Del 2 Kjemisk og genetisk diskriminering av cistancher Herba basert på UPLC-QTOF/MS og DNA-strekkoding
Mar 03, 2022
Kontakt: Audrey Hu Whatsapp/hp: 0086 13880143964 E-post:audrey.hu@wecistanche.com
OPLS-DA og markøridentifikasjon For å identifisere potensielle kjemiske markører for diskriminering av de to artene, ble S-plotten til OPLS-DA generert (fig. 3). I S-plottet representerer hvert punkt ett tR–m/z ionepar. X- og Y-aksene representerer henholdsvis bidraget og tilliten til ionet; jo lengre avstand ionet tR–m/z-paret peker fra null, desto større er bidraget/sikkerheten til dette ikonet til forskjellen mellom de to gruppene. Dermed representerer tR–m/z-ionet som peker mot de to endene av 'S' de karakteristiske markørene med høyest sikkerhet i hver gruppe. OPLS-DA-resultatene viste at UPLC-QTOF/MS kunne brukes til å skilleCistanche deserticolafraCistanche tubulosa(Fig. 3). Totalt seks troverdige og signifikante markører ble bestemt for å lette diskrimineringen av disse gruppene (tabell 3). Identiteten til tre potensielle markører ble foreløpig tildelt. Komponentene som var korrelert med disse tre ionene ble tentativt identifisert som isomerer av campneosid II, cistanosid C og cistanosid A. Markørforbindelsene a, b og c kunne brukes til å skille de to planteartene, ettersom ioneintensitetene til a og b iCistanche deserticolavar høyere enn iCistanche tubulosa(Fig. 4A, 4B), og markør c kunne detekteres iCistanche tubulosa, men ikke iCistanche deserticola(Fig. 4C).
DNA-strekkoding: sekvensinformasjon og identifiseringseffektivitet
Sekvensinformasjon ble vist i tabell 4. Den gjennomsnittlige genetiske avstanden til psbA-trnH (0.1732) var større enn de to andre regionene (0.0740 0,1197) betydelig. Gjennomsnittlig GC-innhold av psbA-trnH (20,64 prosent) var mindre enn de to andre regionene (55,00 prosent, 55,00 prosent). Selv om suksessraten til ITS og ITS2 ikke ble oppnådd i denne studien, presterte psbA-trnH-regionen godt i PCR-amplifisering og sekvensering (100 prosent, 87,23 prosent). Identifikasjonseffektivitet ble oppnådd ved BLAST1-analyse og nærmeste avstandsmetode, og reflekterte hovedsakelig suksessraten til strekkodene. PsbA-trnH-regionen var klart høyere enn de to andre strekkodene i identifiseringseffektivitet basert på to metoder. Mangelen på sekvenser er mest sannsynlig årsaken til at ITS-regionen viste 100 prosent identifiseringseffektivitet basert på BLAST1-metoden, og 0 basert på nærmeste avstandsmetoden.
Analyse av genetisk divergens ved bruk av seks parametere
Seks parametere ble brukt til å analysere intraspesifikk variasjon og interspesifikk divergens ved bruk av tre strekkoder (tabell 5). Den signifikante forskjellen mellom inter- og intraspesifikke variasjoner var en indikasjon på nytten av DNA-strekkodene. Her var den minste interspesifikke avstanden på tre strekkoder alle høyere enn den maksimale intraspesifikke avstanden. Dessuten hadde psbA-trnH-regionen en større maksimal intraspesifikk avstand og gjennomsnittlig interspesifikk avstand enn de to andre strekkodene, noe som indikerer at psbA-trnH-regionen presterte godt i å skille mellom to opphav til Cistanches Herba.
