Page 13 - 《广西植物》2022年第12期

１２ 期 霍冬敖等: 基于 ＵＰＬＣ￣ＭＳ / ＭＳ 技术的野生及栽培韭菜籽的代谢组学研究 ２ ０ ０ ３

属于新呋甾烷型皂苷ꎬ在韭菜籽中约为多星韭籽 酸及其衍生物、６ 种生物碱、４ 种糖及醇类、４ 种维
中的 ７.８×１０ 倍ꎮ 从表 １ 可以看出ꎬ在多星韭籽中 生素、２ 种萜类、２ 种脂质、１ 种木脂素和香豆素类
５
上调幅度大的差异代谢物种类较多ꎬ主要是黄酮 以及与 １ 种新木质素ꎻ下调代谢物中有 ７３ 种黄
和甾体皂苷ꎬ而下调幅度大的差异代谢物主要是 酮、６９ 种脂质、４６ 种氨基酸及其衍生物、４６ 种酚
甾体皂苷ꎮ 酸、３２ 种有机酸、２５ 种生物碱、２０ 种糖及醇类物
２.４ 代谢通路 质、１８ 种核苷酸及其衍生物、１４ 种萜类、１２ 种甾
差异代谢物的通路富集分析有助于了解代谢 体、１０ 种木脂素和香豆素类、８ 种维生素、３ 种鞣质
途径的变化机制ꎬ使用 ＫＥＧＧ ＰＡＴＨＷＡＹ 数据库 以及苯乙烯、对羟基桂皮酸酰对羟基苯乙胺等ꎮ

注释检测到的差异代谢物并进行通路富集分析ꎮ 从本研究看出ꎬ不是所有的差异代谢物质在多星
在多星韭籽与韭菜籽 ４９２ 种差异代谢物中ꎬ共注 韭籽中都比韭菜籽高ꎬ不应过分青睐野生植物品
释到 ８４ 条代谢通路ꎬ其中差异代谢物富集较多且 种ꎬ而应 根 据 研 究 目 的 与 不 同 需 求 选 择 性 加 以

显著的通路有 ２￣氧代羧酸代谢、苯丙烷生物合成、 利用ꎮ
黄酮和黄酮醇的生物合成、类黄酮生物合成、托烷 ３.２ 多星韭籽与韭菜籽差异代谢通路
和哌啶及吡啶生物碱的生物合成、赖氨酸代谢等 本研究基于 ＫＥＧＧ ＰＡＴＨＷＡＹ 数据库对差异
(图 ７)ꎮ 图 ７ 结果表明ꎬ每种代谢途径有多种代谢 代谢物进行注释ꎬ共获得了 ８４ 条代谢通路ꎬ其中ꎬ
物参与ꎬ部分代谢物也可参与多个代谢途径ꎮ 以 Ｐ ４ 条通路的差异代谢物多且较为显著ꎬ分别是黄酮
≤０.０１ 为阈值ꎬ共筛选到 ４ 条富集极显著的通路 和黄酮醇的生物合成、托烷、哌啶和吡啶生物碱的
(表 ２)ꎮ 因此ꎬ通过查阅相关文献ꎬ本研究构建了 生物合成、类黄酮生物合成、苯丙烷生物合成ꎮ 其
甾体皂苷的生物合成途径ꎮ 甾体皂苷是由甾体皂 中ꎬ苯丙烷代谢途径是植物次生代谢产物合成的
苷元和糖基缩合而成的糖基皂苷ꎮ 甾体皂苷有许 主要途径之一ꎬ可为下游次生代谢产物的合成提
多糖基ꎬ包括阿拉伯糖、鼠李糖、半乳糖、葡萄糖、 供原料ꎮ 植物 的 许 多 次 生 代 谢 产 物ꎬ如 色 素、酚
木糖、呋喃糖等ꎬ在 ２ 组差异代谢物中ꎬ检测到多 酸、黄酮、类黄酮、木质素等都是由这一代谢途径
星韭籽中丙酮酸、薯蓣皂苷元、偏诺皂苷元、阿拉 及其分支途径产生( 欧阳光察和薛应龙ꎬ１９８８ꎻ文
伯糖苷等显著上调表达ꎬ其 ｌｏｇ ( ＦＣ) 值分别是韭 欢等ꎬ２０１７)ꎮ 苯丙氨酸被苯丙氨酸脱氨酶( ＰＡＬ)
２
菜籽的 ４.５８、１７.１８、１７.２４、１１.９３ 倍ꎮ 同时发现ꎬ２ 催化产生肉桂酸ꎬ由肉桂酸羟化酶( Ｃ４Ｈ) 产生对
组样品间多种葡萄糖苷、鼠李糖苷、半乳糖苷以及 羟基香豆酸ꎬ经 ４￣香豆酰￣ＣｏＡ 连接酶(４ＣＬ) 催化
木糖含量存在差异ꎬ推测其可能为形成甾体皂苷 生成 ４￣香豆酸 ＣｏＡꎮ 进入下游特异性合成途径ꎬ
的底物或中间物质ꎮ 转化为不同的苯丙素类代谢产物ꎬ包括香豆素、黄
酮类、萜类、木质素、花青素等( 王玉等ꎬ２０１９)ꎮ 因
３ 讨论与结论 此ꎬ苯丙烷类代谢通路与多星韭籽和韭菜籽中黄

