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2种枳椇属植物果梗的广泛靶向代谢组分析

应俊辉 潘温文 张华 周生财 林艳 张俊红 陈世通

郑英茂, 刘娟, 潘成椿, 等. 九龙山国家级自然保护区鸟类组成特征分析[J]. 浙江农林大学学报, 2020, 37(6): 1167-1176. DOI: 10.11833/j.issn.2095-0756.20190737
引用本文: 应俊辉, 潘温文, 张华, 等. 2种枳椇属植物果梗的广泛靶向代谢组分析[J]. 浙江农林大学学报, 2025, 42(2): 348−356 doi:  10.11833/j.issn.2095-0756.20240429
ZHENG Yingmao, LIU Juan, PAN Chengchun, et al. Analysis of avian composition characteristics in Jiulongshan National Nature Reserve[J]. Journal of Zhejiang A&F University, 2020, 37(6): 1167-1176. DOI: 10.11833/j.issn.2095-0756.20190737
Citation: YING Junhui, PAN Wenwen, ZHANG Hua, et al. Comprehensive targeted metabolomic analysis of fruit stalks in two species of Hovenia plants[J]. Journal of Zhejiang A&F University, 2025, 42(2): 348−356 doi:  10.11833/j.issn.2095-0756.20240429

2种枳椇属植物果梗的广泛靶向代谢组分析

DOI: 10.11833/j.issn.2095-0756.20240429
基金项目: 2023浙江省林业专项(浙林规〔2023〕10号)
详细信息
    作者简介: 应俊辉(ORCID: 0009-0004-9891-1204),副教授,从事森林资源开发与利用研究。E-mail: 803006@lszjy.edu.cn
    通信作者: 陈世通(ORCID: 0009-0009-4257-951X),高级工程师,从事森林培育等研究。E-mail: qlcst@126.com
  • 中图分类号: S722

Comprehensive targeted metabolomic analysis of fruit stalks in two species of Hovenia plants

  • 摘要:   目的  阐明枳椇Hovenia acerba和光叶毛果枳椇H. trichocarpa var. robusta果梗的代谢物差异,为枳椇属Hovenia植物的开发利用奠定基础。  方法  通过高效液相色谱-串联质谱(HPLC-MS/MS)的广泛靶向代谢组学方法,分析枳椇和光叶毛果枳椇果梗中代谢产物和代谢通路的差异。  结果  2种枳椇属植物果梗中共检测到1 810种代谢物,其中显著差异代谢物782种(P<0.05)。与枳椇果梗相比,光叶毛果枳椇果梗中上调差异代谢物有378种,下调差异代谢物有404种,且单宁、醌类代谢物相对含量均显著下调(P<0.05)。2种枳椇属植物果梗中差异代谢物主要富集在苯丙烷类化合物、黄酮类化合物和异喹啉生物碱的生物合成途径,其中极显著差异代谢物包含乌药碱、N-甲基乌药碱和甲基衡州乌药碱等生物碱物质以及柚皮素、柚皮素查尔酮和2’, 3, 4, 4’, 6’-五羟基查耳酮等黄酮类产物。  结论  同一生态条件下,2种枳椇果梗的代谢谱存在显著差异,特别是具有药用价值和高甜度的生物碱和黄酮类代谢产物相对含量存在显著差异。图7表1参41
  • 九龙山国家级自然保护区位于浙江省遂昌县西南部,与福建浦城县、浙江龙泉市接壤,总面积55.25 km2。1983 年建立,2003年升级为国家级自然保护区。保护区以黑麂Muntiacus crinifrons、黄腹角雉Tragopan caboti、伯乐树Bretschneidera sinensis和南方红豆杉Taxus mairei等珍稀野生动植物和典型的中亚热带森林生态系统为主要保护对象[1]。潘金贵等[2]结合早期研究对九龙山自然保护区的鸟类进行了全面汇总,共记录到鸟类143种;郑伟成等[1]在2012−2013年利用红外相机监测法调查保护区内鸟兽多样性,记录到鸟类10种。本研究整合了以上来源的鸟类调查记录,在此基础上结合本次调查,分析保护区内鸟类组成特征,为研究区鸟类保护和恢复提供科学依据。

    通过鸟类专项调查活动[2]和红外相机监测记录[1]收集九龙山国家级自然保护区鸟类的历史数据;通过样线法和红外相机监测记录2016−2018年保护区鸟类调查数据。

    固定距离样线法在2016−2018年繁殖季(5−8月)和越冬季(10月至次年1月)分别进行,共设置8条样线,每个季度由不同组合的观测者在1周内对每条样线进行1次(2017年繁殖季及以前)或3次(2017越冬季及以后)调查,其中屁股窟、大岩前2条样线仅在2017年越冬季和2018年繁殖季进行调查(表1)。样线单侧宽度为25 m,步行调查,平均速度为2 km·h−1,调查时间为6:00−11:00和15:00−17:00。红外相机监测法在2016年11月至2018年3月进行,以自然保护区地形图为基础将整个调查区域划出1 km×1 km的网格图,每1 km2放置1台,共63台进行网格化监测,累积有效工作时长为22 440个工作日。

    表 1  九龙山国家级自然保护区鸟类群落调查样线
    Table 1  Transect lines of bird community survey in Jiulongshan National Nature Reserve
    样线起点终点长度/km
    坐标海拔/m坐标海拔/m
    外九龙 28°22′22.16″N,118°53′26.66″E 703 28°21′53.70″N,118°52′41.38″E 1 149 2.13
    游步道 28°23′35.96″N,118°50′43.98″E 525 28°22′53.55″N,118°50′55.82″E 661 3.09
    内北坪 28°21′15.67″N,118°51′20.60″E 1 072 28°20′46.51″N,118°51′02.86″E 1 297 2.26
    中心坑 28°22′34.91″N,118°53′32.01″E 676 28°22′06.93″N,118°53′46.71″E 979 1.84
    上廖坑 28°22′05.57″N,118°51′27.68″E 765 28°22′33.15″N,118°52′01.06″E 1 082 2.18
    考坑  28°23′19.99″N,118°50′38.34″E 545 28°23′06.64″N,118°50′10.83″E 802 1.78
    屁股窟 28°22′52.72″N,118°53′21.69″E 621 28°23′15.47″N,118°53′30.10″E 756 1.75
    大岩前 28°22′32.32″N,118°53′28.91″E 667 28°21′39.10″N,118°53′29.42″E 1 143 1.88
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    鸟类分类系统的修订和居留型划分参照《中国鸟类分类与分布名录》[3]。地理型划分依据虞快等[4]、张荣祖[5]、诸葛阳[6]方法进行。IUCN濒危物种红色名录按照IUCN Red List (https://www.iucnredlist.org/)标准;中国鸟类红色名录按照中国脊椎动物红色名录[7]

    2016−2018年样线法调查到的鸟类根据DN/2LW计算种群密度,其中D为鸟类密度,N为种群数量,L为样线长度,W为样线单边宽度。鸟类数量等级划定依据相对多度,即1种鸟类的统计数量占所有被统计鸟类总个体数的百分比,相对多度≥10%的为优势种,1%~10%为常见种,<1%为偶见种。