Analyse av strekkoding gap for å identifisere
Cistanche deserticolaogCistanche tubulosaStrekkodegapet presenterer den bemerkelsesverdige variasjonen av inter- og intra-arter og viser separate, ikke-overlappende fordelinger mellom intra- og interspesifikke prøver. I denne studien (fig. 5) ble avstandsområdet satt til 0–0.45, fordi den største K2P-avstanden til psbA-trnH mellomCistanche deserticolaogCistanche tubulosavar nær 0.45. De tre strekkodene viste tydelige hull i fordelingen av intra- og interspesifikk variasjon. Videre var gapet til psbA-trnH betydelig større enn de to andre strekkodene. Derfor kan psbA-trnH-regionen være en ideell strekkode for å skille mellom to opphav tilCistancherHerba.
Nabosammenføyende (NJ) tre
Et NJ-tre illustrerer forholdet mellom arter og letter bestemmelsen av deres gruppering. I denne studien ble NJ-tre med tre strekkoder bygget basert på K2P-modellen (fig. 6). Resultatene viste at to opphav til Cistanches Herba samlet seg i to klader hver for seg. Dermed skilte NJ-treet tydelig mellomCistanche deserticolaogCistanche tubulosa.
Diskusjon og konklusjoner
Cistanches Herba er et viktig medisinsk materiale som vanligvis brukes til å gi næring til det asiatiske samfunnet [38]. Men de to opprinnelsen tilCistancherHerba, Cistanche deserticolaogCistanche tubulosa, har henholdsvis forskjellige kjemiske sammensetninger og farmakologiske aktiviteter. Samtidig er de to opprinnelsene forskjellige i klinisk anvendelse og råvaremarkedet. Klassifiseringen av Cistanche er forvirret og massive erstatninger og utroskaper oversvømmer markedet på grunn av mangel på ressurser og spesielle vekstmiljø for Cistanches Herba. Genus of Cistanche er akseptert for å inkludere fire arter og en variant:Cistanche deserticola, Cistanche tubulosa, Cistanche sinensis, Cistanche salsa, ogCistanchesalsavar. albiflora [39]. Forskere i Japan vurderte opprinnelsen tilCistancherHerba asCistanche salsa[40–43], mens den ble identifisert somCistanche deserticolaav Tu [44–46]. Derfor er det forvirret i klassifiseringen av Cistanche, og det er vanskelig å skille mellom de to opprinnelsene til Cistanches Herba. Tradisjonelle metoder for kvalitetskontroll av Cistanches Herba er morfologisk identifikasjon [47,48], mikroskopisk identifikasjon [49] og TLC (Thin-Layer Chromatography) [50,51], FTIR (Fourier Transform Infrared Spectroscopy) [14], HPLC (High). Ytelse væskekromatografi) [52,53]. Den morfologiske og mikroskopiske metoden kan enkelt skille arter fra ulike slekter eller familier som har store forskjeller i morfologiske og mikroskopiske egenskaper, samtidig som det er vanskelig å skille søskenarter. TLC og FTIR kan tydelig skille arter som har forskjellige typer kjemiske sammensetninger, mens det er vanskelig å bestemme den kjemiske komponenten og innholdet. HPLC brukes hovedsakelig for å differensiere arter med forskjellig innhold av kjemiske elementer, likevel er analysetiden lengre og sensitiviteten er relativt lavere sammenlignet med UPLC. Tilsvarende var UPLC-QTOF/MS-teknologien raskere og mer nøyaktig i å bestemme kjemisk sammensetning enn andre kjemiske metoder. Molekylær identifikasjonsmetoder viser godt i diskriminering basert på genetisk variasjon, slik som SDS-PAGE (Sodium Dodecyl Sulfate-Polyacrylamide Gel Electrophoresis) [54], AFLP (Amplified Fragment Length Polymorphism) [55,56]. Disse molekylære metodene er imidlertid ikke enkle å betjene og er ikke universelle. Tilsvarende kan DNA-strekkoding diskriminere arter mer universelt, raskt og nøyaktig enn andre molekylære metoder. For arter fra samme slekt og nære genetiske slektskap, kan det hende at disse metodene alene ikke fungerer godt i identifikasjon.
