Διαφορές στα ριζικά εξιδρώματα Haloxylon Ammodendron σε όλες τις ηλικίες και την απόκριση βλάστησης των σπόρων Cistanche Deserticola

 

Περίληψη

Για να διευκρινιστεί πώς εκκρίνεται η ρίζα τουHaloxylon ammodendron(saxaul) ποικίλλουν ανάλογα με τις ηλικίες και το πώςCistanche deserticolaΗ βλάστηση των σπόρων (Cistanche) ανταποκρίνεται σε αυτές τις διαφορές, ερευνήσαμε σαξουαλικές συστάδες ηλικίας 1, 3 και 6 ετών στην περιοχή Alar, Xinjiang, Κίνα. Δείγματα εξιδρώματος ρίζας συλλέχθηκαν και αναλύθηκαν χρησιμοποιώντας μη στοχευμένη μεταβολομική που βασίζεται σε LC-MS για να χαρακτηριστούν οι διαφορές σύνθεσης. Παράλληλα,CistancheΟι σπόροι υποβλήθηκαν σε επεξεργασία με εκκρίματα ρίζας από διαφορετικές ομάδες ηλικίας και προσδιορίστηκαν οι ρυθμοί βλάστησης των σπόρων.

Τα αποτελέσματα έδειξαν σημαντικές διαφορές σεCistancheποσοστό βλάστησης μεταξύ των θεραπειών. Η θεραπεία με εξιδρώματα 3 ετών παρήγαγε τον υψηλότερο ρυθμό βλάστησης, σημαντικά υψηλότερο από τις θεραπείες που χρησιμοποιούν εκκρίματα από συστάδες 1 έτους και 6 ετών, ενώ δεν ανιχνεύθηκε σημαντική διαφορά μεταξύ θεραπειών 1 έτους και 6 ετών. Η μεταβολομική ανάλυση έδειξε ότι τα συνολικά μεταβολικά προφίλ των εκκρίσεων της σαξονικής ρίζας ήταν ξεκάθαρα διακριτά μεταξύ των ηλικιών και ο μεγαλύτερος αριθμός διαφορικών μεταβολιτών εμφανίστηκε μεταξύ 3-ετών και 1-ετών εκκρίσεις. Οι διαφορικοί μεταβολίτες εμπλουτίστηκαν κυρίως σε σάκχαρα, μόρια που σχετίζονται με τη βιταμίνη Β6, φλαβονοειδή/φαινολικά και μόρια που σχετίζονται με τα λιπίδια. Οι κύριες διαφορές οδού αφορούσαν τον μεταβολισμό του άλφα-λινολενικού οξέος, το μεταβολισμό της βιταμίνης Β6 και τις οδούς που σχετίζονται με τα φλαβονοειδή. Περαιτέρω έλεγχος με ενσωμάτωση φαινοτύπων βλάστησης έδειξε ότι αντιπροσωπευτικά διαφορικά χαρακτηριστικά που συνάδουν με υψηλότερη βλάστηση συγκεντρώθηκαν επίσης σε αυτές τις κατηγορίες και οδούς μεταβολιτών.

Αυτά τα ευρήματα υποδεικνύουν σαφή χημική διαφοροποίηση των εξιδρωμάτων της σαξονικής ρίζας μεταξύ των ηλικιών και υποδηλώνουν ότι οι βάσεις saxaul 3 ετών μπορεί να αναπτύξουν ένα χημικό υπόβαθρο εξιδρώματος πιο ευνοϊκό γιαCistancheβλάστηση σπόρων. Τα αποτελέσματα παρέχουν μια θεωρητική βάση για ανάπτυξη και βελτιστοποίησηCistancheτεχνικές εμβολιασμού.

Λέξεις-κλειδιά: Haloxylon ammodendron; Cistanche deserticola; εκκρίσεις ρίζας? μεταβολομική; κλίση stand-age

Εισαγωγή

Η αποκατάσταση των άνυδρων οικοσυστημάτων της ερήμου βασίζεται συχνά στην εγκατάσταση και τη συνεχή επέκταση των βασικών θάμνων [1-2].Haloxylon ammodendronείναι ένα τυπικό είδος δέντρου που στερεώνει την άμμο στις περιοχές της ερήμου της βορειοδυτικής Κίνας και παίζει εξαιρετικό ρόλο στη στερέωση του ανεμοφράκτη και της άμμου, στη σταθεροποίηση της επιφάνειας και στη διατήρηση της δομής της βλάστησης [3-4]. Γύρω από τη βελτίωση της διαχείρισης και της οικολογικής λειτουργίας των φυτειών σαξάουλ, έχει διαμορφωθεί σταδιακά μια ολοκληρωμένη οδός «οικολογικής αποκατάστασης – διαχείρισης δασών – αξιοποίησης πόρων» [5-7]. Μεταξύ αυτών των προσεγγίσεων, ο εμβολιασμόςCistanche deserticolaκάτω από φυτείες saxaul θεωρείται ως αντιπροσωπευτικό μοντέλο ανάπτυξης που εξισορροπεί τα οικολογικά και βιομηχανικά οφέλη [8-9].

 

Βάση καλλιέργειας Cistanche στο Xinjiang, Κίνα

 

Cistanche deserticolaέχει αξιοσημείωτη οικονομική αξία και έχει τονώσει τη ζήτηση για τεχνητή καλλιέργεια [10-11]. Ωστόσο, σε μεγάλης κλίμακας παραγωγή, το ποσοστό επιτυχίας του παρασιτικού εμβολιασμού κυμαίνεται πολύ, επηρεάζοντας τη σταθερότητα και την επεκτασιμότητα αυτού του μοντέλου [12].

Στο σύστημα saxaul–Cistanche, η βλάστηση των σπόρων και η πρώιμη αναγνώριση του ξενιστή είναι κρίσιμα βήματα που καθορίζουν εάν μπορεί να δημιουργηθεί μια παρασιτική σχέση [12-13].CistancheΟι σπόροι είναι εξαιρετικά μικροί και η έναρξη της βλάστησης εξαρτάται σε μεγάλο βαθμό από τη διέγερση από τα εκκρίματα της ρίζας του ξενιστή [14-15]. Μετά τη βλάστηση, τα σπορόφυτα πρέπει να εντοπίσουν τις ρίζες του ξενιστή μέσα σε σύντομο χρονικό διάστημα και να εισέλθουν στη διαδικασία σχηματισμού του haustorium [16]. Επομένως, η ένταση και η σύνθεση των σημάτων του ξενιστή αντικατοπτρίζονται άμεσα στην αποτελεσματικότητα της βλάστησης και στα ποσοστά επιτυχίας των επακόλουθων παρασιτισμών [16-17]. Για τα υποχρεωτικά παρασιτικά φυτά, αυτά τα σήματα μπορούν επίσης να σχηματίσουν έναν χρόνο-χωρικό "συνδυασμό συνθηκών" που είναι πιο πιθανό να πυροδοτήσει τη βλάστηση, δηλαδή ένα λεγόμενο παράθυρο βλάστησης [18-19].

