基于全譜非靶向代謝組學(xué)技術(shù)的川芎不同部位代謝物深度解析

李若詩 丁海燕 杜 華 黃 鳳 連 艷 劉曉芬 蔣桂華，4，* 尹顯梅，*

（1成都中醫(yī)藥大學(xué)藥學(xué)院，西南特色中藥資源國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，四川 成都 611137；2成都中醫(yī)藥大學(xué)本草基因組學(xué)研究院，四川 成都 611137；3重慶市中醫(yī)院，重慶 400021；4成都中醫(yī)藥大學(xué)民族醫(yī)藥學(xué)院，四川 成都 611137）

藥材川芎為傘形科植物川芎（Ligusticum chuanxiongHort.）的干燥根莖，是著名的川產(chǎn)道地藥材，性溫，味辛，歸肝、膽、心包經(jīng)，具有活血行氣、祛風(fēng)止痛的功效［1］，多用于治療胸痹心痛、胸脅刺痛、跌撲損傷、月經(jīng)不調(diào)等［2-4］，在四川地區(qū)種植面積穩(wěn)定在9 萬畝（6 000 hm2），占全國栽培產(chǎn)量90%以上，在云南、貴州等地區(qū)也有少量分布［5］。川芎地上部分嫩葉可作為菜食用或泡茶飲用，用于頭痛、風(fēng)濕痹痛和預(yù)防心腦血管疾病等［6］。

目前對(duì)川芎資源利用主要集中在川芎的根莖，而有研究結(jié)果表明，川芎地上部分化合物類型豐富［7-9］，揮發(fā)油中的苯酞類化合物質(zhì)量分?jǐn)?shù)占38.95%［10］，綠原酸、3，5-O-二咖啡?？鼘幩岷娃槐緝?nèi)酯含量在5—6月均處于較高水平［11］。譚玉柱等［12］對(duì)川芎地上部分進(jìn)行質(zhì)量評(píng)價(jià)，結(jié)果顯示不同產(chǎn)區(qū)的川芎莖葉具有較好的指紋圖譜相似性，且地上部分占全株鮮重75%以上，資源量豐富，也具有開發(fā)潛力。由于川芎中多種活性成分具有重要的藥效學(xué)價(jià)值，而目前對(duì)川芎化學(xué)成分分析大多使用單一的檢測技術(shù)，如氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用（gas chromatography-mass spectrometer，GC-MS）［13-14］、高效液相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用（high performance liquid chromatography-tandem mass spectrometry，HPLC-MS）［15］、高效液相色譜（high-performance liquid chromatography，HPLC）［16］、薄層掃描［17］、核磁共振（nuclear magnetic resonance，NMR）［18］、超快速液相色譜（ultra fast liquid chromatograph，UFLC）［19］等，由于技術(shù)的局限性，單一的技術(shù)往往只能檢測到某類或某幾類成分。目前，通過多質(zhì)譜聯(lián)用的全譜非靶向代謝組學(xué)可以更加全面而深入地進(jìn)行代謝物分析，且已用于番茄［20］、茶［21］、葫蘆巴屬［22］、姜黃屬［23］等植物的代謝物分析。為了進(jìn)一步挖掘川芎資源、提高資源利用率，本研究基于全譜非靶向代謝組學(xué)對(duì)川芎根莖、莖、葉三個(gè)主要組織部位的代謝物進(jìn)行分析，并全面評(píng)估不同代謝物在川芎不同組織部位的分布格局，旨在為川芎資源的合理利用提供參考依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

川芎樣品于2022年6月采自四川省都江堰市石羊鎮(zhèn)高品質(zhì)川芎生態(tài)種植科研示范基地種質(zhì)資源圃，經(jīng)成都中醫(yī)藥大學(xué)蔣桂華教授鑒定為傘形科植物川芎（LigusticumchuanxiongHort.）的新鮮植株。共收集川芎20 株，去掉泥沙后分為根莖、莖、葉三個(gè)部分，各設(shè)置6個(gè)重復(fù)，于50 ℃烘干后備用，樣品保存于成都中醫(yī)藥大學(xué)中藥標(biāo)本館。

