Dykumos hiacintai: neaiškus visuotinės problemos sprendimas?

1. ĮVADAS

GentisCistancheHoffmannas. & Link (Orobanchaceae) apima apie 20–30 priimtų rūšių, kilusių iš Senojo pasaulio, apimančių Makaroneziją vakaruose, šiaurę ir šiaurės vakarų Kiniją rytuose. Paprastai augalai auga dykumose, o kartais ir pakrančių kopose ar druskingose ​​pelkėse, kur jie parazituoja ant įvairių halofitinių krūmų šaknų. Kaip nefotosintetiniai holoparazitai, jie visiškai neturi chlorofilo ir funkcinių lapų. Jie yra nuostabios išvaizdos, sudaryti iš įspūdingų, ryškiaspalvių žydinčių spyglių, kurie išdygsta, atrodo, iš plikos žemės, todėl jie gavo bendrą pavadinimą „dykumos hiacintai“. Nenuostabu, kad šie smalsūs augalai jau seniai domino botanikus ir žolininkus.

Nepaisant realios vertės ir didelio potencialo, genties rūšių ribos tebėra menkai suprantamos. Orobanchaceae šeima yra augalų parazitizmo evoliucijos tyrimo modelis (Westwood ir kt.,2010), tačiau kaip ir kitos holoparazitinės gentys šeimoje,Cistanchepatiria didelę taksonominę painiavą. Tai atsirado dėl sumažėjusių jų morfologinių ypatybių, prasto išsaugojimo ir klaidingo ženklinimo herbarijoje ir apskritai dėl to, kad tyrimams trūksta dėmesio. Daugelis pagrindinių augalų diagnostikos požymių (tokių kaip stigma ir vainikėlių spalva) nepakankamai išsaugomi herbarijoje, o be išsamių šviežių egzempliorių pastabų tiksli diagnozė gali būti neįmanoma. Be to, brendimas, viena iš nedaugelio patikimų diagnostikos požymių, išliekančių po džiovinimo, buvo plačiai nepastebėta arba galbūt supainiota su miltligės nuosėdomis (Aldughayman, M., pers. obs.). Vienintelė genties monografija Cistanchebuvo išleistas beveik prieš šimtmetį (Beck-Mannagetta,1930). Jo keturios ilgalaikės taksonominės dalys (Eucistanche, Subcistanche, Heterocalyx ir Cistancella), pagrįstos morfologija, neseniai buvo paneigtos atlikus pirmąjį filogenetinį genties vertinimą (Ataei ir kt.,2020). Ši filogenija, pagrįsta plastidiniais ir branduoliniais žymenimis, nustatė tris geografiškai diferencijuotas Rytų Azijos, Šiaurės Vakarų Afrikos, Pietvakarių Azijos kladas ir dar vieną „plačiai paplitusią kladą“, sustiprindama nuomonę, kad vien morfologija yra problematiška nustatant holoparazitinių Orobanchaceae rūšis. Kiti autoriai nagrinėjo glaudžiai susijusių įvairovęCistanchetaksonai, pavyzdžiui, naudojant cheminius žymenis (Wang ir kt.,2019) ir LC-MS pagrįstas tikslinės metabolomikos metodas (Liu ir kt.,2019). Nors šie tyrimai žengia žingsnį į priekį siekiant suprasti plataus masto šios menkai suprantamos genties evoliuciją, daugelis rūšių yra supainiotos arba prastai išspręstos, o mūsų supratimas apie rūšių ribas ir įvairovę regioniniu lygmeniu tebėra elementarus. Tai susiję su rūšimis, kurios gali būti retos arba joms gresia išnykimas.Cistanche deserticolaPavyzdžiui, mamai gresia pavojus (Qin ir kt.,2017; Song ir kt.,2021) ir įtrauktas į Nykstančių laukinės faunos ir floros rūšių tarptautinės prekybos konvencijos II priedą (CITES).

Pateikiame trumpą šios nepaprastos, tačiau apleistos genties tradicinio naudojimo, ekologijos ir evoliucijos apžvalgą ir tvirtiname, kad ji yra tinkama tolesniems tyrimams sprendžiant pasaulinius iššūkius. Konkrečiai siūlome, kad (1) suprasdami apie šios taksonomiškai sudėtingos genties rūšių ribas, bus sutelktas dėmesys į išsaugojimą, pavyzdžiui, kai nykstančiomis rūšimis gali būti prekiaujama nelegaliai, ir (2) įrodytaCistanchekaip dykumos pasėlis Kinijoje rodo neišnaudotą, kaip pragyvenimui reikalingos kultūros, potencialą pasauliniame klimato kaitos žemės degradacijos kontekste.

