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乐鱼体育平台冠名大巴黎王俊丽教授团队在不同产地和品种间杜仲翅果内源性代谢物研究中取得新进展

【来源: | 发布日期:2022-11-11 】

杜仲(Eucommia ulmoidesOliv.)是我国地质史上残留下来的孑遗植物,在《神农本草经》中被列为上品。杜仲可调血压、补肝肾、强筋骨、安胎,用于肝肾不足、腰膝酸痛、筋骨无力、头晕目眩、妊娠漏血、胎动不安。杜仲“全身是宝”,既是我国特有的名贵中药,又是我国重要战略资源。

随着人们对杜仲认识的深入,对杜仲的利用由树皮、树叶、雄花逐渐扩展到翅果。产地和品种直接影响次生代谢物的种类、含量,这与药用植物内在的品质密切相关。但目前对不同产地和品种间杜仲翅果内源性代谢物差异的研究很少。王俊丽教授团队采用代谢组学方法,研究了不同产地和不同栽培品种对杜仲翅果内源代谢产物变化的影响。相关研究成果近期以“Metabolites changes ofEucommia ulmoidesOlive samaras from different regions and cultivars”为题发表在Industrial Crops and Products(农林科学类1区Top期刊,IF = 6.449)上。原文连接:https://doi.org/10.1016/j.indcrop.2022.115824。

‘秦仲’和‘华仲’是杜仲的两个主要栽培品种(图1)。采用超高效液相色谱-质谱联用方法(UPLC-MS/MS)分析了两个品种的翅果,共检测到1276种代谢物,包括类黄酮、生物碱、木脂素、氨基酸和萜类化合物等,并且发现超过95%的代谢物在‘秦仲’和‘华仲’样品中存在重叠(图1),说明杜仲翅果样品之间的差异主要体现在代谢物的含量上,而不是代谢物的种类上。

图1杜仲翅果中代谢物的分析

(A)杜仲翅果与其产地;(B)代谢物的分类;(C)四个样品中代谢物的维恩图。

次生代谢物的积累与环境因素密切相关。采用主成分分析(PCA)和偏最小二乘判别式分析(OPLS-DA)对不同产地同一品种杜仲翅果的差异进行了分析,包括产自湖南和山西‘秦仲1’与‘秦仲2’和产自河南和山东的‘华仲1’与‘华仲2’。利用KEGG数据库分别对其差异代谢物进行了代谢途径富集分析,发现黄酮和黄酮醇生物合成、苯丙氨酸代谢、谷胱甘肽代谢和鞘磷脂代谢是主要富集途径(图2)。

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图2差异代谢物的代谢通路富集分析

(A) ‘秦仲1’vs‘秦仲2’;(B)‘华仲1’vs‘华仲2’;(C)‘秦仲’vs‘华仲’。

通过比较产自湖南和山西的‘秦仲’与产自河南和山东的‘华仲’的代谢差异物,发现产地对翅果代谢物的影响主要体现在类黄酮的含量上。通过路径富集分析,筛选出了杜仲不同品种翅果间差异代谢物显著富集的代谢通路,包括苯丙氨酸代谢和黄酮和黄酮醇的生物合成途径,这些通路均与类黄酮密切相关,不同品种杜仲翅果间代谢物的差异还与鞘脂代谢和谷胱甘肽代谢相关。

综上,基于代谢组学技术和多元数据分析方法,本研究对‘秦仲’和‘华仲’的翅果进行了代谢物差异分析发现,两个品种间的差异代谢物主要为类黄酮、鞘脂和谷胱甘肽。同一品种产地不同时,差异代谢物主要富集在类黄酮相关通路上。因此,推测黄酮类化合物在不同品种的环境适应过程中起着至关重要的作用。本研究为杜仲资源的综合开发利用提供了理论基础。

乐鱼体育平台冠名大巴黎2018级民族生态学博士生杜嘉琳为该论文第一作者,王俊丽教授为通讯作者。

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