洋川芎內(nèi)酯I、洋川芎內(nèi)酯H、阿魏酸松柏酯、藁本內(nèi)酯、歐當(dāng)歸內(nèi)酯A、洋川芎內(nèi)酯A，購自成都曼思特生物科技有限公司，批號(hào)分別為MUST-21083105、MUST-22080607、MUST-22021903、MUST-22072108、MUST-22070810、MUST-21090718，純度分別為99.43%、99.39%、98.94%、97.04%、98.38%、定性；水為娃哈哈（杭州）純凈水；甲醇、乙腈、甲酸、正己烷均為色譜純，購自德國Merck 公司；氯化鈉為分析純，購自中國國藥集團(tuán)（上海）。

1.2 儀器與試劑

BP121S十萬分之一電子天平，賽多利斯科學(xué)儀器有限公司（北京）；恒溫鼓風(fēng)干燥箱，上?，槴\實(shí)驗(yàn)設(shè)備有限公司；TD5A-WS 型臺(tái)式高速離心機(jī)，湖南湘儀實(shí)驗(yàn)儀器開發(fā)有限公司；高速組織研磨儀，上海凈信事業(yè)發(fā)展有限公司；ExionLC? AD 超高效液相色譜（UPLC），美國SCIEX公司；Applied Biosystems 4500 QTRAP串聯(lián)質(zhì)譜（tandem mass spectrometry，MS/MS），美國SCIEX公司；7890B-7000D 氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀（GC-MS/MS），美國安捷倫公司；PLA RSI 120 全自動(dòng)頂空固相微提取，瑞士CTC Analytics公司。

1.3 供試品制備

1.3.1 HPLC 供試品制備 取1.1 節(jié)得到的樣品，粉碎后過二號(hào)篩（24 目）。稱取粉末1 g 置于具塞錐形瓶中，精密加入25 mL 甲醇，稱定質(zhì)量，超聲處理1 h（功率400 W、頻率50 kHz），冷卻至室溫，再次稱定，用甲醇補(bǔ)足減失的質(zhì)量后搖勻，微孔濾膜（0.22 μm）過濾。

1.3.2 標(biāo)準(zhǔn)品溶液制備 精密稱取洋川芎內(nèi)酯I、洋川芎內(nèi)酯H、阿魏酸松柏酯、藁本內(nèi)酯、歐當(dāng)歸內(nèi)酯A、洋川芎內(nèi)酯A對(duì)照品適量，加甲醇溶解并定容，制成濃度分別為0.068、0.060、0.096、0.011、0.021 mg·mL-1的混合對(duì)照品溶液備用，其中洋川芎內(nèi)酯A僅作定性使用。

1.3.3 LC-MS 供試品制備 參考文獻(xiàn)［24］進(jìn)行，將剩余干燥川芎樣品粉末混合后，根莖、莖、葉各稱取1 份50 mg 樣本粉末，加入-20 ℃預(yù)冷的70%甲醇水內(nèi)標(biāo)提取液1 200 μL，靜置提取3 h（每隔30 min 渦30 s）后12 000 r·min-1離心3 min，取上清用0.22 μm 微孔濾膜過濾備用。

1.3.4 GC-MS 供試品制備 取混合后干燥川芎樣品粉末根莖、莖、葉各1 份50 mg 于頂空瓶中，分別加入飽和NaCl溶液1 000 μL、50 μg·mL-1內(nèi)標(biāo)溶液10 μL于全自動(dòng)頂空固相微提?。╤eadspace solid phase microextraction，HS-SPME）進(jìn)行樣品提取。

1.4 HPLC色譜分析[25]

1.4.1 色譜條件 wondasil C18-WR 柱（4.6 mm×250 mm，5 μm，日本島津公司）；流動(dòng)相以0.1%磷酸-水為流動(dòng)相A，甲醇為流動(dòng)相B 進(jìn)行梯度洗脫（0～10 min，42%～55%B；10～30 min，55～70%B；30～40 min，70%～80%B；40～45 min，80%B）；柱溫30 ℃；流速：1 mL·min-1；檢測波長：280 nm；進(jìn)樣量：20 μL。

