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L'importance des matières médicinales authentiques est reconnue depuis longtemps dans la région d'origine spécifique pour la production de plantes médicinales chinoises d'excellente qualité.8]. La haute qualité est un attribut essentiel des véritables matières médicinales, et l’habitat est un facteur important affectant la qualité de ces matières. Depuis que le YCH a commencé à être utilisé comme médicament, il a longtemps été dominé par le YCH sauvage. Suite à l’introduction et à la domestication réussies de l’YCH au Ningxia dans les années 1980, la source des matières médicinales du Yinchaihu est progressivement passée de l’YCH sauvage à l’YCH cultivé. Selon une enquête précédente sur les sources de YCH [9] et l'enquête sur le terrain de notre groupe de recherche, il existe des différences significatives dans les zones de répartition des matières médicinales cultivées et sauvages. Le YCH sauvage est principalement réparti dans la région autonome Hui du Ningxia de la province du Shaanxi, adjacente à la zone aride de la Mongolie intérieure et du centre du Ningxia. En particulier, la steppe désertique de ces zones constitue l’habitat le plus approprié pour la croissance du YCH. En revanche, l'YCH cultivé est principalement distribué au sud de l'aire de répartition sauvage, comme le comté de Tongxin (Cultivé I) et ses environs, qui est devenu la plus grande base de culture et de production en Chine, et le comté de Pengyang (Cultivé II). , qui est située dans une zone plus au sud et est une autre zone de production d'YCH cultivé. De plus, les habitats des deux zones cultivées ci-dessus ne sont pas des steppes désertiques. Par conséquent, outre le mode de production, il existe également des différences significatives dans l’habitat de l’YCH sauvage et cultivé. L'habitat est un facteur important affectant la qualité des matières médicinales à base de plantes. Différents habitats affecteront la formation et l'accumulation de métabolites secondaires dans les plantes, affectant ainsi la qualité des médicaments.10,11]. Par conséquent, les différences significatives dans la teneur en flavonoïdes totaux et en stérols totaux et dans l'expression des 53 métabolites que nous avons trouvés dans cette étude pourraient être le résultat de différences de gestion sur le terrain et d'habitat.

L’un des principaux moyens par lesquels l’environnement influence la qualité des matières médicinales consiste à exercer un stress sur les plantes sources. Un stress environnemental modéré tend à stimuler l’accumulation de métabolites secondaires.12,13]. L’hypothèse de l’équilibre croissance/différenciation stipule que lorsque les nutriments sont en quantité suffisante, les plantes se développent principalement, tandis que lorsque les nutriments sont déficients, les plantes se différencient principalement et produisent davantage de métabolites secondaires.14]. Le stress dû à la sécheresse causé par le manque d’eau est le principal stress environnemental auquel sont confrontées les plantes des zones arides. Dans cette étude, les conditions hydriques du YCH cultivé sont plus abondantes, avec des niveaux de précipitations annuelles significativement plus élevés que ceux du YCH sauvage (l'approvisionnement en eau pour le YCH cultivé I était environ 2 fois supérieur à celui du sauvage ; le cultivé II était environ 3,5 fois supérieur à celui du sauvage). ). De plus, le sol en milieu sauvage est un sol sableux, mais le sol des terres agricoles est un sol argileux. Comparés aux sols argileux, les sols sableux ont une faible capacité de rétention d’eau et sont plus susceptibles d’aggraver le stress dû à la sécheresse. Dans le même temps, le processus de culture était souvent accompagné d’arrosages, de sorte que le degré de stress dû à la sécheresse était faible. Le YCH sauvage pousse dans des habitats naturels arides et difficiles et peut donc subir un stress de sécheresse plus grave.

