Fungsi Kepelbagaian Kimia Cistanche Dan Ramalan Kawasan Penanaman Potensi Herba Cistanche

Sila hubungioscar.xiao@wecistanche.comuntuk lebih

SejakPerhimpunan Kesihatan Sedunia ke-72, perubatan tradisional telah dimasukkan dalam Klasifikasi Penyakit Antarabangsa (versi ke-11), yang kebanyakannya berasal dari perubatan tradisional Cina dan juga diterima secara meluas di negara-negara Asia Tenggara seperti Jepun, Korea, dan India. Persidangan itu menunjukkan bahawa perubatan tradisional memainkan peranan penting dalam peraturan kesihatan. Herba ubat adalah bahan asas perubatan tradisional selain akupunktur dan manipulasi. Penggunaan tepat dan gabungan herba yang berbeza menentukan keberkesanan muktamad perubatan tradisional1–3. Di samping itu, kandungan dan jenis komponen aktif dalam herba berubah-ubah mengikut asal-usul botani dan persekitaran pertumbuhannya. Oleh itu, asal-usul botani yang betul dan persekitaran pertumbuhan yang sesuai adalah penting untuk keberkesanan dan keselamatan klinikal. Tumbuhan cistanche digunakan sebagai tonik berharga dan herba yang boleh dimakan untuk penjagaan lelaki di China, Jepun, dan beberapa negara Asia Tenggara4,5. Empat spesies genus terkenal dengan potensi nilai perubatan mereka di China, iaitu, C. deserticola, C.tubulosa, C. salsa dan C. Sinensis. Batang berair kering dari dua spesies pertama direkodkan dalam Pharmacopoeia Cina (edisi 2015), bernama Cistanches Herba. Spesies ini bermanfaat untuk buah pinggang dan saluran usus. Dua spesies lain dimakan di beberapa lokasi atau digunakan sebagai penzina Cistanches Herba. C. salsa direkodkan dalam piawaian herba tempatan di wilayah Gansu (edisi 1992) dan Xinjiang (edisi 1987). C. Sinensis ialah spesies unik di China. Kajian kimia dan farmakologi moden telah menunjukkan bahawa komponen kimia daripada herba ini mempunyai beberapa kesan, seperti peningkatan fungsi otak, kesan afrodisiak, dan kesan meningkatkan imun6. Kajian yang diterbitkan menunjukkan kandungan dan perbezaan jenis juzuk kimia antara tumbuhan Cistanche yang berbeza, di mana betaine, kitaran Krebs perantaraan,glikosida fenilethanoid, dan iridoid dianggap sebagai empat penanda kimia yang bertanggungjawab untuk analisis diskriminasi antara C. deserticola dan C. tubulosa7,8. Kajian terperinci menunjukkan bahawa isomer campneoside II,cistanosideC, dan cistanoside A adalah tiga potensi 1 Institut Pembangunan Tumbuhan Ubat, Akademi Sains Perubatan China, Kolej Perubatan Kesatuan Peking, Pusat Penyelidikan Kejuruteraan Sumber Perubatan Cina, Kementerian Pendidikan, Makmal Penyelidikan Utama Perlindungan Sumber Perubatan Tradisional Cina, Pentadbiran Perubatan Cina Tradisional, Pentadbiran Kebangsaan Perubatan Tradisional Cina, Beijing, 100193, China. 2 Kolej Sains, Universiti Pertanian Sichuan, Ya'an, 625000, China. 3 Farmasi Kolej, Universiti Perubatan Tradisional Cina Chengdu, Chengdu, 611137, China. *E-mel: peixjin@163.com; lfuang@implad.ac.cn

