宋詩娟 雷振宏 郭旭 王圓圓 燕翔 牛景萍 趙成萍 梁建萍
摘要:黃芪(Astragalus membranaceus)是一種傳統(tǒng)的道地藥材,藥用歷史悠久,分布范圍廣,不同產(chǎn)地黃芪的藥材品質(zhì)和療效相差甚遠(yuǎn),次生代謝物的類型和含量是決定藥材品質(zhì)的物質(zhì)基礎(chǔ)。為了研究不同產(chǎn)地黃芪次級(jí)代謝物的差異,為解析黃芪品質(zhì)形成提供重要依據(jù),同時(shí)為優(yōu)質(zhì)黃芪的選育奠定基礎(chǔ),試驗(yàn)對來自山西渾源(S2-7)、山西五臺(tái)(S2-9)、甘肅和政藥園(S2-10)的3 種蒙古黃芪根進(jìn)行基于LC-MS/MS 的非靶向代謝組學(xué)測定,利用主成分分析(PCA)和正交偏最小二乘法判別分析(OPLS-DA)方法進(jìn)行差異代謝物篩選,并通過KEGG 數(shù)據(jù)庫進(jìn)行通路富集分析。結(jié)果顯示,共鑒定出674 種代謝產(chǎn)物,分為29 類,主要包括萜類物質(zhì)、黃酮類物質(zhì)、苯丙素類物質(zhì)和生物堿類物質(zhì)。依據(jù)P<0.05、變量投影重要度(VIP)>1 篩選差異代謝物,甘肅黃芪(S2-10)與山西黃芪組(S2-7、S2-9)間篩選出81 種差異代謝物;山西五臺(tái)(S2-9)和渾源(S2-7)2 個(gè)產(chǎn)地黃芪間篩選出67 種差異代謝物;這些代謝物在含量上存在顯著差異。對通路進(jìn)行富集分析可知,甘肅黃芪與山西黃芪組富集到3 條差異顯著的代謝通路:異喹啉生物堿生物合成、吲哚生物堿生物合成以及煙酸鹽和煙酰胺代謝通路。綜上可見,不同產(chǎn)地黃芪次級(jí)代謝物的類型和含量存在一定差異。
關(guān)鍵詞:蒙古黃芪;不同產(chǎn)地;LC-MS/MS;PCA;OPLS-DA;非靶向代謝組學(xué);差異代謝物
中圖分類號(hào):R284文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):1002?2481(2024)01?0043?12
黃芪是傳統(tǒng)的大宗中藥材,為豆科植物蒙古黃芪(Astragalus membranaceus(Fisch.)Bge. var. mon?gholicus(Bge.)Hsiao)或膜莢黃芪(A. membranaceus(Fisch.)Bge.)的干燥根,最早記載于《神農(nóng)本草經(jīng)》[1]。黃芪為多年生草本植物[2],從幼苗到收獲周期為2~5 a,分布范圍廣,主要生長在我國山西、內(nèi)蒙古、甘肅、陜西、寧夏等省份,具有豐富的遺傳多樣性[3-4]。迄今為止,已從黃芪中鑒定出多種代謝物,包括皂苷、類黃酮、多糖和氨基酸等,其主要生物活性成分為黃酮、皂苷和多糖[2]。更重要的是,黃芪具有止汗、抗利尿、抗腫瘤、抗氧化和抗炎等作用[5-9],黃芪在中成藥、保健品、化妝品等領(lǐng)域倍受青睞,而其代謝成分是黃芪藥材品質(zhì)形成的重要物質(zhì)基礎(chǔ),因此,開展黃芪代謝組學(xué)研究,對于黃芪種質(zhì)資源鑒定、品質(zhì)評(píng)價(jià)、新品種選育、代謝成分體外合成機(jī)制極為重要[10]。
代謝組學(xué)分析是一種基于高通量技術(shù)對整個(gè)生物體內(nèi)小分子代謝物進(jìn)行研究的方法,能夠檢測生物體代謝物并篩選出顯著差異代謝物,在此基礎(chǔ)上研究相應(yīng)的代謝通路及其變化機(jī)制[11]。近年來代謝組學(xué)技術(shù)被廣泛應(yīng)用于中藥材質(zhì)量控制與品質(zhì)評(píng)價(jià)、植物分類、資源鑒定、親緣關(guān)系評(píng)估以及代謝調(diào)控網(wǎng)絡(luò)等領(lǐng)域[10]。其中非靶向代謝組學(xué)主要通過尋找試驗(yàn)組和對照組之間的差異代謝產(chǎn)物以及分析代謝途徑與表型之間的關(guān)系,從整體反映代謝物的變化,提供更廣泛的代謝物覆蓋,實(shí)現(xiàn)不同樣品間代謝特征的比較,有利于發(fā)現(xiàn)新的代謝通路[12-14]。