基于代谢组学的两种罗布麻叶片类黄酮和酚酸成分分析.pdf
《基于代谢组学的两种罗布麻叶片类黄酮和酚酸成分分析.pdf》由会员分享,可在线阅读,更多相关《基于代谢组学的两种罗布麻叶片类黄酮和酚酸成分分析.pdf(10页珍藏版)》请在咨信网上搜索。
1、第 43 卷第 1 期2024 年 1 月中 国 野 生 植 物 资 源Chinese Wild Plant ResourcesVol.43 No.1Jan.2024基于代谢组学的两种罗布麻叶片类黄酮和酚酸成分分析张庆1,2,3,李国旗1,2,3*,车金凤1,2,3,赵长海1,2,3(1.宁夏大学 西北土地退化与生态恢复国家重点实验室培育基地,宁夏 银川 750021;2.宁夏大学 西北退化生态系统恢复与重建教育部重点实验室,宁夏 银川 750021;3.宁夏大学 生态环境学院,宁夏 银川 750021)摘要 目的:类黄酮和酚酸物质是罗布麻中主要的活性物质,鉴定不同罗布麻品种中类黄酮和酚酸代谢
2、物成分并比较代谢物含量差异,为有效利用罗布麻属药用资源提供理论依据。方法:以罗布麻和大麻状罗布麻叶片为材料,利用液相色谱质谱联用技术(LC-MS)检测次级代谢物成分并进行分析。结果:2种罗布麻中共检测出275种类黄酮和194种酚酸物质;PCA分析表明2种罗布麻的代谢物种类相似,但含量存在较大差异,结合OPLS-DA筛选出124种显著差异代谢物,其中有80种类黄酮和44种酚酸;富集分析发现,共有10条代谢通路被显著富集,主要体现在苯丙烷生物合成、类黄酮生物合成以及黄酮和黄酮醇生物合成等途径。结论:2种罗布麻药用成分种类相似,可为大麻状罗布麻作为药用植物开发提供理论依据。关键词 罗布麻;大麻状罗布
3、麻;代谢组学;类黄酮;酚酸中图分类号:Q946 文献标识码:A 文章编号:1006-9690(2024)01-0001-10Analysis of Favonoids and Phenolic Acids in Two Apocynum venetum Leaves by Widely-Targeted MetabolomicsZhang Qing1,2,3,Li Guoqi1,2,3*,Che Jinfeng1,2,3,Zhao Changhai1,2,3(1.Breeding Base for State Key Lab.of Land Degradation and Ecological
4、 Restoration in Northwest China,Ningxia University,Yinchuan 750021,China;2.Key Lab.of Restoration and Reconstruction of Degraded Ecosystems in Northwest China of Ministry of Education,Ningxia University,Yinchuan 750021,China;3.College of Ecology and Environment,Ningxia University,Yinchuan 750021,Chi
5、na)Abstract Objective:Flavonoid and phenolic acid substances are the main active substances in Apocynum venetum.To identify components of flavonoid and phenolic acid metabolites in different A.venetum species and compare the differences in metabolite contents,so as to provide theoretical basis for e