2 NAUDOJIMAS TRADICINĖJE ŽOLŲ GYDYMOJE

Cistancheilgą laiką buvo tradicinės vaistažolių medicinos ar maisto šaltinis visame savo asortimente, ypač susijęs su dideliu, mėsingu požeminiu stiebu (pav.1a–c). Tradicinėje kinų medicinoje (TCM) kaip „Rou Cong Rong“ (pav1a,d) ir „Guan Hua Rou Cong Rong“ (pav1b), Cistanchebuvo naudojamas daugiau nei 2000 metų ir yra įrašytas ankstyviausioje farmacijos monografijoje Shennong Bencao Jing (Fu ir kt.,2018; Li ir kt.,2016; Shi ir kt.,2009). Šiandien ji įtraukta į Kinijos farmakopėją kaip "Cistanches Herba“. Augalas naudojamas kaip tonizuojanti žolė (funkcinis sveikas maistas), TCM vaistinis ingredientas, taip pat vertinamas dėl savo „trofėjų“ savybių (suteikiantis ilgaamžiškumo, ištvermės ir seksualinės energijos). Nuo klinikinių šio augalo tyrimų atsiradimo devintajame dešimtmetyje (Kobayashi ir kt.,1984), buvo paskelbtos plačios farmakologinės ir cheminės ataskaitos, tarp kurių išsamiausių buvo nustatyta apie 100 fitocheminių junginių, įskaitant feniletanoidinius glikozidus (PhG), lignanus, alditolius ir iridoidus, kurie kartu pasižymi įvairiomis farmakologinėmis savybėmis (Fu ir kt.,2018). Cistanches Herba daug privalumų, įskaitantanti-senėjimo,antioksidacijairneuroprotekcinės savybės, pelnė jį populiariu epitetu „dykumos ženšenis“ (Gemejiyeva ir Karzhaubekova,2015; Gu ir kt.,2016; Shi ir kt.,2009; Yan ir kt.,2017). Keletas rūšiųCistancheyra pranešta TCM, ypačC. deserticola(Skaičiai1e, 2bir3d) irC. kanalėliųsl (Schenk) Wight ex Hook.f. (Skaičiai2hir3c). Labai vertinamų augalų auginimasC. deserticola(Rou Cong Rong) ir pigesnė alternatyvaC. kanalėliųsl (Guan Hua Rou Cong Rong) dabar yra nusistovėjęs Kinijoje. Iš tiesų, buvo apskaičiuota, kadCistancheDabar Kinijoje auginama net 1,26 mln. mu (84 000 ha) ploto, kurio metinė produkcija yra 6000 tonų, o vertė viršija 20 mlrd. Kinijos juanių (Song ir kt.,2021). Nepaisant didelio masto auginimoC. deserticolairC. kanalėliųKinijoje, kiti augalai, pvz.C. salsa(CAMey.) Bekas (Paveikslai2air3a) irC. sinensisBeck (paveikslai2c,d ir 3b) yra surenkami lauke ir parduodami; tuo tarpu kiti vis dar (galbūtC. salsa) yra nuimami Kazachstane ir importuojami į regioną (Egamberdieva ir Öztürk,2018; Eisenman ir kt.,2012).

3 TAKSONOMINĖ PAINIOJIMAS

Nepaisant svarbosCistanche, egzistuoja didelė painiava dėl visoje genties diapazone aptinkamų taksonų. Pavyzdžiui, mes pastebėjomeC. deserticolair tariamasC. salsaKomerciniais tikslais greta auga Kinijoje (2a, b pav.), kur jie nuimami ir parduodami kaip vienas derlius Rou Cong Rong vardu. Tai yra, nesC. salsatariamai lengviau užauginamas nei oficialus ir brangesnisC. deserticolair prekybininkai žino, kad nuėmus ir perdirbtus jų negalima atskirti (C. Leon, pers. obs.). Wang ir kt. (2019) atskyrė šiuos du taksonus naudodami cheminį žymeklį (2'-acetilaktozidą); tačiau iš mūsų pačių lauko patirties morfologinis skirtumas tarpC. deserticolairC. salsayra neaišku. Nors augalai, identifikuojami kaip pastarieji, dažnai yra trumpesni ir ryškiau violetinio atspalvio, tai gali būti parazituojančio šeimininko artefaktas (gali būti parazituojamos įvairios šeimininkų rūšys). Stabilios savybės, naudingos taksonams atskirti (pvz., taurelės charakteris ir brendimas), gyvoje medžiagoje nuolat kinta, o skiriamieji bruožai matomi džiovinant, pvz., mėlynas pigmentas.C. sinensis(2d pav.), nėra. Todėl siūlome, kad norint atskirti šiuos sudėtingus taksonus, reikalingas griežtas metodas, apimantis platų mėginių ėmimą, kruopštų holotipų ir molekulinių duomenų tyrimą. Kol tai nebus įgyvendinta, įvairių Kinijoje naudojamų rūšių nustatymas greičiausiai išliks painus ir problemiškas (Leon & Lin,2017); tai susiję su tuo, ar tam tikrų taksonų laukinės populiacijos mažėja.

