 soat davomida doimiy haroratli inkubatorga 30 daraja haroratda joylashtiriladi. Urug'larning qobig'i olib tashlandi va urug'lar 2% natriy gipoxloritda 15 daqiqa davomida sirt sterilizatsiya qilindi, steril distillangan suv bilan uch marta yuviladi va steril filtr qog'ozida quritiladi.

1.4.2 Tajribadan oldingi va asosiy urug'lanish shartlarini aniqlash

Turli turlardagi ekssudatlar bilan muolajalar o'rtasida taqqoslashni ta'minlash uchun gibberellin va fluridon uchun qo'shilish shartlarini tekshirish uchun oldindan tajriba o'tkazildi. Sinovdan oldingi natijalarga ko'ra, unib chiqishning yaxshi ko'rsatkichlari va barqaror takrorlanish qobiliyatiga ega kombinatsiya asosiy pro-nihollash sharti sifatida tanlandi: 1 ml 1 g · L - 1 ^ {-1} - 1 gibberellin va 1 ml 10 mg · L - 1 ^ {-1} - 1 fluridon qo'shilishi.

1.4.3 Turli xil turg'un yoshdagi ildiz ekssudati bilan davolash

Yagona bazal urug'lanish sharoitida solishtirish uchun 1, 3 va 6 yillik saksovul o'simliklaridan ildiz ekssudati namunalari teng hajmda qo'shildi.Cistancheurug'larning unib chiqish reaktsiyalari. Ushbu tadqiqot turli turlardagi ekssudatlarning davolash ta'siriga qaratilgan va ekssudat kontsentratsiyasi gradientini o'z ichiga olmagan.

Har bir davolash uchun 50 ta oldindan ishlangan urug'lar filtr-qog'oz usuli yordamida Petri idishlariga solingan va qorong'i joyda 25 daraja inkubatsiya qilingan. Nihol darajasi 10 kundan keyin qayd etilgan. Urug'lanish mezoni sifatida uzunligi > 1 mm bo'lgan ildiz (germ tube) ishlatilgan. Har bir davolash uch marta takrorlanadi.

1.5 Statistik tahlil

Oldindan ishlov berish va normalizatsiya qilishdan so'ng, metabolomik ma'lumotlar ierarxik klasterlash tahlili, PCA va OPLS-DA yordamida stend yoshi o'rtasidagi umumiy farqlarni baholash uchun tahlil qilindi. Differensial metabolitlar VIP> 1 va P <0,05 yordamida tekshirildi. Venn diagrammasi, vulqon uchastkalari, klasterli issiqlik xaritalari va KEGG yo'lini boyitish tahlillari asosiy differentsial metabolik xususiyatlarni izohlash uchun ishlatilgan.

Cistancheurug'ning unib chiqish tezligi bir tomonlama ANOVA yordamida tahlil qilindi; Post hoc taqqoslash Tukey testi yordamida amalga oshirildi. Muhimlik darajasi =0.05\\alpha=0.05 =0.05. da oʻrnatildi

 

2 Natijalar va tahlillar

2.1 Tuproqning fizik-kimyoviy xususiyatlari

Tuproqning fizik-kimyoviy ko'rsatkichlari turli xil ko'chat yoshlari orasida bir oz farqni ko'rsatdi, ammo o'zgarishlarning umumiy hajmi cheklangan edi (2-jadval). Barcha uchastkalarda tuproq gidroksidi, pH 8,35 dan 8,83 gacha bo'lgan. Umumiy azot, umumiy fosfor, umumiy kaliy va organik moddalarning tarkibi odatda past edi. 3 yillik stendlarda nisbatan yuqori TN, TK, SOM va AK; 6 yillik stendlarda TP va AP biroz yuqoriroq edi; va 1 yillik stendlar nisbatan yuqori ANga ega edi. Umuman olganda, tuproq fonlari doimiy yo'nalishli tendentsiyasiz bir oz turg'unlik davrida o'zgarib turardi. Shuning uchun keyingi tahlillar asosan ildiz-ekssudat farqlari va ularning yozishmalariga qaratildiCistancheurug'larning unib chiqish reaktsiyalari.