Τα εκκρίματα ρίζας Saxaul περιέχουν πολλαπλές κατηγορίες ενώσεων που μπορεί να συμμετέχουν στις διαδικασίες αναγνώρισης και επαγωγής του ξενιστή, όπως κινόνες, οργανικά οξέα και μόρια που σχετίζονται με ορμόνες. Η σύνθεσή τους επηρεάζεται τόσο από το στάδιο ανάπτυξης των φυτών όσο και από το περιβάλλον [20-21]. Προηγούμενες μελέτες υποδεικνύουν ότι τα εκκρίματα της ρίζας ποικίλλουν δυναμικά μεταξύ των εποχών ή στα στάδια ανάπτυξης, γεγονός που μπορεί να οδηγήσει περαιτέρω σε διαφορέςCistancheρυθμός βλάστησης, αποτελεσματικότητα σχηματισμού haustorium και εγκατάσταση παρασιτισμού [22]. Από την άποψη της διαχείρισης της φυτείας, μια κλίση στάσιμης ηλικίας αντιστοιχεί συχνά στην ανάπτυξη των ριζικών συστημάτων ξενιστή, στη συσσώρευση εισροών άνθρακα και στη σταθεροποίηση του μικροπεριβάλλοντος της ριζόσφαιρας. Κατά συνέπεια, το χημικό υπόβαθρο του εξιδρώματος μπορεί να υποστεί συστηματικές προσαρμογές [23-26].

Ωστόσο, τα στοιχεία παραμένουν ανεπαρκή σχετικά με τον τρόπο με τον οποίο οι διαφορές ηλικίας ανασχηματίζουν το χημικό φάσμα των εκκρίσεων της ρίζας saxaul και εάν τέτοιες αλλαγές μπορούν να προκαλέσουν μετρήσιμες αποκρίσεις βλάστησης. Αυτό το κενό περιορίζει επίσης την άμεση ποσοτική καθοδήγηση για την επιλογή της ηλικίας του ξενώνα και τον προγραμματισμό των περιόδων διαχείρισης κλειδιών.

Η μεταβολομική μπορεί να αποκαλύψει αλλαγές στα προφίλ του μεταβολίτη του εξιδρώματος της ρίζας. Πολυμεταβλητές στατιστικές μέθοδοι όπως η ανάλυση κύριου συστατικού (PCA) και η ορθογώνια ανάλυση μερικών ελαχίστων τετραγώνων διάκρισης (OPLS-DA) μπορούν να χρησιμοποιηθούν για τη διάκριση ομάδων και τον εντοπισμό διαφορικών μεταβολιτών [27-28]. Περαιτέρω σχολιασμός διαδρομής και ανάλυση εμπλουτισμού βοηθά στην ερμηνεία της κατεύθυνσης των βιοχημικών αλλαγών [29-30]. Συγκρίνοντας συγχρονισμένα αποτελέσματα μεταβολομικής με λειτουργικούς φαινοτύπους (π.χ. ρυθμός βλάστησης σπόρων), οι χημικές διαφορές στα εκκρίματα μπορούν να συνδεθούν με μετρήσιμα αποτελέσματα - "αν προωθείται η βλάστηση και σε ποιο βαθμό" - παρέχοντας πιο άμεση υποστήριξη για αποφάσεις διαχείρισης και εφαρμογής [31-33].

Ως εκ τούτου, αυτή η μελέτη επικεντρώθηκε σε συστάδες saxaul διαφορετικών ηλικιών στην περιοχή Alar στην άκρη της ερήμου Taklamakan. Συλλέξαμε εκκρίματα ρίζας από διαφορετικές ηλικίες για LC-MS μη στοχευμένο μεταβολομικό προφίλ και πραγματοποιήσαμεCistancheδοκιμές βλάστησης σπόρων χρησιμοποιώντας αυτά τα εξιδρώματα ως θεραπείες. Διερευνήσαμε τις αλλαγές που οφείλονται στην ηλικία στα προφίλ του μεταβολίτη της ρίζας-εξιδρώματος (συνολικός διαχωρισμός, διαφορικός έλεγχος μεταβολιτών και εμπλουτισμός οδού) και τις ταιριάξαμε με διαφορές στον ρυθμό βλάστησης. Η μελέτη παρέχει ποσοτικές αναφορές για βελτίωσηCistancheεπιτυχία εμβολιασμού και προσφέρει εμπειρικά στοιχεία μεταβολομικής για χημικές αλληλεπιδράσεις μεταξύ ξενιστών και παρασιτικών φυτών σε άνυδρες περιοχές.

 

1 Υλικά και Μέθοδοι

1.1 Περιοχή Μελέτης

Η περιοχή μελέτης βρίσκεται στη ζώνη μετάβασης έρημο-όασης της πόλης Alar, στο βόρειο άκρο της ερήμου Taklamakan, Xinjiang, Κίνα. Η περιοχή έχει ένα τυπικό θερμό εύκρατο, εξαιρετικά ξηρό κλίμα, με έντονη δραστηριότητα ανέμου-άμμου, σπάνιες βροχοπτώσεις και έντονη εξάτμιση. Η μέση ετήσια βροχόπτωση είναι 40,1–82,5 mm, ενώ η μέση ετήσια εξάτμιση είναι 1876,6–2558,9 mm. Οι πόροι φωτός και θερμότητας είναι άφθονοι και οι ημερήσιες διαφορές θερμοκρασίας είναι μεγάλες. Στην επιφανειακή βλάστηση κυριαρχούν οι θάμνοι της ερήμου και τα αραιά βότανα. Το Saxaul είναι το κύριο εποικοδομητικό είδος που χρησιμοποιείται για τοπικούς ανεμοφράκτες και ζώνες στερέωσης άμμου, και η περιοχή είναι επίσης σημαντική περιοχή παραγωγής για εμβολιασμένα με σαξόλιCistanche.

1.2 Συλλογή και επεξεργασία δειγμάτων

Η δειγματοληψία διεξήχθη τον Απρίλιο του 2025 (άνοιξη) στην περιοχή Alar. Συλλέχθηκαν εκκρίματα ρίζας και σύγχρονα δείγματα εδάφους από συστάδες σαξάουλ ηλικίας 1, 3 και 6 ετών.CistancheΜετά τη δειγματοληψία πραγματοποιήθηκαν πειράματα βλάστησης σπόρων.

Οι θεραπείες 1, 3 και 6 ετών ορίστηκαν ως AO, AT και AS, αντίστοιχα. Κάθε θεραπεία περιελάμβανε τρία βιολογικά αντίγραφα, με σήμανση AO1–AO3, AT1–AT3 και AS1–AS3. Τα περίπτερα 1 έτους αντιπροσωπεύουν το πρώιμο στάδιο εγκατάστασης. Οι φυλές τριών ετών αντιπροσωπεύουν ένα έντονο στάδιο ανάπτυξης με ενεργές διεργασίες ριζόσφαιρας. και τα περίπτερα 6 ετών αντιπροσωπεύουν ένα σχετικά σταθερό στάδιο. Με βάση τις διαφορές στα αναπτυξιακά στάδια του ξενιστή, συγκρίναμε τη χημική διακύμανση του εξιδρώματος ρίζας μεταξύ των ηλικιών και τη σχέση του μεCistancheβλάστηση σπόρων.

1.2.1 Συλλογή εξιδρώματος ρίζας

Τα εκκρίματα ρίζας συλλέχθηκαν χρησιμοποιώντας μια μέθοδο εκχύλισης επί τόπου πεδίου. Σε κάθε οικόπεδο αρχικής ηλικίας, επιλέχθηκαν άτομα saxaul με παρόμοια κατάσταση ανάπτυξης και χωρίς εμφανή παράσιτα ή ασθένειες. Ελήφθησαν δείγματα τριών φυτών ανά ηλικία συστάδας ως βιολογικά αντίγραφα. Οι ρίζες ανασκάφηκαν προσεκτικά γύρω από τη βάση του φυτού, ελαχιστοποιώντας τον μηχανικό τραυματισμό. Το έδαφος που κολλούσε αφαιρέθηκε απαλά. Οι ρίζες ξεπλύθηκαν με απιονισμένο νερό. Στη συνέχεια, οι ρίζες συσκευάστηκαν και θάφτηκαν ξανά in situ για 24 ώρες προεπεξεργασίας.