penanda kimia untuk membezakan dua spesies yang dinyatakan di atas 9. Kajian lanjut menunjukkan bahawa lapanphenylethanoidglikosida boleh dipilih sebagai penanda kimia untuk mendiskriminasi spesies Cistanche, yang terutamanya termasuk C. deserticola, C. tubulosa, dan C. sinensis10. Di samping itu, kandungan juzuk kimia berbeza mengikut asal geografi. Zhou dan pengarang bersamanya menunjukkan bahawa jumlah kandungan tujuh komponen indeks (casinside A, echinacoside,isoacteoside, 2'-actylacteoside, castanoside C, dan tableside B) C. tubulosa dari selatan Xinjiang adalah lebih kurang enam kali ganda Kuitun dan Hami di China11. Antara komponen kimia ini,asetonidadan echinacoside dianggap sebagai komponen indeks untuk kawalan kualitiubat herba. Kedua-dua komponen telah dilaporkan untuk meningkatkan fungsi otak, dan asetonida terutamanya menyumbang kepada kesan afrodisiak6. Model pengedaran spesies (SDM) ialah model statistik yang diwujudkan dengan pembolehubah persekitaran sedia ada untuk membuat kesimpulan keperluan ekologi spesies. Model sedemikian boleh memetakan taburan potensi spesies sasaran berdasarkan data taburan yang diperhatikan12. Sehingga kini, SDM telah berjaya digunakan untuk ramalan kecenderungan pengedaran tumbuhan terancam dan ekologi semasa perubahan iklim13,14. Di antara model ini, model MaxEnt biasanya digunakan sebagai cara mudah untuk meramalkan taburan kesesuaian habitat dengan data kehadiran sahaja dan berfungsi dengan baik dengan data yang tidak lengkap, saiz sampel yang kecil dan jurang14. Digabungkan dengan beberapa perisian (seperti ArcGIS), penyelidikan boleh mengekstrak pembolehubah persekitaran dan iklim tapak pengumpulan sampel. Tambahan pula, lokasi yang berpotensi sesuai boleh dibahagikan kepada tiga atau empat tahap15–17. Walau bagaimanapun, tiada kajian telah melaporkan strategi gabungan yang menggabungkan lokasi yang berpotensi sesuai selepas bahagian dan kandungan komponen kimia untuk kawalan kualiti ubat herba. Dalam kajian ini, empat loji Cistanche yang terancam telah dikumpul untuk penilaian kualiti dengan kromatografi cecair berprestasi tinggi (HPLC), dan tujuh komponen kimia digunakan sebagai indeks. Tambahan pula, model MaxEnt yang dilengkapi dengan 26 pembolehubah persekitaran telah digunakan untuk meramalkan kawasan yang berpotensi sesuai untuk menyiasat spesies optimum untuk kegunaan selanjutnya. Akhir sekali, gabungan kandungan komponen indeks dan kawasan yang sesuai telah dianalisis secara sistematik untuk pembangunan dan penggunaan yang lebih baik bagi tumbuhan Cistanche yang terancam ini di China dan negara lain.

Sila klik di sini untuk mengetahui lebih lanjut

Keputusan dalam analisis Kromatografi.