Jadval 2. Tuproqning fizik-kimyoviy xossalari

Davolash	pH	TN (g·kg⁻¹)	TP (g·kg⁻¹)	TK (g·kg⁻¹)	AN (mg·kg⁻¹)	AP (mg·kg⁻¹)	AK (mg·kg⁻¹)	SOM (g·kg⁻¹)
AO	8.83	0.129	0.591	6.76	11.672	7.171	159.783	2.660
AT	8.35	0.165	0.604	10.69	9.114	7.381	377.900	3.186
AS	8.82	0.101	0.649	7.08	10.697	8.086	185.962	2.547

Eslatmalar:AO=1-yillik stend; AT=3-yillik stend; AS=6-yillik.

 

2.2 Har xil turdosh davrlardagi ildiz ekssudatlarining ta'siriCistancheUrug'larning unib chiqishi

Cistancheurug'larning unib chiqish darajasi turli xil o'sish yoshidagi ildiz ekssudati bilan ishlov berishda sezilarli darajada farq qiladi (1-rasm). 3 yillik stend ekssudat bilan ishlov berish (AT) eng yuqori urug'lanish tezligini 84,66% ± 1,15% ni tashkil etdi. 1 yillik (AO) va 6 yillik (AS) muolajalar mos ravishda 80,89% ± 2,04% va 80,67% ± 0,67% ni berdi. Bir tomonlama ANOVA muolajalar orasida sezilarli farq borligini ko'rsatdi (P=0.022). Tukeyning post hoc testi shuni ko'rsatdiki, AT AO (P=0.038) va AS (P=0.030) dan sezilarli darajada yuqori, AO va AS esa sezilarli darajada farq qilmadi (P=0.980).

Shakl. 1 Turli yoshdagi Haloxylon ammodendron shoxchalaridan ildiz-ekssudatli ishlov berishda Cistanche deserticola urug‘larining unib chiqish tezligidagi farqlar

 

Ushbu natijalar bahor oynasi davrida turli turma yoshdagi ildizlarning ekssudatlari aniq farqlarga mos kelishini ko'rsatadiCistancheUrug'larning unib chiqish reaktsiyalari va 3 yillik o'simliklardan olingan ekssudatlar unib chiqishni rag'batlantiruvchi potentsialni ko'rsatadi. Ushbu farqlarni yanada tushuntirish uchun biz metabolit-profilning umumiy ajralishi va differentsial metabolik xususiyatlarni tahlil qildik.

2.3 Ildiz ekssudatlarining stend davrlaridagi umumiy farqlari

2.3.1 Ildiz-ekssudatli metabolik profillarni umumiy ajratish

Ildiz ekssudatlarining metabolik profillari stend yoshida aniq farqlangan. Global issiqlik xaritasi (2-rasm) ko'rsatdiki, bir xil stend yoshidagi ko'pchilik namunalar bir xil filialda to'plangan, bu guruh ichidagi yaxshi mustahkamlikni ko'rsatadi. Turli xil stend yoshlaridan olingan namunalar nisbatan aniq guruhlanish naqshlarini ko'rsatdi, bu ekssudat tarkibining stend yoshi bilan qayta tashkil etilganligini ko'rsatdi.

PCA natijalari (3-rasm) shuni ko'rsatdiki, birinchi ikkita asosiy komponent umumiy dispersiyaning 46,5% ni tushuntirdi; PC1 va PC2 mos ravishda 32,1% va 14,4% ni tushuntirdi. Turli stend yoshlaridan olingan namunalar tayinlash joyida ajralib turadigan taqsimotlarni ko'rsatdi. Xususan, 1 yillik namunalar 3 va 6 yillik namunalardan farq qiladigan umumiy tarqalish tendentsiyasini ko'rsatdi, bu stend yoshi bilan umumiy ekssudat tarkibida strukturaviy farqlanishni ko'rsatdi. Guruh ichidagi ba'zi o'zgaruvchanlik saqlanib qolgan bo'lsa-da, yoshga bog'liq ajralish tendentsiyasi aniq edi.