WU 等[2]基于UPLC-Q-Orbitrap 方法對蒙古黃芪進(jìn)行綜合轉(zhuǎn)錄組和代謝組學(xué)分析,共檢測到5 435 種代謝物,闡明苯丙素生物合成、類黃酮生物合成和異黃酮生物合成的完整途徑,發(fā)現(xiàn)了新的類黃酮衍生物,并推斷出它們在黃芪中可能的合成途徑。WANG 等[15]利用UHPLC-ESI-Q-TOF-MS/MS 方法,對蒙古黃芪和膜莢黃芪進(jìn)行了化學(xué)鑒別,共檢測到53 種差異代謝物,初步推斷膜莢黃芪比蒙古黃芪有更強(qiáng)的藥理活性。牛媛婧等[16]通過非靶向代謝組學(xué)方法分析不同產(chǎn)地黨參之間的差異,篩選得到72 種差異代謝物,主要代謝通路為苯丙素生物合成。孟益德等[10]利用UPLC-QTOF/MS方法對不同產(chǎn)地杜仲雄花進(jìn)行了非靶向代謝組學(xué)分析,共篩選出45 個(gè)顯著差異代謝物,主要參與氨?;鵷RNA 生物合成、類黃酮生物合成、黃酮和黃酮醇生物合成以及ABC 轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白等代謝途徑。但是運(yùn)用非靶向代謝組學(xué)方法分析不同產(chǎn)地黃芪中代謝物的差異尚未見報(bào)道。
本研究基于實(shí)驗(yàn)室前期對來源于8 個(gè)省份的80 份不同蒙古黃芪種質(zhì)資源的聚類分析[17],選擇分屬2 個(gè)亞群遺傳背景差異較大的3 個(gè)種質(zhì)為試驗(yàn)材料,分別為來自甘肅政藥園的S2-10、來自山西五臺(tái)的S2-9 與來自山西渾源的S2-7,采用LC-MS/MS 系統(tǒng)組合型四極桿Orbitrap 質(zhì)譜技術(shù),結(jié)合多元變量模式識(shí)別分析,檢索常規(guī)數(shù)據(jù)庫及測定公司自建的中藥材數(shù)據(jù)庫,從代謝組學(xué)的角度探討不同產(chǎn)地蒙古黃芪有效成分積累的差異,旨在為挖掘和選育高品質(zhì)黃芪資源奠定基礎(chǔ)。
1材料和方法
1.1 試驗(yàn)材料與儀器
供試材料為3 種位于2 個(gè)亞群[17]的不同產(chǎn)地蒙古黃芪,于2018 年采自山西和甘肅,分別記為S2-7(山西省渾源縣)、S2-9(山西省五臺(tái)縣)、S2-10(甘肅省和政藥用植物園)。2019 年5 月采用種子直播種植于汾陽市山西農(nóng)業(yè)大學(xué)經(jīng)濟(jì)作物研究所黃芪種質(zhì)資源圃(111°47 ′42.13 ″E,37°14 ′55.90 ″N)內(nèi),2020 年11 月選取長勢一致的健康黃芪植株,每個(gè)產(chǎn)地3 次重復(fù),剪掉地上莖葉,清理根部表面泥土后帶回實(shí)驗(yàn)室,測量基本生物量后烘干備用。
試驗(yàn)儀器包括:1290 UPHLC超高效液相(Ameri?can Agilent),Q Exactive Focus 高分辨質(zhì)譜(Ameri?can Thermo Fisher Scientific),Heraeus Fresco17 離心機(jī)(American Thermo Fisher Scientific),BSA124S-CW 電子天平(Germany Sartoriu),JXFSTPRP-24 研磨儀(上海凈信科技有限公司),色譜柱:ACQUITY UPLC BEH C18(American Waters),明澈D24 UV 純水儀(Merck Millipore),YM-080S超聲儀(深圳方奧微電子有限公司),乙腈、甲酸、甲醇(色譜純,CNW Technologies,Germany),L-2-氯苯丙氨酸(分析純,上海恒柏生物科技有限公司)。
1.2 試驗(yàn)方法
1.2.1 代謝物提取