Μετά την προεπεξεργασία, οι ρίζες αφαιρέθηκαν και ξεπλύθηκαν ξανά απαλά με απιονισμένο νερό. Τα τμήματα της ρίζας τυλίχθηκαν με υγρό διηθητικό χαρτί για να διατηρηθεί η υγρασία, τοποθετήθηκαν σε σωλήνες φυγοκέντρησης 50 mL, σφραγίστηκαν με παραφίλμ και θάφτηκαν ξανά in situ. Μετά από 24 ώρες, τα τυλιγμένα με διηθητικό χαρτί τμήματα ρίζας συλλέχθηκαν, διατηρήθηκαν σε πάγο και μεταφέρθηκαν στο εργαστήριο.

Στο εργαστήριο, προστέθηκαν 100 mL απιονισμένου νερού και τα δείγματα ανακινήθηκαν για 30 λεπτά για εκχύλιση. Το εκχύλισμα διηθήθηκε υπό κενό, συμπυκνώθηκε υπό μειωμένη πίεση και αποθηκεύτηκε στους -80 βαθμούς για επακόλουθες μη στοχευμένες μεταβολομικές αναλύσεις LC-MS. Τα ίδια εκχυλίσματα χρησιμοποιήθηκαν επίσης για δοκιμές επεξεργασίας σπόρων.

1.2.2 Δειγματοληψία εδάφους και Προσδιορισμός Φυσικοχημικών Ιδιοτήτων του Εδάφους

Δείγματα εδάφους συλλέχθηκαν ταυτόχρονα με εκκρίματα ρίζας. Τα δείγματα ξηράνθηκαν στον αέρα φυσικά, αφαιρέθηκαν οι ακαθαρσίες και πέρασαν από κόσκινο 2 mm για φυσικοχημικές μετρήσεις, όπως pH, ολικό άζωτο (TN), ολικό φώσφορο (TP), ολικό κάλιο (TK), αλκαλικά υδρολυόμενο άζωτο (AN), διαθέσιμο φώσφορο (AP), διαθέσιμο κάλιο (AKSOM) και έδαφος. Λεπτομερείς μέθοδοι παρέχονται στον Πίνακα 1.

Πίνακας 1. Εδαφοφυσικοχημικοί δείκτες και αναλυτικές μέθοδοι

Δείκτης	Συντομογραφία	Αναλυτική μέθοδος
pH	-	Ποτενσιομετρική μέθοδος
Ολικό άζωτο	TN	Μέθοδος Kjeldahl
Ολικός φώσφορος	TP	Σύντηξη NaOH – Χρωματομετρία αντιμονίου μολυβδαινίου (φασματοφωτομετρία)
Ολικό κάλιο	TK	Μέθοδος σύντηξης NaOH
Αλκαλικά υδρολυόμενο άζωτο	ΕΝΑ	Μέθοδος αλκαλικής διάχυσης
Διαθέσιμος φώσφορος	AP	Φασματοφωτομετρική μέθοδος
Διαθέσιμο κάλιο	ΑΚ	Μέθοδος εκχύλισης οξικού αμμωνίου
Οργανική ουσία του εδάφους	SOM	Μέθοδος οξείδωσης διχρωμικού καλίου

1.3 LC–MS Μη στοχευμένη μεταβολομική και προεπεξεργασία δεδομένων

Τα δείγματα εξιδρώματος ρίζας αναλύθηκαν χρησιμοποιώντας υγρή χρωματογραφία υπερυψηλής απόδοσης-φασματομετρία μάζας υψηλής ανάλυσης (UHPLC-HRMS) τόσο σε θετικούς όσο και σε αρνητικούς τρόπους ιονισμού ηλεκτροψεκασμού. Τα ακατέργαστα δεδομένα υποβλήθηκαν σε εξαγωγή αιχμής, διόρθωση χρόνου διατήρησης, ευθυγράμμιση αιχμής, χειρισμό ελλείπουσας τιμής και κανονικοποίηση πριν από τις μεταγενέστερες αναλύσεις.

Δείγματα ποιοτικού ελέγχου και κενά στοιχεία ελέγχου χρησιμοποιήθηκαν για την αφαίρεση κορυφών και χαρακτηριστικών παρεμβολών φόντου με κακή αναπαραγωγιμότητα για τη βελτίωση της σταθερότητας και της συγκρισιμότητας των δεδομένων. Η αναγνώριση και ο σχολιασμός του μεταβολίτη βασίστηκαν κυρίως σε ακριβή μοτίβα μάζας, χρόνου συγκράτησης και κατακερματισμού MS/MS, αντιστοιχίστηκαν με τα HMDB, METLIN, MassBank και χαρτογραφήθηκαν στο KEGG για ανάλυση μονοπατιού. Τα αποτελέσματα των σχολιασμών φιλτραρίστηκαν με αντίστοιχη εμπιστοσύνη και διεξήχθη η κατηγοριοποίηση χημικών κατηγοριών και η σύνοψη σε επίπεδο διαδρομής.

1.4 CistancheΠείραμα Βλάστησης Σπόρων

1.4.1 Προεπεξεργασία σπόρων

ΣυγκεντρωμένοςCistancheΟι σπόροι τοποθετήθηκαν στους 30 βαθμούς σε επωαστήρα σταθερής θερμοκρασίας για 1 ώρα. Οι επικαλύψεις των σπόρων αφαιρέθηκαν και οι σπόροι αποστειρώθηκαν επιφανειακά σε 2% υποχλωριώδες νάτριο για 15 λεπτά, ξεπλύθηκαν τρεις φορές με αποστειρωμένο απεσταγμένο νερό και στεγνώθηκαν σε αποστειρωμένο διηθητικό χαρτί.

1.4.2 Προ-πείραμα και προσδιορισμός βασικών συνθηκών προβλάστησης

Για να εξασφαλιστεί η συγκρισιμότητα μεταξύ των θεραπειών με εκκρίματα από διαφορετικές ηλικίες, διεξήχθη ένα προπείραμα για τον έλεγχο των συνθηκών προσθήκης για γιββερελίνη και φλουριδόνη. Με βάση τα αποτελέσματα προ-δοκιμών, ένας συνδυασμός με καλύτερη απόδοση βλάστησης και σταθερή επαναληψιμότητα επιλέχθηκε ως η βασική συνθήκη προβλάστησης: προσθήκη 1 mL 1 g·L−1^{-1}−1 γιββερελίνης και 1 mL 10 mg·L−1^{-1}−1 φλουριδόνης.

1.4.3 Θεραπείες με εξιδρώματα ρίζας από διαφορετικές ηλικίες

Κάτω από την ενοποιημένη βασική προβλαστική συνθήκη, προστέθηκαν ίσοι όγκοι δειγμάτων εξιδρώματος ρίζας από συστάδες saxaul 1, 3 και 6 ετών για σύγκρισηCistancheαποκρίσεις βλάστησης σπόρων. Αυτή η μελέτη επικεντρώθηκε στις θεραπευτικές επιδράσεις των εξιδρωμάτων από διαφορετικές ηλικίες και δεν συμπεριέλαβε μια βαθμίδα συγκέντρωσης εξιδρώματος.

Για κάθε επεξεργασία, 50 προεπεξεργασμένοι σπόροι τοποθετήθηκαν σε τρυβλία Petri χρησιμοποιώντας τη μέθοδο διηθητικού χαρτιού και επωάστηκαν στους 25 βαθμούς στο σκοτάδι. Ο ρυθμός βλάστησης καταγράφηκε μετά από 10 ημέρες. Ως κριτήριο βλάστησης χρησιμοποιήθηκε ένα ριζικό (βλαστικός σωλήνας) μήκος > 1 mm. Κάθε θεραπεία είχε τρεις επαναλήψεις.