    2016−2018年调查到81种鸟,其中样线法调查到71种,红外相机调查到24种。通过汇总历史及本次调查记录,九龙山国家级自然保护区共记录鸟类165种,隶属15目49科(表2表3);其中,雀形目Passeriformes最多,共30科105种(63.64%),其次为鹰形目Accipitriformes,1科13种(7.88%),其余各目物种数均不超过10种。

    表 2  九龙山国家级自然保护区鸟类名录
    Table 2  Species list of bird recorded in Jiulongshan National Nature Reserve
    序号 居留型 地理型 国家
    保护
    级别
    IUCN
    红色
    名录
    中国
    红色
    名录
    记录
    类型
    2016−
    2018
    历史
    1 鸡形目
    Galliformes
    雉科
    Phasianidae
    白眉山鹧鸪Arborophila gingica 留鸟 东洋界 NT VU C + +
    2 鹌鹑Coturnix japonica 冬候鸟 古北界 NT LC L +
    3 灰胸竹鸡Bambusicola thoracicus 留鸟 东洋界 LC LC LC + +
    4 黄腹角雉Tragopan caboti 留鸟 东洋界 VU EN LC + +
    5 勺鸡Pucrasia macrolopha 留鸟 古北界 LC LC C + +
    6 白鹇Lophura nycthemera 留鸟 东洋界 LC LC LC + +
    7 白颈长尾雉Syrmaticus ellioti 留鸟 东洋界 NT VU C + +
    8 环颈雉Phasianus colchicus 留鸟 古北界 LC LC L + +
    9 雁形目
    Anseriformes
    鸭科
    Anatidae
    鸳鸯Aix galericulata 冬候鸟 古北界 LC NT L +
    10 普通秋沙鸭Mergus merganser 冬候鸟 古北界 LC LC L +
    11 鸽形目
    Columbiformes
    鸠鸽科
    Columbidae
    山斑鸠Streptopelia orientalis 留鸟 广布种 LC LC LC +
    12 火斑鸠S. tranquebarica 留鸟 东洋界 LC LC L +
    13 夜鹰目
    Caprimulgiformes
    夜鹰科
    Caprimulgidae
    普通夜鹰Caprimulgus indicus 夏候鸟 古北界 LC LC L +
    14 雨燕科
    Apodidae
    白腰雨燕Apus pacificus 夏候鸟 古北界 LC LC L +
    15 鹃形目
    Cuculiformes
    杜鹃科
    Cuculidae
    大鹰鹃Hierococcyx sparverioides 夏候鸟 东洋界 LC LC L +
    16 四声杜鹃Cuculus micropterus 夏候鸟 广布种 LC LC L + +
    17 中杜鹃C. saturatus 夏候鸟 东洋界 LC LC L +
    18 大杜鹃C. canorus 夏候鸟 广布种 LC LC L +
    19 鹤形目
    Gruiformes
    秧鸡科
    Rallidae
    灰胸秧鸡Lewinia striata 夏候鸟 东洋界 LC LC L +
    20 红脚田鸡Zapornia akool 留鸟 东洋界 LC LC L +
    21 鸻形目
    Charadriiformes
    鸻科
    Charadriidae
    凤头麦鸡Vanellus vanellus 冬候鸟 古北界 NT LC L +
    22 鹬科
    Scolopacidae
    白腰杓鹬Numenius arquata 冬候鸟 古北界 NT NT L +
    23 红脚鹬Tringa totanus 旅鸟 古北界 LC LC L +
    24 鹈形目
    Pelecaniformes
    鹭科
    Ardeidae
    池鹭Ardeola bacchus 夏候鸟 东洋界 LC LC L +
    25 中白鹭Ardea intermedia 夏候鸟 东洋界 LC LC L +
    26 鹰形目
    Accipitriformes
    鹰科
    Accipitridae
    黑冠鹃隼Aviceda leuphotes 夏候鸟 东洋界 LC LC L +
    27 蛇雕Spilornis cheela 留鸟 东洋界 LC NT L +
    28 鹰雕Nisaetus nipalensis 留鸟 东洋界 LC NT L +
    29 乌雕Clanga clanga 冬候鸟 古北界 VU EN L +
    30 白腹隼雕Aquila fasciata 留鸟 东洋界 LC VU L +
    31 赤腹鹰Accipiter soloensis 留鸟 广布种 LC LC L +
    32 松雀鹰A. virgatus 留鸟 古北界 LC LC C + +
    33 雀鹰A. nisus 冬候鸟 古北界 LC LC L +
    34 苍鹰A. gentilis 冬候鸟 古北界 LC NT L +
    35 鹰形目
    Accipitriformes
    鹰科
    Accipitridae
    黑鸢Milvus migrans 留鸟 古北界 LC LC L +
    36 灰脸鵟鹰Butastur indicus 冬候鸟 古北界 LC NT L +
    37 毛脚鵟Buteo lagopus 冬候鸟 古北界 LC NT L +
    38 普通鵟B. japonicus 冬候鸟 古北界 LC LC L +
    39 鸮形目
    Strigiformes
    鸱鸮科
    Strigidae
    领角鸮Otus lettia 留鸟 东洋界 LC LC L +
    40 红角鸮O. sunia 留鸟 东洋界 LC LC L +
    41 雕鸮Bubo bubo 留鸟 东洋界 LC NT L +
    42 领鸺鹠Glaucidium brodiei 留鸟 东洋界 LC LC L +
    43 斑头鸺鹠G. cuculoides 留鸟 东洋界 LC LC L +
    44 长耳鸮Asio otus 冬候鸟 古北界 LC LC L +
    45 草鸮科
    Tytonidae
    草鸮Tyto longimembris 留鸟 东洋界 LC DD L +
    46 犀鸟目
    Falconiformes
    戴胜科
    Upupidae
    戴胜Upupa epops 旅鸟 广布种 LC LC L +
    47 佛法僧目
    Coraciformes
    佛法僧科
    Coraciidae
    三宝鸟Eurystomus orientalis 夏候鸟 东洋界 LC LC L +
    48 白胸翡翠Halcyon smyrnensis 留鸟 东洋界 LC LC L +
    49 蓝翡翠H. pileata 夏候鸟 东洋界 LC LC L +
    50 普通翠鸟Alcedo atthis 留鸟 广布种 LC LC L +
    51 冠鱼狗Megaceryle lugubris 留鸟 东洋界 LC LC L +
    52 啄木鸟目
    Piciformes
    拟啄木鸟科
    Capitonidae
    大拟啄木鸟Psilopogon virens 留鸟 东洋界 LC LC L +
    53 啄木鸟科
    Picidae
    斑姬啄木鸟Picumnus innominatus 留鸟 东洋界 LC LC L +
    54 棕腹啄木鸟Dendrocopos hyperythrus 夏候鸟 古北界 LC LC L +
    55 星头啄木鸟D. canicapillus 留鸟 广布种 LC LC L +
    56 大斑啄木鸟D. major 留鸟 东洋界 LC LC L +
    57 灰头绿啄木鸟Picus canus 留鸟 广布种 LC LC C + +
    58 黄嘴栗啄木鸟Blythipicus pyrrhotis 留鸟 东洋界 LC LC LC +
    59 隼形目
    Falconiformes
    隼科
    Falconidae
    红隼Falco tinnunculus 留鸟 广布种 LC LC L +
    60 燕隼F. subbuteo 夏候鸟 东洋界 LC LC L +
    61 雀形目
    Passeriformes
    八色鸫科
    Pittidae
    蓝翅八色鸫Pitta moluccensis 迷鸟 东洋界 LC DD L +
    62 黄鹂科
    Oriolidae
    黑枕黄鹂Oriolus chinensis 夏候鸟 东洋界 LC LC L +
    63 莺雀科
    Vireonidae
    淡绿鵙鹛Pteruthius xanthochlorus 留鸟 东洋界 LC NT L +
    64 山椒鸟科
    Campephagidae
    小灰山椒鸟Pericrocotus cantonensis 夏候鸟 古北界 LC LC L +
    65 灰喉山椒鸟P. solaris 留鸟 东洋界 LC LC L +
    66 卷尾科
    Dicruridae
    灰卷尾Dicrurus leucophaeus 夏候鸟 东洋界 LC LC L +
    67 发冠卷尾D. hottentottus 夏候鸟 东洋界 LC LC L +
    68 伯劳科
    Laniidae
    牛头伯劳Lanius bucephalus 冬候鸟 古北界 LC LC L +
    69 红尾伯劳L. cristatus 夏候鸟 古北界 LC LC L +
    70 棕背伯劳L. schach 留鸟 东洋界 LC LC L +
    71 鸦科
    Corvidae
    松鸦Garrulus glandarius 留鸟 古北界 LC LC LC + +
    72 红嘴蓝鹊Urocissa erythrorhyncha 留鸟 东洋界 LC LC LC + +
    73 灰树鹊Dendrocitta formosae 留鸟 东洋界 LC LC LC + +
    74 雀形目
    Passeriformes
    鸦科
    Corvidae
    喜鹊Pica pica留鸟 古北界 LC LC L +
    75 白颈鸦Corvus pectoralis 留鸟 广布种 VU NT L +
    76 大嘴乌鸦C. macrorhynchos 留鸟 广布种 LC LC L +
    77 山雀科
    Paridae
    煤山雀Periparus ater 留鸟 东洋界 LC LC L +
    78 黄腹山雀Pardaliparus venustulus 留鸟 东洋界 LC LC L + +
    79 大山雀Parus cinereus 留鸟 广布种 LC LC L + +
    80 黄颊山雀Machlolophus spilonotus 留鸟 东洋界 LC LC L + +
    81 扇尾莺科
    Cisticolidae
    褐山鹪莺Prinia polychroa 迷鸟 东洋界 LC LC L +
    82 纯色山鹪莺P. inornata 留鸟 东洋界 LC LC L +
