《Gene Reports》：Solvent polarity-driven phytochemical landscape of
Pontederia crassipes: A comparative GC–MS approach for sustainable bioprospecting
编辑推荐：
•溶剂极性显著影响了凤眼莲（Pontederia crassipes）的植物化学组成。•通过GC–MS分析，乙醇和甲醇提取物表现出最高的生物活性代谢物回收率。•植物化学组成对比分析在五种溶剂提取物中鉴定出1272种化合物。•建立了一种溶剂特异性提取策略，以最大限度地回收具有药
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溶剂极性显著影响了凤眼莲（Pontederia crassipes）的植物化学组成。
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通过GC–MS分析，乙醇和甲醇提取物表现出最高的生物活性代谢物回收率。
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植物化学组成对比分析在五种溶剂提取物中鉴定出1272种化合物。
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建立了一种溶剂特异性提取策略，以最大限度地回收具有药理意义的植物化学成分。
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研究结果支持将凤眼莲（Pontederia crassipes）作为高附加值天然产品的可再生资源进行可持续利用。
引言
获得安全且可持续的淡水资源仍然是全球最重大的环境与健康挑战之一，超过23亿人缺乏安全管理的饮用水服务（联合国儿童基金会，世界卫生组织，2024）。淡水生态系统日益受到人为污染、气候变化、栖息地退化以及入侵性水生高等植物的快速蔓延的威胁。其中，凤眼莲（水葫芦，Pontederia crassipes）被国际自然保护联盟（IUCN）认定为世界上最具侵略性的入侵植物物种之一。其不受控制地生长会堵塞水道、阻碍航运、降低溶解氧水平、破坏水生生物多样性，并在全世界范围内造成巨大的生态、经济和社会损失（Francis, 2012; Pott and Pott, 2022）。
尽管凤眼莲具有入侵性，但由于其丰富的植物化学组成和多样的工业应用前景，它已成为一种有前途的可再生生物资源。近期研究表明，它在植物修复、生物燃料生产、绿色纳米技术、循环生物经济以及高附加值生物活性化合物（具有药物和营养保健价值）回收方面具有巨大潜力（Sierra-Carmona et al., 2022; Jha and Li, 2025; de Lima et al., 2022; Ratnani et al., 2024; Cherwoo et al., 2025）。因此，将这种入侵性生物质转化为高附加值产品是一种环境可持续策略，它不仅有助于减轻生态损害，还支持循环经济的原则以及联合国可持续发展目标（SDGs），特别是促进负责任资源利用、环境可持续性和废物资源化方面的目标（Sierra-Carmona et al., 2022; Jha and Li, 2025; de Lima et al., 2022; Ratnani et al., 2024）。植物化学谱分析在鉴定可用于治疗和工业应用的生物活性化合物方面发挥着关键作用。在现有的分析技术中，气相色谱-质谱联用技术（GC–MS）仍然是表征挥发性和半挥发性植物化学成分最可靠的平台之一。然而，提取效率强烈受溶剂极性的影响，溶剂极性决定了不同类别植物化学成分的溶解度和回收率。因此，选择合适的提取溶剂是最大化植物化学成分产量并获得化学多样性提取物用于下游应用的关键步骤。
本研究利用GC–MS系统评估溶剂极性的影响，调查凤眼莲（P. crassipes）的植物化学组成。采用五种极性递增的提取溶剂——己烷、氯仿、乙酸乙酯、乙醇和甲醇——比较植物化学成分的定性和定量差异。尽管先前研究已报道了凤眼莲的生态意义、基因组特征、植物修复能力以及药用应用，但全面的溶剂依赖性植物化学成分对比研究仍较为有限（Jha and Li, 2025; de Lima et al., 2022; Huang et al., 2024; Cherwoo et al., 2025; Allah et al., 2024）。为弥补这一研究空白，本调查研究提供了五种溶剂提取物的GC–MS可检测谱系的初步对比，以回收具有药理意义的化合物。本研究的目的是利用GC–MS表征凤眼莲的植物化学成分，评估溶剂极性的影响对生物活性化合物的多样性和丰度的影响，并对五种溶剂提取物的GC–MS可检测谱系进行初步对比，以支持这种入侵性水生物种作为可再生资源在药物、营养保健品和环境生物技术领域的可持续利用。
章节摘要
研究设计
本实验研究旨在利用气相色谱-质谱联用技术（GC–MS）调查溶剂极性对凤眼莲（Pontederia crassipes）植物化学组成的影响。研究目的是比较覆盖极性梯度的五种溶剂——己烷、氯仿、乙酸乙酯、乙醇和甲醇——的GC–MS可检测化学谱系，以确定能够产生最多样化和相对最丰富的GC–MS可检测化合物的溶剂。本研究未进行衍生化处理
结果
1216个峰对应于每种提取物中计数的1000种化合物（同一种提取物中存在216次重复的库匹配，例如氯仿中二十烷在21个保留时间处出现），以及合并各提取物间共有化合物后所有提取物中共892种不同化合物。对以五种极性递增溶剂（己烷、氯仿、乙酸乙酯、乙醇和甲醇）制备的凤眼莲（Pontederia crassipes）提取物进行气相色谱-质谱联用技术（GC–MS）分析，揭示了其化学组成极为丰富
讨论
脂肪酸甲酯类化合物如正十六烷酸甲酯、亚油酸甲酯及相关化合物在甲醇提取物中显著富集。这些推测鉴定的化合物已广泛被认为是具有抗氧化、抗炎和抗菌活性的重要成分，并被广泛报道为药用植物治疗潜力的重要贡献者。这些化合物在极性溶剂提取物中的优势地位与此前的植物化学研究结果一致
结论
本初步研究表明，提取溶剂与凤眼莲（Pontederia crassipes）GC–MS可检测化学谱系的差异相关联。在本次单次运行的比较中，己烷和甲醇显示出每种提取物中不同化合物的最高数量，而乙醇显示的最低。这些观察结果需要通过独立的提取和分析重复实验进行确认，才能确立可重复的溶剂依赖性效应。对这些结果的确认
CRediT作者贡献声明
D. Dinesh Kumar：撰写——初稿，研究方法，调查，形式分析，数据整理，概念构思。X. Chandra Philip：研究方法，调查，形式分析。S. Sundarapandian：验证，研究方法，调查，形式分析。Balaji Karunakaran：撰写——审阅与编辑，撰写——初稿，监督，项目管理，概念构思。Madhan Krishnan：撰写——审阅与编辑，调查，形式分析。
伦理声明
已获得Mahatma Gandhi医学院和研究所机构审查委员会（IRB）的批准，用于植物材料的采集和利用，尽管本研究不涉及人类受试者或实验动物。
资金支持
作者声明本文所述工作未获得任何相关资金支持。
利益冲突声明
作者声明不存在利益冲突，并对本文的内容和撰写承担全部责任。
D. Dinesh Kumar|X. Chandra Philip|S. Sundarapandian|Balaji Karunakaran|Madhan Krishnan