1.5 Στατιστική Ανάλυση

Μετά την προεπεξεργασία και την κανονικοποίηση, τα δεδομένα μεταβολομικής αναλύθηκαν χρησιμοποιώντας ανάλυση ιεραρχικής ομαδοποίησης, PCA και OPLS-DA για την αξιολόγηση των συνολικών διαφορών μεταξύ των ηλικιών. Οι διαφορικοί μεταβολίτες εξετάστηκαν χρησιμοποιώντας VIP > 1 και P < 0,05. Χρησιμοποιήθηκαν διαγράμματα Venn, διαγράμματα ηφαιστείων, συγκεντρωμένοι χάρτες θερμότητας και αναλύσεις εμπλουτισμού οδών KEGG για την ερμηνεία των κύριων διαφορικών μεταβολικών χαρακτηριστικών.

CistancheΟι ρυθμοί βλάστησης των σπόρων αναλύθηκαν με μονόδρομη ANOVA. Πραγματοποιήθηκαν συγκρίσεις post hoc χρησιμοποιώντας το τεστ Tukey. Το επίπεδο σημαντικότητας ορίστηκε σε =0.05\\alpha=0.05 =0.05.

 

2 Αποτελέσματα και Ανάλυση

2.1 Φυσικοχημικά χαρακτηριστικά του εδάφους

Οι φυσικοχημικοί δείκτες του εδάφους έδειξαν κάποια διακύμανση μεταξύ των διαφορετικών ηλικιών της συστάδας, αλλά το συνολικό μέγεθος της αλλαγής ήταν περιορισμένο (Πίνακας 2). Τα εδάφη ήταν αλκαλικά σε όλα τα αγροτεμάχια, με pH που κυμαίνεται από 8,35 έως 8,83. Οι περιεκτικότητες σε ολικό άζωτο, ολικό φώσφορο, ολικό κάλιο και οργανική ύλη ήταν γενικά χαμηλές. Τα περίπτερα 3 ετών είχαν σχετικά υψηλότερο TN, TK, SOM και AK. τα περίπτερα 6 ετών είχαν ελαφρώς υψηλότερο TP και AP. και οι κερκίδες 1 έτους είχαν σχετικά υψηλότερο ΑΝ. Συνολικά, το υπόβαθρο του εδάφους κυμάνθηκε κάπως μεταξύ των ηλικιών των συστάδων χωρίς μια σταθερή κατευθυντική τάση. Επομένως, οι επόμενες αναλύσεις επικεντρώθηκαν κυρίως στις διαφορές ρίζας-εξιδρώματος και στην αντιστοιχία τους μεCistancheαποκρίσεις βλάστησης σπόρων.

Πίνακας 2. Φυσικοχημικές ιδιότητες του εδάφους

Θεραπεία	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)
ΑΟ	8.83	0.129	0.591	6.76	11.672	7.171	159.783	2.660
ΣΤΟ	8.35	0.165	0.604	10.69	9.114	7.381	377.900	3.186
ΩΣ	8.82	0.101	0.649	7.08	10.697	8.086	185.962	2.547

Σημειώσεις:AO=1-περίπου έτους; ΣΤΟ=3-χρονο περίπτερο· AS=6-χρόνος.

 

2.2 Επιδράσεις των εξιδρωμάτων ρίζας από διαφορετικές ηλικίεςCistancheΒλάστηση σπόρων

CistancheΤα ποσοστά βλάστησης των σπόρων διέφεραν σημαντικά μεταξύ των θεραπειών με εκκρίματα ρίζας από διαφορετικές ηλικίες φυτών (Εικόνα 1). Η 3ετής επεξεργασία εξιδρώματος (AT) παρήγαγε τον υψηλότερο ρυθμό βλάστησης σε 84,66% ± 1,15%. Οι θεραπείες 1 έτους (AO) και 6 ετών (AS) απέδωσαν 80,89% ± 2,04% και 80,67% ± 0,67%, αντίστοιχα. Η μονόδρομη ANOVA έδειξε σημαντική διαφορά μεταξύ των θεραπειών (Ρ=0.022). Η δοκιμή post hoc του Tukey έδειξε ότι το AT ήταν σημαντικά υψηλότερο από το AO (P=0.038) και το AS (P=0.030), ενώ το AO και το AS δεν διέφεραν σημαντικά (P=0.980).

Εικ. 1 Διαφορές στον ρυθμό βλάστησης των σπόρων Cistanche deserticola κάτω από επεξεργασίες εξιδρώματος ρίζας από συστάδες Haloxylon ammodendron διαφορετικών ηλικιών

 

Αυτά τα αποτελέσματα υποδηλώνουν ότι κατά την περίοδο του εαρινού παραθύρου, τα εκκρίματα ριζών από διαφορετικές ηλικίες φυτών αντιστοιχούν σε σαφείς διαφορέςCistancheΟι αποκρίσεις βλάστησης των σπόρων και τα εκκρίματα από συστάδες 3 ετών δείχνουν ισχυρότερο δυναμικό προαγωγής της βλάστησης. Για να εξηγήσουμε περαιτέρω αυτές τις διαφορές, στη συνέχεια αναλύσαμε τον συνολικό διαχωρισμό προφίλ μεταβολίτη και τα διαφορικά μεταβολικά χαρακτηριστικά.

2.3 Συνολικές διαφορές στα εκκρίματα ρίζας μεταξύ των ηλικιών

2.3.1 Συνολικός διαχωρισμός των μεταβολικών προφίλ ρίζας-εξιδρώματος

Τα μεταβολικά προφίλ των ριζικών εκκρίσεων διαφοροποιήθηκαν σαφώς μεταξύ των ηλικιών. Ο παγκόσμιος χάρτης θερμότητας (Εικόνα 2) έδειξε ότι τα περισσότερα δείγματα εντός της ίδιας ηλικίας περιπτέρου συγκεντρώθηκαν στον ίδιο κλάδο, υποδεικνύοντας καλή συνέπεια εντός της ομάδας. Δείγματα από διαφορετικές ηλικίες συστάδας έδειξαν σχετικά ξεκάθαρα μοτίβα ομαδοποίησης, υποδηλώνοντας ότι η σύνθεση του εξιδρώματος αναδιοργανώθηκε με την ηλικία του σταντ.

Τα αποτελέσματα της PCA (Εικόνα 3) έδειξαν ότι οι δύο πρώτες κύριες συνιστώσες εξηγούν το 46,5% της συνολικής διακύμανσης. Το PC1 και το PC2 εξήγησαν 32,1% και 14,4%, αντίστοιχα. Δείγματα από διαφορετικές ηλικίες κερκίδων έδειξαν διακριτές κατανομές στον χώρο χειροτονίας. Ειδικότερα, δείγματα 1 έτους έδειξαν μια τάση συνολικής κατανομής διαφορετική από τα δείγματα 3 και 6 ετών, υποδεικνύοντας δομική διαφοροποίηση στη συνολική σύνθεση του εξιδρώματος με την ηλικία στάτους. Αν και παρέμεινε κάποια μεταβλητότητα εντός της ομάδας, η τάση διαχωρισμού που σχετίζεται με την ηλικία ήταν σαφής.

 

2.3.2 Διακρίσεις μεταξύ ομάδων

Για να συγκριθούν περαιτέρω οι διαφορές μεταξύ των ηλικιών του σταντ, διεξήχθησαν συγκρίσεις ανά ζεύγη (AO vs. AT, AO vs. AS, AT vs. AS) με βάση δεδομένα λειτουργίας αρνητικού ιόντος (Εικόνα 4). Και οι τρεις συγκρίσεις έδειξαν σαφή διαχωρισμό και καλή ομαδοποίηση των βιολογικών αντιγράφων, επιδεικνύοντας σταθερές μεταβολικές διαφορές μεταξύ των ηλικιών.