將3 個(gè)產(chǎn)地的黃芪根樣品進(jìn)行研磨(60 Hz,1 min);稱取100 mg 樣本,加2 個(gè)小鋼珠,加入500 μL 提取液(甲醇∶水=4∶1);渦旋30 s 后45 Hz/240 s 研磨,冰水浴超聲1 h;-40 ℃靜置1 h 后將樣本4 ℃,12 000 r/min(離心力13 800×g,半徑8.6 cm)離心15 min;取出上清過0.22 μm 濾膜至進(jìn)樣瓶中上機(jī)檢測;所有樣本取30 μL 上清混合成QC 樣本上機(jī)。
1.2.2 色譜條件
采用Waters 的UPLC BEH C18色譜柱(100 mm×2.1 mm,1.7 μm),柱溫45 ℃,流速0.4 mL/min,進(jìn)樣體積為5 μL。流動(dòng)相A 是水(含0.1% 甲酸),B 是乙腈(含0.1% 甲酸),梯度洗脫條件為0~3.5 min,95%~85%A;3.5~6.0 min,85%~70%A;6.0~6.5 min,70%~70%A;6.5~12.0 min,70%~30%A;12.0~12.5 min,30%~30%A;12.5~18.0 min,30%~0%A;18.0~25.0 min,0%~0%A ;25.0~26.0 min ,0%~95%A ;26.0~30.0 min,95%~95%A。
1.2.3 質(zhì)譜條件
利用Q Exactive Focus 質(zhì)譜儀,在控制軟件(Xcalibur,Thermo Fisher Scientific)控制下,采用FullScan-ddMS2 功能進(jìn)行一級(jí)和二級(jí)質(zhì)譜數(shù)據(jù)的采集。詳細(xì)參數(shù)如下:鞘氣流量為45 L/min;輔助氣體流量為15 L/min;毛細(xì)管溫度為400 ℃;總質(zhì)譜分辨率為70 000;二級(jí)質(zhì)譜分辨率為17 500;碰撞能量為15 eV/30 eV/45 eV(負(fù)離子模式),噴淋電壓為4.0 kV(正離子)或-3.6 kV(負(fù)離子)。
1.3 數(shù)據(jù)處理
將質(zhì)譜原始數(shù)據(jù)導(dǎo)入XCMS 軟件,進(jìn)行保留時(shí)間校正、峰鑒定、峰提取、峰積分、峰對齊等,采用派森諾公司自建中藥數(shù)據(jù)庫及相應(yīng)匹配方法對含有二級(jí)質(zhì)譜數(shù)據(jù)的峰進(jìn)行鑒定。采用主成分分析(PCA)和正交偏最小二乘判別分析(OPLS-DA)等多元統(tǒng)計(jì)分析來區(qū)分組間代謝的總體差異,篩選差異代謝物。利用MetaboAnalyst 軟件依據(jù)KEGG數(shù)據(jù)庫對差異代謝物進(jìn)行途徑富集分析,以獲得代謝途徑富集結(jié)果,利用Matlab 繪制火柴桿圖。
2結(jié)果與分析
2.1 不同產(chǎn)地黃芪的非靶向代謝組學(xué)分析
依據(jù)來源,將S2-7 和S2-9 分為山西省黃芪資源(SXZY)組,S2-10 為甘肅省黃芪資源組。為深入了解不同產(chǎn)地黃芪之間藥用品質(zhì)的差異,對3 種不同產(chǎn)地黃芪進(jìn)行了LC-MS/MS 非靶向代謝組學(xué)測定,得到總離子流圖(圖1)。如圖1 所示,正負(fù)離子模式下的TIC 重疊度均較高,所檢測到物質(zhì)峰都比較豐富,且3 種不同種質(zhì)黃芪總離子流圖變化趨勢存在差異,如保留時(shí)間在4~12 min,不同種質(zhì)出現(xiàn)的峰對應(yīng)的物質(zhì)種類和相對含量明顯不同,此研究結(jié)果為后續(xù)統(tǒng)計(jì)學(xué)分析差異性代謝物奠定基礎(chǔ)。LC-MS/MS 原始數(shù)據(jù)預(yù)處理后,采用測定公司自建中藥數(shù)據(jù)庫進(jìn)行檢索匹配,共檢測出674 種代謝物,分為29 類,其中,萜類物質(zhì)最多,為199 種;黃酮類物質(zhì)位居第2,有119 種;苯丙素類物質(zhì)位居第3,有61 種(表1)。
2.2 不同產(chǎn)地黃芪的代謝物判別分析