1.4.2 含量計(jì)算 用標(biāo)準(zhǔn)曲線分別計(jì)算洋川芎內(nèi)酯I、洋川芎內(nèi)酯H、阿魏酸松柏酯、藁本內(nèi)酯、歐當(dāng)歸內(nèi)酯A的含量：

Y=115.150X-65.450 (R2=0.999 8)

Y=88.693X+286.430 (R2=0.999 0)

Y=38.428X+91.096 (R2=0.999 3)

Y=55.272X-46.158 (R2=0.999 8)

Y=63.699X+18.421 (R2=0.999 8) 。

1.5 LC-MS分析

1.5.1 LC 色譜條件 LC 分析所用色譜柱為SB-C18（1.8 μm，2.1 mm×100 mm，德國Agilent 公司）；0.1%甲酸水（A）-0.1%甲酸乙腈（B）梯度洗脫（0～9 min，5%～95%B；9～10 min，95%B；10～11 min，95%～5%B；11～14 min 5% B）；流速0.35 mL·min-1；柱溫40 ℃；進(jìn)樣量2 μL。

1.5.2 質(zhì)譜條件 設(shè)置電噴霧離子源（electrospray ionization，ESI）溫度500 ℃；離子噴霧電壓（ion spray voltage，IS）5 500 V（正離子模式）/-4 500 V（負(fù)離子模式）；離子源氣體Ⅰ（ion source gas Ⅰ，GSⅠ）344.378 kPa，氣體Ⅱ（ion source gas Ⅱ，GSⅡ）413.685 kPa，氣簾氣（curtain gas，CUR）172.369 kPa碰撞誘導(dǎo)電離參數(shù)設(shè)置為高。數(shù)據(jù)采集使用QTRAP 6500+的分段多反應(yīng)監(jiān)測模式（multiple reaction monitoring，MRM）模式，分子量掃描范圍50～1 200，碰撞氣體（氮?dú)猓┰O(shè)置為中等。分析在邁維代謝公司（湖北武漢）進(jìn)行，檢索數(shù)據(jù)庫為該公司自建數(shù)據(jù)庫（metware database，MWDB），根據(jù)二級(jí)譜信息進(jìn)行物質(zhì)定性，分析時(shí)去除無關(guān)的碎片離子的重復(fù)信號(hào)。

1.6 GC-MS分析

1.6.1 HS-SPME 萃取條件 進(jìn)樣前將萃取頭在萃取頭調(diào)節(jié)模塊（Fiber Conditioning Station）中250 ℃下老化5 min。將供試品溶液在60 ℃恒溫條件下，振蕩5 min后，取120 μm DVB/CWR/PDMS 萃取頭插入樣品頂空瓶，頂空萃取15 min，250 ℃下解析5 min，然后進(jìn)行GCMS分離鑒定。

1.6.2 質(zhì)譜條件 DB-5MS毛細(xì)管柱（30 m×0.25 mm×0.25 μm，美國Agilent J&W Scientific 公司），載氣為高純氦氣，恒流流速1.2 mL·min-1，進(jìn)樣口溫度250 ℃，不分流進(jìn)樣，溶劑延遲3.5 min。程序升溫：40 ℃保持3.5 min，以10 ℃·min-1升至100 ℃，再以7 ℃·min-1升至180 ℃，最后以25 ℃·min-1升至280 ℃，保持5 min。離子源溫度230 ℃，四級(jí)桿溫度150 ℃，質(zhì)譜接口溫度280 ℃，電子能量70 eV，掃描方式為選擇離子檢測模式（selected ion monitoring，SIM），定性定量離子精準(zhǔn)掃描［26］GC-MS/MS分析在邁維代謝公司（湖北武漢）進(jìn)行。

1.7 數(shù)據(jù)分析

采用SIMCA 14.0軟件對(duì)6批川芎指紋圖譜中的活性成分進(jìn)行主成分分析（principal component analysis，PCA）和偏最小二乘法分析（orthogonal partial least squares discrimination analysis，OPLS-DA）。