 

2.3.2 Guruhlar orasidagi kamsitish

Qo'shimcha o'rindiqlar orasidagi farqlarni solishtirish uchun manfiy ion rejimi ma'lumotlari asosida ikki tomonlama taqqoslashlar (AO va AT, AO va boshqalar AS, AT va AS) o'tkazildi (4-rasm). Barcha uchta taqqoslash biologik replikatsiyalarning aniq ajratilishi va yaxshi klasterlanishini ko'rsatdi, bu esa turg'unlik yoshi o'rtasidagi barqaror metabolik farqlarni ko'rsatdi.

Barcha OPLS-DA modellari R2Y=0.998–1,000 va Q2=0.663–0,873 bilan yaxshi mos va prognozli ishlashni namoyish etdi, bu stendlar orasida ildiz-ekssudat namunalarining mustahkam diskriminatsiyasini ko'rsatadi. Ajralish AS va AO o'rtasida eng aniq bo'ldi, bu 1 va 6 yillik stend ekssudatlari o'rtasidagi eng katta umumiy kompozitsion farqni ko'rsatadi. AT shuningdek, AO va AS dan barqaror ajralishini ko'rsatdi, bu 3 yillik ekssudatlar allaqachon bosqichga xos xususiyatlarga ega ekanligini ko'rsatdi. Umuman olganda, ildiz-ekssudatli metabolit profillari turli xil metabolitlarning quyi oqim tahlillarini va ularning urug'lanish farqlari bilan bog'liqligini qo'llab-quvvatlovchi turli davrlar bo'yicha yuqori darajada farqlanadi.

Shakl. 3 Asosiy komponentlar tahlili

Shakl. 4 Turli yoshdagi Haloxylon ammodendron ildiz ekssudatlarining OPLS-DA balllarini juftlik bilan taqqoslash

 

2.4 Saksovul ildizi ekssudatlarining asosiy differentsial metabolik xususiyatlari

2.4.1 Differensial metabolitlar soni va umumiy xususiyatlar

Har bir juftlik taqqoslashda ma'lum miqdordagi differentsial metabolitlar mavjud (5-rasm). Eng katta raqam AT va AOda sodir bo'lgan, 31 ta differentsial metabolit. AS va AO va AS va AT mos ravishda 24 va 18 ta differensial metabolitlarga ega bo'lib, bu 3 yillik va 1 yillik ekssudatlar o'rtasidagi farqlar eng aniq ekanligini ko'rsatadi.

Etti ta differensial metabolitlar uchala taqqoslashlar bo'yicha taqsimlandi, bu yosh o'zgarishlariga javob beradigan nisbatan barqaror metabolitlar to'plamini ko'rsatadi. Shu bilan birga, har bir taqqoslash ekssudat o'zgarishlarida aniq bosqichga xos xususiyatlarni aks ettiruvchi ba'zi noyob differentsial metabolitlarni saqlab qoldi. Umuman olganda, yosh farqlari nafaqat metabolitlar sonida, balki umumiy va bosqichga xos differentsial metabolitlar birgalikda mavjud bo'lgan tuzilishda ham ifodalangan.

 

Shakl. 5 Haloxylon ammodendron ildiz ekssudatidagi differentsial metabolitlarning oʻsmirlik davridagi Venn diagrammasi

 

2.4.2 Differensial metabolitlarning o'zgarish shakllari

Vulqon uchastkalari va klasterli issiqlik xaritalari o'sish davridagi ildiz ekssudatlarining modulli o'zgarishini ko'rsatdi. Har uchala taqqoslashda (6-rasm) muhim metabolitlar vulqon uchastkalarining har ikki tomonida ham taqsimlangan bo'lib, ular ham yuqoriga, ham pastga tartibga solinadigan metabolitlarga ishora qiladi. Ko'pgina muhim xususiyatlar katta qatlam o'zgarishlarini va kuchli ahamiyatga ega ekanligini ko'rsatdi, bu guruhning bo'linishi tarqoq individual o'zgarishlar emas, balki konsentrlangan metabolik siljishlar to'plami bilan birgalikda amalga oshirilganligini ko'rsatdi.

