组织特异性黄酮与酚酸分配协同调控Ormosia henryi Prain生物活性的代谢组学解析

《BMC Plant Biology》：Tissue-specific partitioning of flavonoids and phenolic acids coordinates bioactivities in Ormosia henryi Prain

本研究针对药用植物Ormosia henryi Prain活性成分分布不清的问题，通过LC-MS/MS非靶向代谢组学技术系统分析其6种组织（新叶、老叶、茎皮、茎木质部、根皮、根木质部）中酚类化合物的积累模式。研究发现老叶富含黄酮类物质（总黄酮含量最高），根皮富集酚酸（总酚含量最高），且组织提取物表现出显著的抗氧化（DPPH/ABTS+清除、FRAP还原能力）和降血糖活性（α-淀粉酶/α-葡萄糖苷酶抑制）。相关性分析揭示黄酮/酚酸含量与核心代谢物（如新橙皮苷、香叶基芹菜素）及生物活性的协同调控网络，为开发天然抗氧化剂和降血糖药物提供了理论依据和候选标志物。

　　

在慢性疾病负担日益加重、合成药物毒性引发关注的背景下，植物天然药物因其多靶点协同治疗作用和低毒性风险成为研究热点。作为传统中药，Ormosia henryi Prain的根、叶、茎等部位被用于祛风湿、活血消肿，但其活性成分（尤其是黄酮和酚酸）的组织分布规律及功能关联尚不明确，限制了其资源的高效开发。

为解决这一问题，张如意团队在《BMC Plant Biology》发表研究，通过液相色谱-串联质谱（LC-MS/MS）非靶向代谢组学技术，系统分析O. henryi Prain六种组织（新叶NL、老叶OL、茎皮SB、茎木质部SX、根皮RB、根木质部RX）的代谢谱，结合总黄酮含量（TFC）、总酚含量（TPC）测定及体外抗氧化（DPPH、ABTS⁺、FRAP）和降血糖活性（α-淀粉酶α-AMS、α-葡萄糖苷酶α-GC抑制）评价，揭示组织特异性代谢物积累与生物功能的关联。

关键技术方法包括：采集3年生O. henryi Prain幼苗六种组织，通过LC-MS/MS进行代谢物检测与鉴定；采用主成分分析（PCA）、正交偏最小二乘判别分析（OPLS-DA）筛选差异积累代谢物（DAMs）；通过KEGG数据库注释代谢通路；利用相关性网络分析核心代谢物与生物活性的关联。

代谢谱揭示组织特异性化学多样性

研究共鉴定4093种代谢物，其中黄酮类（5.42%）和酚酸（2.37%）为关键活性成分。聚类分析显示，叶组织（NL、OL）与根组织（RB、RX）代谢谱显著分离，茎部组织（SB、SX）自成一类，表明代谢物积累具有组织特异性。

差异代谢物筛选与功能模块划分

通过OPLS-DA模型筛选出3368个DAMs，其中363个为共差异代谢物（含29种黄酮和5种酚酸）。K-means聚类将DAMs分为8个表达模式亚类，如亚类3（660个DAMs）在老叶中富集，亚类1（570个DAMs）在根皮中优势积累。黄酮类物质在老叶中含量最高（16.19 mg/g DW），酚酸在根皮中峰值（21.59 mg/g DW），茎木质部则活性成分最低。

黄酮与酚酸的空间分布规律

热图分析显示黄酮积累模式可分为五类：新叶特异性（如新橙皮苷）、老叶富集（如杜荆素）、根皮优势（如香叶基芹菜素）等；酚酸则分为四类，如根皮与根木质部共积累型（如香草苷）。老叶中福橘素含量为新叶的114倍，根木质部中柚皮素含量为根皮的167.65倍，凸显空间分布特异性。

核心代谢物协同调控网络

相关性网络分析发现，新橙皮苷节点度最高（degree=16），与多种黄酮（如木犀草素-7-葡萄糖醛酸苷）正相关，形成功能模块。黄酮与酚酸间协同作用显著，可能与苯丙氨酸共同前体通路有关。

体外活性验证组织功能差异

老叶提取物抗氧化活性最强（ABTS⁺IC₅₀=0.07 μg/mL，FRAP=0.1857 mg TE/g），根皮对DPPH清除效果最佳（IC₅₀=97.97 μg/mL）。降血糖方面，新叶和老叶对α-AMS和α-GC抑制活性最强（IC₅₀分别为1.88-3.42 μg/mL），显著优于阿卡波糖。

代谢物-活性关联标志物识别

皮素-4'-葡萄糖苷与DPPH清除能力负相关（r=-0.699），对羟基苯乙酰硫羟肟酸与FRAP正相关（r=0.832），芹菜素对α-AMS/α-GC抑制贡献显著，被确定为关键功能标志物。

本研究首次绘制O. henryi Prain全株酚类化合物分布图谱，阐明黄酮与酚酸的组织特异性积累协同调控抗氧化和降血糖活性的分子基础，为靶向开发该药用植物资源提供理论依据和实践方向。