    83 燕科
    Hirundinidae
    崖沙燕Riparia riparia留鸟 古北界 LC LC L +
    84 家燕Hirundo rustica夏候鸟 古北界 LC LC L +
    85 金腰燕Cecropis daurica夏候鸟 广布种 LC LC L +
    86 鹎科
    Pycnonotidae
    领雀嘴鹎Spizixos semitorques留鸟 东洋界 LC LC L + +
    87 黄臀鹎Pycnonotus xanthorrhous留鸟 东洋界 LC LC L + +
    88 白头鹎P. sinensis留鸟 东洋界 LC LC L + +
    89 绿翅短脚鹎Ixos mcclellandii留鸟 东洋界 LC LC L + +
    90 栗背短脚鹎Hemixos castanonotus留鸟 东洋界 LC LC L + +
    91 黑短脚鹎H. leucocephalus夏候鸟 东洋界 LC LC L + +
    92 柳莺科
    Phylloscopidae
    褐柳莺Phylloscopus fuscatus旅鸟 古北界 LC LC L +
    93 巨嘴柳莺P. schwarzi旅鸟 古北界 LC LC L + +
    94 黄腰柳莺P. proregulus冬候鸟 古北界 LC LC L + +
    95 黄眉柳莺P. inornatus旅鸟 古北界 LC LC L + +
    96 极北柳莺P. borealis旅鸟 古北界 LC LC L +
    97 冕柳莺P. coronatus旅鸟 古北界 LC LC L +
    98 冠纹柳莺P. claudiae夏候鸟 东洋界 LC LC L +
    99 黄胸柳莺P. cantator迷鸟 东洋界 LC LC L +
    100 金眶鹟莺Seicercus burkii迷鸟 东洋界 LC LC L +
    101 栗头鹟莺S. castaniceps夏候鸟 东洋界 LC LC L +
    102 树莺科
    Cettiidae
    棕脸鹟莺Abroscopus albogularis留鸟 东洋界 LC LC L + +
    103 强脚树莺Horornis fortipes留鸟 东洋界 LC LC L + +
    104 长尾山雀科
    Aegithalidae
    红头长尾山雀Aegithalos concinnus留鸟 东洋界 LC LC L + +
    105 莺鹛科
    Sylviidae
    棕头鸦雀Sinosuthora webbianus留鸟 东洋界 LC LC L + +
    106 绣眼鸟科
    Zosteropidae
    栗耳凤鹛Yuhina castaniceps留鸟 东洋界 LC LC L +
    107 暗绿绣眼鸟Zosterops japonicus留鸟 东洋界 LC LC L + +
    108 林鹛科
    Timaliidae
    斑胸钩嘴鹛Erythrogenys gravivox留鸟 东洋界 LC LC L +
    109 棕颈钩嘴鹛Pomatorhinus ruficollis留鸟 东洋界 LC LC LC + +
    110 红头穗鹛Cyanoderma ruficeps留鸟 东洋界 LC LC L + +
    111 幽鹛科
    Pellorneidae
    灰眶雀鹛Alcippe morrisonia留鸟 东洋界 LC LC LC + +
    112 噪鹛科
    Leiothrichidae
    画眉Garrulax canorus留鸟 东洋界 LC NT LC + +
    113 灰翅噪鹛G. cineraceus留鸟 东洋界 LC LC C +
    114 黑脸噪鹛G. perspicillatus留鸟 东洋界 LC LC L + +
    115 雀形目
    Passeriformes
    噪鹛科
    Leiothrichidae
    小黑领噪鹛G. monileger留鸟 东洋界 LC LC C + +
    116 黑领噪鹛G. pectoralis留鸟 东洋界 LC LC LC + +
    117 棕噪鹛G. berthemyi留鸟 东洋界 LC LC L + +
    118 白颊噪鹛G. sannio留鸟 东洋界 LC LC L + +
    119 红嘴相思鸟Leiothrix lutea留鸟 东洋界 LC LC L + +
    120 䴓科
    Sittidae
    普通䴓Sitta europaea留鸟 古北界 LC LC L +
    121 河乌科
    Cinclidae
    褐河乌Cinclus pallasii留鸟 广布种 LC LC L + +
    122 椋鸟科
    Sturnidae
    八哥Acridotheres cristatellus留鸟 东洋界 LC LC L +
    123 鸫科
    Turdidae
    白眉地鸫Geokichla sibirica旅鸟 东洋界 LC LC C +
    124 虎斑地鸫Zoothera aurea冬候鸟 古北界 LC LC C + +
    125 灰背鸫Turdus hortulorum冬候鸟 古北界 LC LC L +
    126 乌鸫T. mandarinus留鸟 东洋界 LC LC LC + +
    127 白腹鸫T. pallidus冬候鸟 古北界 LC LC C +
    128 红尾斑鸫T. naumanni旅鸟 古北界 LC LC L +
    129 鹟科
    Muscicapidae
    红胁蓝尾鸲Tarsiger cyanurus冬候鸟 古北界 LC LC LC + +
    130 鹊鸲Copsychus saularis留鸟 东洋界 LC LC L +
    131 北红尾鸲Phoenicurus auroreus冬候鸟 古北界 LC LC L + +
    132 红尾水鸲Rhyacornis fuliginosa留鸟 古北界 LC LC L + +
    133 白顶溪鸲Chaimarrornis leucocephalus夏候鸟 东洋界 LC LC L +
    134 紫啸鸫Myophonus caeruleus留鸟 东洋界 LC LC LC + +
    135 小燕尾Enicurus scouleri留鸟 古北界 LC LC L + +
    136 黑背燕尾E. immaculatus留鸟 东洋界 LC LC L +
    137 灰背燕尾E. schistaceus留鸟 东洋界 LC LC L + +
    138 白额燕尾E. leschenaulti留鸟 东洋界 LC LC L +
    139 灰林䳭Saxicola jerdoni留鸟 东洋界 LC LC L +
    140 蓝头矶鸫Monticola cinclorhyncha留鸟 古北界 LC LC L +
    141 蓝矶鸫M. solitarius留鸟 古北界 LC LC LC +
    142 北灰鹟Muscicapa dauurica旅鸟 古北界 LC LC L +
    143 白眉姬鹟Ficedula zanthopygia夏候鸟 古北界 LC LC L +
    144 白腹蓝鹟Cyanoptila cyanomelana旅鸟 古北界 LC LC L +
    145 白腹暗蓝鹟C. cumatilis旅鸟 古北界 LC LC L +
    146 白喉林鹟Cyornis brunneatus夏候鸟 东洋界 VU VU L +
    147 叶鹎科
    Chloropseidae
    橙腹叶鹎Chloropsis hardwickii留鸟 东洋界 LC LC L +
    148 梅花雀科
    Estrildidae
    白腰文鸟Lonchura striata留鸟 东洋界 LC LC L + +
    149 梅花雀科
    Estrildidae
    斑文鸟L. punctulata留鸟 东洋界 LC LC L + +
    150 雀科
    Passeridae
    山麻雀Passer cinnamomeus留鸟 东洋界 LC LC L + +
    151 麻雀P. montanus留鸟 广布种 LC LC L + +
    152 鹡鸰科
    Motacillidae
    山鹡鸰Dendronanthus indicus夏候鸟 古北界 LC LC L +
    153 黄鹡鸰Motacilla tschutschensis旅鸟 古北界 LC LC L +
    154 雀形目
    Passeriformes
    鹡鸰科
    Motacillidae
    白鹡鸰M. alba留鸟 古北界 LC LC L + +
    155 树鹨Anthus hodgsoni冬候鸟 古北界 LC LC L + +
    156 红喉鹨A. cervinus冬候鸟 古北界 LC LC L +
    157 燕雀科
    Fringillidae
    锡嘴雀Coccothraustes coccothraustes冬候鸟 古北界 LC LC L +
    158 黑尾蜡嘴雀Eophona migratoria冬候鸟 古北界 LC LC L +
    159 金翅雀Chloris sinica留鸟 广布种 LC LC L + +
    160 鹀科
    Emberizidae
    凤头鹀Melophus lathami留鸟 东洋界 LC LC L +
    161 三道眉草鹀Emberiza cioides留鸟 古北界 LC LC L +
    162 白眉鹀E. tristrami冬候鸟 古北界 LC NT L + +
    163 小鹀E. pusilla冬候鸟 古北界 LC LC L + +
    164 田鹀E. rustica冬候鸟 古北界 VU LC L +
    165 灰头鹀E. spodocephala冬候鸟 古北界 LC LC L + +
      说明:LC表示低危;NT表示近危;VU表示易危;EN表示濒危;DD表示数据缺乏。L表示样线法观察;C表示红外相机监测。+表     示调查到此鸟
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    表 3  九龙山国家级自然保护区鸟类组成与保护级别
    Table 3  Taxonomic composition and national protection category of birds in Jiulongshan National Nature Reserve
    国家保护级别/种国家保护级别/种
    I
    鸡形目  1 8 2 2 雁形目  1 2 0 1
    鸽形目  1 2 0 0 夜鹰目  2 2 0 0
    鹃形目  1 4 0 0 鹤形目  1 2 0 0
    鸻形目  2 3 0 0 鹈形目  1 2 0 0
    鹰形目  1 13 0 13 鸮形目  2 7 0 7
    犀鸟目  1 1 0 0 佛法僧目 2 5 0 0
    啄木鸟目 2 7 0 0 隼形目  1 2 0 2
    雀形目  30 105 0 1 合计   49 165 2 26
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    九龙山国家级自然保护区记录到的165种鸟中,有国家Ⅰ级重点保护鸟类2种,分别为雉科的白颈长尾雉和黄腹角雉;国家Ⅱ级重点保护鸟类26种,主要为鹰形目(13种)和鸮形目(7种)物种;鸡形目和隼形目各2种;雁形目和雀形目各1种(表3)。