Panašus iššūkis egzistuoja Artimuosiuose Rytuose, pavyzdžiui, daugybė klasikinės arabų, šiuolaikinės standartinės arabų ir šnekamojoje kalboje vartojamų pavadinimų. Augalas dažnai apibūdinamas kaip „dhanun“ regione; tačiau šis klasikinis arabiškas pavadinimas šnekamojoje kalboje gali būti vartojamas ir kitiems panašios išvaizdos šaknų parazitams (Lakhdari ir kt.,2016; Mandavilis,2011; Nicolaisen,1963). Manoma, kad Artimuosiuose Rytuose labiausiai paplitusi rūšisC. kanalėlių(2f pav.), kuris yra plačiai paplitęs visame regione; tačiau dauguma pranešimų yra anekdotiniai ir patikimas identifikavimas lieka neaiškus. Atkreipiame dėmesį, kad Moreno ir kt. (2018) laikomas „rūšiuOrobanche tinctoria“, surinkti Jemene, kad būtų prilyginami tai, kas Artimuosiuose Rytuose ir gretimose Afrikos dalyse traktuojama kaipC. kanalėlių. Autoriai siūlo tokį pavadinimąCistanche tinctoria(Forssk.) pirmenybė būtų teikiama nebentC. kanalėliųišlaikomas kaip nomen conservandum (Moreno ir kt.,2018); čia mes vadiname augalą kaipC. kanalėliųsuderinti su kitais autoriais, kad būtų išvengta tolesnės painiavos.

Naudojimas Artimuosiuose Rytuose buvo apibūdintas jau 9 amžiuje kaip maistas nuo bado ir vaistams (Diab,2001). Cistanchetaip pat yra ryškus vaistažolių medicinoje Šiaurės Afrikos Sacharoje, ypačC. kanalėliųirC. violacea(Desf.) Hoffmanns. & Nuoroda (2e pav.; Bougandoura ir kt.,2016). Be to, Alžyro Sacharos Oued Righ regiono etnobotaniniai tyrimai rodo, kadC. tinctoria (=C. kanalėlių) Beck gydyti įvairias ligas, įskaitant viduriavimą, virškinimo sutrikimus, odos ligas ir diabetą (Lakhdari ir kt.,2016); tačiau pagalbiniai vaizdiniai vaizduojaC. violaceair bet kuriuo atvejuC. tinctorialaikoma susijusia suC. kanalėlių(kaip aptarta aukščiau). Panašiai Volpato ir kt. (2015) pranešti apie naudojimąC. phelypaea(L.) Cout. (2g pav.) Sacharos ganytojai Sacharoje gydyti Sarcoptic Mange; tai (pirmiausia) Atlanto ir Viduržemio jūros pakrantės rūšis, patvirtinta molekuliniu darbu (Ataei ir kt.,2020), kuris buvo labai painiojamas su dykumos gyvenimuC. kanalėliųdidžiojoje Afrikos dalyje ir Artimuosiuose Rytuose. Reikia toliau dirbti, kad būtų galima atskirti šias ekologiškai ir genetiškai skirtingas rūšis, kurios yra morfologiškai paslaptingos.