Metabolit izohlariga asoslanib, asosiy differentsial toifalar shakar, vitamin B6 bilan bog'liq molekulalar, flavonoidlar/fenollar va lipidlar bilan bog'liq molekulalarda jamlangan. Vakil differensial metabolitlarga saxaroza, izopiridoksal, linolenat (18:3), PA 40:7, metil gibberellin A9 va sekologanin kiradi.

AT va AO ga nisbatan eng ko'p differensial metabolitlarni o'z ichiga olgan, bu kimyoviy ishlab chiqarishning 1 yillik stenddan 3 yillik stendlarga kuchliroq o'zgarishini ko'rsatadi. AT va AS o'rtasidagi farqlar ham barqaror edi, bu 3 yillik bosqich 1 va 6 yillik stendlar o'rtasidagi oddiy chiziqli o'tish emas, balki bosqichga xos xususiyatlarga ega ekanligini ko'rsatadi. Umuman olganda, o'sish davri o'rtasidagi farqlar, asosan, bitta metabolitlardagi alohida tebranishlarni emas, balki yuqoridagi metabolitlar toifalari o'rtasidagi muvofiqlashtirilgan o'zgarishlarni aks ettiradi.

 

Shakl. 6 Haloxylon ammodendron ildiz ekssudatlaridagi differentsial metabolitlarning vulqon grafigi.

 

Vakillik differentsial metabolitlarining issiqlik xaritasi (7-rasm) qo'shimcha ravishda biologik replikatsiyalarning yaxshi klasterlanishini va o'smirlar orasidagi aniq ajralishni ko'rsatdi, bu yosh farqlari to'g'ridan-to'g'ri differentsial-metabolit profillarida aks etganligini ko'rsatdi. 3 yillik guruh (AT) turli metabolit modullari bo'yicha AO yoki AS bilan qisman o'xshashlikni ko'rsatdi, ammo o'ziga xos xususiyatlarini saqlab qoldi. Ba'zi metabolitlar ATda cho'qqiga chiqdi, AO va ASda esa pastroq; boshqalar ATda pastroq, ammo AO yoki ASda yuqoriroq edi. Shunday qilib, 3 yillik bosqich oddiy monotonik o'sish / pasayish sxemasiga amal qilmadi, balki aniq bosqichga xos qayta tashkil etish. Ayniqsa, B6 vitamini bilan bog'liq molekulalar (masalan, izopiridoksal, piridoksat), flavonoidlar/fenollar (masalan, quercetin, izokersitrin, skopolin) va lipid bilan bog'liq molekulalar (masalan, linolenat 18:3, PA 40:7, FAO28) modullar o'rtasida: diskriminatsiya tahlillari bilan.

Shakl. 7 Representativ differentsial metabolitlarning ierarxik klasterli issiqlik xaritasi

 

2.4.3 Asosiy metabolik yo'llar

KEGG yo‘llari tahlili shuni ko‘rsatdiki, saksovul ildizi ekssudatidagi yoshga bog‘liq farqlar birinchi navbatda lipid almashinuvi, vitamin/kofaktor almashinuvi va flavonoid bilan bog‘liq ikkilamchi metabolizm bilan bog‘liq (8-rasm). Alfa-linolenik kislota metabolizmi nisbatan yuqori yo'l-ta'sir omili bilan paydo bo'ldi, bu yosh farqlari ostida lipid bilan bog'liq bo'lgan muhim yo'lni ifodalaydi. B6 vitamini metabolizmi ham yuqori ahamiyatga ega bo'lib, kofaktor bilan bog'liq va redoks-gomeostaz bilan bog'liq kichik molekulalarda sezilarli o'zgarishlarni ko'rsatdi.

Ikkilamchi metabolizmda flavonoid biosintezi, flavon va flavonol biosintezi va flavonoidlarning degradatsiyasi boyitilgan, bu fenolik-flavonoid moduli yosh o'zgarishining asosiy yo'nalishi ekanligini ko'rsatadi. Bundan tashqari, benzoat degradatsiyasi kabi aromatik birikma yo'llari ma'lum javoblarni ko'rsatdi. Umuman olganda, saksovul ildizi ekssudatidagi yoshga bog'liq farqlar asosan lipid almashinuvi, vitamin B6 metabolizmi va flavonoid/fenol ikkilamchi metabolizmi atrofida tuzilgan.