Όλα τα μοντέλα OPLS-DA εμφάνισαν καλή εφαρμογή και προγνωστική απόδοση, με R2Y=0.998–1.000 και Q2=0.663–0.873, υποδεικνύοντας ισχυρή διάκριση των δειγμάτων εξιδρώματος ρίζας μεταξύ των ηλικιών. Ο διαχωρισμός ήταν πιο έντονος μεταξύ AS και AO, υποδηλώνοντας τη μεγαλύτερη συνολική διαφορά σύστασης μεταξύ 1- και 6-ετών εξιδρωμάτων stand. Το AT έδειξε επίσης σταθερό διαχωρισμό από το AO και το AS, υποδεικνύοντας ότι τα εξιδρώματα 3 ετών διαθέτουν ήδη διακριτά ειδικά χαρακτηριστικά σταδίου. Συνολικά, τα προφίλ μεταβολιτών ρίζας-εξιδρώματος ήταν ιδιαίτερα διακριτά σε όλες τις ηλικίες, υποστηρίζοντας κατάντη αναλύσεις διαφορικών μεταβολιτών και τη σύνδεσή τους με τις διαφορές βλάστησης.

Εικ. 3 Ανάλυση κύριου στοιχείου

Εικ. 4 Σύγκριση κατά ζεύγη βαθμολογιών OPLS-DA εκκριμάτων ρίζας από αμμόδενδρο Haloxylon διαφορετικών ηλικιών

 

2.4 Κύρια διαφορικά μεταβολικά χαρακτηριστικά των εξιδρωμάτων ρίζας Saxaul

2.4.1 Αριθμοί διαφορικών μεταβολιτών και κοινών χαρακτηριστικών

Κάθε σύγκριση ανά ζεύγη μεταξύ των ηλικιών στάβλων περιείχε έναν ορισμένο αριθμό διαφορικών μεταβολιτών (Εικόνα 5). Ο μεγαλύτερος αριθμός εμφανίστηκε στο AT έναντι του AO, με 31 διαφορικούς μεταβολίτες. Το AS έναντι του AO και το AS έναντι του AT είχαν 24 και 18 διαφορικούς μεταβολίτες, αντίστοιχα, υποδεικνύοντας ότι οι διαφορές μεταξύ των εξιδρωμάτων 3 και 1 έτους ήταν οι πιο έντονες.

Επτά διαφορικοί μεταβολίτες μοιράστηκαν και στις τρεις συγκρίσεις, υποδεικνύοντας ένα σχετικά σταθερό σύνολο μεταβολιτών που ανταποκρίνονται σε αλλαγές ηλικίας. Εν τω μεταξύ, κάθε σύγκριση διατήρησε μερικούς μοναδικούς διαφορικούς μεταβολίτες, αντανακλώντας σαφή χαρακτηριστικά του σταδίου στις αλλαγές του εξιδρώματος. Συνολικά, οι διαφορές σταδιακής ηλικίας εκφράστηκαν όχι μόνο στον αριθμό των μεταβολιτών αλλά και σε μια δομή όπου συνυπήρχαν κοινόχρηστοι και ειδικοί για το στάδιο διαφορικοί μεταβολίτες.

 

Εικ. 5 Διάγραμμα Venn των διαφορικών μεταβολιτών στα εκκρίματα ρίζας του Haloxylon ammodendron σε όλες τις ηλικίες

 

2.4.2 Μοτίβα αλλαγής στους διαφορικούς μεταβολίτες

Τα ηφαίστεια και οι συγκεντρωμένοι χάρτες θερμότητας έδειξαν αρθρωτά μοτίβα αλλαγής στα εκκρίματα ρίζας σε όλες τις ηλικίες. Και στις τρεις συγκρίσεις (Εικόνα 6), σημαντικοί μεταβολίτες κατανεμήθηκαν και στις δύο πλευρές των ηφαιστείων, υποδεικνύοντας μεταβολίτες που ρυθμίζονται προς τα πάνω και προς τα κάτω μεταξύ των ηλικιών. Πολλά σημαντικά χαρακτηριστικά έδειξαν μεγάλες αναδιπλούμενες αλλαγές και ισχυρή σημασία, υποδηλώνοντας ότι ο διαχωρισμός της ομάδας οδηγήθηκε από κοινού από ένα σύνολο συγκεντρωμένων μεταβολικών μετατοπίσεων και όχι από διάσπαρτες μεμονωμένες παραλλαγές.

Με βάση τους σχολιασμούς μεταβολιτών, οι κύριες διαφορικές κατηγορίες συγκεντρώθηκαν στα σάκχαρα, στα μόρια που σχετίζονται με τη βιταμίνη Β6, στα φλαβονοειδή/φαινολικά και στα μόρια που σχετίζονται με τα λιπίδια. Οι αντιπροσωπευτικοί διαφορικοί μεταβολίτες περιελάμβαναν σακχαρόζη, ισοπυριδοξάλη, λινολενικό (18:3), ΡΑ 40:7, μεθυλ γιββερελίνη Α9 και σεκολογανίνη.

Το AT έναντι του AO περιείχε τον μεγαλύτερο αριθμό διαφορικών μεταβολιτών, υποδηλώνοντας μια ισχυρότερη μετατόπιση της χημικής παραγωγής από 1 έτος σε 3 χρόνια. Οι διαφορές μεταξύ AT και AS ήταν επίσης σταθερές, υποδεικνύοντας ότι το στάδιο 3 ετών δεν είναι απλώς μια γραμμική μετάβαση μεταξύ κερκίδων 1 έτους και 6 ετών, αλλά έχει ξεχωριστά χαρακτηριστικά ειδικά για τη σκηνή. Συνολικά, οι διαφορές μεταξύ των ηλικιών του σταντ αντανακλούσαν κυρίως συντονισμένες αλλαγές μεταξύ των παραπάνω κατηγοριών μεταβολιτών παρά μεμονωμένες διακυμάνσεις σε μεμονωμένους μεταβολίτες.

 

Εικ. 6 Διαγράμματα ηφαιστείων διαφορικών μεταβολιτών σε εκκρίματα ρίζας Haloxylon ammodendron σε όλες τις ηλικίες

 

Ένας θερμικός χάρτης αντιπροσωπευτικών διαφορικών μεταβολιτών (Εικόνα 7) έδειξε περαιτέρω καλή ομαδοποίηση βιολογικών αντιγράφων και σαφή διαχωρισμό μεταξύ των ηλικιών συστάδων, υποδεικνύοντας ότι οι διαφορές ηλικίας στάσιμου αντικατοπτρίστηκαν άμεσα στα προφίλ διαφορικού μεταβολίτη. Η ομάδα 3 ετών (AT) έδειξε μερικές ομοιότητες με το AO ή το AS σε διαφορετικές ενότητες μεταβολιτών, αλλά διατήρησε τα δικά της ξεχωριστά χαρακτηριστικά. Ορισμένοι μεταβολίτες έφτασαν στο μέγιστο του AT ενώ παρέμειναν χαμηλότεροι σε AO και AS. άλλα ήταν χαμηλότερα στο AT αλλά υψηλότερα στο AO ή AS. Έτσι, το στάδιο των 3 ετών δεν ακολούθησε ένα απλό μονοτονικό μοτίβο αύξησης/μείωσης, αλλά μάλλον μια σαφή αναδιοργάνωση για το συγκεκριμένο στάδιο. Ιδιαίτερα, τα μόρια που σχετίζονται με τη βιταμίνη Β6 (π.χ. ισοπυριδοξάλη, πυριδοξάτη), φλαβονοειδή/φαινολικά (π.χ. κερκετίνη, ισοκερκιτρίνη, σκοπολίνη) και μόρια που σχετίζονται με λιπίδια (π.χ. λινολενικό 18:3, PA 40:7 εμφανίζουν μοτίβο συνεπούς, FA21) σύμφωνα με τις αναλύσεις διάκρισης.

