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柑橘属水果中类黄酮物质的鉴别与代谢多样性研究

【摘要】:类黄酮物质广泛分布于各种植物中,在生物的许多生理活动中起着重要的作用。它也是人类饮食中来源最广含量最丰富的一类多酚化合物,具有抗炎症、抗氧化、抗癌及预防心血管疾病等诸多功效。柑橘类水果中含有丰富的类黄酮化合物,是人类摄入类黄酮的主要膳食来源之一。然而,对于各类柑橘品种不同组织中黄酮类化合物的综合代谢谱与自然多样性的报道还很少。本研究基于非靶向代谢组学方法对62份柑橘种质资源建立了类黄酮代谢物数据库,并通过广泛靶向代谢组学方法进行了定量研究。首先,通过非靶向代谢组学方法在柑橘种质各组织混样中检测到7416个代谢信号,主成分分析揭示了黄皮与其他组织的显著差异;在主要栽培的柚子、柠檬、葡萄柚、甜橙以及宽皮柑橘5大类柑橘种质中注释出117种不同修饰类型的类黄酮,包括7种类黄酮苷元,10种C-糖基化类黄酮,10种C-/O-糖基化类黄酮,44种O-糖基化类黄酮,39种多甲氧基化黄酮以及7个新注释的O-糖基化多甲氧基化类黄酮。定量结果表明,不同类型的类黄酮在各组织间有不同的积累模式。多甲氧基化类黄酮特异在皮层特别是黄皮层富集;含C-糖修饰的类黄酮表现为在黄皮组织中较其他组织更高的积累;而O-糖基化黄酮则较为均衡的分布于各个组织中;至于黄酮苷元,除木犀草素外,含量都普遍较低。对于不同种类的柑橘,宽皮柑橘中的多甲氧基化类黄酮和氧糖基化多甲氧基化类黄酮含量最高,其次则是甜橙。根据类黄酮的种间代谢多样性,聚类分析结果将62个种质清晰地分为5个不同的簇,这与本研究使用的柑橘亚属分类高度吻合。聚类热图显示宽皮柑橘和甜橙的代谢谱表现的极为相似,柠檬和柚子的代谢谱迥异于其它三类品种,而与柚子有高度亲缘关系的葡萄柚却表现出与甜橙更为相似的代谢谱。在邻接树图中,甜橙和宽皮柑橘紧密聚集,与其他3个种类的距离较远,这显示出宽皮柑橘和甜橙具有很密切的遗传关系。同时,葡萄柚也显示与甜橙较近的关系,从代谢角度佐证了其母本是柚,父本是甜橙的假说。综上所述,柑橘的各组织中黄皮层具有较显著的类黄酮积累差异,并且类黄酮含量在不同种群中的变异可以做为柑橘种属驯化演变的一个重要参考指标。

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