探秘木通属果实代谢组：揭示A. trifoliata、A. trifoliata ssp. australis和A. quinata果肉生物活性成分差异与价值

为探究木通属（Akebia）果实果肉化学成分，研究人员对A. trifoliata（AKT）、A. trifoliata ssp. australis（AKA）和A. quinata（AKQ）果肉进行代谢组分析。结果显示，三者代谢物组成差异显著，AKT 营养和药用价值高。该研究为木通属果实利用提供依据。

　　在大自然的奇妙 “药箱” 里，木通属植物一直占据着独特的位置。A. trifoliata、A. trifoliata ssp. australis和A. quinata这几种木通属植物，不仅果实香甜可口，还在传统中医领域有着悠久的应用历史，被认为具有抗炎、抗氧化和抗癌等诸多功效。然而，长期以来，尽管它们备受关注且商业潜力巨大，但人们对其果实果肉的化学组成和代谢组情况却知之甚少。以往的研究大多聚焦于分离出的个别生物活性化合物，如黄酮类、皂苷和生物碱等，缺乏对果实中全部代谢物的综合分析。这就好比只看到了森林中的几棵大树，却忽略了整个森林的生态系统。为了填补这一知识空白，深入挖掘木通属果实的潜在价值，来自国内的研究人员开展了一项极具意义的研究。

研究人员以A. trifoliata（AKT）、A. trifoliata ssp. australis（AKA）和A. quinata（AKQ）这三种木通属植物的果肉为研究对象，运用超高效液相色谱 - 串联质谱（UPLC-MS/MS）和气相色谱 - 质谱（GC-MS）技术，对其进行全面的代谢组分析。研究结果令人眼前一亮。在检测和初步鉴定的 1429 种代谢物中，萜类、氨基酸、黄酮类和酚类物质占主导地位 。主成分分析（PCA）显示，这三种植物的代谢谱差异明显，各自呈现出独特的代谢特征。

进一步对差异积累代谢物（DAMs）的分析发现，在 AKA 与 AKT 的比较中，共鉴定出 1012 种 DAMs；AKQ 与 AKA 比较，有 976 种 DAMs；AKQ 与 AKT 比较，则有 960 种 DAMs。这些差异充分反映了三种植物在生化特性上的多样性，以及它们代谢途径和生态适应性的不同。例如，在萜类化合物代谢方面，不同种类的萜类在三种植物中的积累模式差异显著。单萜类中的 Russujaponol E 和 13-Nor-desacylcynaropicrin 在 AKA 中积累较多，而 Blumenol B Glucoside 在 AKT 中含量更高；三萜类中的积雪草酸（Asiatic acid）和马达西酸（Madasiatic acid）在 AKT 中显著积累，表明 AKT 在合成这些化合物方面具有重要作用。

在对生物碱、酚类化合物、黄酮类化合物和氨基酸及其衍生物的积累比较中，也呈现出明显的种间差异。AKT 在大多数生物碱、酚类化合物和黄酮类化合物的积累上表现突出，显示出较高的代谢活性；而 AKA 在这些成分的积累上普遍较低；AKQ 则呈现出中间水平的积累模式 。综合代谢物分析结果，AKT 果肉在营养和药用价值方面表现最为突出，含有多种对健康有益的生物活性化合物，如 L-Isoleucyl-l-Aspartate 参与蛋白质合成，Luteolin 和 6-C-Methylquercetin-3-O-rutinoside 增强抗氧化活性等。相比之下，AKA 的关键代谢物积累较低，营养和药用价值相对有限；AKQ 具有一定的抗氧化剂含量，营养和药用价值处于中间水平。

该研究成果发表在《Food Chemistry: X》上，为木通属植物果实的研究开辟了新的道路。它不仅为优化木通属果实的种植、收获和利用提供了科学依据，还为开发功能性食品和营养保健品指明了方向，有助于充分挖掘木通属植物在农业和医学领域的巨大潜力。

研究人员在研究过程中，主要运用了以下几种关键技术方法：首先，采用 UPLC-MS/MS 和 GC-MS 平台对果肉样本进行代谢物分析。其中，UPLC-MS/MS 用于分析非挥发性代谢物，通过特定的色谱柱分离和质谱检测，依据精确的质荷比、保留时间和二级质谱碎片模式等标准进行代谢物的鉴定和定量；GC-MS 则用于分析挥发性代谢物，利用固相微萃取技术提取挥发性成分，再通过气相色谱分离和质谱检测进行分析。其次，利用 R 软件进行多元数据分析，包括主成分分析（PCA）以评估代谢谱的总体差异，计算皮尔逊相关系数（PCC）判断样本重复性和组间差异，并生成热图直观展示数据 。

在研究结果部分：

• 代谢谱概述：通过对三种木通属植物果肉代谢谱分析，发现萜类化合物（19.79%）含量最高，其次是氨基酸及其衍生物、黄酮类和脂质等。PCA 结果表明三种植物代谢谱明显不同，每种植物内代谢物相关性强，种间相关性较弱。
• 差异积累代谢物分析：对 AKA、AKT 和 AKQ 进行两两比较，鉴定出大量 DAMs，不同比较组中 DAMs 的数量和变化趋势各异。KEGG 富集分析显示，不同比较组的 DAMs 在多种代谢途径中显著富集，如黄酮类生物合成、核苷酸代谢等。
• 种特异性萜类代谢：不同种类萜类在三种植物中积累模式不同，反映出各自独特的代谢策略和生态适应性。
• 关键化合物比较评估：AKT 在大多数生物碱、酚类化合物和黄酮类化合物积累上高于 AKA 和 AKQ；在氨基酸及其衍生物积累上，AKT 低于 AKQ，AKA 最低。
• 比较代谢谱突出A. trifoliata果肉的优势价值：基于代谢物分析，AKT 果肉营养和药用价值最高，AKQ 次之，AKA 最低。

研究结论和讨论部分强调，该研究首次全面比较了三种木通属植物果肉的代谢组，揭示了它们独特的代谢特征和潜在应用价值。AKT 丰富的生物活性化合物使其在营养和医药方面具有较大潜力，AKA 代谢物积累低，AKQ 代谢谱处于中间水平。这些发现不仅有助于理解木通属植物的代谢多样性，还为其在农业、营养和医学领域的应用提供了重要依据，对推动木通属植物的开发利用具有重要意义。