通過軟件Analyst 1.6.3 處理質(zhì)譜數(shù)據(jù)。LC-MS平臺(tái)獲得代謝物定量利用三重四級(jí)桿質(zhì)譜的MRM 分析完成，用MultiQuant 3.03 軟件打開樣本下機(jī)質(zhì)譜文件，進(jìn)行色譜峰的積分和校正工作。GC-MS 平臺(tái)通過MassHunter 軟件處理質(zhì)譜分析后的下機(jī)原始數(shù)據(jù)，用于定性定量分析。對(duì)代謝組的定性定量的數(shù)據(jù)采用R軟件（www.r-project.org/）的內(nèi)置統(tǒng)計(jì)prcomp 函數(shù)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行自動(dòng)標(biāo)度化（unit variance scaling，UV）處理，對(duì)代謝物不同樣本間的積累模式進(jìn)行層次聚類分析（hierarchical cluster analysis，HCA）、PCA 和OPLS-DA分析。選取fold change≥2 和fold change≤0.5 的代謝物為差異代謝物。利用Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes（KEGG）數(shù)據(jù)庫對(duì)差異代謝物進(jìn)行注釋［27］。

2 結(jié)果與分析

2.1 川芎中主要活性成分含量分析

洋川芎內(nèi)酯I、洋川芎內(nèi)酯H、阿魏酸松柏酯、藁本內(nèi)酯、歐當(dāng)歸內(nèi)酯A 的含量測定結(jié)果見表1、圖1。結(jié)果顯示，川芎中各活性成分含量多數(shù)存在根莖中高于莖、葉的情況，但所有樣品中均未檢測到洋川芎內(nèi)酯H。洋川芎內(nèi)酯A 在根莖中均存在，但在莖、葉中含量較少。川芎莖、葉的成分和含量更為相似，活性成分的總含量為0.676%～2.113%，而川芎根莖中的成分含量則存在較大的個(gè)體差異，活性成分的總含量范圍波動(dòng)較大，為5.234%～12.460%。從PCA 和OPLC 分析結(jié)果（圖1-B、C）可以看出川芎地上部分的成分和含量更為相似，且可以聚為一類，而川芎根莖中的成分含量則存在較大的個(gè)體差異活性。

表1 川芎不同部位活性成分含量Table 1 The content of active ingredients in different parts of L.chuanxiong/%

2.2 川芎的代謝組結(jié)果分析

2.2.1 川芎的全譜非靶向代謝組結(jié)果分析 川芎的全譜非靶向代謝分析結(jié)果表明，川芎根莖、莖、葉共檢出2 942個(gè)代謝物，去重后為2 891個(gè)代謝物，分為32類（圖2-B、表2），并對(duì)代謝物進(jìn)行熱度分析（圖2-A）。其中，大于100 種代謝物的10 類分別為氨基酸及其衍生物387個(gè)、萜類311個(gè)、酚酸類247個(gè)、酯類205個(gè)、雜環(huán)化合物199 個(gè)、脂質(zhì)187 個(gè)、有機(jī)酸169 個(gè)、醇和胺類119 個(gè)、酮類119 個(gè)、黃酮類117 個(gè)，共占化合物總數(shù)的76.79%。川芎中代謝物總豐度為莖（2.16×1010）＞葉（2.10×1010）＞根莖（2.09×1010）。

圖 1 川芎不同部位的HPLC分析Fig.1 HPLC analysis of different parts of L.chuanxiong

圖2 LC-MS和GC-MS的川芎代謝物檢測結(jié)果比較分析Fig.2 Classification and analysis of metabolites of L.chuanxiong on different platforms

表2 川芎不同平臺(tái)檢測的代謝物種類豐度Table 2 Metabolites abundance in different platform of L.chuanxiong

