Page 161 - 《广西植物》2026年第5期

５ 期 鲁璇等: 红光调控有柄石韦叶片黄酮代谢的多组学解析 ８ ９ ３

ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅ ｔｈｅ ｒｅｇｕｌａｔｏｒｙ ｅｆｆｅｃｔｓ ｏｆ ｒｅｄ ｌｉｇｈｔ ｏｎ ｆｌａｖｏｎｏｉｄ ｍｅｔａｂｏｌｉｓｍ ｉｎ Ｐｙｒｒｏｓｉａ ｐｅｔｉｏｌｏｓａ ｌｅａｖｅｓ ａｎｄ ｉｔｓ ｍｏｌｅｃｕｌａｒ
ｍｅｃｈａｎｉｓｍꎬ ｐｌａｎｔｓ ｗｅｒｅ ｇｒｏｗｎ ｕｎｄｅｒ ｆｕｌｌ￣ｓｐｅｃｔｒｕｍ ｗｈｉｔｅ ｌｉｇｈｔ (ＷＬ) ａｎｄ ｍｏｎｏｃｈｒｏｍａｔｉｃ ｒｅｄ ｌｉｇｈｔ (ＲＬ)ꎬ ａｎｄ ｌｅａｆ
ｍｅｔａｂｏｌｏｍｉｃ ａｎｄ ｔｒａｎｓｃｒｉｐｔｏｍｉｃ ｐｒｏｆｉｌｅｓ ｗｅｒｅ ｇｅｎｅｒａｔｅｄ ｕｓｉｎｇ ｌｉｑｕｉｄ ｃｈｒｏｍａｔｏｇｒａｐｈｙ￣ｍａｓｓ ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｒｙ (ＬＣ￣ＭＳ) ａｎｄ
ＲＮＡ ｓｅｑｕｅｎｃｉｎｇ ( ＲＮＡ￣ｓｅｑ)ꎬ ｆｏｌｌｏｗｅｄ ｂｙ ｉｎｔｅｇｒａｔｉｖｅ ａｎａｌｙｓｉｓ ｔｏ ａｓｓｏｃｉａｔｅ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌｌｙ ａｃｃｕｍｕｌａｔｅｄ ｍｅｔａｂｏｌｉｔｅｓ
(ＤＡＭｓ) ｗｉｔｈ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌｌｙ ｅｘｐｒｅｓｓｅｄ ｇｅｎｅｓ (ＤＥＧｓ) ａｎｄ ｔｏ ｉｄｅｎｔｉｆｙ ｋｅｙ ｐａｔｈｗａｙｓ ａｎｄ ｃａｎｄｉｄａｔｅ ｒｅｇｕｌａｔｏｒｙ ｎｏｄｅｓ ｂａｓｅｄ
ｏｎ ＫＥＧＧ ｅｎｒｉｃｈｍｅｎｔ. Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｗｅｒｅ ａｓ ｆｏｌｌｏｗｓ: (１) Ｃｏｍｐａｒｅｄ ｗｉｔｈ ＷＬꎬ ＲＬ ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙ ｉｎｃｒｅａｓｅｄ １０９ ｆｌａｖｏｎｏｉｄ￣
ｒｅｌａｔｅｄ ｍｅｔａｂｏｌｉｔｅｓꎬ ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ ５１ ｆｌａｖｏｎｏｌｓ ａｎｄ ３４ ｆｌａｖｏｎｅｓ. (２) Ｔｈｅ ｃｏｎｔｅｎｔｓ ｏｆ ｋａｅｍｐｆｅｒｏｌ ｇｌｙｃｏｓｉｄｅｓ ａｎｄ ａｆｚｅｌｅｃｈｉｎ
ｗｅｒｅ ｍａｒｋｅｄｌｙ ｉｎｃｒｅａｓｅｄꎬ ｗｈｅｒｅａｓ ｔｈｅ ｃｏｎｔｅｎｔｓ ｏｆ ｎａｒｉｎｇｅｎｉｎ ｃｈａｌｃｏｎｅ ａｎｄ ｓａｋｕｒａｎｅｔｉｎ ｗｅｒｅ ｄｅｃｒｅａｓｅｄꎬ ｓｕｇｇｅｓｔｉｎｇ ｔｈａｔ
ｒｅｄ ｌｉｇｈｔ ｍａｙ ｒｅｄｉｒｅｃｔ ｐａｔｈｗａｙ ｆｌｕｘ ａｎｄ ｐｒｏｍｏｔｅ ａ ｓｈｉｆｔ ｉｎ ｆｌａｖｏｎｏｉｄ ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ ｔｏｗａｒｄ ｔｈｅ ｆｌａｖｏｎｏｌ ｂｒａｎｃｈ ｒａｔｈｅｒ ｔｈａｎ
ｕｎｉｆｏｒｍｌｙ ｅｌｅｖａｔｉｎｇ ａｌｌ ｆｌａｖｏｎｏｉｄ ｓｕｂｃｌａｓｓｅｓ. (３) Ｔｒａｎｓｃｒｉｐｔｏｍｅ ａｎａｌｙｓｉｓ ｓｈｏｗｅｄ ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔ ｕｐｒｅｇｕｌａｔｉｏｎ ｏｆ ｋｅｙ ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ
ｇｅｎｅｓ ｉｎ ｆｌａｖｏｎｏｉｄ ｂｉｏｓｙｎｔｈｅｓｉｓꎬ ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ Ｆ３Ｈꎬ ＦＬＳꎬ ＤＦＲ ａｎｄ ＬＡＲꎬ ａｎｄ ｂｏｔｈ ＤＥＧｓ ａｎｄ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ ａｃｃｕｍｕｌａｔｅｄ
ｍｅｔａｂｏｌｉｔｅｓ ｗｅｒｅ ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙ ｅｎｒｉｃｈｅｄ ｉｎ ｔｈｅ ｆｌａｖｏｎｏｉｄ ｂｉｏｓｙｎｔｈｅｓｉｓ ｐａｔｈｗａｙ. Ｉｎ ｃｏｎｃｌｕｓｉｏｎꎬ ｒｅｄ ｌｉｇｈｔ ｐｒｏｍｏｔｅｓ ｆｌａｖｏｎｏｉｄ
ａｃｃｕｍｕｌａｔｉｏｎ (ｐａｒｔｉｃｕｌａｒｌｙ ｆｌａｖｏｎｏｌｓ) ｉｎ Ｐ. ｐｅｔｉｏｌｏｓａ ｌｅａｖｅｓ ｂｙ ｕｐｒｅｇｕｌａｔｉｎｇ ｋｅｙ ｂｉｏｓｙｎｔｈｅｔｉｃ ｇｅｎｅｓ ａｎｄ ｍｏｄｕｌａｔｉｎｇ
ｐａｔｈｗａｙ ｆｌｕｘ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ. Ｔｈｅｓｅ ｆｉｎｄｉｎｇｓ ｐｒｏｖｉｄｅ ａ ｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌ ｂａｓｉｓ ｆｏｒ ｌｉｇｈｔ￣ｑｕａｌｉｔｙ￣ｂａｓｅｄ ｒｅｇｕｌａｔｉｏｎ ｏｆ ｓｅｃｏｎｄａｒｙ
ｍｅｔａｂｏｌｉｓｍ ｔｏ ｉｍｐｒｏｖｅ ｔｈｅ ｑｕａｌｉｔｙ ｃｏｎｓｉｓｔｅｎｃｙ ｏｆ Ｐ. ｐｅｔｉｏｌｏｓａ ａｎｄ ｔｏ ｓｕｐｐｏｒｔ ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ ｃｕｌｔｉｖａｔｉｏｎ ｕｎｄｅｒ ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ
ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔｓ.
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ: Ｐｙｒｒｏｓｉａ ｐｅｔｉｏｌｏｓａꎬ ｌｉｇｈｔ ｑｕａｌｉｔｙ￣ｒｅｇｕｌａｔｅｄꎬ ｆｌａｖｏｎｏｉｄ ｂｉｏｓｙｎｔｈｅｓｉｓꎬ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌｌｙ ａｃｃｕｍｕｌａｔｅｄ ｍｅｔａｂｏｌｉｔｅｓ
(ＤＡＭｓ)ꎬ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌｌｙ ｅｘｐｒｅｓｓｅｄ ｇｅｎｅｓ (ＤＥＧｓ)