Kandungan tujuh komponen kimia dikira berdasarkan lengkung penentukurannya. Tujuh persamaan lengkung penentukuran ialah Y{{0}}.54{{10}}0X tambah 0.1616 (2′-aseti lakteosida , R=0.9992), Y=18.5640X tambah 0.3724 (acteoside, R=0.9821), Y {{14 }}.6350X tambah 0.0090 (isoacteoside, R=0.9999), Y=12.7460X tambah 0.0103 (tubuloside A, R=0.9999), Y=10.638X campur 0.1615 (cistanoside A, R=0.9997), Y=21.533X−0.0006 ( cistanoside F, R=1), dan Y=13.0740X campur 1.1381 (echinacoside, R=0.9821); kepekatan (X) ialah paksi mengufuk, dan kawasan puncak (Y) ialah paksi menegak. R ialah pekali korelasi dan menunjukkan korelasi linear yang sangat baik antara lengkung penentukuran ini. Eksperimen ketepatan (enam suntikan berurutan ekstraktif sampel yang sama) menunjukkan bahawa ketepatan adalah baik, dan sisihan piawai relatif (RSD) bagi kawasan puncak adalah antara 0.3 peratus dan 0.8 peratus . Begitu juga, kebolehulangan (enam suntikan berurutan ekstraktif sampel yang sama) dan ujian kestabilan (enam suntikan ekstraktif sampel yang sama selepas 0, 2, 4, 8, 12, dan 24j) menghasilkan RSD sebanyak 0.56–1.46 peratus dan 1.06–3.60 peratus, masing-masing. Analisis kandungan lanjut bagi tujuh juzuk indeks telah dipaparkan dalam kotak mendatar berkumpulan yang mengandungi hasil perbandingan visual dan perbezaan ketara dalam huruf kecil. Keputusan ujian pemulihan tujuh juzuk berbeza daripada 99.25 peratus kepada 104.10 peratus dengan RSD antara 0.69 peratus dan 3.45 peratus . Oleh itu, kaedah itu adalah tepat. Kandungan tujuh juzuk indeks dalam empat spesies dan asal geografi spesies yang sama dipaparkan dalam kotak mendatar berkumpulan. Kandungan beberapa komponen kimia berada di bawah had pengesanan. Oleh itu, hanya sebahagian daripada angka yang mengandungi empat spesies Cistanche. Komponen kimia 2'-acetylacteoside hanya dikesan dalam C. deserticola, manakala ia tidak dapat dikesan dalam spesies lain dengan kaedah sekarang. Walau bagaimanapun, perbezaan kandungan diperhatikan di antara pelbagai asal geografi yang tertumpu pada 2'-asetillakteosida. Kandungan komponen dari Alashanzuoqi di Mongolia Dalam adalah jauh lebih tinggi daripada di tiga wilayah lain, manakala kandungan dalam spesies dari Tingtuhu dari Minqinin, Wilayah Gansu, adalah jauh lebih rendah daripada di lokasi lain (Rajah 1A). Tubuloside A dikesan dalam C. deserticola dan C. tubulosa. Tiada perbezaan yang ketara diperhatikan antara kedua-dua spesies dan juga antara tumbuhan spesies yang sama dari asal geografi yang berbeza (Rajah 1B). Empat spesies tersebut mengandungi komponen kimia yang sama (acetonide). Kandungan asetonida dalam C. salsa yang dikumpul dari Jianga'erhan of Tacheng di Xinjiang adalah jauh lebih tinggi daripada spesies lain dan spesies yang sama dari kawasan tumbuh yang berbeza. Sebaliknya, kandungan acetonide tidak berbeza dengan ketara di antara pelbagai asal usul C. deserticola (dapatan ini adalah sama seperti untuk bahagian meja A; Rajah 1C). Cistanoside A dikesan dalam C. deserticola dan C. salsa. Kandungan sampel C. salsa dari Jianga'erhan dari Tacheng di Xinjiang adalah jauh lebih tinggi daripada sampel C. deserticola dari tempat lain. Selain itu, variasi dalam lokasi tidak menjejaskan kandungan komponen. Keadaan ini adalah sama seperti pada sisi meja A dan asetonida (Rajah 1D). Bagi cistanoside A, kandungan komponen indeks tidak berubah-ubah dengan variasi dalam spesies dan asal geografi (Rajah 1E). Kandungan echinacoside sampel C. salsa dari Hejiaoke of Tuoli di Xinjiang adalah jauh lebih tinggi daripada kandungan sampel dari Jianga'erhan of Tacheng di Xinjiang. Kandungan komponen sampel daripada C. deserticola dan C. tubulosa, tidak kira di mana ia dikumpulkan, adalah jauh lebih rendah daripada di lokasi lain (Jianga'erhan dari Tacheng di Xinjiang). Di samping itu, komposisi kimia tidak dapat dikesan dalam C. Sinensis (Rajah 1F). Isoacteoside dikesan dalam semua spesies Cistanche kecuali C. salsa; kandungan isoacteoside dalam C. tubulosa adalah jauh lebih tinggi daripada dua spesies lain tanpa mengira wilayah sumber di China (Rajah 1G). Di sini, semua perbezaan ketara adalah kurang daripada P<0.5. the="" total="" contents="" of="" these="" chemical="" components="" are="" stacked="" in="" fig.="" 2="" for="" improved="" comparison="" of="" the="" seven="" styrene="" glycosides.="" herein,="" we="" hypothesized="" that="" geographical="" origins="" exerted="" a="" small="" influence="" on="">

pengumpulan komponen kimia ini berbanding dengan perbezaan spesies. Tujuh jenis sisi gliko stirena telah dikesan dalam sampel C. deserticola. Walau bagaimanapun, jumlah kandungan adalah lebih rendah daripada C. tubeless dan C. salsa. Keputusan menunjukkan bahawa C. salsa mempunyai kandungan glikosida stirena yang paling tinggi walaupun hanya echinacoside, castanoside A, dan acetonide yang dikesan oleh kromatografi cecair. C. Sinensis hanya mengandungi isoacteoside dan acetonide dan dengan itu mempunyai kandungan paling rendah jumlah glikosida stirena. Menurut piawaian yang direkodkan dalam China Pharmacopoeia, kandungan echinacoside dan acetonide dalam C. deserticola hendaklah lebih tinggi daripada 3mg/g, dan kandungan dalam C. tubulosa hendaklah lebih tinggi daripada 15mg/g. Keputusan pengesanan menunjukkan bahawa kebanyakan sampel C. deserticola mematuhi piawaian kecuali sampel dari Changcheng, Liangzhou di Wilayah Gansu (kandungan asetonida ialah 1.51mg/g) dan wilayah Tasik Aibi, Tacheng di Wilayah Xinjiang (kandungan asetonida ialah 2.18mg /g), yang kandungannya lebih rendah daripada piawaian. Di samping itu, kandungan nukleosida dalam C. tubulosa (8.1225 mg/g) adalah lebih rendah daripada piawaian, manakala kandungan echinacoside lebih tinggi daripada piawai (28.38mg/g).