6、ffective utilization of A.venetum genus medicinal resources.Methods:The secondary metabolites were detected by liquid chromatography-mass spectrometry(LC-MS)in leaves of A.venetum and A.cannabinum.Results:275 flavonoids and 194 phenolic acids were detected in the two A.venetum.PCA analysis showed th
7、at there were differences in the metabolites of the two species of A.venetum,and 124 significantly different metabolites were screened in combination with OPLS-DA,including 80 flavonoids and 44 phenolic acids.The enrichment analysis revealed that a total of 10 metabolic pathways were significantly e
8、nriched,mainly reflected in the phenylpropane biosynthesis pathway,flavonoid biosynthesis pathway and flavonoid and flavonol biosynthesis pathway.Conclusion:The two species of A.venetum had similar types of medicinal components,providing a theoretical basis that A.cannabinum could be developed as a
9、medicinal plant.Key words Apocynum venetum;Apocynum cannabinum;Metabolomics;Flavonoids;Phenolic acidsdoi:10.3969/j.issn.1006-9690.2024.01.001收稿日期:2023-02-01,录用日期:2023-12-04基金项目:宁夏重点研发项目(2022BEG03066)。作者简介:张庆(1997-),女,硕士,研究方向为植物生态学。E-mail:*通讯作者:李国旗(1965-),男,研究员,研究方向为植物生态学、土地退化与荒漠化防治。E-mail: 1中 国 野 生
10、植 物 资 源第 43 卷类黄酮和酚酸物质是广泛存在于植物中的次生代谢产物,在多种植物中发挥重要的作用。例如,类黄酮物质能够控制植物花色的形成1,提高植物抵御生物和非生物胁迫的能力等2。类黄酮和酚酸作为药用植物的主要活性成分,具有多种生物功能,对人体健康有益,如类黄酮等多酚具有抗氧化作用,可改善血管内皮功能、胰岛素分泌,有降血压作用3。大量实验数据证明了酚酸物质在心血管、癌症、糖尿病、炎症等疾病中的保护作用4-5。罗布麻(Apocynum venetum L.)为多年生宿根草本植物6,于 1997 年被 中华人民共和国药典 收录,有清热利湿、平肝安神等功效7。罗布麻叶提取物中的主要活性成分为类
11、黄酮物质,如芦丁、金丝桃苷、异槲皮素、槲皮素、山柰酚等8-9。类黄酮和酚酸物质含量在不同的罗布麻品种之间差异较大10,此外,类黄酮含量还受到生长环境和采收季节等外在因素的影响1112。LC-MS广泛靶向技术结合了非靶向和靶向代谢组学的优点,可定性、定量和高覆盖地检测植物中代谢物的含量13,已广泛应用于各种植物的次生代谢物研究,如铁皮石斛中黄酮代谢机理14,紫外线对大豆异黄酮含量的影响15,不同葡萄品种在成熟过程中黄酮类化合物的差异研究16。然而目前对罗布麻中类黄酮和酚酸2种物质的代谢组学研究较少,鉴于此,本文拟研究罗布麻和大麻状罗布麻(Apocynum cannabinum A.DC.)17中