為理清S2-7、S2-9 和S2-10 之間化學(xué)成分的不同,采用多元統(tǒng)計(jì)法對其代謝物進(jìn)行分析。首先利用SIMCA 軟件將處理后的質(zhì)譜數(shù)據(jù)進(jìn)行PCA分析,觀察各樣本間的總體分布和整個(gè)分析過程的穩(wěn)定性,得到3 種不同產(chǎn)地黃芪的PCA 得分圖(圖2)。由圖2 可知,3 種不同產(chǎn)地黃芪的數(shù)據(jù)點(diǎn)在得分圖上可以明顯區(qū)分,S2-10 位于第1、4 象限,S2-7位于第3 象限,S2-9 位于第2 象限,表明3 種不同產(chǎn)地黃芪樣品中的代謝物存在明顯差異。
將3 種不同產(chǎn)地黃芪分為3 組S2-9 vs S2-7、S2-10 vs S2-7、S2-10 vs S2-9;同時(shí),將甘肅省黃芪與山西省黃芪進(jìn)行比較,分為S2-10 vs SXZY組。采用OPLS-DA 進(jìn)一步對S2-9 vs S2-7、S2-10 vs S2-7、S2-10 vs S2-9 和S2-10 vs SXZY 4 組數(shù)據(jù)進(jìn)行分析,由圖3-A-D 可知,4 組樣品分布在置信區(qū)間的左右兩側(cè),判別效果明顯,顯示了4 組數(shù)據(jù)之間的顯著差異。對4 組模型進(jìn)行置換驗(yàn)證,由圖3-E-G 可知,置換檢驗(yàn)隨機(jī)模型的Q2 值均小于原模型的Q2 值,圖3-H 的置換檢驗(yàn)隨機(jī)模型的Q2值不小于原模型的Q2 值,但與縱軸負(fù)半軸相交,模型成立。綜上表明,這4 組原始模型具有良好的穩(wěn)定性,不存在過擬合現(xiàn)象,可用于進(jìn)一步篩選差異代謝物。
2.3 不同產(chǎn)地黃芪的差異代謝物篩選與鑒別
2.3.1 甘肅與山西黃芪的差異代謝物篩選與鑒別
采用多維分析和單維分析相結(jié)合的方法,依據(jù)Student?s t-test 的P<0.05,且OPLS-DA 的VIP>1 篩選組間差異代謝物。由圖4 可知,甘肅省黃芪(S2-10)與山西省黃芪(SXZY)共檢測到81 種差異代謝物,其中,43 種代謝物在S2-10 中豐度高,38 種代謝物在SXZY 組中豐度高。進(jìn)一步對差異代謝物的log2(FC)值進(jìn)行排序,篩選上調(diào)和下調(diào)前15 種代謝物(圖5),在甘肅黃芪中上調(diào)幅度前15 的差異代謝物包含:萜類4 種,生物堿、黃酮類、苯丙素類均為2 種,三萜類、有機(jī)酸及其衍生物、氨基酸衍生物、酚類和其他類物質(zhì)均為1 種;下調(diào)幅度前15 的差異代謝物有2 種萜類,2 種氨基酸衍生物,2 種黃酮類,苯丙素類、環(huán)烯醚萜類、糖類多酮類、糖類及其衍生物、有機(jī)氧化合物均為1 種,以及4 種其他類物質(zhì)。
綜上可見,S2-10 與SXZY 的主要差異代謝物為萜類、黃酮類和苯丙素類物質(zhì),其中,差異倍數(shù)最大的代謝物為萜類物質(zhì)Oleanane-2H,+1O,1COOH,O-HexA-HexA,其差異倍數(shù)為115 倍,這些差異代謝物與甘肅和山西黃芪之間的藥材品質(zhì)差異有關(guān)。
2.3.2 五臺(tái)與渾源黃芪的差異代謝物篩選與鑒別
為闡明五臺(tái)黃芪(S2-9)和渾源黃芪(S2-7)之間的藥材品質(zhì)差異,同2.3.1 對S2-9 和S2-7 進(jìn)行組間分析,根據(jù)VIP 值和P 值(VIP>1,P<0.05)篩選到67 種差異代謝物,其中,32 種代謝物在S2-9 中豐度高,35 種代謝物在S2-7 中豐度高(圖6)。進(jìn)一步對差異代謝物的log2(FC)值排序,列出差異倍數(shù)前15(上調(diào)和下調(diào))的代謝物(圖7),S2-9 與S2-7相比,上調(diào)的差異代謝物有4 種黃酮類,3 種苯丙素類,2 種生物堿,萜類、酚酸類、異戊烯醇脂類、蒽醌類均為1 種,其他類物質(zhì)2 種;下調(diào)的差異代謝物有11 種萜類,脂肪酸類、酯類、異戊烯醇脂類和其他類物質(zhì)均為1 種。
綜上可見,S2-9 的多數(shù)黃酮類、苯丙素類和生物堿類物質(zhì)高于S2-7(1≤log2FC≤3),S2-7 的多數(shù)萜類物質(zhì)高于S2-9(1≤-log2FC≤3),這些代謝物的差異可能是山西五臺(tái)與渾源黃芪藥材品質(zhì)差異的物質(zhì)基礎(chǔ)。
