Abstrakt

Kontekst

Działanie biologiczno-terapeutyczne marihuany medycznej opiera się na szerokiej gamie metabolitów wtórnych, w tym terpenów i kannabinoidów charakterystycznych dla konopi indyjskich, które występują w najwyższych stężeniach w niezapłodnionych kwiatostanach roślin. Najnowsze badania wykazują wpływ czynników egzogennych na profil kannabinoidów i terpenów w konopiach indyjskich, ze znacznym wpływem makroskładników odżywczych N, P, K. Brakuje jednak wiedzy na temat wpływu większości innych niezbędnych składników mineralnych, w tym magnezu (Mg). Dostępność Mg ma potencjalne znaczenie dla profilu farmaceutycznego konopi indyjskich, ponieważ jest niezbędna do aktywności kluczowych enzymów w szlaku biosyntezy kannabinoidów i terpenów oraz do tworzenia difosforanu geranylu (GPP), który bierze udział w biosyntezie obu wyspecjalizowanych grup metabolitów wtórnych. W niniejszym badaniu oceniono zatem hipotezę, że dostarczanie Mg wpływa na biosyntezę kannabinoidów i terpenów w konopiach indyjskich, oprócz jego wpływu na funkcjonowanie rośliny, oraz w odniesieniu do indukowanych zmian w jonomie organów roślinnych.

Metody

Aby sprawdzić tę hipotezę, rośliny konopi indyjskich hodowano przy pięciu poziomach Mg w zakresie od 2 do 140 mg L−1 (ppm) i przeprowadzono analizy morfofizjologiczne, profile kannabinoidów i terpenów kwiatostanów z dwóch porządków rozwojowych oraz profilowanie jonomiczne organów roślinnych. Szeroki zakres badanych stężeń miał na celu określenie optymalnych stężeń dla morfofizjologii roślin i produkcji metabolitów wtórnych oraz progów stężeń niedoboru i toksyczności dla etapu rozrodczego.

Wyniki

Wyniki wykazały wysoką wrażliwość biosyntezy kannabinoidów i terpenów na Mg, potwierdzając tym samym hipotezę. Funkcje morfofizjologiczne i stężenia wyspecjalizowanych metabolitów były ograniczone przez niską dostępność Mg wynoszącą 2–20 mg L−1 i były optymalne przy dawce 35 mg L−1 Mg. Natomiast przy nadmiernym dostarczaniu Mg w dawkach 70–140 mg L−1, co miało wpływ na funkcje fizjologiczne i zmniejszyło biomasę reprodukcyjną o 12,5%, metabolizm wtórny pozostał nienaruszony.

Wnioski

Podsumowując, wyniki pokazują, że 35 mg L−1 Mg mieści się w optymalnym zakresie dla uzyskania doskonałej wydajności ilościowej i jakościowej, tj. wysokiej produkcji metabolitów wtórnych, przy jednoczesnym zahamowaniu produkcji kannabinoidów i terpenów przy niższym lub wyższym dostarczaniu Mg.