Εικ. 7 Χάρτης θερμότητας ιεραρχικής ομαδοποίησης αντιπροσωπευτικών διαφορικών μεταβολιτών

 

2.4.3 Εμπλέκονται κύριες μεταβολικές οδοί

Η ανάλυση οδού KEGG έδειξε ότι οι διαφορές που σχετίζονται με την ηλικία στα εκκρίματα της ρίζας του σαξάουλ αφορούσαν κυρίως τον μεταβολισμό των λιπιδίων, το μεταβολισμό βιταμινών/συμπαράγοντα και δευτερογενή μεταβολισμό που σχετίζεται με τα φλαβονοειδή (Εικόνα 8). Ο μεταβολισμός του α-λινολενικού οξέος εμφανίστηκε με έναν σχετικά υψηλό παράγοντα πρόσκρουσης μονοπατιού, που αντιπροσωπεύει μια εξέχουσα οδό που σχετίζεται με τα λιπίδια κάτω από διαφορές ηλικίας. Ο μεταβολισμός της βιταμίνης Β6 έδειξε επίσης υψηλή σημασία, υποδηλώνοντας ουσιαστικές αλλαγές στα μικρά μόρια που σχετίζονται με τον συμπαράγοντα και την οξειδοαναγωγική ομοιόσταση.

Στον δευτερογενή μεταβολισμό, η βιοσύνθεση φλαβονοειδών, η βιοσύνθεση φλαβονών και φλαβονολών και η αποικοδόμηση των φλαβονοειδών εμπλουτίστηκαν, υποδεικνύοντας ότι η μονάδα φαινολικού-φλαβονοειδούς είναι μια κύρια κατεύθυνση διακύμανσης της ηλικίας. Επιπλέον, οι οδοί αρωματικών ενώσεων όπως η αποικοδόμηση των βενζοϊκών έδειξαν ορισμένες αποκρίσεις. Συνολικά, οι διαφορές που οφείλονται στην ηλικία στα εκκρίματα της ρίζας του σαξάουλ δομήθηκαν κυρίως γύρω από το μεταβολισμό των λιπιδίων, τον μεταβολισμό της βιταμίνης Β6 και τον δευτερογενή μεταβολισμό φλαβονοειδών/φαινολικών.

2.5 Αντιπροσωπευτικοί διαφορικοί μεταβολίτες που εξετάστηκαν με βάση τους φαινοτύπους βλάστησης

Για να διευκρινιστούν περαιτέρω οι σχέσεις μεταξύ των διαφορών των εξιδρωμάτων καιCistancheφαινοτύπους βλάστησης, διαφορικοί μεταβολίτες ενσωματώθηκαν με μοτίβα ρυθμού βλάστησης. Οι δοκιμές βλάστησης έδειξαν ότι η επεξεργασία AT είχε τον υψηλότερο ρυθμό βλάστησης, ενώ η AO και η AS ήταν χαμηλότερες και δεν διέφεραν σημαντικά. Αυτό το μοτίβο υποδηλώνει ότι τα εξιδρώματα saxaul 3 ετών μπορεί να περιέχουν χημικά συστατικά πιο ευνοϊκά για τηνCistancheβλάστηση σπόρων.

Με βάση αυτόν τον φαινότυπο, δώσαμε προτεραιότητα στους μεταβολίτες που (i) εμφανίστηκαν και στις συγκρίσεις AT έναντι AO και AT έναντι AS και (ii) εμφάνισαν τάσεις αλλαγής σύμφωνα με υψηλότερη βλάστηση (Πίνακας 3). Αυτά τα υποψήφια διαφορικά χαρακτηριστικά συγκεντρώθηκαν κυρίως σε σάκχαρα, μόρια που σχετίζονται με λιπίδια, μόρια που σχετίζονται με τη βιταμίνη Β6 και φλαβονοειδή/φαινολικά και συσχετίστηκαν με το μεταβολισμό του άλφα-λινολενικού οξέος, το μεταβολισμό της βιταμίνης Β6 και τις οδούς που σχετίζονται με τα φλαβονοειδή. Αυτά τα αποτελέσματα υποδεικνύουν σαφή ομαδοποίηση κατηγοριών μεταξύ υποψήφιων μεταβολικών χαρακτηριστικών που συνάδει με υψηλότερη βλάστηση, υποδηλώνοντας ότι αυτοί οι μεταβολίτες ή οι σχετικές οδοί μπορεί να συμβάλλουν στον φαινότυπο βλάστησης.

Εικ. 8 Διάγραμμα φυσαλίδων παραγόντων που επηρεάζουν τη μεταβολική οδό

 

 

Καρτέλα. 3 Αντιστοιχία μεταξύ των διαφορικών χαρακτηριστικών των εκκριμάτων ριζών από συστάδες Haloxylon ammodendron διαφορετικών ηλικιών και της βλάστησης των σπόρων του Cistanche deserticola

Ομάδα σύγκρισης	Τύπος απόκρισης βλάστησης	Κύριες διαφορικές κατηγορίες	Χαρακτηριστικά διαφοράς	Αντιπροσωπευτικοί διαφορικοί μεταβολίτες
AT vs AO	Ρυθμός βλάστησης σεΣΤΑ υψηλότερααπόΑΟ	Σάκχαρα, Βιταμίνη Β6, Φλαβονοειδή/φαινολικά οξέα, Λιπίδια	Σημαντική αρθρωτή αναδιοργάνωσησε εξιδρώματα σε3 ετώνηλικία στάσης	Σακχαρόζη; Ισοπυριδοξάλη; Πυριδοξάτη; Κερσετίνη; Ισοκερκιτρίνη; Linolenate (18:3)
	Ρυθμός βλάστησης σεΟΠΩΣ χαμηλότερααπόΣΤΟ	Σάκχαρα, Φλαβονοειδή, Γιβερελίνες	Διαφοροποίηση μεταξύ6 ετώνκαι3 ετώνστέκεται στοσηματοδότησηκαιδευτερογενής-μεταβολισμόςεπίπεδα	Σακχαρόζη; Ισοκερκιτρίνη; Μεθυλική γιββερελίνη Α9
AS εναντίον ΑΟ	Διαφορά βλάστησης-ρυθμούόχι σημαντική	Λιπίδια που σχετίζονται με τη βιταμίνη Β6	Μεγάλες μεταβολικές διαφορέςμεταξύ1 έτοςκαι6 ετώνστέκεται, αλλάκαμία σημαντική διαφορά βλάστησης	Ισοπυριδοξάλη κ.λπ.

3 Συζήτηση

3.1 Η ηλικία αναμονής οδηγεί στη χημική διαφοροποίηση των εξιδρωμάτων ρίζας Saxaul

Τα εξιδρώματα των ριζών των φυτών δεν είναι στατικά. προσαρμόζονται δυναμικά με το στάδιο ανάπτυξης, την κατανομή των πόρων και τις περιβαλλοντικές αλλαγές της ριζόσφαιρας. McLaughlin et al. [22] έδειξε ότι τα εκκρίματα των ριζών ποικίλλουν σημαντικά μεταξύ των φυτικών ειδών και των χρονικών κλιμάκων, υποδεικνύοντας ισχυρή χωροχρονική δυναμική. Οι Chen et al. [23] ανέφερε περαιτέρω ότι τόσο η ηλικία του δέντρου όσο και η εποχή αλλάζουν σημαντικά τις στρατηγικές εκκρίσεως των ριζών και τη σύνθεση του μεταβολίτη σε φυτείες κινεζικής ελάτης, καταδεικνύοντας σαφείς διαφορές σταδίου ηλικίας στις μεταβολικές εκροές. Αυτές οι μελέτες υποστηρίζουν μια φυσιολογική-οικολογική βάση για τη διαφοροποίηση της χημείας των ριζών-εξιδρώματος που καθοδηγείται από το αναπτυξιακό στάδιο.

