Streszczenie
Wprowadzenie
Uprawa konopi medycznych (Cannabis sativa L.) w kontrolowanym środowisku zazwyczaj polega na optymalizacji warunków oświetleniowych w celu zwiększenia biosyntezy metabolitów o znaczeniu farmaceutycznym, takich jak kannabinoidy. Takie strategie eksperymentalne mogą również wpływać na inne wyspecjalizowane metabolity, takie jak terpenoidy, flawonoidy, alkaloidy i inne. Wcześniejsze badania metabolomiczne o charakterze nieukierunkowanym, w których testowano warunki związane z promieniowaniem o krótkiej długości fali, takie jak promieniowanie UV i światło niebieskie, wykazały, że terpenoidy i prenylowane flawonoidy w liściach konopi reagują w różny sposób. Ponieważ jednak dotychczasowe badania metabolomiczne dotyczące konopi skupiały się głównie na kannabinoidach zawartych w kwiatach, brakuje obecnie kompleksowego, nieukierunkowanego badania dotyczącego reakcji metabolomu kwiatowego konopi na promieniowanie o krótkiej długości fali.
Cele
W naszym badaniu analizujemy wpływ promieniowania o krótkiej długości fali na specyficzny metabolizm konopi, a w szczególności wpływ promieniowania UVB, UVA i światła niebieskiego na metabolom flawonoidów w kwiatach konopi oraz związane z nimi fragmenty glikozylacyjne.
Metody
Rośliny konopi uprawiano przy białym oświetleniu tła i poddawano dodatkowemu naświetlaniu promieniowaniem UVB, UVA lub światłem niebieskim w fazie generatywnej cyklu uprawy. Warunki te porównano z grupą kontrolną, w której stosowano białe oświetlenie tła bez promieniowania UV ani światła niebieskiego. Metabolity z tkanki kwiatowej zostały wyekstrahowane i przeanalizowane za pomocą ultrawydajnej chromatografii cieczowej sprzężonej z tandemową spektrometrią masową. Opracowano i zastosowano porównawczy protokół metabolomiczny w celu scharakteryzowania metabolomu flawonoidów kwiatowych oraz związanych z nimi fragmentów glikozylacyjnych.
Wyniki
Nasze wyniki pokazują, w jaki sposób fale o krótkich długościach różnie wpływają na metabolizm klas związków naturalnych, w tym poliketydów i fenylopropanoidów/szikimatów. Światło niebieskie indukowało powstawanie flawonoidów w podobny sposób jak promieniowanie UVB, podczas gdy zarówno promieniowanie UVA, jak i światło niebieskie specyficznie indukowały akumulację flawanonów. Promieniowanie UVB wykazało najsilniejszy wpływ regulacyjny na produkcję flawonoidów i wzorce glikozylacji.
Wnioski
Promieniowanie UVB przekształca metabolom flawonoidów w kwiatach konopi poprzez selektywną stymulację akumulacji i modyfikacji strukturalnej flawonoidów. W związku z tym promieniowanie UVB stanowi potencjalną strategię ogrodniczą mającą na celu poprawę aspektów jakości fitochemicznej kwiatostanów konopi medycznych związanych z flawonoidami, bez wpływu na poziom kannabinoidów.