Her kombinerte vi UPLC-QTOF/MS og DNA-strekkoding for å identifisereCistanche deserticolaogCistanche tubulosaog evaluerte de kjemiske og molekylære markørene som ville tillate dem å bli diskriminert. 23 kvalifiserte massetopper ble oppdaget og 16 ble identifisert ved bruk av UPLC-QTOF/MS, og tre potensielle markørforbindelser ble først funnet å lette diskrimineringen av to opphav ved PCA- og OPLS-DA-analyse. Videre ble fire indikatorer vurdert av DNA-strekkodingsteknologi med tanke på deres evne til å skille mellom to opphav: Identifikasjonseffektivitet, genetisk effektivitet, strekkodingsgap og NJ-treanalyse. PsbA-trnH-regionen ble støttet som en egnet DNA-strekkode for diskrimineringCistanche deserticolaogCistanche tubulosa. Som konklusjon etablerte vi først en ny kombinert metode for molekylær og kjemisk analyse for diskriminering og kvalitetskontroll i to opphav til Cistanches Herba. DNA-strekkoding kan skille mellom to opphav i genetisk variasjon og autentisere arter universelt og nøyaktig; UPLC-QTOF/MS-teknologi kan analysere kjemisk sammensetning for å evaluere kvaliteten på medisinske materialer raskt og nøyaktig. Den kombinerte metoden for DNA-strekkoding og UPLC-QTOF/MS-teknologi garanterer identifikasjon i flere kilder av medisinske materialer mer nøyaktig og vitenskapelig og kan tjene som en metode for å identifisere andre forvirrende arter eller slekter i klassifisering.
Forfatterbidrag
Utformet og designet eksperimentene: LFH SHZ LBW. Utførte eksperimentene: SHZ LBW. Analyserte dataene: SHZ LBW. Bidrag med reagenser/materialer/analyseverktøy: LFH. Skrev oppgaven: SHZ XJ LBW. Sjekk manuskriptet: ZHW.
Cistanche deserticola har mange effekter, klikk her for å vite mer
Referanser
1. Tu PF, Lou ZC, Li SC, Wang CS, Jiang WY, et al. (1996) Sammenligning av nyrenæring og yang som styrker effekten av tre forskjellige arter avherbacistancher. Journal of Chinese medicinal materials 19: 420–421.
2. Zhang Y, Wu H, Wang SN, Zheng HC (1994) Sammenligning av nyrenes nærende og yang-styrkende funksjoner til tre forskjellige arter avherbacistancher. China Journal of Chinese Materia Medica 19: 169–171.
3. Lei L, Song ZH, Tu PF (2003) Fremskritt innen forskning på kjemiske bestanddeler i planter avCistancheHuffing. et Link. Kinesiske tradisjonelle og urtemedisiner 34: 473–476.
4. Yoshikawa M, Matsuda H, Morikawa T, Xie H, Nakamura S, et al. (2006) Fenyletanoide aminoglykosider og acylerte oligosukkere med vasorelakserende aktivitet fraCistanchetubulosa. Bioorg Med Chem 14: 7468–7475.
5. Shimoda H, Tanaka J, Takahara Y, Takemoto K, Shan SJ, et al. (2009) De hypokolesterolemiske effektene avCistanchetubulosaekstrakt, en tradisjonell kinesisk råmedisin, i mus. Am J Chin Med 37: 1125–1138.
6. Yamada P, Iijima R, Han J, Shigemori H, Yokota S, et al. (2010) Hemmende effekt av akteosid isolert fraCistanchetubulosapå frigjøring av kjemisk mediator og inflammatorisk cytokinproduksjon av RBL-2H3- og KU812-celler. Planta Med, 1512–1518.
7. Morikawa T, Pan Y, Ninomiya K, Imura K, Matsuda H, et al. (2010) Acylerte fenyletanoide aminoglykosider med hepatobeskyttende aktivitet fra ørkenplantenCistanchetubulosa. Bioorg Med Chem 18: 1882–1890.
8. Morikawa T, Pan Y, Ninomiya K, Imura K, Yuan D, et al. (2010) Iridoide og asykliske monoterpenglykosider, kankanosider L, M, N, O og P fraCistanchetubulosa. Chem Pharm Bull (Tokyo) 58: 1403–1407.
