科索沃地区特有植物Centaurea kosaninii挥发性有机物与抗氧化活性的种群间差异研究

本研究针对巴尔干半岛特有植物Centaurea kosaninii的生态适应机制不明问题，通过分析5个野生种群的遗传变异、挥发性有机物（VOCs）组成及抗氧化活性（DPPH/FRAP），首次揭示其低遗传多样性但显著化学分化的特征，为濒危物种保护与植物-环境互作研究提供新范式。

　　

科索沃地区特有的Centaurea kosaninii作为巴尔干半岛的濒危植物，其生存正面临全球环境变化的严峻挑战。这类狭域分布物种的生态适应机制尚未明晰，而传统研究往往忽视其分子层面的化学防御策略。更棘手的是，尽管该物种已被列入科索沃保护名录，但关于其遗传背景、次生代谢产物谱（如挥发性有机物VOCs和酚类物质）的系统研究几乎空白，这严重制约了保护策略的制定和潜在生物技术价值的开发。

为破解这一困局，来自科索沃教育科技部资助的研究团队联合德国iDiv研究中心（DFG支持）的科学家们，对科索沃境内5个野生种群展开多维度分析。研究成果发表于《Biochemical Systematics and Ecology》，首次绘制出C. kosaninii的化学防御图谱：通过DNA条形码技术揭示种群间极低的遗传变异，同时发现107种VOCs的显著地理分化模式；更突破性的是，该研究证实叶片与花序的总酚含量（TPC）和总黄酮含量（TFC）差异可解释其DPPH自由基清除活性的梯度变化，这些发现为理解植物在蛇纹岩等极端生境中的适应策略提供了分子证据。

关键技术方法包括：1）基于核基因ITS和叶绿体rbcl的DNA条形码分析；2）水蒸气蒸馏法提取VOCs后结合气相色谱（GC）鉴定；3）分光光度法测定TPC、TFC及DPPH/FRAP抗氧化活性；4）采用主成分分析（PCA）和随机森林算法（Boruta）解析化学组分差异。样本来源于科索沃Sht?rpc?等5个典型种群，每个点采集5株个体的叶片与花序。

【分子分析】
核基因ITS序列（690bp）显示所有个体完全一致，与近缘种C. salonitana相似度达99.69%；叶绿体rbcl基因（585bp）同样呈现高度保守性，暗示该物种可能经历近期遗传瓶颈。

【VOCs特征】
从5个种群共鉴定107种VOCs成分，以正二十七烷（heptacosane）、棕榈酸（hexadecanoic acid）和[Z,Z,Z]-9,12,15-十八碳三烯酸（α-亚麻酸）为主导。多元统计分析表明不同种群VOCs谱具有显著空间分异，可能与局部环境压力选择有关。

【抗氧化活性】
叶片TPC（45.2±6.8 mg GAE/g）显著高于花序（32.1±5.2 mg GAE/g），且与DPPH清除率呈强相关（r>0.8）；而FRAP还原力关联性较弱（r≈0.5），提示酚类物质主要通过电子转移机制发挥抗氧化作用。

这项研究开创性地构建了C. kosaninii的化学防御基线数据，其价值体现在三方面：首先，低遗传多样性但高化学可塑性的发现，挑战了传统保护生物学中"遗传多样性决定适应潜力"的认知；其次，VOCs地理变异模式为理解植物对异质生境的代谢响应提供新视角；最后，TPC-TFC与抗氧化活性的量化关系，为开发天然抗氧化剂指明了筛选方向。作者团队特别强调，未来需结合转录组学等手段，探究该物种在蛇纹岩基质中耐受重金属的分子机制，这将为生态恢复与药用开发开辟新路径。