Visualizing the spatial distribution of flavonoids and phenolic acids in the tuber root of Tetrastigma hemsleyanum using AP-MALDI-MSI

Význam tématu

Analýza prostorového rozložení flavonoidů a fenolických kyselin v rostlinných tkáních umožňuje pochopit jejich biologické funkce a ochranné mechanismy. U tuberového kořene Tetrastigma hemsleyanum je detailní mapování těchto sekundárních metabolitů klíčové pro hodnocení kvality léčivé suroviny a studium odpovědí rostliny na stresové podmínky.

Cíle a přehled studie

Cílem práce bylo využít atmosféricko-tlakovou techniku MALDI-MSI k simultánnímu zobrazení více flavonoidů a fenolických kyselin in situ v řezech kořene T. hemsleyanum. Studie se zaměřila na optimalizaci matrix, akvizici dat a kvantitativní srovnání obsahu vybraných sloučenin v různých vrstvách tkáně (epidermis, floém, xylém).

Použitá metodika a instrumentace

• Příprava vzorku: kořenový tuber byl zafixován v 10% želatině, zmražen v kapalném dusíku a řezán na 40 µm řezy pomocí kryostatického mikrotomu (Leica CM1950).
• Depoze matrix: CHCA nanesená parním depozitem (iMLayer™, Shimadzu) a postřikem; 1,5-DAN aplikována airbrush pistole (PS-270).
• MALDI-MSI akvizice: iMScope QT (Shimadzu) s Q-TOF detektorem, rozsah m/z 100–800, pozitivní i negativní iontový režim, laser 10 µm, krok 20 µm.
• Analýza dat: IMAGEREVEAL MS software pro nastavení ROI, databázové vyhledávání flavonoidů a fenolických kyselin, generování intenzitních obrazů.

Hlavní výsledky a diskuse

• Flavonoidy (quercetin, kaempferide, katechin, rutin, kaempferol aj.) vykazovaly nejvyšší koncentraci v epidermis, mírně nižší ve floému a postupně klesající v jednotlivých vrstvách xylému.
• Fenolické kyseliny (salicylová, protokatechová, kyselina chinová, 5-p-kinnamoylchinová) se rovněž soustředily v epidermis; salicylová kyselina měla významný podíl i ve floému.
• Rozdílné prostorové rozložení naznačuje specializaci vrstev na ochranu před biotickým a abiotickým stresem.

Přínosy a praktické využití metody

Metoda AP-MALDI-MSI umožňuje rychlé mapování sekundárních metabolit bez extrakčního pre-treatementu. Výsledky podporují hodnocení kvality léčivých rostlin a mohou být využity v QA/QC laboratořích i v základním výzkumu fyziologické funkce metabolitů v rostlinách.

Budoucí trendy a možnosti využití

• Zvýšení prostorového rozlišení pro mapování subcelulárních struktur.
• Rozšíření analýzy na širší spektrum metabolitů včetně lipidů a alkaloidů.
• Integrace s dalšími zobrazovacími technikami (optické mikroskopie, Ramanovy spektroskopie).
• Kvantitativní metody využívající interní standardy pro přesnější měření koncentrací.

Závěr

AP-MALDI-MSI na platformě iMScope QT prokázalo schopnost detailního zobrazení rozložení flavonoidů a fenolických kyselin v tuberu T. hemsleyanum. Nejvyšší koncentrace klíčových metabolitů v epidermis naznačují jejich roli v ochraně rostliny. Metoda představuje cenný nástroj pro farmakognostické hodnocení i rostlinnou biochemii.