    被IUCN濒危物种红色名录列为易危(VU)的有5种;近危(NT)的有5种;其余155种为低危(LC)种。被中国濒危物种红色名录列为濒危(EN)的有2种,分别为黄腹角雉和乌雕;易危(VU)的有4种;近危(NT)的有12种;数据缺乏(DD)2种;其余145种为低危(LC)种。

    在居留型方面,留鸟最多,有93种,占九龙山国家级自然保护区鸟类总数的56.36%;夏候鸟28种,占比16.97%;冬候鸟27种,占比16.36%;旅鸟13种,占比7.88%;迷鸟4种,占比2.42%。在留鸟、夏候鸟、冬候鸟和旅鸟中,物种数最多的都是雀形目鸟类,分别为61种、14种、15种和11种,分别占留鸟、夏候鸟、冬候鸟和旅鸟物种数的65.59%、50.00%、55.56%和84.62%。

    在地理型方面,东洋界种最多(89种),占九龙山国家级自然保护区鸟类物种总数的53.94%;古北界种60种,占比36.36%;广布种16种,占比9.70%。东洋界种在留鸟和夏候鸟中占比最多,分别占72.04%和60.71%;古北界种在旅鸟和冬候鸟中占绝对优势,分别为84.62%和100%;记录到的本区域内121种繁殖鸟(即留鸟与夏候鸟之和)中,东洋界种最多,共84种,占69.42%。