12、的类黄酮和酚酸代谢物的种类和相对含量,分析2种罗布麻之间的代谢物质差异,以揭示类黄酮和酚酸的合成途径,为罗布麻的药用资源开发和利用提供理论依据。1材料与方法1.1样品种植及采集2021年4月于罗布麻试验田挖取繁殖根段,将根段每6个种植于长40 cm 宽30 cm 高40 cm花盆中,盆底部垫 2层纱布,覆盖的土壤质地为林下土 营养土(1 1),定期浇水施肥除草松土。待植株长至30 40 cm,选取长势良好且高度一致的植株中下部成熟叶片混合,每种植物 3个重复;置于10 mL冻存管中,并迅速放入液氮中冷冻,之后转至-80冰箱保存。1.2样品提取将样品置于冻干机(Scientz-100F)中真空冷
13、冻干燥,随后用研磨仪(MM 400,Retsch)研磨至粉末状;每种样品称取100 mg粉末,溶解于1.2 mL 70%甲醇提取液中;每30 min将样品涡旋1次,每次持续30 s,共涡旋6次,之后将样品混合液置于4冰箱过夜;将样品离心后,吸取上清液,用微孔滤膜(孔径 0.22 m)过滤并保存于进样瓶中,用于 UPLC-MS/MS 分 析18。质 控 样 本(Quality control samples,QC)制备参照吴宇等19的方法,将所有样品提取液混合成QC样本,用于分析样本在相同处理方法下的重复性。在仪器的分析过程中,QC样本间隔固定的试验样本共同进行质谱测序,以检测分析过程的重复性。
14、1.3数据分析基于迈维生物技术有限公司MWDB自建库和代谢物信息公共数据库,根据二级谱信息进行物质定性20-21。代谢物定量是利用三重四级杆质谱的多反应监测模式分析完成。将过滤处理后获得的代谢物质数据提交到 R上进行主成分分析(Principal components analysis,PCA);根据正交偏最小二乘判别分析(Orthogonal partial least squares discriminant analysis,OPLA-DA)模型分析代谢组数据。基于OPLA-DA结果,从获得的多变量分析OPLS-DA模型的变量重要性投影筛选2个品种之间的差异代谢物,筛选标准:选取 Fol
15、d Change 2 和 Fold Change 0.5且VIP 1的代谢物。将得到的相应差异代谢物提交到KEGG网站进行相关通路分析。2结果与分析2.1样品质控对不同 QC 质谱检测分析的总离子流图(TIC图)进行重叠展示分析,可以判断代谢物提取和检测的重复性,即技术重复。如图1所示,TIC图曲线重叠性高,质谱峰保留时间和强度一致,说明仪器稳定性较好,检测结果可靠。将所获得的代谢物高分辨二级质谱数据与公共数据库进行比对,在罗布麻和大麻状罗布麻中共检测到194种酚酸物质和275种类黄酮物质。进一步将检出的类黄酮进行分类,包括黄酮醇、黄酮、二氢黄酮、二氢黄酮醇、异黄酮、花青素、黄酮碳糖苷、查耳酮
16、、黄烷醇类、二氢异黄酮10类。2.2代谢物多元统计分析对所有样本进行 PCA 分析,结果如图 2所示。第一主成分值为56.43%,第二主成分值为14.80%;仅观察横坐标时,罗布麻样品均位于PC1负半轴,大麻状罗布麻样品均位于 PC1正半轴。大麻状罗 2第 1 期张庆,等:基于代谢组学的两种罗布麻叶片类黄酮和酚酸成分分析布麻样品3与大麻状罗布麻样品1、2间存在轻微的分散,而罗布麻的3个样品生物学重复间的差异较小。总体可见,2种罗布麻的代谢物能够得到区分,组间差异大于组内差异。PCA分析是一种无监督的分析方法,缺点是不能忽略组内误差。为排除与实验无关的某些因素引起的代谢变化,应用有监督的OPLS
17、-DA模型进行进一步分析21。对2种罗布麻的代谢物进行OPLS-DA分析,结果如图3所示。罗布麻和大麻状罗布麻样品主要分布置性区间的右侧和左侧,说明该模型能够对2种罗布麻样品进行有效区分。Q2代表模型的预测能力,Q2 0.9表明模型具有很好的预测能力和可靠性。通过对2种罗布麻叶片代谢物进行OPLS-DA分析可得R2X=0.582,R2Y=0.991,Q2=0.954,说明OPLS-DA模型效果相较于PCA更稳定可靠。2.3代谢物分析2.3.1类黄酮物质分析在 2种罗布麻中共检测到 275种类黄酮物质,包括121种黄酮醇类、49种黄酮类、30种二氢黄酮类、16种二氢黄酮醇类、13种异黄酮类、13