Kawasan yang berpotensi sesuai di dunia dan di China

Dengan pengiraan gabungan dari MaxEnt dan ArcGIS, kawasan yang berpotensi sesuai untuk empat spesies herba Cistanche telah dikira. Keputusan ditunjukkan dalam Jadual 1. Sama seperti kategori dalam bahagian di atas, kawasan yang berpotensi sesuai dibahagikan kepada empat kelas. Mengenai kelas kesesuaian habitat yang tinggi, tiga spesies mempunyai lebih kurang 30 km2 kawasan yang sesuai di seluruh dunia (C. deserticola: 29.2210 km2, C. Sinensis: 31.3034 km2, C. salsa: 30.8633 km2 ) berbanding dengan C. tubulosa (10.6866 km2 ). Seperti yang ditunjukkan oleh perbandingan kelas kesesuaian habitat yang tinggi, C. deserticola mempunyai keluasan terbesar (38.9267 km2 ) dari segi kelas yang sederhana sesuai (C. tubulosa: 12.4069 km2, C. Sinensis: 32.1292 km2, C. salsa: 38.5764 km2 ), manakala keluasan C. tubulosa masih paling kecil. Dari segi kawasan berpotensi yang dianggap sebagai potensi taburan lokasi penanaman yang sesuai, kesesuaian habitat yang tinggi dan kelas sederhana sesuai dibincangkan seperti berikut. Kebanyakan kawasan yang sesuai (kira-kira 90 peratus ) untuk C. deserticola kebanyakannya diedarkan di utara dan barat laut China. Di samping itu, beberapa kawasan yang mempunyai keadaan penanaman yang berpotensi telah dikenal pasti di selatan Amerika Syarikat, barat daya Iran, timur Turki, selatan Mongolia dan timur Kazakhstan (Rajah 3). Tidak seperti spesies yang disebutkan di atas, C. tubulosa nampaknya tersebar dengan baik di seluruh dunia, meliputi barat China, barat laut Amerika Selatan, utara Afrika, dan beberapa negara antara China dan Afrika. Walau bagaimanapun, walaupun C. tubulosa mempunyai potensi taburan yang luas, jumlah keluasan spesies adalah yang paling kecil berbanding dengan tiga spesies lain, yang mana jumlah kawasan kesesuaian habitat tinggi dan kelas sederhana ialah 23.0935 km2. Mengenai kedua-dua kelas itu, hanya beberapa kawasan berpotensi yang sesuai untuk pertumbuhan spesies ditemui di utara Mesir, di wilayah barat Kerajaan Arab Saudi, selatan Yaman, utara Emiriah Arab Bersatu, selatan Iran, dan Pakistan. Kawasan terbesar masih di China, di mana jumlah kawasan ramalan terletak di barat negara itu (Rajah 4). Sama seperti C. deserticola, C. salsa diedarkan terutamanya di barat laut dan utara China, di mana spesimen mempunyai rekod. Selepas ramalan oleh model MaxEnt, terdapat kawasan ramalan kecil yang mungkin merupakan persekitaran pertumbuhan yang sesuai di Amerika Syarikat dan timur Kazakhstan dan Kyrghyzstan (Rajah 5). Kebanyakan lokasi C. Sinensis yang diramalkan telah diedarkan di utara dan barat China. Selain itu, beberapa kawasan dikenal pasti di bahagian tengah Maghribi, tenggara Algeria, dan barat laut Chad dan Iran (Rajah 6). Kawasan yang berpotensi sesuai yang dikira oleh MaxEnt dipaparkan di sudut kanan bawah Rajah. 3–6 untuk menunjukkan taburan ramalan empat spesies di China. Di sini, unit terkecil pemetaan pengedaran ramalan adalah berdasarkan wilayah di China. Sama seperti analisis untuk dunia, analisis dalam bahagian ini adalah berdasarkan kesesuaian habitat yang tinggi dan kelas sederhana. Kawasan ramalan menunjukkan bahawa C. deserticola kebanyakannya diedarkan di wilayah Xinjiang, Mongolia Dalam, Ningxia, Gansu dan Qinghai. Walaupun beberapa kawasan pengedaran ditemui di wilayah lain, ia tergolong dalam Kelas 2. Oleh itu, kawasan ini kurang sesuai dan oleh itu tidak disyorkan untuk penanaman spesies. Untuk C. tubulosa, semua kawasan yang berpotensi sesuai bagi spesies itu telah diramalkan di Wilayah Xinjiang di China. Menariknya, C. salsa mempunyai pelbagai potensi pengedaran di China, termasuk wilayah Xinjiang, Mongolia Dalam, Ningxia, Gansu, Qinghai, Shanxi, Shaanxi dan Hebei. Selain itu, seluruh Wilayah Ningxia nampaknya merupakan kawasan penanaman yang mungkin untuk spesies itu. Sama seperti C. salsa, C. Sinensis juga mempunyai kawasan yang luas untuk potensi pengedaran tidak termasuk Wilayah Xinjiang (tetapi ia mempunyai kawasan ramalan di Wilayah Xizang).

