不同产地皱皮木瓜代谢组成分差异研究

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皱皮木瓜Chaenomeles speciosa(Sweet)Nakai是蔷薇科(Rosaceae)木瓜属(Chaenomeles)多年生落叶小乔木,是一种温带植物,在中国皱皮木瓜主要分布于云南、贵州、山东、四川、浙江、重庆、广西等地,湖北、安徽省种植最多。这种水果是一种药食两用的功能性植物。现主要应用于传统中医药和功能性食品行业,如果酒、果醋、果脯、水果罐头、果汁等。皱皮木瓜营养价值很高,他的总酚、总黄酮、VC、总氨基酸含量在水果中都是一种较高的存在,皱皮木瓜果实内富含多种对人体有益的活性成分,鲜食保健价值更为突出。很多前人的研究已经证实,皱皮木瓜果实具有极强的抗氧化性和抗病性,其果实提取物具有抗癌、抗氧化、抗病毒、抗菌、抗寄生虫、抗炎、降血脂、降血糖、抗帕金森病等多种特性。此外,《中华人民共和国药典》指定两种三萜类化合物,齐墩果酸和熊果酸,它们是皱皮木瓜的有效成分。不同产地,不同品系的皱皮木瓜存在差异。因此,摸清不同产地、不同品系的皱皮木瓜的代谢成分,掌握它们的代谢特征是研究皱皮木瓜的关键。本研究以8个产地9种皱皮木瓜品系为研究对象,通过溶剂提取和UPLC-MS/MS检测,进行果实代谢组的定性定量分析。主要研究结果如下:(1)利用UPLC-MS/MS检测和广泛靶向代谢组分析,去除掉杂峰后,我们共鉴定到974种代谢物,包括163种黄酮类,119种生物碱,118种萜烯类,83种酚类,58种氨基酸和衍生物,50种有机酸和衍生物,47种脂类,47种甾体和衍生物,40种糖醇类化合物,39种苯丙烷类,38种核酸及其衍生物,30种香豆素,20种木脂素,17种芳香类衍生物,15种氧杂蒽酮,15种维生素和衍生物,14种醌,13种植物激素和48种其他代谢物。(2)剔除微量成分后(峰面积归一化后相对含量低于1%),我们发现各产地皱皮木瓜里面大量含有的化合物种类最少的仅为16种,多的也不超过28种,但是他们的相对含量总和却可以占到总含量的69.37%到76.84%。我们统计了所有产地大量含有的化合物,它们共计35种。云南、安徽除外,儿茶素(Cianidanol)在其他产地中含量都较高。(3)通过National Library of Medicine的Pub Chem数据库和TCMSP数据库,筛选有潜在医药价值的活性物质。基于TCMSP数据库筛选,将口服生物利用度(OB)参数≥30%和药物相似性(DL)≥0.18作为选择标准我们筛到88种有药物价值的活性成分。基于National Library of Medicine的Pub Chem数据库,我们以其是否具有抗肿瘤、抗炎、抗氧化、抗菌、抗病、抑酶活性等作用作为筛选标准,我们共获得了288种有效活性成分。(4)针对8个不同产地有籽品系进行研究,我们基于PCA、28组OPLS-DA分析(筛选标准VIP>1并且差异倍数(FC)>2或<0.5)、和其他多元统计分析,对皱皮木瓜进行了差异代谢物分析。我们发现每个产地都有潜在的标志性代谢物,这些代谢物可以为道地药材的鉴定提供参考依据。云南最多有22种包括(+)-表儿茶素,(-)-表儿茶素,原花青素B2,甲氧苄啶等;四川最少有3种分别为Ipecoside,孕酮,二氢槲皮素。此外,多元统计分析表明云南产地与其他产地代谢差异最大,我们特别分析了云南与其他7个产区的R~2Y、Q~2,进行了200组置换检验,结果表明云南的检验结果没有过度拟合以及预测模型非常好,有很高的预测性。我们通过韦恩图、聚类热图发现他们的共有差异代谢物有25种,在这25种代谢物中5种含量远高于其他产地分别为原花青素B2,(+)-表儿茶素,(-)-表儿茶素,甲氧苄啶,油柑宾。最后针对湖北产地的有籽和无籽品系研究发现,二者代谢物多数差异较小(筛选标准为VIP>1并且差异倍数(FC)>2或差异倍数(FC)<0.5),总共差异代谢物有46种,最主要差异代谢物是葳岩仙皂苷A,差异倍数达38倍。
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