    所有鸟类和繁殖鸟类,均以东洋界种占优势,因此认为九龙山国家级自然保护区鸟类地理区系以东洋界为主体,兼有东洋界向古北界过渡性的特征,更偏向于华南区的区系。

    样线法调查发现(表4):2016−2018年,九龙山国家级自然保护区共调查到鸟类71种,优势种为灰眶雀鹛(相对多度为28.39%,种群密度为199.88只·km−2)和红头长尾山雀(相对多度为10.19%,种群密度为71.75只·km−2)。常见种20种,密度为7~70只·km−2,如栗背短脚鹎、大山雀、棕脸鹟莺、山麻雀、麻雀等。其余49种为偶见种,种群密度小于7只·km−2

    表 4  九龙山国家级自然保护区鸟类种群密度和相对多度(2016−2018年)
    Table 4  Population density and relative abundance of birds in Jiulongshan National Nature Reserve (2016−2018)
    种名密度/(只·km−2)百分比/%优势度种名密度/(只·km−2)百分比/%优势度
    灰眶雀鹛   199.88 28.39 +++ 红头长尾山雀 71.75 10.19 +++
    栗背短脚鹎  63.47 9.01 ++ 大山雀    46.13 6.55 ++
    棕脸鹟莺   24.05 3.42 ++ 山麻雀    19.71 2.80 ++
    麻雀     19.71 2.80 ++ 红嘴蓝鹊   18.14 2.58 ++
    绿翅短脚鹎  17.74 2.52 ++ 红头穗鹛   16.16 2.30 ++
    黑短脚鹎   14.98 2.13 ++ 领雀嘴鹎   14.59 2.07 ++
    棕头鸦雀   13.40 1.90 ++ 红尾水鸲   11.43 1.62 ++
    白额燕尾   9.86 1.40 ++ 白鹡鸰    9.86 1.40 ++
    棕颈钩嘴鹛  9.46 1.34 ++ 松鸦     9.07 1.29 ++
    灰喉山椒鸟  8.67 1.23 ++ 白鹇     7.88 1.12 ++
    锡嘴雀    7.88 1.12 ++ 画眉     7.49 1.06 ++
    白头鹎    6.70 0.95 + 灰背燕尾   5.52 0.78 +
    小灰山椒鸟  5.52 0.78 + 灰树鹊    4.34 0.62 +
    灰胸竹鸡   3.94 0.56 + 小燕尾    3.94 0.56 +
    黑脸噪鹛   3.55 0.50 + 红嘴相思鸟  3.55 0.50 +
    强脚树莺   3.55 0.50 + 北红尾鸲   3.15 0.45 +
    红胁蓝尾鸲  3.15 0.45 + 黄颊山雀   2.37 0.34 +
    黄腰柳莺   2.37 0.34 + 环颈雉    1.97 0.28 +
    黄眉柳莺   1.97 0.28 + 棕噪鹛    1.97 0.28 +
    白眉鹀    1.58 0.22 + 斑胸钩嘴鹛  1.58 0.22 +
    冠纹柳莺   1.58 0.22 + 黄臀鹎    1.58 0.22 +
    灰头鹀    1.58 0.22 + 斑文鸟    1.18 0.17 +
    褐河乌    1.18 0.17 + 黄腹山雀   1.18 0.17 +
    极北柳莺   1.18 0.17 + 树鹨     1.18 0.17 +
    白腰文鸟   0.79 0.11 + 斑姬啄木鸟  0.79 0.11 +
    橙腹叶鹎   0.79 0.11 + 大鹰鹃    0.79 0.11 +
    黑领噪鹛   0.79 0.11 + 黄腹角雉   0.79 0.11 +
    暗绿绣眼鸟  0.39 0.06 + 白颊噪鹛   0.39 0.06 +
    大斑啄木鸟  0.39 0.06 + 红脚田鸡   0.39 0.06 +
    红脚鹬    0.39 0.06 + 黄鹡鸰    0.39 0.06 +
    黄嘴栗啄木鸟 0.39 0.06 + 金翅雀    0.39 0.06 +
    巨嘴柳莺   0.39 0.06 + 冕柳莺    0.39 0.06 +
    鹊鸲     0.39 0.06 + 四声杜鹃   0.39 0.06 +
    乌鸫     0.39 0.06 + 小鹀     0.39 0.06 +
    星头啄木鸟  0.39 0.06 + 紫啸鸫    0.39 0.06 +
    棕腹啄木鸟  0.39 0.06 +
      说明:+表示偶见种;++表示常见种;+++表示优势种
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    对比历史记录,2016−2018年的鸟类监测活动记录到的81种鸟类中,有22种为九龙山国家级自然保护区新纪录到的鸟种,均为雀形目鸟类(表2),其中19种为样线法记录到的鸟类,4种为红外相机记录到的鸟类;从地理型和居留型角度来看,新记录种中大多数为繁殖鸟类(夏候鸟和留鸟,18种)和东洋界种(13种)。

    浙江九龙山国家级自然保护区地形复杂,属中亚热带湿润季风气候,四季分明,雨水充沛,优良的生态环境使得这里的鸟类物种多样性十分丰富[2]。保护区面积仅55.25 km2,但鸟类物种数超过浙江省鸟类物种数的30%[8];森林覆盖率高(98.8%),山间多溪流而少大型湖泊,以雀形目鸟占优势(105种,63.64%),如一些噪鹛科、鹟科、柳莺科、鹎科、鹀科在本地种类较多。样线调查数据显示:灰眶雀鹛和红头长尾山雀等2种喜欢集群生活的鸟类为本地优势种。

    在中国动物地理的划分上,浙江省属于东洋界华中区的东部丘陵平原亚区,与古北界华北区黄淮平原亚区相毗邻[5],省内鸟类组成兼具古北界与东洋界成分。九龙山国家级自然保护区位于浙江省西南部较低纬度带内,绝大部分鸟类组成为东洋界种(53.94%)和古北界种(36.36%),由此认为九龙山国家级自然保护区鸟类组成具有东洋界和古北界相混杂和过渡的特征,且偏向于东洋界。研究发现:位于浙江省西北部较高纬度的天目山地区鸟类组成中,东洋界种(51.8%)占比略高于古北界种(44.04%)[9];而位于九龙山南部、浙江省较低纬度的凤阳山鸟类组成中,东洋界种(63.5%)则远高于古北界种(24.3%)[10]。由此可见,随地理位置向华南区移动,鸟类群落中东洋界成分增加。

    就居留型而言,九龙山国家级自然保护区鸟类中留鸟最多(93种),占鸟类物种数的一半以上(56.36%);夏候鸟(28种)和冬候鸟(27种)次之。除留鸟外,黑短脚鹎、三宝鸟、发冠卷尾等夏候鸟多在浙江以南的东洋界越冬而飞来此地繁殖;北红尾鸲、灰背鸫、苍鹰等冬候鸟多在古北区繁殖而飞来此地越冬。因此认为研究区鸟类组成中的夏候鸟主要是东洋界种(17种,60.71%),冬候鸟主要是古北界种(27种,100.00%)。该区旅鸟大多为古北界种(11种,84.62%),由此不难推测,该保护区是北灰鹟、褐柳莺、极北柳莺等旅鸟秋季由北向南或春季由南向北的迁徙途径地。