Sumbangan pembolehubah persekitaran.

Dengan bantuan dua indeks (peratusan sumbangan dan kepentingan permutasi dalam fail.html), pembolehubah bioklimatik ini telah disenaraikan berdasarkan kepentingannya untuk model MaxEnt. Tiga puluh sembilan pembolehubah penting menyumbang kepada model C. deserticola, di mana srad08, tmax12, pre01, dan tmax02 adalah pembolehubah yang paling penting; iaitu peratusan sumbangan mereka melebihi 10 peratus (Jadual S1). Untuk C. tubulosa, dua puluh sembilan pembolehubah menyumbang kepada model, dan pre09, srad05, pre08, dan vapr08 adalah faktor persekitaran yang penting (Jadual S2). Tiga puluh pembolehubah telah menyumbang pembolehubah untuk C. salsamodel, dan tmax02, srad08, bio19, dan pra01 adalah faktor penting, dengan peratusan sumbangan melebihi 10 peratus (Jadual S3). Model Te C. Sinensis mempunyai 35 peratus pembolehubah sumbangan, antaranya tmax02, bio19, dan pra12 adalah yang paling penting (Jadual S4).

Tambahan pula, ujian jackknife telah dilakukan untuk memilih pembolehubah bioklimatik yang penting, yang mungkin berbeza daripada pembolehubah yang disebutkan di atas. Secara amnya, tiga plot digunakan untuk menunjukkan kepentingan berubah-ubah, iaitu, keuntungan kereta api teratur, keuntungan ujian, dan AUC data ujian. Keputusan ujian jackknife untuk model C. deserticola ditunjukkan dalam Rajah S1. Di sini, srad07, bio09, dan wind10 memberikan keuntungan yang sangat tinggi apabila digunakan secara bebas atau ditinggalkan, menunjukkan bahawa srad07 mengandungi maklumat yang lebih berguna dengan sendirinya berbanding pembolehubah lain. Sebaliknya, bio09 dan wind10, yang tidak terdapat dalam pembolehubah lain, nampaknya mempunyai maklumat yang paling banyak. Tidak seperti spesies, srad05, pre10, dan tmax07 adalah pembolehubah penting untuk C. tubulosa dan memberikan keuntungan yang tinggi untuk model tersebut. Pembolehubah lain yang memberikan nilai keuntungan dipaparkan dalam Rajah S2. Keputusan keuntungan model C. salsa ditunjukkan dalam Rajah S3. Plot ini menunjukkan bahawa empat pembolehubah memberikan keuntungan yang lebih tinggi untuk model, iaitu, srad11, srad06, bio09, dan pra02. Mengenai model MaxEnt dan taburan potensi C. Sinensis, empat pembolehubah bioklimatik, srad11, srad12, win08, dan tmax11, dianggap pembolehubah penting; ia mengandungi maklumat yang lebih berguna dengan sendirinya berbanding pembolehubah lain (Rajah S4). Oleh itu, pembolehubah yang dinyatakan di atas mengandungi maklumat yang paling penting yang menyumbang kepada keuntungan model. Menariknya, beberapa perbezaan telah dikenal pasti antara keputusan ujian jackknife dan kepentingan pilih atur (atau kepentingan peratusan). Pembolehubah pokok (srad07, srad11, dan tmax07) adalah pembolehubah penting dengan keuntungan yang tinggi dalam keputusan ujian jackknife berbanding dengan dua kaedah lain.

Penilaian setiap model tertentu.

Prestasi model dibahagikan kepada lima kategori: gagal, lemah, adil, baik dan cemerlang (0.9

(bio09), dengan julat optimum -12.6159–2.8479 darjah . Pembolehubah keempat ialah kerpasan pada bulan September (pra09), dengan julat yang sesuai 8.3762–32.4312 mm (Rajah S7). Model MaxEnt C. Sinensis mempunyai tiga pembolehubah penting yang kebanyakannya menyumbang kepada potensi pengedaran spesies. Julat sinaran suria yang sesuai pada bulan Disember (srad12) ialah 6138.3161–9488.8316kJ·m−2·hari−1, dan suhu maksimum pada bulan November (tmax11) ialah -1.9115–9.6048 darjah . Tambahan pula, julat kelajuan angin yang sesuai pada bulan Ogos (wind08) ialah 2.1005–3.3054m·s−1 (Rajah S8). Pembolehubah penting lain yang menyumbang kepada pengedaran potensi empat spesies diringkaskan dalam Rajah. S5–S8.

