南非药用Stachys属植物的民族植物学价值、化学特征与系统发育关系研究

南非Stachys属植物在传统医学中具有重要应用价值，但相关研究仍存在空白。为解决这一问题，研究人员对10种具有民族植物学意义的南非Stachys物种开展综合性研究，整合传统用途记载、化学分析（HS-SPME-GC-MS和UHPLC-MS）及系统发育分析（trnL、ITS和rps16测序）。研究发现83种挥发性成分和24种非挥发性成分，鉴定出verbascoside、harpagide等活性物质，并通过DNA数据划分出3个进化分支。该研究首次系统揭示了南非Stachys的药用潜力与分类关系，为后续药理开发和传统知识保护奠定基础。

　　

南非拥有全球最丰富的Stachys植物资源，其中42个物种中有22种为特有。这类植物在当地传统医学中广泛应用于治疗呼吸系统疾病、泌尿系统感染和炎症，常以茶剂或外用药形式使用。然而，与地中海和中东地区广泛研究的Stachys物种相比，非洲物种的化学成分和系统发育关系长期缺乏系统研究。这种知识空白不仅阻碍了对其药用价值的科学验证，也影响了该属植物的分类学界定——由于形态变异大、自然杂交频繁，Stachys属的种间关系被公认为分类学难题。

为填补这一空白，Ryan D. Rattray团队在《Journal of Ethnopharmacology》发表研究，首次对10种南非药用Stachys开展多学科整合分析。研究人员采用民族植物学文献调研、化学分析（顶空固相微萃取-气相色谱-质谱联用HS-SPME-GC-MS和超高效液相色谱-质谱UHPLC-MS）和分子系统学方法（叶绿体基因trnL、rps16及核基因ITS测序），对67份采自南非各地的样本进行系统研究。

关键技术方法

研究团队通过Scopus等数据库系统梳理全球Stachys属传统用途记录；采用HS-SPME-GC-MS分析挥发性成分，使用DB-5MS色谱柱和NIST质谱库鉴定；UHPLC-MS在Waters Synapt G2 qToF-MS系统完成，以HSS T3色谱柱分离，正负离子模式采集数据；DNA提取采用Nucleospin? Plant II试剂盒，扩增trnL、ITS和rps16基因后经ABI 3500测序；系统发育分析采用最大简约法(MP)、最大似然法(ML)和贝叶斯推断(BI)。

结果与发现

3.2. 民族植物学

文献分析揭示南非11种土著Stachys的药用记录，其中S. aethiopica应用最广（10条记录），主要用于泌尿系统（5条）和呼吸系统（5条）疾病。全球数据表明Stachys最常用于镇痛（28条记录）和药用茶剂（24条），而南非物种的茶剂使用与地中海地区传统高度相似。

3.3. 植物化学成分

HS-SPME-GC-MS鉴定出α-蒎烯(α-pinene)、β-石竹烯(β-caryophyllene)等83种挥发性成分，主成分分析(PCA)将物种分为三组：I组（如S. linearis含乙酸芳樟酯39.18%）、II组（S. aurea富含柠檬烯22.15%）和III组（S. aethiopica含氧化石竹烯12.60%）。UHPLC-MS发现24种非挥发性成分，包括iridoid glycosides（环烯醚萜苷类）如harpagide和phenylpropanoid glycosides（苯丙素苷类）如verbascoside，其抗氧化和抗炎活性已被文献证实。

3.4. 系统发育数据

结合叶绿体和核基因数据构建的系统发育树显示三个显著分支：I支（S. linearis与S. cuneata，支持率PP=1.0）、II支（S. hyssopoides与S. spathulata，MLP=92）和III支（S. aethiopica与S. bolusii，MPB=100）。化学与分子数据共同支持将争议物种S. linearis和S. rugosa划分为独立物种。

结论与意义

该研究首次建立南非药用Stachys的"传统用途-化学成分-遗传关系"三维研究框架，发现挥发性成分易受环境影响，而非挥发性成分（如harpagide）更具分类学价值。通过鉴定verbascoside等已知活性物质，为传统用途提供科学依据；同时揭示的化学型与遗传分支对应关系，为后续资源开发和保护策略制定提供理论基础。这项工作不仅填补了非洲Stachys研究的空白，也为全球Lamioideae亚科的分类学研究提供了新视角。