    研究区共观察到国家级重点保护鸟类或中国和IUCN红色名录中的受胁种37种,占本区所有物种数的22.42%。近年来,利用红外相机监测鸟类(夜行性以及地栖性鸟类)的作用突出[11],在监测对人类活动敏感或不易在样线法中发现或迅速隐秘踪影而难以辨别物种上尤其有用。2012−2013年4个月[1]和本次调查中利用红外相机监测到九龙山国家级自然保护区鸟类物种数共26种,占研究区鸟类物种总数的15.76%,包括6种雉科鸟类,7种近地面活动的鸫科鸟类,其中灰翅噪鹛、白眉地鸫、白腹鸫为红外相机单独监测到。由于红外相机可以连续24 h无干扰工作,能更全面记录区域内的物种,更真实估测雉类种群数量大小并探究其分布活动规律,因此结合红外相机监测法对黄腹角雉[12]、白颈长尾雉[13]等中国特有珍禽进行生态学研究,可为保护工作的实施拓宽思路。

    感谢浙江大学生命科学学院任鹏参与红外相机监测与物种鉴定工作;感谢曾頔、赵郁豪、李家琦、周浩楠、金挺浩等同学参与鸟类群落调查工作。

  • 图  1  2种枳椇属植物的果实表型

    Figure  1  Fruit phenotypes of two Hovenia species

    图  2  2种枳椇属植物果梗代谢物分类

    Figure  2  Metabolite classification of fruit pedicels in two Hovenia species       

    图  3  2种枳椇属植物果梗PCA得分图(A)和载荷图(B)

    Figure  3  PCA score diagram (A) and loading diagram (B) of fruit pedicels in two Hovenia species

    图  4  2种枳椇属植物果梗OPLS-DA图(A)、排序检验图(B)和S-plot图(C)

    Figure  4  OPLS-DA score plot (A), ranked test plot (B) and S-plot (C) of fruit pedicels in two Hovenia species

    图  5  2种枳椇属植物果梗差异代谢物火山图(A)、差异代谢物聚类热图(B)和差异代谢物散点图(C)

    Figure  5  Differential metabolite volcano plot (A), differential metabolite clustering heat map (B) and differential metabolite scatter plot (C) of fruit pedicels in two Hovenia species

    图  6  2种枳椇属植物果梗差异代谢物的富集通路气泡图

    Figure  6  Enrichment pathway bubble diagram of fruit pedicels in two Hovenia species

    图  7  2种枳椇属植物果梗代谢差异中苯丙烷类化合物、黄酮类化合物和异喹啉生物碱的生物合成通路及相对含量差异

    Figure  7  Biosynthesis pathways and contents of phenylpropanoid, flavonoid and isoquinoline alkaloid in fruit pedicels from two Hovenia species

    表  1  2种枳椇属植物果梗差异代谢物显著富集通路

    Table  1.   Metabolites significantly enriched pathways of fruit pedicels in two Hovenia species

    通路 通路名称 富集的代谢物名称
    Map00940 苯丙烷类化合物生物合成 咖啡酰奎宁酸、对香豆酸、芥子醛、芥子酸、咖啡酸、阿魏酸
    Map00941 黄酮类化合物生物合成 咖啡酰奎宁酸、柚皮素查耳酮、柚皮素、3, 4, 2’, 4’, 6’-五羟基查耳酮-4’-O-葡萄糖苷、樱桃苷、
     3, 4, 2’, 4’, 6’-五羟基查耳酮、3’, 4, 4’, 5, 7-五羟基黄烷、短叶松素、圣草酚、根皮苷、
     白矢车菊素
    Map00950 异喹啉生物碱生物合成 甲基衡州乌药碱、N-甲基乌药碱、异波尔定碱、华青藤碱、乌药碱、原儿茶醛、
     对香豆酸、番荔枝碱
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出版历程
  • 收稿日期:  2024-07-05
  • 修回日期:  2024-10-02
  • 录用日期:  2024-11-07
  • 网络出版日期:  2025-04-01
  • 刊出日期:  2025-04-01

2种枳椇属植物果梗的广泛靶向代谢组分析

doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.20240429
    基金项目:  2023浙江省林业专项(浙林规〔2023〕10号)
    作者简介:

    应俊辉(ORCID: 0009-0004-9891-1204),副教授,从事森林资源开发与利用研究。E-mail: 803006@lszjy.edu.cn

    通信作者: 陈世通(ORCID: 0009-0009-4257-951X),高级工程师,从事森林培育等研究。E-mail: qlcst@126.com
  • 中图分类号: S722

摘要:   目的  阐明枳椇Hovenia acerba和光叶毛果枳椇H. trichocarpa var. robusta果梗的代谢物差异,为枳椇属Hovenia植物的开发利用奠定基础。  方法  通过高效液相色谱-串联质谱(HPLC-MS/MS)的广泛靶向代谢组学方法,分析枳椇和光叶毛果枳椇果梗中代谢产物和代谢通路的差异。  结果  2种枳椇属植物果梗中共检测到1 810种代谢物,其中显著差异代谢物782种(P<0.05)。与枳椇果梗相比,光叶毛果枳椇果梗中上调差异代谢物有378种,下调差异代谢物有404种,且单宁、醌类代谢物相对含量均显著下调(P<0.05)。2种枳椇属植物果梗中差异代谢物主要富集在苯丙烷类化合物、黄酮类化合物和异喹啉生物碱的生物合成途径,其中极显著差异代谢物包含乌药碱、N-甲基乌药碱和甲基衡州乌药碱等生物碱物质以及柚皮素、柚皮素查尔酮和2’, 3, 4, 4’, 6’-五羟基查耳酮等黄酮类产物。  结论  同一生态条件下,2种枳椇果梗的代谢谱存在显著差异,特别是具有药用价值和高甜度的生物碱和黄酮类代谢产物相对含量存在显著差异。图7表1参41

English Abstract

郑英茂, 刘娟, 潘成椿, 等. 九龙山国家级自然保护区鸟类组成特征分析[J]. 浙江农林大学学报, 2020, 37(6): 1167-1176. DOI: 10.11833/j.issn.2095-0756.20190737
引用本文: 应俊辉, 潘温文, 张华, 等. 2种枳椇属植物果梗的广泛靶向代谢组分析[J]. 浙江农林大学学报, 2025, 42(2): 348−356 doi:  10.11833/j.issn.2095-0756.20240429
ZHENG Yingmao, LIU Juan, PAN Chengchun, et al. Analysis of avian composition characteristics in Jiulongshan National Nature Reserve[J]. Journal of Zhejiang A&F University, 2020, 37(6): 1167-1176. DOI: 10.11833/j.issn.2095-0756.20190737
Citation: YING Junhui, PAN Wenwen, ZHANG Hua, et al. Comprehensive targeted metabolomic analysis of fruit stalks in two species of Hovenia plants[J]. Journal of Zhejiang A&F University, 2025, 42(2): 348−356 doi:  10.11833/j.issn.2095-0756.20240429
  • 枳椇Hovenia acerba是鼠李科Rhamnaceae枳椇属Hovenia高大落叶乔木,俗称拐枣。枳椇果实利用价值高,其果梗质量占果实总质量的90%。枳椇果梗肥大、肉质多汁、营养丰富,具很高的食用价值[16]。光叶毛果枳椇H. trichocarpa var. robusta为枳椇属的变种[7]。叶下面无毛或沿脉被疏柔毛,萼片和果实被锈色密绒毛。肥大果梗含丰富糖,可生食、酿酒、制醋和熬糖等[2, 8]。枳椇果梗是主要食用部位,其滋味主要由非挥发性代谢物主导,不同种枳椇果梗常呈不同风味[1]。卢孟飞等[1]通过比较主栽枳椇品种果梗的营养成分差异发现:不同枳椇品种果梗营养成分和内在品质存在显著差异。因此,为更好地利用枳椇不同种及品种,需对其开展代谢物分析和评价。