2.4 差異代謝物通路分析
分別將S2-10 vs SXZY 組的81 個(gè)差異代謝物及S2-9 vs S2-7 組的67 個(gè)差異代謝物在KEGG 數(shù)據(jù)庫映射后得到的通路進(jìn)行富集分析[18] (圖8),S2-10 vs SXZY 組共富集到8 條通路,有3 條差異顯著的通路(P<0.05),分別是異喹啉生物堿生物合成、吲哚生物堿生物合成和煙酸鹽和煙酰胺代謝,其差異代謝物為多巴胺、色胺和煙酸,且都作用于植物抗逆性與生長調(diào)節(jié),推測與不同產(chǎn)地的氣候條件和土壤條件相關(guān);S2-9 vs S2-7 組富集到8 條通路,無差異顯著通路,說明山西省內(nèi)兩組黃芪種質(zhì)在種源上差異不大,可能與早期各地引種導(dǎo)致種質(zhì)混雜有關(guān)[19],綜上可見,來源于不同省份的黃芪親緣關(guān)系較遠(yuǎn)。
3結(jié)論與討論
本研究基于液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜技術(shù)對3 種不同產(chǎn)地黃芪進(jìn)行了非靶向代謝組學(xué)分析,共檢測出674 種代謝物,分為29 類,3 個(gè)產(chǎn)地的黃芪均含有較多的萜類、黃酮類和苯丙素類化合物。隨后對質(zhì)譜數(shù)據(jù)進(jìn)行PCA 分析,發(fā)現(xiàn)3 個(gè)種質(zhì)可以明顯區(qū)分,由于PCA 是一種無監(jiān)督的分析方法,環(huán)境和系統(tǒng)誤差都會(huì)對結(jié)果造成影響。為排除因試驗(yàn)無關(guān)的某些因素引起的代謝變化,同時(shí)理清不同種質(zhì)兩兩之間的對比,將3 個(gè)種質(zhì)分為4 組,進(jìn)行可以過濾掉代謝物中與分類變量不相關(guān)的正交變量,并對非正交變量和正交變量分別分析的OPLS-DA 分析[21],4 組數(shù)據(jù)皆區(qū)分明顯,且數(shù)據(jù)穩(wěn)定。綜合2 種分析方法表明,不同產(chǎn)地黃芪的代謝物在類型和含量上具有一定的差異。
甘肅黃芪(S2-10)與山西黃芪(S2-9、S2-7)組比較,共篩選出81 種差異代謝物;進(jìn)一步篩選差異前15 的代謝物,發(fā)現(xiàn)甘肅黃芪與山西黃芪的主要差異代謝物為萜類、黃酮類和苯丙素類物質(zhì)。戴瑜婷等[22]研究表明,不同產(chǎn)地黃芪的總皂苷、總黃酮、總多糖的含量也不同,可以作為黃芪質(zhì)量標(biāo)志物預(yù)測分析指標(biāo)。本研究中上調(diào)第一的萜類物質(zhì)Oleanane-2H, +1O, 1COOH, O-HexA-HexA 主要存在于S2-10 中,通過Mass Bank 檢索發(fā)現(xiàn),Oleanane-2H, +1O, 1COOH, O-HexA-HexA 是一種三萜皂苷類物質(zhì),可進(jìn)一步對該物質(zhì)進(jìn)行探索,以期找到可鑒別甘肅黃芪(S2-10)與山西黃芪(S2-7、S2-9)的潛在標(biāo)志性物質(zhì),為甘肅黃芪的應(yīng)用奠定基礎(chǔ)。山西省內(nèi)兩產(chǎn)區(qū)五臺(tái)與渾源黃芪組,共篩選出67 種差異代謝物,進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)五臺(tái)黃芪(S2-9)中黃酮類、苯丙素類和生物堿類成分顯著高于渾源黃芪(S2-7),而渾源黃芪中的萜類成分顯著高于五臺(tái)黃芪。表明即使是山西產(chǎn)黃芪,因分布區(qū)地理位置、土壤、溫度等生態(tài)條件不同,也會(huì)影響黃芪體內(nèi)代謝物的合成。但本研究中根據(jù)差異倍數(shù),沒有發(fā)現(xiàn)可作為區(qū)分渾源黃芪(S2-7)與五臺(tái)黃芪(S2-9)的特征代謝物,后續(xù)可重復(fù)試驗(yàn)進(jìn)一步驗(yàn)證,以期為區(qū)分不同道地產(chǎn)區(qū)黃芪提供思路。