2.5 Nihol fenotiplari asosida skrining qilingan vakilli differentsial metabolitlar

Ekssudat farqlari va o'rtasidagi aloqalarni yanada aniqlashtirish uchunCistancheNihol fenotiplari, differensial metabolitlar unib chiqish tezligi naqshlari bilan birlashtirilgan. Nihol tahlillari shuni ko'rsatdiki, AT bilan ishlov berish eng yuqori urug'lanish tezligiga ega, AO va AS esa pastroq va sezilarli darajada farq qilmadi. Bu naqsh saksovulning 3 yillik ekssudatlarida targ'ib qilish uchun qulayroq bo'lgan kimyoviy komponentlar bo'lishi mumkinligini ko'rsatadiCistancheurug'ning unib chiqishi.

Ushbu fenotipga asoslanib, biz (i) AT va AO va AT va AS taqqoslashlarida paydo bo'lgan va (ii) yuqori o'sish bilan mos keladigan o'zgarish tendentsiyalarini ko'rsatgan metabolitlarga ustunlik berdik (3-jadval). Ushbu nomzod differentsial xususiyatlar asosan shakar, lipid bilan bog'liq molekulalar, vitamin B6 bilan bog'liq molekulalar va flavonoidlar / fenolik moddalarda to'plangan va alfa-linolenik kislota metabolizmi, B6 vitamini metabolizmi va flavonoid bilan bog'liq yo'llar bilan bog'liq edi. Ushbu natijalar yuqori o'sish bilan mos keladigan nomzod metabolik xususiyatlar o'rtasida aniq toifalar to'plamini ko'rsatadi, bu metabolitlar yoki tegishli yo'llar urug'lanish fenotipiga hissa qo'shishi mumkinligini ko'rsatadi.

Shakl. 8 Metabolik yoʻlning taʼsir etuvchi omillarining pufakchali diagrammasi

 

 

Tab. 3 Turli yoshdagi haloxylon ammodendron shoxchalaridan ildiz ekssudatlarining differentsial xususiyatlari va Cistanche deserticola urug‘ining unib chiqishi o‘rtasidagi moslik

Taqqoslash guruhi	Niholga javob turi	Asosiy differensial toifalar	Farq xususiyatlari	Reprezentativ differensial metabolitlar
AT va AO	Nihol darajasiAT yuqoriroqdanAO	Shakarlar, vitamin B6 bilan bog'liq, flavonoidlar / fenolik kislotalar, lipidlar	Muhim modulli qayta tashkil etishda ekssudatlarda3 yilturish yoshi	saxaroza; izopiridoksal; piridoksat; Quercetin; izokersitrin; Linolenat (18:3)
AS va AT	Nihol darajasiAS pastroqdanAT	Shakar, flavonoidlar, gibberellinlar	O'rtasidagi farqlash6 yilva3 yilda turadisignalizatsiyavaikkilamchi metabolizmdarajalari	saxaroza; izokersitrin; Metil gibberellin A9
AS va AO	Nihol tezligidagi farqahamiyatli emas	B6 vitamini bilan bog'liq, lipidlar	Katta metabolik farqlarorasida1 yilva6 yilturadi, lekinunumdorlik farqi yo'q	Isopiridoksal va boshqalar.

3 Munozara

3.1 Saksovul ildizi ekssudatlarining kimyoviy tabaqalanishini o‘stirish yoshiga bog‘liq.

O'simlik ildizining ekssudati statik emas; ular rivojlanish bosqichiga, resurslarning taqsimlanishiga va rizosfera muhitining o'zgarishiga dinamik ravishda moslashadi. McLaughlin va boshqalar. [22] shuni ko'rsatdiki, ildiz ekssudati o'simlik turlari va vaqt oralig'ida sezilarli darajada farq qiladi, bu kuchli fazoviy-vaqt dinamikasini ko'rsatadi. Chen va boshqalar. [23] shuningdek, daraxtning yoshi ham, fasli ham Xitoy archa plantatsiyalarida ildizlarning ekssudatsiya strategiyasi va metabolitlar tarkibini sezilarli darajada o'zgartirib, metabolik natijalarning yosh bosqichidagi aniq farqlarini ko'rsatadi. Ushbu tadqiqotlar ildiz-ekssudat kimyosining rivojlanish bosqichiga asoslangan differentsiatsiyasi uchun fiziologik-ekologik asosni qo'llab-quvvatlaydi.