9. He YP, Yin ZZ, Tu PF, Lou ZC (1997) Identifikasjon og undersøkelse av kommersielle råstoff av herba cistanche. Journal of Chinese medicinal materials 20: 117–122.
10. Zhu SY (2001) Farmakognostisk identifikasjon avCistanchetubulosaen forvirret art avCistanchedeserticola. Journal of Chinese medicinal materials 24: 24–25.
11. Xu XQ, Ni H, Wei HY, Jia XG, Zhang BG, et al. (2013) Mikroskopisk identifikasjon av treherbacistancheri Xin Jiang. Shizhen Medicine and Materia Research 24: 881–883.
12. Zhang M, Fu XL, Wang SY (2004) Mikroskopisk identifikasjon av kommersiellHerbaCistancherved hjelp av digital bildeteknikk. Journal of Chinese medicinal materials 27: 400–402.
13. Li JS, Yao ZQ, Yu MX (2000) Studie om identifikasjon avherbacistancherog utroskapsmenn. Shizhen Medicine and Materia Research 11: 317–318.
14. Xu R, Sun SQ, Liu YG, Chen J, Liu TN, et al. (2010) FTIR og 2D-IR spektroskopiske studier på ulike kilder tilherbacistancher. Guang Pu Xue Yu Guang Pu Fen Xi 30: 897–900.
15. Chen J, Sun SQ, Xu R, Liu YG, Yu J, et al. (2009) Identifikasjon avCistanchedeserticolafra Boschniakla rossica og Cynomorium solarium ved bruk av FTIR og todimensjonal korrelasjons IR-spektroskopi. Guang Pu Xue Yu Guang Pu Fen Xi 29: 1502–1507.
16. Yang HC, Xia PX, Huang JX, Yuan HZ (2008) Studie om HPLC-fingeravtrykk avCistanchedeserticola. Pharm Care & Res 8: 255–257.
17. Xie JN, Zhao MB, Wu FW, Tu PF (2005) Kromatografisk fingeravtrykk avCistanchedeserticolaved HPLC. Kinesiske tradisjonelle og urtemedisiner 36: 268–271.
18. Han JP, Song JY, Liu C, Chen J, Qian J, et al. (2010) Identifikasjon avCistanchearter (Orobanchaceae) basert på sekvenser av plastid psbA-trnH intergene region. Acta Pharmaceutica Sinica 45: 126–130.
19. Shi HM, Wang J, Wang MY, Tu PF, Li XB (2009) Identifikasjon avCistancheArter etter kjemisk og inter-enkel sekvens Gjenta fingeravtrykk. Biol. Pharm. Bull., 32: 142–146.
20. Han LF, Yiadom MB, Liu EW, Zhang Y, Li W, et al. (2012) Strukturell karakterisering og identifikasjon av fenyletanoidglykosider fraCistancherdeserticolaYC Maav UHPLC/ESI-QTOF- MS/MS. Fytokjemisk analyse 23: 668–676.
21. Jiang X, Huang LF, Wu LB, Wang ZH, Chen SL (2012) UPLC-QTOF/MS Analysis of Alkaloids in Traditional Processed Coptis chinensis Franch. Evid-basert komplement Alternat Med 2012: 942384.
22. Wu LB, Jiang X, Huang LF, Chen SL (2013) Processing Technology Investigation of Loquat (Eriobotrya japonica) Leaf ved Ultra-Performance Liquid Chromatography- Quadrupole Time-of-Flight Mass Spectrometry Combined with Chemometrics. PLoS ONE 8: e64178.
23. Hebert PD, Ratnasingham S, Waard JR (2003) Strekkoder dyreliv: cytokrom c oksidase underenhet 1 divergenser blant nært beslektede arter. Proc. R. Soc. Lond. B., 270 Suppl 1: S96–99.
24. Hebert PD, Cywinska A, Ball SL, Waard JR (2003) Biologiske identifikasjoner gjennom DNA-strekkoder. Proc Biol Sci., 270: 313:321.