對差異代謝物進(jìn)行富集通路分析,S2-10 vsSXZY 組富集到3 條差異顯著通路,其中,異喹啉生物堿生物合成為最主要的代謝途徑,該通路從2 種酪氨酸衍生物的縮合開始,經(jīng)一系列反應(yīng)形成反式心果堿,并伴隨產(chǎn)生多巴胺等物質(zhì)。研究發(fā)現(xiàn),該通路富集分析中多巴胺含量上調(diào),推測反式心果堿含量也相應(yīng)增加,而反式心果堿是大部分生物堿的前體物質(zhì)[23],因而甘肅黃芪(S2-10)的生物堿類物質(zhì)合成隨之增多,這與通路富集分析結(jié)果一致。生物堿是一類應(yīng)對生境脅迫的次生代謝產(chǎn)物,具有防御作用[24],與生境脅迫耐受性相關(guān)。另外,在煙酸鹽和煙酰胺代謝通路中,煙酸含量上調(diào),推測煙酰胺含量也得到提高,而煙酰胺與植物抗逆相關(guān),是真核生物對逆境反應(yīng)應(yīng)答而產(chǎn)生的一種信號(hào)物質(zhì)[25]。由上分析,來源于不同省份的黃芪親緣關(guān)系較遠(yuǎn)。同時(shí),甘肅黃芪(S2-10)生物堿類物質(zhì)含量較多,可能與其應(yīng)對生境變化而提高抗逆性密不可分,后續(xù)可將本研究結(jié)果進(jìn)一步應(yīng)用于黃芪抗逆性等研究。
綜上可見,甘肅與山西黃芪具有較遠(yuǎn)的親緣關(guān)系,與實(shí)驗(yàn)室前期對80 份不同黃芪種質(zhì)的遺傳多樣性研究結(jié)果一致[17],說明利用非靶向代謝組學(xué)分析不同種質(zhì)黃芪方法可行;而山西五臺(tái)與渾源黃芪的親緣關(guān)系較近,但在代謝物上也存在差異,可進(jìn)一步研究應(yīng)用于臨床藥理藥效分析。但本研究中甘肅、山西五臺(tái)和渾源黃芪均引種到山西汾陽,不排除生境改變引起的差異,仍需收集大量樣品進(jìn)行試驗(yàn)。
本研究采用非靶向代謝組學(xué)技術(shù),從PCA、OPLS-DA 等多元統(tǒng)計(jì)分析、差異代謝通路KEGG富集分析等方面進(jìn)行了系統(tǒng)研究,發(fā)現(xiàn)不同產(chǎn)地黃芪次級(jí)代謝物存在差異。同時(shí),富集通路分析發(fā)現(xiàn),S2-10 vs SXZY 組富集到3 條差異顯著通路,而S2-9 vs S2-7 組沒有差異顯著通路,進(jìn)一步證明不同省份黃芪之間親緣關(guān)系較遠(yuǎn),該研究為評(píng)價(jià)不同產(chǎn)地黃芪品質(zhì)提供新思路,并且環(huán)境因素對植物代謝產(chǎn)物的影響值得進(jìn)一步深入研究。
參考文獻(xiàn):
[1] 國家藥典委員會(huì). 中華人民共和國藥典[S]. 北京:中國醫(yī)藥科技出版社,2020:1088.
Chinese Pharmacopoeia Commission. Pharmacopoeia of thePeople?s Republic of China[S]. Beijing:China Medical SciencePress,2020:1088.
[2] WU X T,LI X T,WANG W,et al. Integrated metabolomicsand transcriptomics study of traditional herb Astragalus membra?naceus Bge. var. mongolicus(Bge.)Hsiao reveals global meta?bolic profile and novel phytochemical ingredients[J]. BMC Ge?nomics,2020,21(Suppl 10):697.
[3] 吳宏輝,李紅麗,侯俊玲,等. 黃芪種質(zhì)資源研究進(jìn)展[J]. 中醫(yī)藥導(dǎo)報(bào),2016,22(24):76-79.
