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为解决 Munkoyo 发酵中植物物种不明、缺乏分子鉴定及土壤因素影响不清的问题，研究人员开展了赞比亚 Munkoyo 发酵用植物物种鉴定及土壤特征研究。结果鉴定出 3 种常见植物，证实 ITS2 是有效 DNA 条形码，发现土壤质地影响植物分布，为 Munkoyo 生产研究提供依据。
在非洲，许多以谷物为主食的国家中，传统谷物发酵食品和饮料是人们饮食的重要组成部分，对粮食和营养安全意义重大。Munkoyo 作为赞比亚及周边地区一种传统的非酒精发酵饮料，由谷物和野生植物的生根发酵制成。它不仅口感清爽、营养丰富，还被认为有预防和治疗腹泻、便秘等健康功效，在各种场合广泛饮用 。然而，目前存在诸多问题。一方面，用于制作 Munkoyo 的植物物种在不同地区尚不明确，市场上难以辨别具体植物种类，这导致饮料口味和品质存在差异 。另一方面，传统分类方法在鉴定植物物种时面临挑战，当植物特征不完整或相似时，难以准确识别。而且，对于影响发酵过程的微生物群落的非生物土壤属性和植物内在因素了解有限。为解决这些问题，来自瓦赫宁根大学与研究中心（Wageningen University and Research）和赞比亚大学（University of Zambia）等机构的研究人员开展了相关研究。该研究成果发表在《BMC Plant Biology》上，对于深入理解 Munkoyo 生产的生物学和环境决定因素具有重要意义。
研究人员采用了多种技术方法。在植物样本采集与鉴定方面，于 2020 年 12 月至 2021 年 11 月，在赞比亚多个地区，由熟悉 Munkoyo 植物的当地人员协助采集样本，通过与植物标本馆参考标本及在线植物数据库对比进行形态学鉴定。在分子特征分析上，选取 15 个有凭证的植物标本，提取叶片 DNA，利用通用引物对 matK、rbcL 和 ITS2 进行 PCR 扩增和测序，之后进行序列比对和数据分析 。土壤样本采集则与植物采样同步，分析土壤的多种理化参数，运用统计分析方法探究土壤性质与植物分布的关系。
研究结果如下：
- 形态学特征：研究共鉴定出 15 个植物标本，均属于豆科（Fabaceae），分属两属，即鹿霍属（Rhynchosia Lour.）和 Eminia Taub. 属。其中，8 个标本为 Rhynchosia insignis (O.Hoffm.) R.E.Fr.，其特点是有多个直立茎，茎上有淡黄色腺毛，叶为 1 - 3 小叶，小叶卵形，花黄色带紫色脉纹；4 个标本是 Rhynchosia heterophylla Hauman，表现为直立灌木，有多个直立枝条，茎有粘性，叶 1 - 3 小叶，花黄色；3 个标本为 Eminia holubii (Hemsl.) Taub.，具有从木质根茎长出的蔓生或攀缘茎，叶为 3 小叶，小叶卵形至狭椭圆形。此外，Rhynchosia 属植物的根呈淡黄色，E. holubii 的根去皮后为白色。
- 分子特征：
- PCR 扩增和序列特征：3 种候选条形码（matK、rbcL 和 ITS2）对 15 个植物标本的 PCR 扩增和测序成功率均为 100%。matK DNA 序列长度在 819 - 871bp，平均 GC 含量 28.03%；rbcL 序列在 573 - 599bp，平均 GC 含量 43.09%；ITS2 序列在 350 - 466bp，平均 GC 含量 49.32%。
- 种间和种内距离分析：基于 Kimura 2 - 参数模型（K2P）计算遗传距离，ITS2 显示出最高的最小种间遗传距离（0.0185）、最大种内遗传距离（0.0033）和总体平均遗传距离（0.0804），表明其遗传变异性最高，最适合用于物种鉴定。
- 系统发育分析：构建最大似然树发现，3 种标记都能在属水平区分分类群，但 ITS2 分辨率更高，能将 3 种植物区分成不同分支，与形态学鉴定结果相符。对来自其他地区样本的分析也证实，ITS2 在物种水平鉴定准确性高，而 matK 和 rbcL 存在分辨率不足的问题。
- 土壤性质对 Munkoyo 植物分布的影响：研究发现不同采样点的土壤性质存在显著差异，包括土壤颗粒大小（粘土、砂土和粉砂）、pH、有机质（OM）、电导率（EC）、有效磷（available P）、田间持水量（FC）和永久萎蔫点（PWP）等。典范对应分析（CCA）表明，土壤质地与 Munkoyo 植物物种分布显著相关。R. insignis 和 E. holubii 在砂土中更常见，R. heterophylla 则在粘土含量较高的土壤中更普遍。此外，土壤化学性质也影响物种分布，E. holubii 与高总氮（TN）、低 pH 和低有效磷的土壤相关，而 Rhynchosia 属植物则偏好高 pH、高有效磷和低 TN 的土壤。
研究结论和讨论部分指出，本研究通过传统形态学和先进分子技术，成功鉴定出 3 种常用的 Munkoyo 植物物种，并证明 ITS2 是可靠的 DNA 条形码，有助于准确识别植物物种，为进一步研究不同物种对饮料成分和品质的影响奠定基础，也有利于建立参考数据库，用于食品认证、追溯和法医植物学等领域。同时，研究明确了土壤质地对 Munkoyo 植物分布的影响，为理解 Munkoyo 生产的生物学和环境决定因素提供了依据，对这些植物的驯化和栽培具有重要指导意义。未来还需进一步研究确定植物对土壤条件的明确偏好，以及微生物群落对植物生长和发酵过程的具体作用，采用多学科方法促进 Munkoyo 植物的可持续生产。