18、种花青素、12种黄酮碳糖苷、11种查耳酮、9种黄烷醇类和1种二氢异黄酮类物质。罗布麻和大麻状罗布麻的主要类黄酮代谢产物(每种罗布麻类黄酮物质含量前30)如表1 2所示。对2种罗布麻中类黄酮物质进行归一化处理,如图4A所示。罗布麻和大麻状罗布麻的类黄酮物质含量明显被区分为两类,说明类黄酮物质含量在2种罗布麻中有明显差异。表 1罗布麻中的主要类黄酮物质Tab.1The main flavonoids in A.venetum306.07550.10M-H-M+H+表没食子儿茶素 Epigallocatechin槲皮素-7-O-(6-丙二酰)葡萄糖苷Quercetin-7-O-(6-malonyl)
19、glucoside黄烷醇类黄酮醇C15H14O7C24H22O15质核比(m/z)离子模式物质名称二级分类分子式图1TIC重叠图Fig.1TIC overlay diagram注:A:正离子模式下;B:负离子模式下。图22种样品的PCA得分图Fig.2PCA scores plot of two samples图32种样品的OPLS-DA得分图Fig.3OPLS-DA scores plot of two samples 3中 国 野 生 植 物 资 源第 43 卷550.10290.08436.14436.14464.13464.10478.08566.09490.11479.08506.1
20、1534.10564.09564.11564.11626.15506.11434.12434.12300.10626.15434.12464.10464.10478.11478.11490.11480.09M-H-M+H+M-H-M-H-M-H-M-H-M+H+M+H+M-H-M+M+H+M+H+M+H+M+H+M+H+M+H+M-H-M-H-M-H-M-H-M+H+M-H-M-H-M-H-M+H+M+H+M+H+M-H-槲皮素-3-O-(6-丙二酰)半乳糖苷Quercetin-3-O-(6-malonyl)galactoside表儿茶素 Epicatechin根皮苷 Phlorizin二氢查
21、尔酮-4-O-葡萄糖苷Dihydrocharcone-4-O-glucoside橙皮素-5-O-葡萄糖苷Hesperetin-5-O-glucoside槲皮素-7-O-葡萄糖苷Quercetin-7-O-glucoside槲皮素-5-O-葡萄糖醛酸苷 Quercetin-5-O-glucuronide杨梅素-3-O-(6-丙二酰)葡萄糖苷Myricetin-3-O-(6-malony)glucoside山奈酚-3-O-(6-O-乙酰)葡萄糖苷Kaempferol-3-O-(6-acetyl)glucoside飞燕草素-3-O-葡萄糖醛酸苷Delphinidin-3-O-glucuronide槲
22、皮素-3-O-(6-乙酰)葡萄糖苷Quercetin-3-O-(6-acetyl)glucoside山奈酚-3-O-(6-丙二酰)半乳糖苷Kaempferol-3-O-(6-malonyl)galactoside异鼠李素-3-O-(6-丙二酰)葡萄糖苷Isorhamnetin-3-O-(6-malonyl)glucoside)柽柳黄素-3-O-(6-丙二酰)葡萄糖苷Tamarixetin-3-O-(6-malonyl)glucoside3-O-甲基五羟黄酮-7-O-(6-丙二酰)葡萄糖苷3-O-Methyltricetin-7-O-(6-malonyl)glucoside槲皮素-3,7-双葡萄
23、糖苷 Quercetin-3,7-diglucoside槲皮素-3-O-(6-乙酰)半乳糖苷Quercetin-3-O-(6-acetyl)galactoside柚皮素-4-O-葡萄糖苷Naringenin-4-O-glucoside紫铆素-7-O-葡萄糖苷Butin-7-O-glucoside4-羟基-5,7-二甲氧基黄酮4-Hydroxy-5,7-dimethoxyflavanone6-羟基山奈酚-7,6-O-二葡萄糖苷6-Hydroxykaempferol-7,6-O-diglucoside樱桃苷Prunin6-羟基木犀草素-5-葡萄糖苷6-Hydroxyluteolin 5-gluco