Perbincangan

Perubatan herba adalah campuran kompleks banyak komponen kimia yang menyumbang kepada penargetan penyakit secara sistematik. Di samping itu, satu jenis bahan herba boleh dikumpul daripada spesies botani yang berbeza yang mempunyai ciri-ciri yang sama atau komponen berkesan. Sebagai contoh, Coptidis Rhizoma ialah ubat herba dengan penggunaan frekuensi tinggi; ia diperoleh daripada tiga tumbuhan congenerik (Coptis Chinensis, C. deltoidea dan C. gigi) dan digunakan untuk menyembuhkan cirit-birit yang disebabkan oleh pengekalan kelembapan dengan bantuan pelbagai berberines18. Di samping itu, Polygonatum Rhizoma biasanya digunakan sebagai makanan berfungsi dalam kehidupan seharian di China untuk immunoregulation; bahan mentah ialah rizom Polygonatum kingianum, P. sibiricum, dan P. cyrtonema19. Kajian ini termasuk empat spesies, dua daripadanya direkodkan secara rasmi dalam China Pharmacopoeia (C. deserticola dan C. tubulosa dalam versi 2015). Keputusan mengenai komponen kimia menunjukkan wujudnya perbezaan jenis dan kandungan di antara empat spesies. Khususnya, echinacoside, karotenoid A, 2'-acetyl verbascoside, anthocyanin, dan karotenoid F boleh dikesan dalam C. Sinensis dan dengan itu boleh dianggap sebagai indeks untuk menentukan