Regionines taksonomines dviprasmybes Kinijoje, Viduriniuose Rytuose ir Šiaurės Afrikoje dar labiau apsunkina visos regioninės problemos; pavyzdžiui, augalai, kuriuos stebėjome, tariamai yraC. kanalėliųKinijoje morfologiškai labai skiriasi nuo atitinkamųC. kanalėlių (=C. tinctoria) Viduriniuose Rytuose (kur buvo surinktas holotipas), nepaisant būdingo šio plačiai paplitusio taksono kintamumo. Remiantis Gilberto ir Leono (pers. obs. 2016) pastebėjimais, kai kurios kultūros aprašytos kaipC. kanalėlių(Guan Hua Rou Cong Rong šaltinis), kurie komerciniais tikslais auginami medicinoje Sindziango provincijoje šiaurės vakarų Kinijoje, neatitinka patikrintų herbariumo pavyzdžių.C. kanalėliųiš Afrikos ir Artimųjų Rytų. Todėl atrodo, kad Sindziango dalyse auginamos rūšys (kurios nurodomos Kinijos farmakopėjoje) yra potencialiai neaprašytas taksonas, kuriam Gilbertas ir Leonas sugalvojo laikinąjį pavadinimą.Cistanche„Tamarisk“ (Leonas ir Linas,2017). Atkreipiame dėmesį, kad DNR sekos duomenys rodo glaudų ryšį tarp prisijungimų, identifikuotų kaipC. kanalėliųiš Kinijos suC. laxifloraiš Irano ir Afganistano (Ataei ir kt.,2020). Cistanche laxiflorayra menkai žinomas taksonas, išsiskiriantis laisvomis gėlių spygliais ir aukštu siūlų įterpimo tašku (Beck-Mannagetta,1930). Reikia atlikti tolesnius tyrimus, siekiant patvirtinti medžiagos, identifikuotos kaip, tapatybęC. kanalėliųiš Kinijos ir jos santykius suC. laxiflora. Tai informuos, kaip literatūroje reikėtų pavadinti Sindziange komerciniais tikslais auginamus Guan Hua Rou Cong Rong, kad šie augalai Kinijoje būtų atskirti nuo Artimųjų Rytų augalų. Dėl to savo ruožtu gali tekti pakeisti Kinijos farmakopėją, kad būtų naudojamas teisingas šio labai vertinamo augalo pavadinimas.

Apskritai akivaizdu, kad nepaisant plačiai paplitusio naudojimoCistanchevaistažolių medicinoje visame jos asortimente įvairių naudojamų rūšių identifikavimas yra labai painus. Tai kelia susirūpinimą, jei retos arba nykstančios rūšys yra surenkamos arba parduodamos netinkamai arba nelegaliai. Be to, taksonominė painiava trukdys palyginti skirtingų rūšių gydomųjų savybių analizę. Siūlome, kad norint išspręsti šią painiavą reikalingas bendras požiūris. Tai galėtų sujungti pažangias technologijas, tokias kaip hyb-seqNGS pagrįstas metodas, kartu su plačiu mėginių ėmimu visame genties diapazone, taip pat atidžiai stebint morfologinius ir ekologinius bruožus, tokius kaip šeimininko diapazonas.

4 EKOLOGIJA, GYVENIMO ISTORIJA IR EVOLIUCIJA

Kaip ir daugelio genties rūšių taksonomija, ekologijos aspektai, gyvenimo istorija ir evoliucijaCistanchebuvo išvengta tyrimų dėmesio ir lieka neaiški. Nepaisant didelio masto komercinio auginimo įvairiose Kinijos dalyse vaistažolių gydymui, kaip ir dauguma holoparaitų,Cistanchebuvo apleistas botanikos sodo kolekcijose ir išsaugojimo pastangose ​​dėl suvokimo, kad auginimas nėra sudėtingas (Thorogood ir Carlos Santos,2020). Dėl to, kad nėra daugumos rūšiųCistancheiš auginimo mažai arba nieko nežinoma apie jų gamtos istoriją.

Šeimininko specializacija yra nusistovėjusi holoparazitinių Orobanchaceae evoliucinė jėga (Thorogood ir kt.,2008, 2009). CistancheManoma, kad yra išimtis, nes kelios rūšys parazituoja bendrose šeimose (ir rūšyse), ypač Amaranthaceae (įskaitant Chenopodiaceae) ir Polygonaceae, taip pat Fabaceae, Zygophyllaceae, Tamaricaceae, Rosaceae, Nitrariaceae ir Salvadoraceae, A.2020). Nepaisant to, susijusių šeimininkų duomenų herbariumo pavyzdžiuose dažnai nėra arba jie yra nepatikimi; be to, mišriose augalų bendrijose patikimas šeimininko identifikavimas gali būti visiškai neįmanomas, nes kasinėjant paaiškėja, kad šeimininkas gali būti kelių metrų atstumu nuo paties parazito (Thorogood. CJ, pers. obs.). Apibendrinant galima pasakyti, kad nepakanka duomenų, kad būtų galima suprasti, ar šeimininko specifiškumas gali būti genties specifikacijos veiksnys.Cistanche, kaip nustatyta kitur šeimoje (Thorogood ir kt.,2008, 2009). Gali prireikti kombinuoto požiūrio, nagrinėjančio morfologiją, ekologiją ir filogenetiką, kad būtų galima atskirti glaudžiai susijusias genties rūšis.Cistanche, kaip siūloma panašiai sudėtingai genčiaiOrobanche(Thorogood ir Rumsey,2020).