    广泛靶向代谢组学是一种高通量、高精度和广覆盖的代谢产物检测方法,在茶树Camellia sinensis[912]、草莓Fragaria × ananassa[13]、玉米Zea mays[14]和黄纹早竹Phyllostachys violascens var. flavistriatus[15]等植物的化学成分和品质特征研究中应用广泛。PENG等[16]采用LC-ESI-QTOF-MS/MS技术对枳椇果梗进行测定,发现枳椇果梗的抗氧化活性与酚类、单宁酸总质量分数呈正相关,表明酚类物质可能是枳椇果梗抗氧化活性的主要成分,且首次鉴定出枳椇果梗提取物中含有低聚糖、有机酸、脂肪酸和黄酮类等影响风味的化合物。YANG等[17]通过定量分析发现:枳椇果肉的主要营养成分包括糖类、蛋白质、脂质和黄酮等化合物,且糖类十分丰富。

    目前,对枳椇研究集中于果梗的代谢物提取和功能食品的开发利用等[1718],但对枳椇不同种的全面分析报道较少。诸多研究表明:代谢组学可对植物各器官内含物质进行准确解析,并筛选不同种或品种的特征化合物。因此,本研究以枳椇和光叶毛果枳椇果梗为试验材料,通过广泛靶向代谢组学鉴定2种枳椇果梗的代谢物差异,为枳椇种特征化合物的提取与利用及优良品种的选育提供参考。

    • 材料选自浙江省丽水市白云山的枳椇和光叶毛果枳椇。枳椇浆果状核果,近球形,无毛(图1A);光叶毛果枳椇浆果状核果,近球形,密被锈色或棕色绒毛(图1B)。2023年11月13日,在2种枳椇树的东、西、南、北4个方位,分别采集完全成熟的果梗,均匀混合后液氮速冻,−80 ℃保存。在液氮环境下用植物粉碎机粉碎,真空冷冻干燥后用于广泛靶向代谢组学测定。

      图  1  2种枳椇属植物的果实表型

      Figure 1.  Fruit phenotypes of two Hovenia species

    • 称取50 mg样品粉末,溶解于1200 μL提取液(−20 ℃预冷的体积分数为70%的甲醇水内标提取液);涡旋6次,每次间隔30 min,每次30 s;离心3 min (12 000 r·min−1,4 ℃),吸取上清液,用0.22 μm微孔滤膜过滤样品,保存于进样瓶,进行超高效液相色谱(UPLC,ExionLC™ AD)和串联质谱(MS/MS,QTRAP® 6500+)分析。

      色谱条件:Agilent SB-C18 1.8 µm,2.1 mm×100.0 mm,流速0.35 mL·min−1;柱温40 ℃;进样量2 μL。流动相条件:流动相A为超纯水(加入体积分数为0.1%的甲酸),流动相B为乙腈(加入体积分数为0.1%的甲酸)。

    • 使用Analyst 1.6.3软件分析质谱数据中的代谢物,得到代谢物列表,包括代谢物名称和丰度。利用KEGG数据库(https://www.metaboanalyst.ca)对鉴定到的代谢物进行功能和分类注释。使用SIMCA 14.1软件对代谢物进行主成分分析(PCA)和正交偏最小二乘判别分析(OPLS-DA)。其中OPLS-DA 的S-plot图用于识别和解释模型中重要变量的关系,位于右上角和左下角的变量表示其差异显著,红色点通常表示分组贡献值(VIP)≥1的变量,而绿色点表示VIP<1的变量。根据VIP和组间变化的显著性筛选得到差异代谢物。再应用排列检验(permutation test)验证OPLS-DA模型可靠性,通过随机打乱样本的分组标签,重新建立和评估模型,以此来确定模型可靠性,R2为模型的解释率,代表了模型的可解释性,即模型中有多少信息能被解释。其中:R2X表示模型对预测变量(X矩阵)的解释程度;R2Y表示模型对响应变量(Y矩阵)的解释程度;Q2表示模型的预测能力,Q2>0.5被认为是好模型。使用Excel 2019软件对数据进行标准化处理和t检验。接着通过t检验计算得到2组样品间的P值,筛选显著性差异代谢物。使用KEGG对差异代谢物进行通路分析,得到差异代谢通路的富集结果。在本研究中,VIP为变量重要性投影值,表示代谢物对分组的贡献。log2FC表征差异倍数,为每个代谢物在样本组与对照组中3个重复均值的比值,正值表示样本组中代谢物相对含量高于对照组,负值则相反。P值用于判断实验结果的显著性。

      数据标准化计算公式为:

      $$ z=\frac{(x-\mu )}{\sigma }。 $$

      其中:x 是原始数据,μ 是数据的均值,σ 是数据的标准差。

    • 对2种枳椇果梗样品进行UPLC-MS/MS分析,共鉴定出13类1 810种代谢物(图2),包括黄酮类307种(16.96%)、生物碱195种(10.77%)、脂类221种(12.21%)、有机酸65种(3.59%)、萜类191种(10.55%)、单宁13种(0.72%)、甾体1种(0.06%)、醌类18种(0.99%)、酚酸类207种(11.44%)、氨基酸及其衍生物146种(8.07%)、核苷酸及其衍生物54种(2.98%)、木脂素和香豆素130种(7.18%)以及其他代谢物262种(14.48%)。

      图  2  2种枳椇属植物果梗代谢物分类

      Figure 2.  Metabolite classification of fruit pedicels in two Hovenia species       

    • 为揭示2种枳椇果梗的代谢物组成差异,采用多维模式识别方法对代谢组数据进行多元统计分析。主成分分析得分表明:2组样品的3个重复良好,代谢组学数据质量可靠(图3A)。PC1和PC2分别解释了总变量的52.9%和14.9%,累计贡献率达67.8%。来自2组的样品表现出明显分层,并在第一主成分上分离显著,表明2组样品的代谢物在组间差异显著。载荷分析确定各代谢物与2个种之间存在相关性(图3B)。

      图  3  2种枳椇属植物果梗PCA得分图(A)和载荷图(B)

      Figure 3.  PCA score diagram (A) and loading diagram (B) of fruit pedicels in two Hovenia species

      OPLS-DA分析表明:第一主成分和第二主成分的贡献率分别为57.7%和13.7%,累计贡献率为71.4%,可更好地解释总体变量(图4A)。R2X=0.775,R2Y=0.998,Q2=0.972,其中Q2>0.9表明模型可靠(图4B)。S-plot图表示主成分与代谢物的相关系数,可通过变量重要性投影值(VIP)筛选差异代谢物(图4C)。

      图  4  2种枳椇属植物果梗OPLS-DA图(A)、排序检验图(B)和S-plot图(C)