水 龙 骨 科 ( Ｐｏｌｙｐｏｄｉａｃｅａｅ ) 植 物 有 柄 石 韦 的光受体[ 如隐花色素、紫外光受体和光敏色素
(Ｐｙｒｒｏｓｉａ ｐｅｔｉｏｌｏｓａ) 是一种重要的药用蕨类植物ꎬ (ｐｈｙｔｏｃｈｒｏｍｅꎬＰｈｙ)] 协同感知外界环境中的光谱
主要生长在中国北方及长江中下游地区的山地裸 变化ꎬ并将光信号转化为细胞核内的转录调控响
露岩石或岩石缝隙湿润处ꎮ 有柄石韦为中药石韦 应ꎬ进 而 调 控 自 身 的 次 生 代 谢 过 程 ( Ｃｏｎｔｒｅｒａｓ￣
的基原植物之一ꎬ具有清肺止咳、利尿通淋和凉血 Ａｖｉｌéｓ ｅｔ ａｌ.ꎬ ２０２４)ꎮ 其中ꎬ红光主要由 Ｐｈｙ 感知ꎬ
止血等功效ꎬ临床上主要用于治疗热喘咳、小便不 Ｐｈｙ 在红光激活后由 Ｐｒ 型转变为 Ｐｆｒ 型并进入细
通、热淋、血淋、石淋和尿血等病症( 国家药典委员 胞核ꎬ与 ＰＩＦ( ｐｈｙｔｏｃｈｒｏｍｅ￣ｉｎｔｅｒａｃｔｉｎｇ ｆａｃｔｏｒｓ) 等 光
会ꎬ２０２０)ꎬ同时也是多种中药降糖方剂中的中药 信号负调控因子互作并促其降解ꎬ从而解除对光
组成部分(常姣等ꎬ２０２３)ꎮ 近年来ꎬ已有研究围绕 形态建成及次生代谢相关基因的抑制( Ｇａｏ ｅｔ ａｌ.ꎬ