Σε αυτή τη μελέτη, τα εξιδρώματα της ρίζας του σαξάουλ έδειξαν σαφή διαφοροποίηση μεταξύ των ηλικιών σε επίπεδο γενικού προφίλ μεταβολίτη. Η ομαδοποίηση χαρτών θερμότητας, το PCA και το OPLS-DA κατέδειξαν σταθερό διαχωρισμό μεταξύ των ηλικιών στάβλων, υποδεικνύοντας ότι η ηλικία του σταδίου μπορεί να οδηγήσει σε ειδική χημική αναδιοργάνωση των εκκρίσεων της ρίζας του σαξάουλ. Αυτό συμφωνεί με την υπάρχουσα γνώση ότι το στάδιο ανάπτυξης των φυτών επηρεάζει τη σύνθεση του εξιδρώματος και υποδηλώνει ότι στο σύστημα ξενιστή saxaul-Cistanche, η διακύμανση της ηλικίας μπορεί να είναι ένας σημαντικός οικολογικός παράγοντας που διαμορφώνει το υπόβαθρο των σημάτων που προέρχονται από τη ρίζα.

Επιπλέον, οι αλλαγές ηλικίας αντιστοιχούν όχι μόνο στο αναπτυξιακό στάδιο του ξενιστή αλλά και σε αλλαγές στο περιβαλλοντικό υπόβαθρο της ριζόσφαιρας. Τα επίπεδα θρεπτικών στοιχείων του εδάφους, το pH, η οργανική ύλη και οι συνθήκες αλατότητας μπορεί να επηρεάσουν την απόκτηση θρεπτικών στοιχείων των φυτών, τα πρότυπα κατανομής άνθρακα και τη σταθερότητα της ριζόσφαιρας, ρυθμίζοντας έτσι περαιτέρω τη σύνθεση και τις διαδικασίες απελευθέρωσης των εκκριμάτων ρίζας.

3.2 Τα εξιδρώματα από το 3ετές Saxaul αντιστοιχούν στο ανώτεροCistancheΡυθμοί βλάστησης σπόρων

Η βλάστηση των σπόρων των παρασιτικών φυτών εξαρτάται σε μεγάλο βαθμό από τα χημικά σήματα που προέρχονται από τον ξενιστή. Ο Nelson [16] σημείωσε ότι τα ριζοπαρασιτικά φυτά στα Orobanchaceae βασίζονται τυπικά σε μόρια σήματος που απελευθερώνονται από τη ρίζα του ξενιστή για να ανιχνεύσουν την παρουσία του ξενιστή και να ξεκινήσουν τη βλάστηση. μια τέτοια «βλάστηση που προκαλείται από τον ξενιστή» είναι ένας βασικός προσαρμοστικός μηχανισμός.

Σε αυτή τη μελέτη,CistancheΟ ρυθμός βλάστησης των σπόρων ήταν υψηλότερος στην 3ετή θεραπεία με εξίδρωμα saxaul, σημαντικά υψηλότερος από τις θεραπείες με εξιδρώματα 1 έτους και 6 ετών, ενώ δεν παρατηρήθηκε σημαντική διαφορά μεταξύ θεραπειών 1 έτους και 6 ετών. Αυτό υποδηλώνει ότι διαφορετικοί ξενιστές στάσιμης ηλικίας πιθανότατα δεν παρέχουν απλώς διαφορετικές ποσότητες εξιδρωμάτων, αλλά χημικά διαφορετικά υπόβαθρα που προάγουν τη βλάστηση. Το γεγονός ότι το AT έναντι του AO είχε τους περισσότερους διαφορικούς μεταβολίτες υποδηλώνει ότι η χημική αναδιοργάνωση από συστάδες 1 έτους σε 3 χρόνια ήταν η μεγαλύτερη, σύμφωνα με την κατεύθυνση της υψηλότερης βλάστησης.

Αυτό το μοτίβο μπορεί να σχετίζεται με διαφορές σταδίου ανάπτυξης στο saxaul και στις αντίστοιχες στρατηγικές κατανομής πόρων. Το saxaul ενός έτους βρίσκεται σε πρώιμο στάδιο εγκατάστασης, όπου τα φυτά δεν είναι πλήρως σταθεροποιημένα, τα ριζικά συστήματα και η απόκτηση πόρων είναι σχετικά περιορισμένα και οι μεταβολικές εκροές μπορεί να εστιάζονται περισσότερο στη διατήρηση της αυτοανάπτυξης. Το εξαετές saxaul βρίσκεται σε ένα σχετικά ώριμο στάδιο, όπου η κατανομή των πόρων μπορεί να στραφεί προς τη συντήρηση, τη δομική σταθερότητα και την περιβαλλοντική προσαρμογή, οδηγώντας σε πιο σταθερές στρατηγικές εξίδρωσης. Αντίθετα, το 3χρονο saxaul βρίσκεται γενικά σε έντονο στάδιο ανάπτυξης, με πιο ενεργή επέκταση της ρίζας, πρόσληψη θρεπτικών ουσιών και υπόγειο μεταβολισμό, καθιστώντας το πιο πιθανό να σχηματίσει ένα πιο πλούσιο και πιο μεταβλητό προφίλ εξιδρώματος ρίζας. Σε αυτή τη βάση, η έντονη αναδιοργάνωση του μεταβολίτη και ο υψηλότερος ρυθμός βλάστησης στην 3ετή θεραπεία μπορεί να αντικατοπτρίζουν ένα πιο ευνοϊκό περιβάλλον σήματος ριζόσφαιρας για την έναρξηCistancheβλάστηση των σπόρων κατά την περίοδο του ανοιξιάτικου παραθύρου.

3.3 Κύρια διαφορικά μεταβολικά χαρακτηριστικά που συνάδουν με τις αποκρίσεις βλάστησης

Το Metabolomics αποκαλύπτει αποτελεσματικά αλλαγές στο προφίλ του μεταβολίτη σε σύνθετα δείγματα. Όταν ενσωματώνεται με την ανάλυση εμπλουτισμού μονοπατιών, επιτρέπει την αναγνώριση σε επίπεδο συστήματος κατευθύνσεων μείζονος αλλαγής. Προηγούμενες μελέτες [31-33] υποδεικνύουν ότι ο συνδυασμός μεταβολικών αποτελεσμάτων με λειτουργικούς φαινοτύπους, όπως η βλάστηση των σπόρων, βοηθά στη στόχευση υποψήφιων μεταβολιτών ή οδών που συνάδουν με φαινοτυπικές αλλαγές. Για τα εξιδρώματα ρίζας, μια στρατηγική «πρώτου φαινοτύπου, ιχνηλάτησης μεταβολίτη» είναι ιδιαίτερα χρήσιμη για τον εντοπισμό υποψήφιων μεταβολικών χαρακτηριστικών που σχετίζονται με συγκεκριμένες βιολογικές επιδράσεις.