Ushbu tadqiqotda saksovul ildizining ekssudati umumiy metabolit-profil darajasida o'sish yoshi o'rtasida aniq farqlanishni ko'rsatdi. Issiqlik xaritasi klasteri, PCA va OPLS-DA barcha o'simliklar yoshi o'rtasida barqaror ajralishni ko'rsatdi, bu ko'chat yoshi saksovul ildizi ekssudatlarining bosqichga xos kimyoviy qayta tashkil etilishiga olib kelishi mumkinligini ko'rsatadi. Bu o'simlikning o'sish bosqichi ekssudat tarkibiga ta'sir etishi haqidagi mavjud ma'lumotlarga mos keladi va saksovul-Cistanche xost tizimida yoshning o'zgarishi ildizdan olingan signallarning fonini shakllantiruvchi muhim ekologik omil bo'lishi mumkinligini ko'rsatadi.

Bundan tashqari, yosh o'zgarishlari nafaqat uy egasining rivojlanish bosqichiga, balki rizosfera muhitining o'zgarishiga ham mos keladi. Tuproqning ozuqaviy moddalar darajasi, pH, organik moddalar va sho'rlanish sharoitlari o'simliklarning ozuqaviy moddalarini olishiga, uglerodning taqsimlanishiga va rizosferaning barqarorligiga ta'sir qilishi mumkin, shu bilan ildiz ekssudatlarining tarkibi va ajralib chiqish jarayonlarini yanada tartibga soladi.

3.2 3 yillik saksovuldan olingan ekssudatlar yuqoriga to'g'ri keladiCistancheUrug'larning unib chiqish darajasi

Parazit o'simliklar urug'ining unib chiqishi mezbondan olingan kimyoviy signallarga juda bog'liq. Nelson [16] Orobanchaceaedagi ildiz-parazit o'simliklar odatda xost mavjudligini aniqlash va unib chiqishni boshlash uchun mezbon ildizdan chiqarilgan signal molekulalariga tayanishini ta'kidladi; bunday "xost tomonidan induktsiyalangan unib chiqish" asosiy adaptiv mexanizmdir.

Ushbu tadqiqotda,Cistancheurug‘ning unib chiqish darajasi 3 yillik saksovul ekssudati bilan davolashda eng yuqori bo‘ldi, bu 1 yillik va 6 yillik ekssudat bilan ishlov berishdan sezilarli darajada yuqori bo‘ldi, 1 yil va 6 yillik davolash o‘rtasida sezilarli farq kuzatilmadi. Bu shuni ko'rsatadiki, har xil turdagi xostlar nafaqat turli xil miqdordagi ekssudatlarni, balki kimyoviy jihatdan har xil o'sishni rag'batlantiradigan fonlarni ham beradi. AT va AO ning eng ko'p differentsial metabolitlarga ega bo'lganligi shuni ko'rsatadiki, 1 yildan 3 yilgacha bo'lgan kimyoviy qayta tashkil etish eng katta bo'lib, yuqori o'sish yo'nalishiga mos keladi.