      Figure 4.  OPLS-DA score plot (A), ranked test plot (B) and S-plot (C) of fruit pedicels in two Hovenia species

    • 为研究枳椇和光叶毛果枳椇果梗的代谢物差异,以VIP>1、|log2FC|>1和P<0.05为标准筛选出782种差异代谢物。与枳椇果梗相比,378种代谢物在光叶毛果枳椇果梗中显著上调,404种代谢物显著下调(P<0.05,图5A)。为更好地了解差异代谢物种类,对筛选的差异代谢物进行标准化处理,并根据代谢物种类进行聚类分析(图5B)。结果表明:782种差异代谢物中,黄酮和酚酸类种类最多,分别为140和102种,其次为萜类95种、生物碱89种、木脂素和香豆素75种、脂类70种、氨基酸及其衍生物56种、核苷酸及其衍生物27种、有机酸22种、单宁4种、醌类4种和其他类98种。与枳椇果梗相比,单宁、醌类代谢物相对含量在光叶毛果枳椇果梗中显著下调(P<0.05,图5C)。

      图  5  2种枳椇属植物果梗差异代谢物火山图(A)、差异代谢物聚类热图(B)和差异代谢物散点图(C)

      Figure 5.  Differential metabolite volcano plot (A), differential metabolite clustering heat map (B) and differential metabolite scatter plot (C) of fruit pedicels in two Hovenia species

    • 为进一步预测差异代谢物的主要生物学功能,将枳椇和光叶毛果枳椇果梗的差异代谢物注释到KEGG数据库,差异代谢物的代谢通路富集分析筛选到3条差异显著的代谢通路(图6),每条通路中富集的代谢物如表1所示。差异显著的代谢物主要富集在苯丙烷类化合物、黄酮类化合物和异喹啉生物碱的生物合成途径(图7)。在这3条代谢通路中,黄酮类化合物生物合成途径富集的差异代谢物在枳椇果梗中的相对含量显著高于光叶毛果枳椇果梗(P<0.05);在苯丙烷类化合物生物合成途径中,除了芥子醛外,其他富集的差异代谢物在光叶毛果枳椇果梗中的相对含量均显著高于枳椇果梗(P<0.05);在异喹啉生物碱生物合成途径中,除了番荔枝碱外,其他富集的差异代谢物在光叶毛果枳椇果梗中的相对含量均显著高于枳椇果梗(P<0.05)。

      图  6  2种枳椇属植物果梗差异代谢物的富集通路气泡图

      Figure 6.  Enrichment pathway bubble diagram of fruit pedicels in two Hovenia species

      表 1  2种枳椇属植物果梗差异代谢物显著富集通路

      Table 1.  Metabolites significantly enriched pathways of fruit pedicels in two Hovenia species

      通路 通路名称 富集的代谢物名称
      Map00940 苯丙烷类化合物生物合成 咖啡酰奎宁酸、对香豆酸、芥子醛、芥子酸、咖啡酸、阿魏酸
      Map00941 黄酮类化合物生物合成 咖啡酰奎宁酸、柚皮素查耳酮、柚皮素、3, 4, 2’, 4’, 6’-五羟基查耳酮-4’-O-葡萄糖苷、樱桃苷、
       3, 4, 2’, 4’, 6’-五羟基查耳酮、3’, 4, 4’, 5, 7-五羟基黄烷、短叶松素、圣草酚、根皮苷、
       白矢车菊素
      Map00950 异喹啉生物碱生物合成 甲基衡州乌药碱、N-甲基乌药碱、异波尔定碱、华青藤碱、乌药碱、原儿茶醛、
       对香豆酸、番荔枝碱

      图  7  2种枳椇属植物果梗代谢差异中苯丙烷类化合物、黄酮类化合物和异喹啉生物碱的生物合成通路及相对含量差异

      Figure 7.  Biosynthesis pathways and contents of phenylpropanoid, flavonoid and isoquinoline alkaloid in fruit pedicels from two Hovenia species

    • 本研究对枳椇果梗和光叶毛果枳椇果梗进行广泛靶向代谢组学分析,以探究2种枳椇属植物果梗的代谢物差异,共鉴定出1 810种代谢物,其中枳椇果梗中化合物数量最多的三类分别是黄酮类、脂类和酚酸类化合物。KEGG代谢通路分析发现:2种枳椇果梗差异代谢物苯丙烷类化合物、黄酮类化合物和异喹啉生物碱的生物合成通路富集程度最高。前人研究表明:乌药碱、甲基衡州乌药碱和N-甲基乌药碱等生物碱化合物具有显著镇痛效果[1920],在临床上被用于缓解疼痛,且具有抗炎、抗高血脂和抗肿瘤等多种药理作用[21]。柚皮素、查尔酮等黄酮类化合物亦具有多种生物活性和药理作用,如较强抗氧化性和抗菌性[2225],且查尔酮等黄酮类化合物还具有高甜度和低热量[26],可作为食品甜味剂。本研究发现:乌药碱、甲基衡州乌药碱和N-甲基乌药碱等生物碱化合物在光叶毛果枳椇果梗中显著上调,而查耳酮、柚皮素和2’, 3, 4, 4’, 6’-五羟基查耳酮等黄酮化合物在枳椇果梗中显著上调。因此,2种枳椇属植物果梗在潜在应用领域可能存在差异,需进行分类加工利用。

      目前,枳椇的应用不再局限于果汁、果酒类产品[27],更多聚焦于果梗中多糖、黄酮和酚酸类化合物的提取和功能性研究[2831]。例如,黄酮类化合物具有抗菌性[27],枳椇花粉提取物和茎、叶提取物可抑制粪肠球菌Enterococcus faecalis介导的炎症和丙酸杆菌 Cutibacterium acnes引起的痤疮[3233]。本研究发现:枳椇果梗黄酮类化合物相对含量比光叶毛果枳椇果梗更高,更适合用于提取黄酮类化合物。然而,目前对于枳椇果梗黄酮类化合物抗菌性的研究及其提取物在抗菌上的应用尚欠缺。单宁、醌类具多样生物活性,可用于抗菌和抗病毒作用[3436],但也存在潜在危害,例如,较高水平的单宁可与消化酶结合,影响消化功能[37],且可与蛋白质形成不溶性复合物,可能会干扰蛋白质和其他营养元素的吸收[38]。部分醌类物质可能对肾脏、肝脏有损害[39],还被认为具有致癌作用[4041]。因此,在开发利用枳椇产品时,需进行充分的安全性评价。

      本研究表明,苯丙烷类化合物、黄酮类化合物和异喹啉生物碱的生物合成途径是2种枳椇果梗中差异最显著的3条代谢通路,且多种中间产物也存在显著差异。这些差异代谢物与果梗感官差异的关系还需更多试验解析。

    • 同一生态条件下,2种枳椇果梗的代谢谱存在显著差异,特别是具有药用价值和高甜度的生物碱和黄酮类代谢产物相对含量。这可能与2种枳椇果梗感官质量差异的形成有一定关系。本研究结果可为2种枳椇属植物的特征化合物提取与利用及优良品种的选育提供理论支撑。

参考文献 (41)

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