sama ada serbuk spesis rasmi telah dicemari dengan ubat herba bukan rasmi. 2'-Acetyl ver bascoside hanya dikesan dalam C. deserticola, yang nampaknya merupakan komponen indeks optimum yang menunjukkan bahawa bahan herba yang diketahui tergolong dalam salah satu daripada empat spesies yang disebutkan dalam kajian kami. Penemuan ini adalah sama seperti dalam kajian terdahulu kami, di mana komponen itu dianggap sebagai penanda berpotensi untuk mendiskriminasi sampel C. deserticola dari Xinjiang dan Mongolia Dalam20. Tambahan pula, antosianin A dan karotenoid F adalah komponen biasa dalam dua spesies rasmi tetapi tidak ditemui dalam dua spesies lain. Oleh itu, komponen kimia ini boleh digunakan sebagai penanda kimia untuk spesies rasmi dan bukan rasmi untuk kawalan kualiti yang dipertingkatkan bagi bahan ubatan mentah dalam pasaran herba. Model MaxEnt mewujudkan hubungan korelasi antara pembolehubah persekitaran dan taburan potensi di seluruh dunia untuk spesies sasaran21,22. Model ini mempunyai keupayaan untuk meramalkan taburan semasa dan kawasan yang berpotensi sesuai, yang boleh dianggap sebagai rujukan untuk penanaman spesies, terutamanya yang endan gered. Secara umumnya, pemuliharaan ex-situ adalah cara yang berkesan untuk melindungi spesies terancam23. Strategi perlindungan boleh memastikan penggunaan biasa di klinik. Dalam kajian kami, terdapat kawasan pengedaran yang berpotensi di Wilayah Qinghai di China, selatan Amerika Syarikat, barat daya Iran, timur Turki, selatan Mongolia dan timur Kazakhstan, yang berbeza daripada rekod dalam Flora Reipublicae Popularis Sinicae (//frps. iplant.cn/ fps/Cistanche peratus 20deserticola) untuk C. deserticola. Kawasan C. tubulosa yang diramalkan adalah sangat serupa dengan yang terdapat dalam rekod Flora Reipublicae Popularis Sinicae (http://frps.iplant.cn/frps/Cistanche percent 20tubulosa), yang menyebut bahawa spesies tersebut diedarkan di selatan Wilayah Xinjiang di China, Afrika utara, Semenanjung Arab, dan Asia tengah. Di sini, hanya beberapa kawasan yang sesuai untuk penanaman C. tubulosa di barat daya Amerika Selatan. Kawasan pertumbuhan terhad telah disahkan kepada penyiasatan sebenar kami bahawa penanaman spesies memerlukan air yang mencukupi. Di selatan Wilayah Xinjiang mempunyai air yang mencukupi sesuai untuk pengedaran luas spesies. Kawasan C. salsa yang berpotensi sesuai adalah berbeza daripada kawasan dalam rekod, dan kawasan yang diramalkan adalah lebih besar daripada taburan yang direkodkan mengikut http://frps.iplant.cn/ frps/Cistanche peratus 20salsa. Begitu juga, lokasi ramalan C. Sinensis sedikit berbeza daripada rekod di http://frps.iplant.cn/frps/Cistanche peratus 20sinensis, terutamanya di bahagian tengah Maghribi, tenggara Algeria, dan barat laut Chad dan Iran, yang dikenal pasti oleh keputusan model ramalan adalah sesuai untuk pertumbuhan spesies. Kawasan luas kedua-dua spesies yang terakhir ini membayangkan bahawa petani herba boleh menanam kedua-dua spesies untuk memenuhi permintaan pasaran herba tempatan, yang kebanyakannya bergantung kepada sumber liar. Tinjauan lapangan kami mendapati bahawa mengumpul sampel liar kedua-dua spesies menjadi semakin sukar. Kira-kira 2–3 sampel liar wujud dalam 10 kuadrat berukuran 2×2m pada tahun 2012, tetapi sampel yang sama memerlukan 30 kuadrat yang sama pada tahun 2019. Keputusan tese menunjukkan bahawa sumber liar semakin mengecut dalam kuantiti. Kawasan yang sesuai menjadi semakin terhad kerana pembangunan perindustrian dan pembinaan jalan raya. Oleh itu, berdasarkan taburan yang berpotensi sesuai yang diramalkan oleh model MaxEnt, penyelidik harus menyasarkan untuk memupuk kedua-dua spesies untuk meningkatkan perlindungan sampel liar. Kami tidak menemui literatur menggunakan 12-suhu minimum bulan, suhu maksimum, suhu purata, kerpasan, sinaran suria, kelajuan angin dan tekanan wap air sebagai pembolehubah bioklimatik dalam mewujudkan model MaxEnt. Di sini, enam pembolehubah (lebih 12 bulan), digabungkan dengan 19 faktor bioklimatik, digunakan secara sistematik untuk mewujudkan model MaxEnt bagi empat spesies yang dikaji. Keputusan menunjukkan bahawa ramalan potensi kawasan yang sesuai bagi setiap spesies bergantung kepada pembolehubah persekitaran yang berbeza. Secara amnya, sinaran suria (srad05, srad06, srad12) merupakan pembolehubah berpengaruh utama di kalangan empat spesies. Mei dan Jun masing-masing ditafsirkan sebagai tempoh berbunga dan berbuah. Oleh itu, sinaran suria mungkin merupakan faktor awal pengaruh utama yang menentukan taburan empat spesies Cistanche. Gabungan kromatografi cecair berprestasi tinggi dan model MaxEnt telah digunakan untuk menyiasat secara sistematik turun naik kandungan dalam tujuh komponen kimia. Keputusan menunjukkan variasi dalam jenis konstituen dan kandungan antara empat spesies Cistanche dan antara tumbuhan spesies yang sama dari asal geografi yang berbeza. Selain itu, 2'-acetylacteoside boleh digunakan sebagai penanda kimia yang berpotensi untuk mendiskriminasi C. deserticola daripada tiga tumbuhan Cistanche yang lain. Antosianin A dan karotenoid F adalah juzuk biasa bagi kedua-dua spesies rasmi dan oleh itu boleh dianggap sebagai penanda kimia untuk membezakan antara spesies rasmi dan bukan rasmi. Kandungan echinacoside C. deserticola berbeza dengan ketara antara dua taburan potensi yang sesuai; kandungan sampel dari Inner Mongolia adalah jauh lebih tinggi daripada sampel dari Bandar Minqin di Wilayah Gansu. Keputusan kami mungkin memberikan rujukan untuk pembangunan dan penggunaan yang dipertingkatkan bagi empat spesies Cistanche yang terancam di China dan negara-negara sekitarnya.

Sumber data dan pembolehubah bioklimatik.

Seratus empat puluh enam rekod kejadian empat loji Cistanche di dunia telah dikumpulkan daripada pangkalan data, termasuk data tinjauan lapangan antara 2017 dan 2019, Kemudahan Maklumat Biodiversiti Global (http://www.gbif.org ), Infrastruktur Maklumat Spesimen Kebangsaan (HTTP:// www.nsii.org.cn/), dan Herbarium Maya Cina (http://www.cvh.org.cn/). Di sini, 49 rekod tergolong dalam C. deserticola, dan C. tubulosa mempunyai 26 rekod kejadian di dunia. C. salsa mempunyai 45 titik data, dan C. Sinensis mempunyai 26 tapak, yang kesemuanya diedarkan di China. Taburan lokasi terperinci bagi empat spesies ditunjukkan pada peta dunia dan dipetakan dalam Rajah 10. Dalam kes dengan titik data yang direplikasi, hanya satu sampel digunakan untuk mengurangkan bias pensampelan berkenaan dengan keadaan persekitaran. Setiap titik data telah ditukar kepada koordinat geografi Sistem Geodetik Dunia 1984 oleh ArcGIS (versi 10.0, Institut Penyelidikan Sistem Alam Sekitar, Inc. USA)24.