Bu naqsh saksovulning o'sish bosqichidagi farqlarga va tegishli resurslarni taqsimlash strategiyalariga taalluqli bo'lishi mumkin. Bir yillik saksovul erta o'sish bosqichida, bu erda o'simliklar to'liq barqarorlashmagan, ildiz tizimlari va resurslarni o'zlashtirish nisbatan cheklangan va metabolik mahsulotlar o'z-o'zidan o'sishni ta'minlashga ko'proq e'tibor qaratilishi mumkin. Olti yillik saksovul nisbatan etuk bosqichda, bunda resurslarni taqsimlash parvarishlash, tuzilmaviy barqarorlik va atrof-muhitga moslashishga o'tishi mumkin, bu esa yanada barqaror ekssudatsiya strategiyalariga olib keladi. Aksincha, 3 yillik saksovul odatda kuchli o'sish bosqichida bo'lib, ildizning faol kengayishi, ozuqa moddalarining so'rilishi va er ostidagi metabolizm bilan bog'liq bo'lib, uning boy va o'zgaruvchan ildiz-ekssudat profilini shakllantirish ehtimoli ko'proq. Shu asosda, 3 yillik davolashda metabolitlarning aniq qayta tashkil etilishi va yuqori o'sish darajasi, rizosfera signalizatsiyasini boshlash uchun qulayroq muhitni aks ettirishi mumkin.Cistanchebahorgi deraza davrida urug'larning unib chiqishi.

3.3 Nihol reaktsiyalariga mos keladigan asosiy differentsial metabolik xususiyatlar

Metabolomika murakkab namunalardagi metabolit-profil o'zgarishlarini samarali ravishda aniqlaydi. Yo'lni boyitish tahlili bilan birlashganda, u tizim darajasida asosiy o'zgarishlar yo'nalishlarini aniqlash imkonini beradi. Oldingi tadqiqotlar [31-33] shuni ko'rsatadiki, metabolomik natijalarni urug'larning unib chiqishi kabi funktsional fenotiplar bilan birlashtirish nomzod metabolitlarini yoki fenotipik o'zgarishlarga mos keladigan yo'llarni maqsadli aniqlashga yordam beradi. Ildiz ekssudatlari uchun "birinchi fenotip, metabolitlarni kuzatish" strategiyasi o'ziga xos biologik ta'sirlar bilan bog'liq bo'lgan nomzodning metabolik xususiyatlarini aniqlash uchun ayniqsa foydalidir.

Ushbu tadqiqotda fenotipga asoslangan skrining shuni ko'rsatdiki, 3 yillik davolashda yuqori o'sish tezligiga mos keladigan vakillik farqlari asosan qandlar, vitamin B6 bilan bog'liq molekulalar, flavonoidlar / fenolik moddalar va lipidlar bilan bog'liq molekulalarda to'plangan, alfa-linolenik kislota metabolizmi, B vitamini bilan bog'liq metabolizm, flavonoid metabolizmi. Mexanik jihatdan shakar rizosferadagi uglerod ta'minoti va taqsimlanishidagi o'zgarishlarni aks ettirishi mumkin; lipid bilan bog'liq molekulalar membrana lipidlarini qayta qurish va stress signalini tartibga solish bilan bog'liq bo'lishi mumkin; flavonoidlar/fenollar xost-parazitni aniqlash va rizosfera signalini uzatishda ishtirok etishi mumkin; va vitamin B6 bilan bog'liq molekulalar metabolik gomeostaz va stressni buferlash bilan bog'liq bo'lishi mumkin. Ushbu metabolik toifalar AT guruhida muvofiqlashtirilgan o'zgarishlarni ko'rsatdi.

CistancheTegishli tadqiqotlar shuni ko'rsatadiki, mezbondan olingan fenolik kislotalar induksiya jarayonlariga ta'sir qilishi mumkin va mezbon ildizlardagi fenolik / aromatik ikkilamchi metabolitlar parazitar reaktsiyalarda rol o'ynashi mumkin [14]. Garchi ushbu tadqiqot bitta metabolitning unib chiqishini kuchaytiruvchi hal qiluvchi omil ekanligini to'g'ridan-to'g'ri isbotlay olmasa-da, 3 yillik guruhda kuzatilgan toifalar bo'yicha klasterli o'zgarishlar shuni ko'rsatadiki, unib chiqishni rag'batlantiruvchi afzallik ko'proq bitta molekulaning tasodifiy ko'payishidan ko'ra, kompozit kimyoviy fonni tashkil etuvchi bir nechta metabolit sinflarining muvofiqlashtirilgan qayta tashkil etilishidan kelib chiqadi.