有柄石韦的化学成分与药理作用展开( 邓嘉惠等ꎬ ２０２３)ꎮ 与此同时ꎬ光照可抑制 ＣＯＰ１ 等 Ｅ３ 泛素
２０２５)ꎬ但进一步研究发现ꎬ石韦属植物的功效与 连接酶复合体的核内活性ꎬ促进 ＨＹ５ 等正调控因
化学成分会因生长环境不同而存在差异ꎬ导致临 子稳定积累( Ｍａｎｋｏｔｉａ ｅｔ ａｌ.ꎬ ２０２４)ꎮ ＨＹ５ 作为光
床疗效不稳定ꎮ 邓嘉惠等(２０２５) 研究表明ꎬ石韦 信号下游核心转录因子ꎬ与 ＭＹＢ、ｂＨＬＨ 等转录因
属植物富含黄酮、酚酸等多类次生代谢物ꎬ其中黄 子协同ꎬ直接或间接激活 ＰＡＬ、ＣＨＳ、ＣＨＩ、Ｆ３Ｈ、ＦＬＳ
酮类化合物既与其清肺止咳、抗炎抗氧化等药理 和 ＤＦＲ 等黄酮合成结构基因的表达ꎬ从而推动黄
活性密切相关ꎬ也常被作为药材质量评价与资源 酮生物合成通路通量提升并影响不同分支产物的
开发的重要关注成分ꎮ 因此ꎬ从可控环境因子出 分配(Ｂｈａｔｉａ ｅｔ ａｌ.ꎬ ２０２１)ꎮ
发解析黄酮合成与积累的调控规律ꎬ对于提升有 从代谢途径层面看ꎬ黄酮类化合物属于苯丙
柄石 韦 药 材 品 质 的 一 致 性 与 稳 定 性 具 有 重 要 烷代谢的下游重要分支ꎬ通常由 ＰＡＬ、Ｃ４Ｈ 和 ４ＣＬ

意义ꎮ 等催化形成对香豆酰辅酶 Ａ 后ꎬ经 ＣＨＳ 与 ＣＨＩ 生
光是植物光合作用的原料ꎬ也是介导植物生 成黄烷酮 / 查耳酮骨架ꎬ再由 Ｆ３Ｈ 和 Ｆ３′Ｈ 等羟化
长发育过程的重要生态因子ꎬ同时还能通过调控 酶进一步修饰并进入不同分支ꎬ其中 ＦＬＳ 催化形
植物的防御机制与基因表达ꎬ影响其代谢产物的 成黄酮醇( 如山奈酚、槲皮素及其糖苷)ꎬ而 ＤＦＲ、
生成( Ｌａｚｚａｒｉｎ ｅｔ ａｌ.ꎬ ２０２１)ꎮ 植物会利用其特有 ＬＡＲ / ＡＮＲ 等则与原花青素等分支存在底物竞争关