WU H H,LI H L,HOU J L,et al. Research progress on germ ?plasm resources of huangq(i Radix astragali)[J]. Guiding Journalof Traditional Chinese Medicine and Pharmacy,2016,22(24):76-79.
[4] 馮學(xué)金,劉根科,梁素明. 蒙古黃芪種質(zhì)資源研究進(jìn)展[J]. 山西農(nóng)業(yè)科學(xué),2010,38(8):95-98.
FENG X J,LIU G K,LIANG S M. Review of studies on germ ?plasm resources of Mongolia milkvetch[J]. Journal of Shanxi Ag?ricultural Sciences,2010,38(8):95-98.
[5] CHO W C S,LEUNG K N. In vitro and in vivo immunomodu?lating and immunorestorative effects of Astragalus membrana?ceus[J]. Journal of Ethnopharmacology,2007,113(1):132-141.
[6] KUO Y H,TSAI W J,LOKE S H,et al. Astragalus membrana?ceus flavonoids(AMF) ameliorate chronic fatigue syndrome in?duced by food intake restriction plus forced swimming[J]. Jour?nal of Ethnopharmacology,2009,122(1):28-34.
[7] TSENG A,YANG C H,CHEN C H,et al. An in vivo molecu?lar response analysis of colorectal cancer treated with Astragalusmembranaceus extract[J]. Oncology Reports,2016,35(2):659-668.
[8] REN S,ZHANG H,MU Y P,et al. Pharmacological effects ofAstragaloside IV:a literature review[J]. Journal of TraditionalChinese Medicine,2013,33(3):413-416.
[9] 張瑩,李文倩,胡瑜輝,等. 黃芪營養(yǎng)吸收規(guī)律及其與產(chǎn)品品質(zhì)形成的關(guān)系[J]. 山西農(nóng)業(yè)科學(xué),2020,48(4):540-546.
ZHANG Y,LI W Q,HU Y H,et al. Nutritional absorption lawof Astragalus membranaceus and its relation with product qualityformation[J]. Journal of Shanxi Agricultural Sciences,2020,48(4):540-546.
[10] 孟益德,呂庚鑫,劉攀峰,等. 不同產(chǎn)地杜仲雄花的非靶向代謝組學(xué)比較與分析[J]. 中南林業(yè)科技大學(xué)學(xué)報(bào),2022,42(1):156-166.
MENG Y D,LYU G X,LIU P F,et al. Comparison and analy?sis of untargeted metabolomics of male flowers of Eucommiaulmoides from different origins[J]. Journal of Central SouthUniversity of Forestry & Technology,2022,42(1):156-166.
[11] 霍冬敖,田瑞豐,任永權(quán),等. 基于UPLC-MS/MS 技術(shù)的野生及栽培韭菜籽的代謝組學(xué)研究[J]. 廣西植物,2022,42(12):1995-2006.
HUO D A,TIAN R F,REN Y Q,et al. UPLC-MS/MS-basedmetabolomic characterization and contrastive analysis betweenAllium wallichii and A.tuberosum seeds[J]. Guihaia,2022,42(12):1995-2006.
[12] LYU X R,YAN K M,CHEN W J,et al. The characterizationof metabolites alterations in white adipose tissue of diabetic GKRats after ileal transposition surgery by an untargeted metabolo?mics approach[J]. Adipocyte,2021,10(1):275-284.
[13] JOHNSON C H,IVANISEVIC J,SIUZDAK G. Metabolo?mics:beyond biomarkers and towards mechanisms[J]. NatureReviews Molecular Cell Biology,2016,17:451-459.
[14] 徐天潤,劉心昱,許國旺. 基于液相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)的代謝組學(xué)分析方法研究進(jìn)展[J]. 分析測試學(xué)報(bào),2020,39(1):10-18.
XU T R,LIU X Y,XU G W. Advances of analytical methodsfor liquid chromatography-mass spectrometry-based metabolo?mics[J]. Journal of Instrumental Analysis,2020,39(1):10-18.
[15] WANG Y M,LIU L,MA Y K,et al. Chemical discriminationof Astragalus mongholicus and Astragalus membranaceusbased on metabolomics using UHPLC-ESI-Q-TOF-MS/MSapproach[J]. Molecules,2019,24(22):4064.
[16] 牛媛婧,溫嘉琪,姬惠鑫,等. 基于超高效液相色譜串聯(lián)高分辨質(zhì)譜技術(shù)的不同產(chǎn)地黨參的非靶向代謝組學(xué)研究[J]. 藥學(xué)學(xué)報(bào),2023,58(7):1842-1850.