L'osmorégulation est un mécanisme physiologique important par lequel les plantes font face au stress dû à la sécheresse, et les alcaloïdes sont d'importants régulateurs osmotiques chez les plantes supérieures.15]. Les bétaïnes sont des composés d'ammonium quaternaire alcaloïdes solubles dans l'eau et peuvent agir comme osmoprotecteurs. Le stress dû à la sécheresse peut réduire le potentiel osmotique des cellules, tandis que les osmoprotecteurs préservent et maintiennent la structure et l'intégrité des macromolécules biologiques et atténuent efficacement les dommages causés aux plantes par le stress dû à la sécheresse.16]. Par exemple, en cas de sécheresse, la teneur en bétaïne de la betterave sucrière et du Lycium barbarum a augmenté de manière significative.17,18]. La trigonelline est un régulateur de la croissance cellulaire et, en cas de stress hydrique, elle peut prolonger la durée du cycle cellulaire des plantes, inhiber la croissance cellulaire et entraîner une diminution du volume cellulaire. L’augmentation relative de la concentration de soluté dans la cellule permet à la plante d’atteindre une régulation osmotique et d’améliorer sa capacité à résister au stress hydrique.19]. JIA X [20] ont découvert qu'avec une augmentation du stress dû à la sécheresse, Astragalus membranaceus (une source de la médecine traditionnelle chinoise) produisait davantage de trigonelline, qui agit pour réguler le potentiel osmotique et améliorer la capacité à résister au stress dû à la sécheresse. Il a également été démontré que les flavonoïdes jouent un rôle important dans la résistance des plantes au stress hydrique.21,22]. De nombreuses études ont confirmé qu’un stress hydrique modéré était propice à l’accumulation de flavonoïdes. Lang Duo-Yong et coll. [23] ont comparé les effets du stress dû à la sécheresse sur YCH en contrôlant la capacité de rétention d'eau sur le terrain. Il a été constaté que le stress dû à la sécheresse inhibait la croissance des racines dans une certaine mesure, mais qu'en cas de stress dû à la sécheresse modéré et sévère (capacité de rétention d'eau du champ de 40 %), la teneur totale en flavonoïdes de l'YCH augmentait. Pendant ce temps, en cas de stress dû à la sécheresse, les phytostérols peuvent agir pour réguler la fluidité et la perméabilité des membranes cellulaires, inhiber la perte d'eau et améliorer la résistance au stress.24,25]. Par conséquent, l’accumulation accrue de flavonoïdes totaux, de stérols totaux, de bétaïne, de trigonelline et d’autres métabolites secondaires dans l’YCH sauvage pourrait être liée à un stress dû à la sécheresse de haute intensité.

Dans cette étude, une analyse d’enrichissement de la voie KEGG a été réalisée sur les métabolites qui se sont révélés significativement différents entre l’YCH sauvage et cultivé. Les métabolites enrichis comprenaient ceux impliqués dans les voies du métabolisme de l'ascorbate et de l'aldarate, de la biosynthèse des aminoacyl-ARNt, du métabolisme de l'histidine et du métabolisme de la bêta-alanine. Ces voies métaboliques sont étroitement liées aux mécanismes de résistance des plantes au stress. Parmi eux, le métabolisme de l’ascorbate joue un rôle important dans la production d’antioxydants des plantes, le métabolisme du carbone et de l’azote, la résistance au stress et d’autres fonctions physiologiques.26]; La biosynthèse des aminoacyl-ARNt est une voie importante pour la formation des protéines.27,28], qui participe à la synthèse des protéines résistantes au stress. Les voies de l’histidine et de la β-alanine peuvent améliorer la tolérance des plantes au stress environnemental.29,30]. Cela indique en outre que les différences de métabolites entre l'YCH sauvage et cultivé étaient étroitement liées aux processus de résistance au stress.