3.4 Amaliy ta'sir va o'rganish cheklovlari

Ishlab chiqarish-amaliyot nuqtai nazaridan, natijalar bahorgi deraza davrida 3 yillik saksovul uchun yaxshi imkoniyatlarga ega bo'lishi mumkinligini ko'rsatadi.Cistancheemlash, o'rmon ostida mezbonlik yoshi tanlash uchun ma'lumotnoma beradiCistancheetishtirish va emlash muvaffaqiyatini yaxshilash uchun texnik rivojlanishning mumkin bo'lgan yo'nalishlari.

Biroq, bu tadqiqot bitta bahor namunasiga asoslanadi va xulosalar asosan bahor oynasidagi munosabatlarni aks ettiradi; butun yil uchun to'g'ridan-to'g'ri ekstrapolyatsiya hali qo'llab-quvvatlanmaydi. Bundan tashqari, ekssudat metabolit xususiyatlarini shakllantirishda tuproq fonining roli ko'p jihatdan noaniq bo'lib qolmoqda va korrelyatsiya tahlillari, boshqariladigan tajribalar yoki multi-omik yondashuvlar orqali qo'shimcha tasdiqlanishi kerak. Maqsadsiz metabolomikalar, shuningdek, izomer aralashuvi va ba'zi metabolitlar uchun cheklangan identifikatsiya ishonchi kabi cheklovlarga ega. Shuning uchun, lipid bilan bog'liq, vitamin B6 bilan bog'liq va flavonoid / fenolik molekulalar to'liq tasdiqlangan asosiy induksiya omillari emas, balki nomzod yo'nalishlari sifatida ko'rib chiqilishi kerak. Va nihoyat, emlashning amaliy natijalariga parazitlarning paydo bo'lishi, gaustorium shakllanishi, keyingi o'sish, dala suvi-tuz sharoiti va boshqaruv amaliyoti kabi ko'plab omillar ta'sir ko'rsatadi. Haqiqiy ishlab chiqarishga tarjimani kuchaytirish uchun dalada emlash sinovlari, parazitizmni aniqlash so'rovlari va asosiy nomzod metabolitlarini maqsadli tekshirishni birlashtirgan keyingi ishlar zarur.

 

4 Xulosa

Saksovul ildizi-ekssudati tarkibining turli davrlarda kimyoviy qayta tashkil etilishi o'simliklardagi farqlarga aniq mos keldi.CistancheParazit urug'larning unib chiqishi fenotiplarini tartibga solishda mezbon rivojlanish bosqichining ahamiyatini ta'kidlab, urug'larning unib chiqish reaktsiyalari. Aprel oyida ildizlarning ekssudati metabolik profillari o'sish yoshida sezilarli darajada farq qildi. 3 yillik saksovul ekssudati eng aniq farqlarni ko'rsatdi va eng yuqori darajaga to'g'ri keldiCistancheurug'larning unib chiqish darajasi. Yuqori urug'lanishga mos keladigan vakillik differentsial xususiyatlari asosan shakar, vitamin B6 bilan bog'liq molekulalar, flavonoidlar/fenollar va lipidlar bilan bog'liq molekulalarda to'plangan bo'lib, alfa-linolenik kislota almashinuvi, vitamin B6 metabolizmi va flavonoid bilan bog'liq yo'llarni o'z ichiga oladi. O'sish yoshi - ekssudat - urug'lanish munosabatlari oddiy chiziqli yaxshilanishga ergashmadi; oraliq o'stirish yoshi yuqori unib chiqish reaktsiyasiga mos keladigan kimyoviy fonni shakllantirish ehtimoli ko'proq edi.

 

Muallif hissalari

Chjao Chjen: kontseptualizatsiya, metodologiya, tergov, ma'lumotlarni qayta ishlash, ma'lumotlarni tahlil qilish, loyihalash, vizualizatsiya.
Fan Jinglong: metodologiya, ko'rib chiqish va tahrirlash, vizualizatsiya, nazorat, loyihani boshqarish, moliyalashtirish.
Dong Weikang: tergov, ma'lumotlar kuratsiyasi.
Chjou Zhibin: resurslar, nazorat, moliyalashtirish.
Li Bingven, Vang Shijie: metodologiya, resurslar, nazorat, moliyalashtirish.