5 POTENCIALASCISTANCĖKAIP PASAULINIS DALIS

Apskaičiuota, kad 74 procentai pasaulio neturtingųjų yra tiesiogiai paveikti žemės degradacijos ir kad iki 2030 m. turi būti sukurta „degradacijai neutrali“ planeta (Mohieldin & Caballero,2015). Tačiau kaip išmaitinti daugiau nei milijardą žmonių, gyvenančių šiose ekologiškai trapiose vietovėse, tebėra didelis pasaulinis iššūkis (Balmford ir kt.,2002; Feng ir kt.,2019). Stabilizuojančių „prieglobsčio miškų“ platinimas siūlomas kaip galimas pasaulinės dykumėjimo krizės sprendimas ir dažnai apima sausrai atsparių mažų medžių ir krūmų, pvz.Haloksilonas; Orlovskis ir Birnbaumas,2002) ir tamariskas (Tamarix) konkrečiai (Ning ir kt.,2021) – abu yra idealūs šeimininkaiCistanche. Cistanche jau įsitvirtino kaip pagalbinis augalas Kinijos Sindziango, Ningxia, Gansu ir Vidinės Mongolijos provincijose (Song ir kt.,2021), kuris parodo auginimo kitur potencialą; pasauliniu mastu tai gali būti apleista ir nepakankamai naudojama kultūra (Xu ir kt.,2009). Pietų Irane neseniai buvo pasodinti tamarisko ir kitų halofitinių medžių ir krūmų bankai, siekiant sumažinti dulkių audrų poveikį. Buvo pasiūlyta, kadC. kanalėlių, kuris, kaip pranešama, šalyje auga ant įvairių halofitų, galėtų būti auginamas šiose naujose plantacijose kaip vaistinis augalas (Salehi ir kt.,2019).

Jei „prieglobsčio miškai“ turi būti plačiai sodinami siekiant sustabdyti žemės degradaciją,Cistancheauginimas gali turėti (1) didelę ekonominę vertę pasauliniu mastu ir (2) nepakankamai išnaudojamas pasėlis, kuris palaiko bendruomenes, kurios priklauso nuo augalų maistui ir vaistažolių vietoje. Tai sumažintų spaudimą dėl netvaraus retų laukinių populiacijų rinkimo. Kelių rūšių įtraukimasCistanchetokia tvarka gali būti įmanoma, remiantis modeliavimu, pagal kurį numatomi potencialūs tiksliniai regionai, remiantis klimatu; jie gali išsiplėsti net iki pietų JAV ir Pietų Amerikos pietvakarių, kur augalas šiuo metu nežinomas (Wang ir kt.,2019). Iš tiesų, auginimasCistancheKinijoje dabar tokia sėkminga; dabar pasiūla gali net viršyti dabartinę paklausą, o tai žada didelį komercinį mastą. Dabar pats laikas patobulinti taksonominę sistemą, skirtą rūšims kandidatėms nustatyti ir kiekybiškai įvertinti galimą naudąCistanche(ir jų augalai šeimininkai) kaip pagalbiniai augalai teritorijose, kuriose smarkiai dykumėja.

6 BAIGIAMOSIOS PASTABOS

Cistancheyra nuostabi parazitinių augalų gentis, kuri vis dar menkai suprantama, ypač taksonomijos ir gyvenimo istorijos požiūriu. Iš 20–30 mokslui žinomų rūšių nė viena nėra komerciškai auginama už Kinijos ribų, kur plačiai paplitęs sėkmingas augalų auginimas rodo didelį nepanaudotą pasaulinį potencialą. Augant dykumėjimo krizei,Cistanchegalėtų būti auginami kartu su „prieglobsčio miško“ augalija kaip pagalbinė kultūra, kuriai reikia mažai drėkinimo ar trąšų arba nereikia jokios intervencijos ir kuri atitinka esamus vietinius maisto ir vaistažolių reikalavimus. Siūlome ateityje patobulinti supratimą apie genties augalų šeimininkų taksonomiją ir įvairovę Cistancherems rūšių kandidatų nustatymą, kad padėtų spręsti neatidėliotinas pasaulines problemas, tokias kaip žemės degradacija ir tvarus derliaus nuėmimas.

Palaikymas:

wallence.suen@wecistanche.com 0015292862950