LC-MS 平臺(tái)檢出18 類共1 726 個(gè)代謝物（圖2-C、表2），化合物分子量范圍為61.05～1 088.50，以各種類總豐度1×108為篩選條件，氨基酸及其衍生物、有機(jī)酸類、其他類、酚酸類、核苷酸及其衍生物在川芎中均表現(xiàn)出較高的豐度，此外，根中的脂質(zhì)類化合物豐度較高，葉中脂質(zhì)類、木脂素和香豆素類、萜類、黃酮類化合物豐度較高。其他類成分中符合篩選條件的為根莖中的糖類（6.41×108）、苯酞類（1.82×108）、糖及醇類（1.49×108）；莖中的糖類（3.31×108）；葉中的糖類（3.43×108）、苯酞類（1.16×108）。GC-MS 平臺(tái)檢出16 類共1 216 個(gè)代謝物（圖2-D、表2），化合物分子量范圍在68.037～316.24，以1×109為篩選條件篩選出豐度較高的化合物種類，萜類、雜環(huán)化合物、酯類在川芎中表現(xiàn)出較高的豐度，此外，烴類在根莖、莖中豐度較高，酮類在葉中豐度較高。

兩個(gè)平臺(tái)共同檢出代謝物有51 個(gè)（圖2-B），主要分布在LC-MS 平臺(tái)的酚酸類等6 類，GC-MS 平臺(tái)的萜類等9類中，分子量范圍為94.19～226.23，均為極性或弱極性化合物。

2.2.2 基于LC-MS 的川芎不同部位代謝物差異分析 分別對(duì)不同部位LC-MS 檢測豐度大于3×107的物質(zhì)進(jìn)行分析（電子附表1），結(jié)果表明，根莖中豐度較高的化合物有26 個(gè)，在其他類（糖類、苯酞類）中有9 個(gè)，其中豐度最高的是肌醇半乳糖苷（其他類、糖類）（1.24×108）。莖中豐度較高的化合物有15 個(gè)，在核苷酸及其衍生物有4 個(gè)，豐度最高的是N-（1-脫氧-1-果糖基）亮氨酸（核苷酸及其衍生物）（1.30×108）。葉中豐度較高的有27個(gè)化合物，其中酚酸類有6個(gè)，豐度最高的是槲皮素3-（6''-乙酰基葡萄糖苷）（黃酮類）（1.51×108）。川芎中主要活性成分川芎嗪、阿魏酸、阿魏酸松柏酯、藁本內(nèi)酯、丁基苯酞、洋川芎內(nèi)酯A、H、I均在川芎不同部位差異積累，存在根莖＞莖＞葉的趨勢，表明川芎中有效成分的合成和積累主要發(fā)生在川芎根莖中。

2.2.3 基于GC-MS 的川芎不同部位代謝物差異分析 分別對(duì)不同部位GC-MS 檢測豐度大于2×108的物質(zhì)進(jìn)行分析（電子附表2），根莖中豐度較高的代謝物有21個(gè)，其中萜類有5 個(gè)，豐度最高的是乙硫苯威砜-苯酚（酚類）（8.08×108）。莖中豐度較高的代謝物有20 個(gè)，其中萜類有11 個(gè)，豐度最高的為4-甲基-1-（1-甲基乙基）-雙環(huán)［3.1.0］己-2-烯（烴類）（9.02×108）。葉中豐度較高的代謝物有22 個(gè)，其中萜類有15 個(gè)，豐度最高的是樟腦（萜類）（6.78×108）。

2.3 川芎的差異代謝物分析

2.3.1 顯著差異代謝物分析 對(duì)以上數(shù)據(jù)進(jìn)行整合分析，共篩選出川芎不同部位2 471種差異代謝物，由韋恩圖可知，根莖與莖中篩選到顯著差異代謝物1 683個(gè)，根莖與葉中篩選到顯著差異代謝物2 054個(gè)，莖與葉中篩選到顯著差異代謝物1 844個(gè)，根莖、莖、葉共有差異代謝物891種（圖3）。