酮、类黄酮、萜类和酚酸类物质的差异密切相关ꎮ
３.１ 多星韭籽与韭菜籽差异代谢物 葱属是百合科植物中最为重要的家族之一ꎬ
代谢产物是生物表型的基础ꎬ可以直观有效 而甾体皂苷是葱属植物中最重要的化学成分之
地理解生物学过程及其机制( 熊欢欢等ꎬ２０１９)ꎮ 一ꎬ韭菜籽中含有药用功效的甾体皂苷( 张新茹
本研究采用 ＵＰＬＣ￣ＭＳ / ＭＳ 的广泛靶向代谢组学技 等ꎬ２００９ꎻ曹秀敏等ꎬ２０１５)ꎮ 甾体皂苷具有镇静、

术分析 Ｋｕｎｔｈ 和 Ｒｏｔｔｌ 的代谢组分ꎬ结果表明 Ｋｕｎｔｈ 催眠、降血糖和抗肿瘤、抗真菌、抗病毒、抗氧化、
和 Ｒｏｔｔｌ 组内重复样本的相关系数均在０.９０ ~ ０.９９ꎬ 抗抑郁等重要药理活性作用( 张雪等ꎬ２０２０)ꎮ 本
表明重复性极好ꎬＰＣＡ 结果表明代谢物具有明显 研究鉴定的甾体皂苷是多星韭籽中下调幅度较大
差异ꎮ ２ 种韭籽中共检测到 ７８２ 种代谢物ꎬ其中差 的差异代谢物ꎬ但 ＫＥＧＧ ＰＡＴＨＷＡＹ 数据库缺少
异代谢物检测出 ４９２ 种ꎬ多星韭籽中包括 １１４ 种 修饰甾体皂苷的信息ꎬ本研究无法对其上下游代
上调代谢物和 ３７８ 种下调代谢物ꎮ 上调代谢物中 谢途径进行注释ꎬ通过查阅相关文献ꎬ构建了甾体
有 ３４ 种黄酮、２２ 种甾体、１２ 种核苷酸及其衍生 皂苷的生物合成途径( 张雪等ꎬ２０２０ꎻ廖荣俊等ꎬ
物、１１ 种酚酸、９ 种有机酸、９ 种其他类、６ 种氨基 ２０２０ꎻ单春苗等ꎬ２０２０ꎻ高琳ꎬ２０２０)ꎮ