Penubuhan model MaxEnt

Kaedah MaxEnt bertujuan untuk mewujudkan model ramalan dengan entropi maksimum berdasarkan rekod kejadian sedia ada26,27. Teori entropi maksimum memberikan penjelasan yang sangat baik untuk menghampiri taburan kebarangkalian yang tidak diketahui28. Prinsip utama model ialah pengiraan entropi maksimum taburan kebarangkalian di kawasan sasaran di bawah keadaan sekatan khas. Berdasarkan keputusan pengiraan, model menghasilkan taburan kebarangkalian spesies sasaran dalam kawasan penyelidikan. Secara amnya, pembolehubah persekitaran dan rekod kejadian adalah keadaan yang menghalang. Model secara berterusan bertindih dengan data sampel yang diketahui yang mana taburan kebarangkalian bagi kawasan sasaran meningkat sehingga entropi maksimumnya meningkat kepada ambang penumpuan. Perisian berasaskan Java (versi 3.4.1) dimuat turun secara percuma daripada http://www.cs.princeton.edu/schapire/max ent untuk simulasi kesesuaian habitat. Sebelum penubuhan model, setiap pembolehubah telah ditukar daripada format fail imej berteg kepada format komunikasi skrip tindakan (ASC) untuk membentuk lapisan persekitaran. Kami memilih "Ciri Auto" (termasuk ciri Linear, Kuadratik, Produk dan Engsel) sebagai ciri model kami. Ujian jackknife telah dilakukan untuk mengukur kepentingan pembolehubah persekitaran. Peratusan ujian rawak ditetapkan kepada 30; iaitu, 70 peratus daripada titik data dipilih secara rawak sebagai data latihan, dan baki 30 peratus rekod kejadian adalah data ujian. Pengesahan silang telah digunakan sebagai jenis larian yang direplikasi. Pilihan lalai telah dipilih untuk tetapan lain. Selepas menggunakan perisian MaxEnt, kami dapat memperoleh fail (dalam format ASC) yang mencerminkan pengedaran kesesuaian habitat. Fail itu juga menunjukkan taburan titik data rawak, yang meliputi latihan dan set ujian dengan dua warna. Te fle telah diubah lagi menjadi data raster untuk menambah baik tafsiran dan pengiraan lokasi yang sesuai. Tambahan pula, fail raster diklasifikasikan semula kepada empat kelas yang terdiri daripada kelas yang sangat rendah sesuai atau kelas yang tidak sesuai (4,<0.2), low="" suitable="" class="" (3,="" threshold="" between="" [0.2,="" 0.4]),="" moderately="" suitable="" class="" (2,="" [0.4,="" 0.6])="" and="" high="" habitat="" suitability="" class="" (1,="" [0.6,="" 1])29–31.="" the="" number="" indicates="" the="" class="" number="" in="" the="" final="" figure.="" a="" commonly="" used="" threshold="" of="" 0.4="" was="" used="" for="" the="" class="" division30.="" te="" format="" transformation="" and="" calculation="" of="" suitable="" areas="" were="" completed="" by="" arctoolbox="" in="" arcgis="" software.="" the="" receiver="" operating="" characteristic="" (roc)="" curve="" and="" area="" under="" the="" curve="" (auc)="" was="" used="" to="" analyze="" the="" fitting="" capability="" and="" to="" comprehensively="" evaluate="" the="" performance="" of="" the="" well-established="" model.="" in="" general,="" the="" closer="" the="" top="" left="" corner="" the="" roc="" curve="" is="" to="" 1,="" the="" more="" robust="" the="" model.="" a="" high="" auc="" value="" implies="" a="" superior="" model="" performance,="" which="" is="" not="" affected="" by="" the="" choice="" of="" the="" threshold32.="" the="" normal="" value="" of="" the="" latter="" parameter="" is="" between="" 0.5="" and="" 1.="" in="" accordance="" with="" the="" range="" of="" parameters,="" the="" maxent="" model="" performance="" was="" categorized="" into="" six="" standards="" comprising="" a="" pure="" guess="" (auc="0.5)," fail="">

Artikel ini datang daripada Laporan Saintifik|(2019) 9:19737|https://doi.org/10.1038/s41598-019-56379-x