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菱属（Trapa L.）植物是我国传统的药食两用水生作物,具有重要的生态学和经济学价值。菱属植物果壳含有丰富的多酚类物质,具有较强的抗癌抗氧化作用。然而,目前关于菱属植物果壳中的次生代谢产物在物种间的差异、及其与亲缘关系、环境因子和果实形态相关性研究极度匮乏,这严重阻碍了对菱属果壳内多酚资源的合理利用。因此,本研究在全国范围内,尤其是长江中下游和东北三江平原两个菱属多样性中心,收集到19个菱属物种,共计53个种群,包括13个野生物种（42种群）和6个栽培物种/类群（11种群）。用70%的乙醇提取果壳中的活性物质,测定果壳乙醇提取物（EEP）中的总酚含量（TPC）和抗氧化活性;同时选取7个代表性物种,包括六个野生物种:细果野菱（T.maximowiczii Korsh.）、四角菱（T.quadrispinosa Roxb.）、菱（T.bispinosa Roxb.）、东北菱（T.manshurica Flerow）、科热夫尼科夫菱（T.kozhevnikovirum Pshennikova）和丘角菱（T.japonica Flerow）和一个栽培种:南湖菱（T.acornis Nakano）,基于超高效液相色谱串联质谱（UPLC-MS/MS）进行广靶向次生代谢产物谱测定,研究菱属植物活性物质在不同物种间的差异,以及活性物质与亲缘关系、环境因子和果实形态学性状的相关性。结果如下:1.菱属植物EEP的总酚含量在26.75-115.40mg/g GAE（干重）。物种内,野生种四角菱、耳菱（T.potanini V.Vassil.）和科热夫尼科夫菱EEP的总酚含量在不同种群间差异显著,抗氧化活性在所有物种内不同种群之间均表现出显著差异,可能是不同种群的气候和水环境因子胁迫导致的;栽培菱越南菱（T.bicornis Osbeck var.cochinchinensis（Lour.）H.Gluck）和乌菱（T.bicornis Osbeck）EEP的总酚含量和抗氧化活性在不同种群间差异显著,这可能与它们的种植环境和管理相关。菱属植物EEP中的总酚含量和抗氧化能力在物种间都表现出显著差异,且栽培物种/类群EEP中的总酚含量和抗氧化能力都高于野生物种。菱属植物EEP中的总酚含量与其抗氧化能力显著正相关（P＜0.01）。广靶向测定菱属果壳次生代谢产物谱发现,7个代表性菱属物种共检测到273种化合物。其中,四角菱和菱的代谢物谱最相似,其次是东北菱与科热夫尼科夫菱。细果野菱与其他菱属的代谢成分和含量与其他物种差异较大,其次是丘角菱次。2.AFLP标记和叶绿体基因组测序一致显示,菱属植物有两个进化分支:小果分支和大果分支。前者仅包括细果野菱和四角刻叶菱,后者包括其余所有大种子菱属物种。小果分支处于菱属进化树的基部,大果分支中,四角菱与菱的亲缘关系密切;东北菱、科热夫尼科夫菱、冠菱（T.litwinowii V.Vassil）和西伯利亚菱（T.sibirica Fler）的亲缘关系密切;丘角菱个体形成独立的进化分支。菱属植物次生代谢产物聚类与系统发育树基本一致,说明菱属物种间亲缘关系越近,其果壳中的次生代谢物成分和含量越相近。3.不同菱属物种EEP的总酚含量和抗氧化能力受到不同环境因子影响。耳菱EEP中的总酚含量与小型蒸发量（SE）和年均日照时数（MAS）呈显著正相关;抗氧化活性与最小相对湿度（Min RH）、平均风速（MWS）和最大风速（Max WS）的显著负相关。而菱EEP中的总酚含量与SE、MAS、平均地表温度（MGT）和最低气温（Min T）显著正相关,与水环境因子不相关,这是由于酚类物质对气候因子反应更敏感;抗氧化活性与MAS、Min T呈显著负相关,与水体溶解氧（DO）和氨氮（NH4+-N）显著正相关。这可能是由于菱属不同物种的EEP中次生代谢产物的组成成分不同,而不同成分对环境因子的响应不同导致的。RDA分析表明Min RH、平均夜间降水量（MNP）和MWS是影响不同菱属物种次生代谢产物组分和含量的主要因素。4.菱属植物果体大小（果高和果宽）在物种内相对稳定;不同菱属物种EEP中的总酚含量及其抗氧化能力主要与其果实的果冠和果颈性状相关,且不同物种与不同形态学性状的相关。耳菱的EEP中的TPC与果冠宽度（CW）和果冠长度（CL）显著负相关,而菱的EEP中TPC仅与CL显著负相关。三种抗氧化活性测定方法一致显示,耳菱EEP的抗氧化活性与其果冠大小（CW和CL）、果颈高度（NH）、果宽（FW）呈显著的负相关;而菱的EEP的抗氧化活性仅在FRAP法中显示与NH和CW显著正相关,ABTS法显示与果颈高度/果颈直径（NH/ND）显著正相关。冗余分析结果显示,CW/CL、瘤突高度（TH）和NH是影响菱属植物不同物种代谢产物成分的主要因子。同时,菱属不同物种的瘤突、果冠和果颈性状收到不同环境因子的影响,变异较大。本研究为菱属植物活性成分和种质资源的合理开发和利用,以及菱属后期分子生物学和代谢调控等方面的探索提供了基础的研究数据。