Le sol constitue la base matérielle de la croissance et du développement des plantes médicinales. L'azote (N), le phosphore (P) et le potassium (K) présents dans le sol sont des éléments nutritifs importants pour la croissance et le développement des plantes. La matière organique du sol contient également du N, P, K, Zn, Ca, Mg et d'autres macroéléments et oligo-éléments nécessaires aux plantes médicinales. Des nutriments excessifs ou déficients, ou des ratios de nutriments déséquilibrés, affecteront la croissance, le développement et la qualité des matières médicinales, et différentes plantes ont des besoins nutritionnels différents.31,32,33]. Par exemple, un faible stress en N a favorisé la synthèse d'alcaloïdes chez Isatis indigotica et a été bénéfique à l'accumulation de flavonoïdes dans des plantes telles que Tetrastigma hemsleyanum, Crataegus pinnatifida Bunge et Dichondra repens Forst. En revanche, une trop grande quantité de N inhibe l'accumulation de flavonoïdes chez des espèces telles que Erigeron breviscapus, Abrus cantoniensis et Ginkgo biloba, et affecte la qualité des matières médicinales.34]. L'application d'engrais P s'est avérée efficace pour augmenter la teneur en acide glycyrrhizique et en dihydroacétone de la réglisse de l'Oural.35]. Lorsque la quantité d'application dépassait 0,12 kg·m−2, la teneur totale en flavonoïdes de Tussilago farfara diminuait [36]. L'application d'un engrais P a eu un effet négatif sur la teneur en polysaccharides du rhizoma polygonati de la médecine traditionnelle chinoise.37], mais un engrais K était efficace pour augmenter sa teneur en saponines [38]. L'application de 450 kg·hm−2 K d'engrais était la meilleure pour la croissance et l'accumulation de saponine chez Panax notoginseng âgé de deux ans.39]. Sous le rapport N:P:K = 2:2:1, les quantités totales d'extrait hydrothermal, d'harpagide et d'harpagoside étaient les plus élevées.40]. Le rapport élevé de N, P et K était bénéfique pour favoriser la croissance du Pogostemon cablin et augmenter la teneur en huile volatile. Un faible rapport de N, P et K a augmenté la teneur en principaux composants efficaces de l'huile de feuille de tige de Pogostemon cablin [41]. L'YCH est une plante tolérante aux sols stériles et elle pourrait avoir des besoins spécifiques en nutriments tels que N, P et K. Dans cette étude, comparé à l'YCH cultivé, le sol des plantes sauvages d'YCH était relativement stérile : le contenu du sol de matière organique, le N total, le P total et le K total étaient respectivement d'environ 1/10, 1/2, 1/3 et 1/3 de ceux des plantes cultivées. Par conséquent, les différences dans les éléments nutritifs du sol pourraient être une autre raison expliquant les différences entre les métabolites détectés dans l’YCH cultivé et sauvage. Weibao Ma et al. [42] ont constaté que l'application d'une certaine quantité d'engrais N et d'engrais P améliorait considérablement le rendement et la qualité des semences. Cependant, l’effet des éléments nutritifs sur la qualité de l’YCH n’est pas clair et les mesures de fertilisation visant à améliorer la qualité des matières médicinales nécessitent une étude plus approfondie.

Les plantes médicinales chinoises ont les caractéristiques suivantes : « Les habitats favorables favorisent le rendement et les habitats défavorables améliorent la qualité » [43]. Au cours du processus de transition progressive du YCH sauvage vers le YCH cultivé, l'habitat des plantes est passé de la steppe désertique aride et aride à des terres agricoles fertiles avec une eau plus abondante. L'habitat du YCH cultivé est supérieur et le rendement est plus élevé, ce qui permet de répondre à la demande du marché. Cependant, cet habitat supérieur a entraîné des changements significatifs dans les métabolites de YCH ; La question de savoir si cela contribue à améliorer la qualité de l'YCH et comment parvenir à une production de YCH de haute qualité grâce à des mesures de culture fondées sur la science nécessitera des recherches plus approfondies.

La culture simulée de l'habitat est une méthode de simulation de l'habitat et des conditions environnementales de plantes médicinales sauvages, basée sur la connaissance de l'adaptation à long terme des plantes à des stress environnementaux spécifiques.43]. En simulant divers facteurs environnementaux qui affectent les plantes sauvages, en particulier l'habitat d'origine des plantes utilisées comme sources de matières médicinales authentiques, l'approche utilise une conception scientifique et une intervention humaine innovante pour équilibrer la croissance et le métabolisme secondaire des plantes médicinales chinoises.43]. Les méthodes visent à obtenir les dispositions optimales pour le développement de matériaux médicinaux de haute qualité. La culture simulée en habitat devrait constituer un moyen efficace de production de YCH de haute qualité, même lorsque les bases pharmacodynamiques, les marqueurs de qualité et les mécanismes de réponse aux facteurs environnementaux ne sont pas clairs. En conséquence, nous suggérons que la conception scientifique et les mesures de gestion sur le terrain dans la culture et la production de YCH soient mises en œuvre en faisant référence aux caractéristiques environnementales de la YCH sauvage, telles que les conditions de sol aride, stérile et sableux. Dans le même temps, on espère également que les chercheurs mèneront des recherches plus approfondies sur la base matérielle fonctionnelle et les marqueurs de qualité du YCH. Ces études peuvent fournir des critères d'évaluation plus efficaces pour YCH et promouvoir la production de haute qualité et le développement durable de l'industrie.