圖3 川芎中差異代謝物的韋恩圖Fig.3 Venn diagram of chemical constituents in L.chuanxiong

川芎根莖、莖、葉差異代謝物的總豐度如表3所示，為根莖1.66×1010≈莖1.67×1010＞葉1.58×1010，基于LC-MS 檢測到豐度較高的種類為氨基酸及其衍生物、有機(jī)酸類、其他類、酚酸類、核苷酸及其衍生物、脂質(zhì)，其他類成分中豐度較高的為糖類（根莖中6.41×108、莖中3.31×108、葉中3.43×108）、苯酞類（根莖中1.82×108、葉中1.16×108）、糖及醇類（根莖中1.49×108）。基于GC-MS 檢測平臺(tái)檢測到豐度較高的種類為雜環(huán)化合物、萜類，此外，醌類和烴類在根莖、莖中豐度較高，酮類在葉中豐度較高。

表3 川芎不同平臺(tái)差異代謝物種類豐度Table 3 Differential metabolite speciese abundance in different platform of L.chuanxiong

對(duì)川芎不同部位差異代謝物進(jìn)行OPLS-DA 分析，代謝物的差異倍數(shù)條形圖和含量差異動(dòng)態(tài)分布圖如圖4所示。根莖與莖中篩選到顯著差異代謝物1 683個(gè)，上調(diào)代謝物826個(gè)，幅度最大的代謝物是1，3-丁二醇；下調(diào)代謝物857 個(gè)，幅度最大的代謝物是苯甲酸乙酯（圖4-A、D）。根莖與葉中篩選到顯著差異代謝物2 054 個(gè)，其中上調(diào)代謝物899 個(gè)，幅度最大的物質(zhì)為4-（2，6，6-三甲基-1，3-環(huán)己二烯-1-基）-2-丁酮；下調(diào)代謝物1 155 個(gè)，幅度最大的物質(zhì)為（E）-α-佛手柑（圖4-B、E）。莖與葉中篩選到顯著差異代謝物1 844個(gè)，其中上調(diào)代謝物864 個(gè)，幅度最大的是Asp-His-Phe-Asp；下調(diào)代謝物980 個(gè)，下調(diào)幅度最大的是（E）-α-佛手柑（圖4-C、F）。

圖4 川芎根莖與莖、葉差異倍數(shù)最大的20種代謝物（A～C）和代謝物含量差異動(dòng)態(tài)分布圖（D～F）Fig.4 20 metabolites with the largest up-regulated and down-regulated ratios（A-C）and dynamic distribution of metabolite content differences（D-F）between rhizome and stem and leaf of L.chuanxiong

川芎中活性成分川芎嗪、阿魏酸、藁本內(nèi)酯、洋川芎內(nèi)酯A、H、I、O、P 等，均為川芎根莖與葉、根莖與莖、莖與葉的差異代謝物且呈下調(diào)趨勢，而少數(shù)代謝物如歐當(dāng)歸內(nèi)酯A、Z-蒿本內(nèi)酯二聚體E-232等，則在根莖與莖、根莖與葉、莖與葉中上調(diào)。此外，丁基苯酞、洋川芎內(nèi)酯G、川芎萘呋內(nèi)酯、阿魏酸松柏酯等代謝物在根莖豐度較高（電子附表3）。

2.3.2 差異代謝物KEGG 分析 利用川芎不同部位的差異代謝物進(jìn)行KEGG 通路富集和相關(guān)通路差異豐度比較結(jié)果如圖5所示，有479、477、478個(gè)代謝物被分別注釋到川芎根莖與莖、根莖與葉、莖與葉的差異代謝物中相應(yīng)代謝通路中。其中次生代謝產(chǎn)物的生物合成途徑涉及339 代謝物、119 個(gè)差異代謝物，包括氨基酸及其衍生物、有機(jī)酸類、酚酸類、酯類等多種化合物，是涉及代謝物最多的途徑。此外，氨基酸的生物合成、ATP 結(jié)合盒（ATP-binding cassette，ABC）轉(zhuǎn)運(yùn)途徑、輔助因子的生物合成、苯丙素類生物合成均涉及差異代謝物20 種以上，可以作為川芎不同部位產(chǎn)生化學(xué)成分差異的主要研究途徑。

