13Marquage C6-glucose associé à la LC-MS : identification des organes primaires des plantes dans la synthèse des métabolites secondaires

Résumé

La méthode développée de marquage ¹³_C-6-Glucose combinée à la spectrométrie de masse haute résolution par chromatographie liquide est polyvalente et jette les bases d’études futures sur les organes primaires et les voies impliquées dans la synthèse des métabolites secondaires dans les plantes médicinales, ainsi que sur l’utilisation complète de ces métabolites secondaires.

Résumé

Cet article présente une méthode nouvelle et efficace pour certifier les organes primaires impliqués dans la synthèse des métabolites secondaires. En tant que métabolite secondaire le plus important chez Parispolyphylla var. yunnanensis (Franch.) Main. -Mzt. (PPY), la saponine de Paris (PS) a une variété d’activités pharmacologiques et le PPY est de plus en plus demandé. Cette étude a permis d’établir quatre traitements pour l’alimentation et la non-alimentation des feuilles, des rhizomes et des tiges du faisceau vasculaire ¹³C_6-Glucose afin de certifier précisément les organes primaires impliqués dans la synthèse des saponines de Paris VII (PS VII). En combinant la chromatographie en phase liquide couplée à la spectrométrie de masse (LC-MS), les rapports ¹³C/¹²C de la feuille, du rhizome, de la tige et de la racine dans différents traitements ont été calculés rapidement et avec précision, et quatre types de rapports de pics d’ions isotopiques PS (M⁻⁾ ont été trouvés : (M+1) ⁻/M⁻, (M+2) ⁻/M⁻, (M+3) ⁻/M⁻ et (M+4) ⁻/M⁻. Les résultats ont montré que le rapport de ¹³C/¹²C dans les rhizomes des traitements d’alimentation par tige-faisceau vasculaire et rhizome était significativement plus élevé que celui des traitements sans alimentation. Par rapport au traitement non alimentaire, le rapport de molécules de PS VII (M+2) ⁻/M⁻ dans les feuilles a augmenté de manière significative sous les traitements d’alimentation des feuilles et des tiges. Simultanément, par rapport au traitement non alimentaire, le rapport des molécules de PS VII (M+2) ⁻/M⁻ dans les feuilles sous traitement au rhizome n’a montré aucune différence significative. De plus, le rapport des molécules de PS VII (M+2) ⁻/M⁻ dans la tige, la racine et le rhizome n’a montré aucune différence entre les quatre traitements. Par rapport au traitement non nourrissant, le rapport de la molécule de saponine II PARIS (PS II) (M+2) ⁻/M⁻ dans les feuilles sous traitement foliaire n’a montré aucune différence significative, et le rapport (M+3) ⁻/M⁻ des molécules de PS II dans les feuilles sous traitement foliaire était plus faible. Les données ont confirmé que l’organe primaire de synthèse du PS VII est les feuilles. Il jette les bases de l’identification future des organes primaires et des voies impliquées dans la synthèse des métabolites secondaires dans les plantes médicinales.

Introduction

Les voies de biosynthèse des métabolites secondaires chez les plantes sont complexes et diversifiées, impliquant des organes d’accumulation très spécifiques et diversifiés¹. À l’heure actuelle, les sites de synthèse spécifiques et les organes responsables des métabolites secondaires dans de nombreuses plantes médicinales ne sont pas bien définis. Cette ambiguïté constitue un obstacle important à l’avancement stratégique et à la mise en œuvre de méthodes de culture conçues pour optimiser à la fois le rendement et la qualité des matériaux médicinaux.

La biologie moléculaire, la biochimie et les techniques de marquage i....

Protocole

1. Préparation expérimentale

1. Assurez-vous que pendant la croissance des plantes, l’humidité relative de la serre est de 75%, les températures jour/nuit sont de 20 °C/10 °C, la photopériode est composée de 12 h de jour et 12 h de nuit, et l’intensité lumineuse est de 100 μmol·^m-2·^s-1. Fournir une irradiation à l’aide de lampes à diodes électroluminescentes (DEL), en gardant une distance de 30 cm entre la lampe à DEL et le couvert végétal.
   REMARQUE : La photopériode et l’intensité lumineuse sont en fonction du nombre d’heures d’ensoleillement pendant la période de croissance au Yunnan. L’irradiance est mesurée régulièr....

Discussion

La mise en œuvre réussie de ce protocole dépend de recherches approfondies sur les propriétés physiologiques des plantes, les tissus, les organes et les métabolites secondaires. L’approche de conception expérimentale décrite dans le protocole pose une base solide pour l’étude des voies de biosynthèse des métabolites secondaires des plantes. Les facteurs critiques de cette expérience sont (1) la détermination de l’âge des semis de plantes vivaces et (2) le choix du bon moment pour le marquage et la dé.......

matériels

Name	Company	Catalog Number	Comments
0.1 % Formic acid water	Chengdu Kelong Chemical Reagent Factory	44890
13C6-Glucose powder	MERCK	110187-42-3
Acetonitrile	Chengdu Kelong Chemical Reagent Factory	44890
AUTOSAMPLER VIALS	Biosharp Biotechnology Company	44866
BEH C18 column	Waters,Milfor,MA	1.7μm,2.1*100 mm
CNC ultrasonic cleaner	Kunshan Ultrasound Instrument Co., Ltd	KQ-600DE
Compound DiscovererTM  software	Thermo Scientific, Fremont,CA	3
Compound DiscovererTM  software	Thermo Scientific,Fremont,CA	3
Electric constant temperature blast drying oven		DHG-9146A
Electronic analytical balance	Sedolis Scientific Instruments Beijing Co., Ltd	SOP
Ethanol	Chengdu Kelong Chemical Reagent Factory	44955
Fully automatic sample rapid grinder	Shanghai Jingxin Technology	Tissuelyser-48
Gas Chromatography-Stable Isotope Ratio Mass Spectrometer	Thermo Fisher	Delta V Advantage
Hoagland solution	Sigma-Aldrich	H2295-1L
Hydroponic tank	JRD	1020421
Isodat software	Thermo Fisher Scientific	3
Liquid chromatography high-resolution mass spectrometry	Agilent Technology	Agilent 1260 -6120
Nitrogen manufacturing instrument	PEAK SCIENTIFIC	Genius SQ 24
Organic phase filter	Tianjin Jinteng Experimental Equipment Co., Ltd	44890
Oxygen pump	Magic Dragon	MFL
Quantum sensor	Highpoint	UPRtek
Scalpel	Handskit	11-23
Sprinkling can	CHUSHI	WJ-001
Xcalibur  software	Thermo Fisher Scientific	4.2