《Plants》：Phenolic Compounds and Antioxidant, Antibacterial, and α-Amylase-/α-Glucosidase-Inhibitory Activities of Plant Species from the Genera Persicaria, Polygonum, and Fallopia
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对来自蓼科（Polygonaceae）中亲缘关系密切的8个物种（Persicaria lapathifolia、Persicaria hydropiper、Persicaria maculosa、Persicaria amphibia、Persicaria m
对来自蓼科（Polygonaceae）中亲缘关系密切的8个物种（Persicaria lapathifolia、Persicaria hydropiper、Persicaria maculosa、Persicaria amphibia、Persicaria minor、Persicaria bistorta、Polygonum aviculare 和 Fallopia convolvulus）在相同环境条件下生长的提取物进行了比较分析。采用分光光度法（spectrophotometric methods）测定了酚类化合物（phenolic compounds）、黄酮类化合物（flavonoids）、羟基肉桂酸（hydroxycinnamic acids）、儿茶素（catechins）、原花青素（proanthocyanidins）和单宁（tannins）的总含量。酚类化合物的最高浓度见于 P. maculosa（高达70 mg g?1）；黄酮类化合物见于 P. hydropiper（约45 mg g?1）；羟基肉桂酸见于 P. minor、P. bistorta 和 F. convolvulus（11.7–15.5 mg g?1）；儿茶素见于 P. bistorta 和 P. aviculare（6.2–6.4 mg g?1）；原花青素见于 P. bistorta（约3.6 mg g?1）；单宁见于 P. hydropiper 和 P. maculosa（5.8–6.5 mg g?1）。通过高效液相色谱-二极管阵列检测（high-performance liquid chromatography with diode-array detection, HPLC-DAD），将保留时间（retention times）和紫外光谱（UV spectra）与相关标准品进行比较，确定了酚类化合物的定性和定量组成。研究揭示，在所研究的物种中黄酮醇衍生物（flavonol derivatives，槲皮素和山奈酚）优于黄酮衍生物（flavone derivatives）。研究发现 P. hydropiper、P. maculosa 和 P. lapathifolia 含有高浓度的鞣花酸（ellagic acid）及其衍生物（约15 mg g?1），这与这些物种提取物所具有的较高抗氧化活性相关。基于其对 α-淀粉酶（α-amylase）和酵母 α-葡萄糖苷酶（yeast α-glucosidase）的抑制活性（超过70%），P. hydropiper、P. lapathifolia、P. minor 和 P. bistorta 似乎是利用基于细胞的体外（in vitro）和体内（in vivo）模型进一步研究其抗糖尿病（antidiabetic）特性的最有前景的物种。来自 P. maculosa 和 P. hydropiper 的70%乙醇水溶液提取物还显示出对金黄色葡萄球菌（S. aureus）、蜡样芽孢杆菌（B. cereus）和铜绿假单胞菌（P. aeruginosa）的显著抗菌活性。需要进一步实验来研究提取物抗菌和酶抑制活性的剂量-效应关系（dose–response relationships）。基于生化参数的聚类分析（cluster analysis）表明，P. hydropiper、P. maculosa 和 P. lapathifolia 构成单一聚类，支持进一步将植物化学分析（phytochemical analysis）用作植物系统学（plant systematics）中的辅助工具。
**研究背景与立题依据**
随着野生植物作为人类膳食组分和药用原料的应用日益增多，学界对 Persicaria、Polygonum 和 Fallopia 属植物的研究兴趣不断增加。野生食用植物对膳食多样性具有重要贡献，可为机体提供必需的大量营养素、微量元素、维生素、膳食纤维和抗氧化剂。这三属植物从北温带至热带、亚热带广泛分布，具有悠久的食用和药用历史，其功效与所含的多种次生代谢产物（secondary metabolites）相关，其中倍半萜类（sesquiterpenes）和黄酮类化合物是上述属化学分类学（chemotaxonomy）的重要标志物。此前这三属植物曾被归入蓼科（Polygonaceae）的单一属 Polygonum，后因形态学、系统发育学和植物化学方面的显著差异而被分为不同属。目前存在的问题是：尽管已有研究关注其中部分物种的酚类化合物和生物活性，但各研究采集地、生长条件和提取方法不一，难以进行有效的种间比较；同时，生化指标能否作为完善和支撑现有系统分类的辅助工具尚需验证。因此，本研究旨在对生长于相似环境条件下的上述8个物种进行酚类化合物组成及抗氧化、抗菌和 α-淀粉酶/α-葡萄糖苷酶抑制活性的比较研究，以评估其作为食品和药用原料的潜力，并确认生化指标作为系统学辅助工具的可能性。