圖5 KEGG差異富集氣泡圖（A～C）和差異豐度得分圖（D～F）Fig.5 Bubble map of KEGG differential enrichment（A-C）and differential Abundance Score of KEGG differential enrichment（D-F）

3 討論

化學(xué)成分是藥用植物資源開發(fā)和可持續(xù)利用的物質(zhì)基礎(chǔ)，在本研究中，HPLC 分析結(jié)果表明，川芎中活性成分為根莖大于莖、葉，但各部位構(gòu)成的成分相似。本研究進(jìn)一步在全譜非靶向代謝組學(xué)中，LC-MS 檢出1 726 個(gè)代謝物，GC-MS 檢出1 216 個(gè)代謝物，其中僅有51 個(gè)共同檢出的極性或弱極性的代謝物，表明不同的檢測平臺(tái)對(duì)化合物檢出的適用范圍不同，LC-MS 平臺(tái)檢測分子量范圍更大、適用于極性化合物，GC-MS平臺(tái)檢測適用于非極性、小分子化合物，因此，多質(zhì)譜聯(lián)用的全譜非靶向代謝組學(xué)方法能夠明顯提升代謝組學(xué)檢測的覆蓋度，對(duì)代謝物深入分析具有明顯優(yōu)勢。本研究通過全譜非靶向代謝組學(xué)共檢出32 類2 891 個(gè)代謝物，其中氨基酸及其衍生物、萜類、酚酸類、酯類在各部位中均為主要的代謝物，川芎中根莖、莖、葉中化學(xué)成分種類相似、含量差異較大，川芎根莖中氮類化合物、酚類和其他類（糖類、內(nèi)酯類）化合物高于莖與葉；莖中醇、胺類和醚類高于根莖與葉；葉中萜類、黃酮類、酮類、木質(zhì)素和香豆素類、酚酸類高于根莖與莖。

在中藥材的生產(chǎn)加工中產(chǎn)生的非藥用部位大多被丟棄，而中藥生產(chǎn)過程的副產(chǎn)物及非藥用部位廢棄物多富含具有增強(qiáng)免疫力、抗菌消炎、助消化及具有營養(yǎng)功能的資源性物質(zhì)，因此對(duì)其進(jìn)行科學(xué)分級(jí)管理和精細(xì)化利用，已經(jīng)成為現(xiàn)代研究的迫切問題［28-29］。在川芎各產(chǎn)地均以根莖為主產(chǎn)物，且川芎地上部分產(chǎn)業(yè)化程度低、藥用利用較少，造成較大資源浪費(fèi)。目前，已有研究報(bào)道表明，川芎地上部分不具有毒性，安全性高，具有活血、鎮(zhèn)咳、舒張心腦血管、抗氧化等作用［30-31］，本研究結(jié)果表明，川芎的地上部分（莖、葉）含有川芎嗪、阿魏酸、藁本內(nèi)酯等成分，且萜類、黃酮類等活性成分含量高于根莖，具有開發(fā)為保健品、飼料添加劑等產(chǎn)品的利用潛力，能夠進(jìn)一步提高川芎資源的精細(xì)化利用率，以促進(jìn)川芎產(chǎn)業(yè)的多元化綠色發(fā)展。

4 結(jié)論

本研究采用LC-MS 和GC-MS 的全譜非靶向代謝組學(xué)，對(duì)川芎不同部位的代謝物進(jìn)行研究，并探究了其積累規(guī)律及差異性。結(jié)果表明，相較于單一平臺(tái)的代謝組學(xué)，全譜非靶向代謝組學(xué)能更全面地反映出川芎中不同種類的代謝物。川芎的根莖、莖、葉中均含有不同的高豐度化合物種類，根莖中富集含氮化合物、酚類、其他類，莖中的醇、胺類、醚類高度富集，葉中的萜類、酮類、黃酮類高度富集，且上述化學(xué)成分差異與次生代謝產(chǎn)物的生物合成等途徑密切相關(guān)。

電子附表1 LC-MS檢測根莖、莖、葉中代謝物中高豐度的代謝物質(zhì)Electronic Tables 1 Metabolites with high abundances in rhizomes，stems and leaves detected by LC-MS