Σε αυτή τη μελέτη, ο καθοδηγούμενος από φαινότυπο έλεγχος έδειξε ότι αντιπροσωπευτικά διαφορικά χαρακτηριστικά που συνάδουν με τον υψηλότερο ρυθμό βλάστησης στην 3ετή θεραπεία ήταν κυρίως συγκεντρωμένα σε σάκχαρα, μόρια που σχετίζονται με τη βιταμίνη Β6, φλαβονοειδή/φαινολικά και μόρια σχετιζόμενα με τα λιπίδια. Μηχανιστικά, τα σάκχαρα μπορεί να αντανακλούν αλλαγές στην παροχή και την κατανομή άνθρακα της ριζόσφαιρας. Τα μόρια που σχετίζονται με τα λιπίδια μπορεί να σχετίζονται με την αναδιαμόρφωση των λιπιδίων της μεμβράνης και τη ρύθμιση του σήματος τάσης. Τα φλαβονοειδή/φαινολικά μπορεί να συμμετέχουν στην αναγνώριση παρασίτου-ξενιστή και στη μετάδοση σήματος ριζόσφαιρας. και τα μόρια που σχετίζονται με τη βιταμίνη Β6 μπορεί να συνδέονται με τη μεταβολική ομοιόσταση και τη ρύθμιση του στρες. Αυτές οι μεταβολικές κατηγορίες έδειξαν συντονισμένες αλλαγές στην ομάδα ΑΤ.

CistancheΗ σχετική έρευνα δείχνει ότι τα φαινολικά οξέα που προέρχονται από τον ξενιστή μπορούν να επηρεάσουν τις διαδικασίες επαγωγής και οι φαινολικοί/αρωματικοί δευτερογενείς μεταβολίτες στις ρίζες του ξενιστή μπορεί να παίζουν ρόλο στις παρασιτικές αποκρίσεις [14]. Παρόλο που η παρούσα μελέτη δεν μπορεί να αποδείξει άμεσα ότι ένας μεμονωμένος μεταβολίτης είναι ο αποφασιστικός παράγοντας που οδηγεί στην ενισχυμένη βλάστηση, οι ομαδοποιημένες αλλαγές που παρατηρήθηκαν στην ομάδα 3 ετών υποδηλώνουν ότι το πλεονέκτημα προαγωγής της βλάστησης προέρχεται πιθανότερα από μια συντονισμένη αναδιοργάνωση πολλαπλών τάξεων μεταβολιτών που σχηματίζουν ένα σύνθετο χημικό υπόβαθρο, παρά από μια τυχαία αύξηση ενός μεμονωμένου μορίου.

3.4 Πρακτικές επιπτώσεις και περιορισμοί μελέτης

Από την άποψη της παραγωγής-πρακτικής, τα αποτελέσματα υποδεικνύουν ότι κατά την περίοδο της εαρινής περιόδου, το saxaul 3 ετών μπορεί να έχει καλύτερες δυνατότητες γιαCistancheενοφθαλμισμός, παρέχοντας μια αναφορά για την επιλογή ηλικίας ξενιστή σε υποδάσοςCistancheκαλλιέργεια και πιθανές κατευθύνσεις για τεχνική ανάπτυξη για τη βελτίωση της επιτυχίας του εμβολιασμού.

Ωστόσο, αυτή η μελέτη βασίζεται σε μία μόνο δειγματοληψία ελατηρίου και τα συμπεράσματα αντικατοπτρίζουν κυρίως σχέσεις κατά τη διάρκεια του παραθύρου του ελατηρίου. Η άμεση παρέκταση σε ολόκληρο το έτος δεν υποστηρίζεται ακόμη. Επιπλέον, ο ρόλος του υποβάθρου του εδάφους στη διαμόρφωση των χαρακτηριστικών του μεταβολίτη του εξιδρώματος παραμένει σε μεγάλο βαθμό συμπερασματικός και θα πρέπει να επικυρωθεί περαιτέρω μέσω αναλύσεων συσχέτισης, ελεγχόμενων πειραμάτων ή προσεγγίσεων πολλαπλής ωμικής. Η μη στοχευμένη μεταβολομική έχει επίσης περιορισμούς όπως παρεμβολή ισομερών και περιορισμένη εμπιστοσύνη αναγνώρισης για ορισμένους μεταβολίτες. Επομένως, τα μόρια που σχετίζονται με τα λιπίδια, τη βιταμίνη Β6 και τα φλαβονοειδή/φαινολικά μόρια θα πρέπει να θεωρούνται υποψήφιες κατευθύνσεις και όχι πλήρως επιβεβαιωμένοι βασικοί παράγοντες επαγωγής. Τέλος, τα πρακτικά αποτελέσματα εμβολιασμού επηρεάζονται από πολλαπλούς παράγοντες, όπως η εγκατάσταση παρασιτικών, ο σχηματισμός λουλουδιών, η επακόλουθη ανάπτυξη, οι συνθήκες νερού-αλατιού στον αγρό και οι πρακτικές διαχείρισης. Απαιτείται περαιτέρω εργασία που συνδυάζει δοκιμές εμβολιασμού στο πεδίο, έρευνες για την εγκατάσταση παρασιτισμού και στοχευμένη επικύρωση βασικών υποψηφίων μεταβολιτών για την ενίσχυση της μετάφρασης στην παραγωγή του πραγματικού κόσμου.

 

4 Συμπεράσματα

Η χημική αναδιοργάνωση της σύνθεσης ρίζας-εξιδρώματος saxaul σε όλες τις ηλικίες αντιστοιχούσε σαφώς με διαφορέςCistancheαποκρίσεις βλάστησης σπόρων, υπογραμμίζοντας τη σημασία του αναπτυξιακού σταδίου του ξενιστή στη ρύθμιση των φαινοτύπων βλάστησης των παρασιτικών σπόρων. Τον Απρίλιο, τα μεταβολικά προφίλ του εξιδρώματος της ρίζας διέφεραν σημαντικά μεταξύ των ηλικιών. Τα 3ετή εκκρίματα σαξάουλ εμφάνισαν τις πιο έντονες διαφορές και αντιστοιχούσαν στα υψηλότεραCistancheρυθμός βλάστησης σπόρων. Αντιπροσωπευτικά διαφορικά χαρακτηριστικά που συνάδουν με υψηλότερη βλάστηση συγκεντρώθηκαν κυρίως σε σάκχαρα, μόρια που σχετίζονται με τη βιταμίνη Β6, φλαβονοειδή/φαινολικά και μόρια που σχετίζονται με τα λιπίδια, που περιλαμβάνουν μεταβολισμό άλφα-λινολενικού οξέος, μεταβολισμό βιταμίνης Β6 και οδούς που σχετίζονται με φλαβονοειδή. Η σχέση ηλικίας-εξιδρώματος-βλάστησης δεν ακολούθησε μια απλή γραμμική ενίσχυση. Η ενδιάμεση ηλικία του φυτού ήταν πιο πιθανό να σχηματίσει ένα χημικό υπόβαθρο σύμφωνο με υψηλότερη απόκριση βλάστησης.

 

Συνεισφορές Συγγραφέων

Zhao Zhen: εννοιολόγηση, μεθοδολογία, έρευνα, επιμέλεια δεδομένων, ανάλυση δεδομένων, σύνταξη, οπτικοποίηση.
Fan Jinglong: μεθοδολογία, αναθεώρηση και επεξεργασία, οπτικοποίηση, επίβλεψη, διαχείριση έργου, απόκτηση χρηματοδότησης.
Dong Weikang: έρευνα, επιμέλεια δεδομένων.
Zhou Zhibin: πόροι, εποπτεία, απόκτηση χρηματοδότησης.
Li Bingwen, Wang Shijie: μεθοδολογία, πόροι, επίβλεψη, απόκτηση χρηματοδότησης.