NIU Y J,WEN J Q,JI H X,et al. Study on untargeted metabo?lomics of Codonopsis pilosula from different producing areasbased on ultra-performance liquid chromatography tandem highresolution mass spectrometry[J]. Acta Pharmaceutica Sinica,2023,58(7):1842-1850.
[17] 牛景萍,石志勇,田洪嶺,等. 基于GBS 簡化基因組測序的不同黃芪種質(zhì)資源遺傳多樣性分析[J]. 分子植物育種,2022,20(24):8291-8298.
NIU J P,SHI Z Y,TIAN H L,et al. Genetic diversity analysisof different Astragalus membranaceus germplasm resources bygenotyping-by-sequencing technology[J]. Molecular Plant Breeding,2022,20(24):8291-8298.
[18] 牟紅梅,慈志娟,艾沙江·買買提,等. 基于非靶向代謝組學(xué)的茄梨和紅茄梨成熟期果皮代謝產(chǎn)物的差異分析[J]. 色譜,2021,39(11):1203-1212.
MOU HM,CI Z J,MAMAT A,et al. Analysis of metabolitedifferences in skin between Clapp?s Favorite and its mutantRed Clapp?s Favorite through non-targeted metabolomics[J].Chinese Journal of Chromatography,2021,39(11):1203-1212.
[19] 胡艷改,杜宇忠,郝磊,等. 中藥材蒙古黃芪與膜莢黃芪優(yōu)質(zhì)種源的研究[J]. 山西農(nóng)業(yè)科學(xué),2017,45(10):1662-1666,1690.
HU Y G,DU Y Z,HAO L,et al. Study on high quality prov?enances of Astragalus membranaceus(fisch.)bge. var. mongho?licus(bge.) Hsiao and Astragalus. membranaceus(fisch.) bge[J]. Journal of Shanxi Agricultural Sciences,2017,45(10):1662-1666,1690.
[20] TRYGG J,WOLD S. Orthogonal projections to latent struc?tures(O-PLS)[J]. J ournal of Chemometrics,2002,16(3):119-128.
[21] 婁港歸,夏杰,楊健,等. 基于UPLC-Q-TOF-MS/MS 代謝組學(xué)的鐵皮石斛和玫瑰石斛化學(xué)成分差異研究[J]. 藥學(xué)學(xué)報(bào),2021,56(12):3331-3344.
LOU G G,XIA J,YANG J,et al. Differences in the chemicalcomposition of Dendrobium officinale Kimura et Migo andDendrobium crepidatum Lindl based on UPLC-Q-TOF-MS/MS and metabolomics[J]. Acta Pharmaceutica Sinica,2021,56(12):3331-3344.
[22] 戴瑜婷,張雪燕,王藝璇,等. 黃芪的現(xiàn)代研究進(jìn)展及其質(zhì)量標(biāo)志物的預(yù)測分析[J]. 中國中藥雜志,2022,47(7):1754-1764.
DAI Y T,ZHANG X Y,WANG Y X,et al. Research prog?ress on Astragali Radix and prediction of its quality markers(Q-markers)[J]. China Journal of Chinese Materia Medica,2022,47(7):1754-1764.
[23] 高世虎,徐輝筠,王華光,等. 生物堿對動(dòng)植物生長促進(jìn)作用的研究進(jìn)展[J]. 江蘇林業(yè)科技,2013,40(2):39-42.
GAO S H,XU H Y,WANG H G,et al .Research progress ofthe growth promoting effect of alkaloids[J]. Journal of JiangsuForestry Science & Technology,2013,40(2):39-42.
[24] 張貴友,朱瑞宇,戴堯仁. 煙酰胺誘導(dǎo)的植物細(xì)胞凋亡及其機(jī)理研究[C]//中國植物學(xué)會(huì)七十周年年會(huì)論文摘要匯編(1933—2003). 成都:中國植物學(xué)會(huì),2003:447.
ZHANG G Y,ZHU R Y,DAI Y R. Nicotinamide-inducedapoptosis in plant cells[C]//Compilation of abstracts of the70th anniversary annual meeting of the Botanical Society ofChina.Chengdu:Botanical Society of China,2003:447.
[25] 覃美,肖京林,王曉霞,等. 煙酰胺對甘蔗錳毒的緩解效應(yīng)[J].熱帶作物學(xué)報(bào),2021,42(11):3339-3344.
QIN M,XIAO J L,WANG X X,et al. Mitigation effect ofnicotinamide on manganese toxicity in sugarcane[J]. ChineseJournal of Tropical Crops,2021,42(11):3339-3344.