25. Kress WJ, Wurdack KJ, Zimmer EA, Weigt LA, Janzen DH (2005) Bruk av DNA-strekkoder for å identifisere blomstrende planter. Proc Natl Acad Sci., 102: 8369–8374.
26. Chen S, Yao H, Han J, Liu C, Song J, et al. (2010) Validering av ITS2-regionen som en ny DNA-strekkode for å identifisere medisinske plantearter. PLoS One 5: e8613.
27. Tamura K, Peterson D, Peterson N, Stecher G, Nei M, et al. (2011) MEGA5: Molecular Evolutionary Genetics Analysis Using Maximum Likelihood, Evolutionary Distance, and Maximum Parsimony Methods. Mol Biol Evol 28: 2731–2739.
28. Meyer CP, Paulay G (2005) DNA-strekkoding: feilrater basert på omfattende prøvetaking. PLoS Biol 3: e422.
29. Kobayashi H, Karasawa H, Miyase T, Fukushima S (1984) Studies on the ConstituentsCistancheHerba.IV. Isolering og strukturer av to nye fenylpropanoidglykosider, cistanosider C og D. Chem Pharm Bull 32: 3880–3885.
30. Kobayashi H, Karasawa H, Miyase T, Fukushima S (1985) Studies on the Constituents ofCistancheHerba. VI. Isolation and Structures of a New Iridoid Glycoside, 6-Deoxyeatalpol. Chem Pharm Bull 33: 3645-3650.
31. Jiang Y, Li SP, Wang YT, Chen XJ, Tu PF (2009) Differensiering avHerbaCistancherved fingeravtrykk med høyytelses væskekromatografi – diodearraydeteksjon – massespektrometri. Journal of Chromatography A 1216: 2156–2162.
32. Han LF, Boakye YM, Liu E, Zhang Y, Li W, et al. (2012) Strukturell karakterisering og identifisering av fenyletanoidglykosider fraCistanches deserticola YC Maav UHPLC/ESI–QTOF–MS/MS. Phytochem Anal 23: 668–676.
33. Li L, Tsao R, Yang R, Liu CM, Young JC, et al. (2008) Isolering og rensing av fenyletanoidglykosider fraCistanchedeserticolaved høyhastighets motstrømskromatografi. Food Chemistry 108: 702–710.
34. Lu DY, Zhang JY, Yang ZY, Liu HM, Li S, et al. (2013) Kvantitativ analyse avCistancherHerbaved bruk av høyytelses væskekromatografi kombinert med diodearray-deteksjon og høyoppløselig massespektrometri kombinert med kjeometriske metoder. J Sep Sci 26: 1945–1952.
35. Kobayashi H, Karasawa H, Miyase T, Fukushima S (1985) Studies on the ConstiuentsCistancheHerba. V. Isolering og strukturer av to nye fenylpropanoidglykosider, Cistanoside E og F. Chem Pharm Bull 33: 1452–1457.
36. Jiang Y, Tu PF (2009) Analyse av kjemiske bestanddeler iCistanchearter. J Chromatogr A 1216:1970–1979.
37. Masssart DL, Vandeginste BGM, Deming SN, Michotte Y, Kaufman L (1988) Datahåndtering i vitenskap og teknologi. Kjemometri: en lærebok.
38. Huang LF, Zheng SH, Wu LB, Jiang X, Chen SL (2014) Økotyper avCistanche deserticolabasert på kjemiske komponenter og molekylære egenskaper. SCIENTIA SINICA Vitae 44: 318–328.
39. Tu PF, Jiang Y, Guo YH (2011) forskning og industriutvikling av herbacistancher. Journal of Chinese pharmaceutical 46: 882–887.
40. Kobayashi H, Oguchi H, Takizawa, Miyase T, Ueno A, et al. (1987) Nye fenyletanoidglykosider fraCistanchetubulosa(SCHRENK) Krok. f. I. Chem Pharm Bull 35: 3309-3314.