24、side绣线菊苷Spiraeoside6-甲氧基山奈酚-3-O-葡萄糖苷6-Methoxykaempferol-3-O-glucoside蔓菁苷Brassicin山奈酚-3-O-(2-O-乙酰)葡萄糖苷Kaempferol-3-O-(2-acetyl)glucoside杨梅素-3-O-葡萄糖苷Myricetin-3-O-glucoside黄酮醇黄烷醇类查耳酮查耳酮二氢黄酮黄酮醇黄酮醇黄酮醇黄酮醇花青素黄酮醇黄酮醇黄酮醇黄酮醇黄酮黄酮醇黄酮醇二氢黄酮二氢黄酮二氢黄酮黄酮醇二氢黄酮黄酮黄酮醇黄酮醇黄酮醇黄酮醇黄酮醇C24H22O15C15H14O6C21H24O10C21H24O10C22H24O
25、11C21H20O12C21H18O13C24H22O16C23H22O12C21H19O13+C23H22O13C24H22O14C25H24O15C25H24O15C25H24O15C27H30O17C23H22O13C21H22O10C21H22O10C17H16O5C27H30O17C21H22O10C21H20O12C21H20O12C22H22O12C22H22O12C23H22O12C21H20O13续表质核比(m/z)离子模式物质名称二级分类分子式表 2大麻状罗布麻中的主要类黄酮物质Tab.2The main flavonoids in A.cannabinum306.0759
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 基于 代谢 罗布麻 叶片 类黄酮 成分 分析
1、咨信平台为文档C2C交易模式,即用户上传的文档直接被用户下载,收益归上传人(含作者)所有;本站仅是提供信息存储空间和展示预览,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对上载内容不做任何修改或编辑。所展示的作品文档包括内容和图片全部来源于网络用户和作者上传投稿,我们不确定上传用户享有完全著作权,根据《信息网络传播权保护条例》,如果侵犯了您的版权、权益或隐私,请联系我们,核实后会尽快下架及时删除,并可随时和客服了解处理情况,尊重保护知识产权我们共同努力。
2、文档的总页数、文档格式和文档大小以系统显示为准(内容中显示的页数不一定正确),网站客服只以系统显示的页数、文件格式、文档大小作为仲裁依据,平台无法对文档的真实性、完整性、权威性、准确性、专业性及其观点立场做任何保证或承诺,下载前须认真查看,确认无误后再购买,务必慎重购买;若有违法违纪将进行移交司法处理,若涉侵权平台将进行基本处罚并下架。
3、本站所有内容均由用户上传,付费前请自行鉴别,如您付费,意味着您已接受本站规则且自行承担风险,本站不进行额外附加服务,虚拟产品一经售出概不退款(未进行购买下载可退充值款),文档一经付费(服务费)、不意味着购买了该文档的版权,仅供个人/单位学习、研究之用,不得用于商业用途,未经授权,严禁复制、发行、汇编、翻译或者网络传播等,侵权必究。
4、如你看到网页展示的文档有www.zixin.com.cn水印,是因预览和防盗链等技术需要对页面进行转换压缩成图而已,我们并不对上传的文档进行任何编辑或修改,文档下载后都不会有水印标识(原文档上传前个别存留的除外),下载后原文更清晰;试题试卷类文档,如果标题没有明确说明有答案则都视为没有答案,请知晓;PPT和DOC文档可被视为“模板”,允许上传人保留章节、目录结构的情况下删减部份的内容;PDF文档不管是原文档转换或图片扫描而得,本站不作要求视为允许,下载前自行私信或留言给上传者【自信****多点】。
5、本文档所展示的图片、画像、字体、音乐的版权可能需版权方额外授权,请谨慎使用;网站提供的党政主题相关内容(国旗、国徽、党徽--等)目的在于配合国家政策宣传,仅限个人学习分享使用,禁止用于任何广告和商用目的。
6、文档遇到问题,请及时私信或留言给本站上传会员【自信****多点】,需本站解决可联系【 微信客服】、【 QQ客服】,若有其他问题请点击或扫码反馈【 服务填表】;文档侵犯商业秘密、侵犯著作权、侵犯人身权等,请点击“【 版权申诉】”(推荐),意见反馈和侵权处理邮箱:1219186828@qq.com;也可以拔打客服电话:4008-655-100;投诉/维权电话:4009-655-100。