**主要关键技术方法**
研究人员于2022年7–8月花期在俄罗斯加里宁格勒州 Otradnoye 村附近、远离道路和农田的区域采集8个物种的地上部分，样品来自4个相距20–50 m的实验小区，每小区采集2–5株合并为1个样品，构成4个生物学重复（n = 4），凭证标本保存于 Immanuel Kant 波罗的海联邦大学标本馆（KLGU）。植物材料经40 °C干燥、粉碎后，以70%乙醇水溶液超声辅助提取。采用分光光度法测定各酚类群总含量；采用 HPLC-DAD 结合标准品保留时间和紫外光谱比对进行单体酚定性与定量；采用 DPPH、ABTS 和 FRAP 法评价抗氧化活性；采用琼脂孔扩散法（agar-well diffusion method）测定抗菌活性；以对硝基苯基-α-D-吡喃葡萄糖苷（NPG）等底物测定 α-淀粉酶和酵母 α-葡萄糖苷酶抑制率；采用单因素方差分析（ANOVA）、Tukey 检验、Pearson 相关分析和聚类分析进行统计处理。
**研究结果**
**酚类化合物各组分的总含量**：分光光度法分析显示各种间差异显著。P. maculosa 的总酚含量最高（约70 mg g
?1），P. lapathifolia、P. hydropiper 和 F. convolvulus 次之（61.5–64.1 mg g
?1），P. bistorta 最低（约33 mg g
?1）。黄酮含量以 P. lapathifolia 和 P. hydropiper 最高（42.2–46.7 mg g
?1），P. bistorta 最低（约14 mg g
?1）。与总酚和黄酮的规律相反，羟基肉桂酸在 P. minor、P. bistorta 和 F. convolvulus 中较高（11.7–15.5 mg g
?1），其余物种低2–3倍。单宁以 P. lapathifolia 最高（约8.7 mg g
?1），P. hydropiper 和 P. maculosa 次之；儿茶素以 P. bistorta 和 P. aviculare 最高（6.2–6.4 mg g
?1）；原花青素亦以 P. bistorta 最高（约3.6 mg g
?1）。
**单体酚类化合物含量**：HPLC 分析表明各物种单体酚的定性和定量组成差异较大。酚酸中，没食子酸、3,4-二羟基苯甲酸和咖啡酸几乎见于所有物种，而绿原酸仅见于 P. minor、P. aviculare 和 F. convolvulus，caftaric acid 见于 P. amphibia 和 F. convolvulus，阿魏酸仅见于 F. convolvulus；鞣花酸及其衍生物仅存在于 P. lapathifolia、P. hydropiper、P. maculosa 和 P. amphibia，且前三者含量高（平均约15 mg g
?1），显著高于其他酚酸。黄酮中，槲皮素 3-β-D-葡萄糖苷和山奈酚 3-O-葡萄糖苷见于所有物种，但浓度差异大；槲皮素衍生物在 P. hydropiper、P. amphibia 和 F. convolvulus 中较高（平均约13 mg g
?1），山奈酚衍生物在 P. aviculare 中较高（约7.8 mg g
?1）；儿茶素仅见于 P. bistorta、P. aviculare 和 F. convolvulus；morin 仅见于 F. convolvulus；橙皮素见于 P. lapathifolia、P. hydropiper 和 P. maculosa；木犀草素衍生物见于 P. minor、P. bistorta 和 F. convolvulus；芹菜素衍生物见于 P. minor 和 P. bistorta；灯盏花素衍生物仅在 P. minor 中检出且含量较高（约5.1 mg g
?1）。
**提取物的抗氧化活性**：DPPH、ABTS 和 FRAP 三种方法一致显示 P. maculosa 提取物抗氧化活性最高（分别约为337、211和191 mg Trolox 当量 g
?1），P. lapathifolia、P. hydropiper 和 F. convolvulus 亦较高，P. aviculare 最低（分别约为130、121和64 mg Trolox 当量 g
?1）。
**提取物对 α-淀粉酶和 α-葡萄糖苷酶的抑制活性**：以阿卡波糖（acarbose）为阳性对照，所有物种均表现出 α-淀粉酶抑制活性但程度不同，P. hydropiper 最强（约86%），P. lapathifolia 和 P. minor 次之（72–73%）；对 α-葡萄糖苷酶，P. lapathifolia 和 P. bistorta 抑制活性最高（分别为83%和79%）。
**提取物的抗菌活性**：70%乙醇水溶液提取物对革兰氏阳性菌 S. aureus 和 B. cereus 及革兰氏阴性菌 P. aeruginosa 显示抗菌活性，但未显示抗真菌活性；P. maculosa 和 P. hydropiper 对 S. aureus 活性最高，P. hydropiper 对 B. cereus 和 P. aeruginosa 活性最高。
**相关性与聚类分析**：Pearson 相关分析显示总酚含量与抗氧化活性显著正相关（ABTS：r = 0.92，p ≤ 0.01；FRAP：r = 0.85，p ≤ 0.01；DPPH：r = 0.83，p ≤ 0.05）；儿茶素含量与抗氧化活性呈负相关，其中与 ABTS 法的负相关具统计学显著性（r = ?0.73，p ≤ 0.05）。基于归一化生化参数的聚类分析将8个物种分为两大类群：第一类群包括 P. lapathifolia、P. hydropiper 和 P. maculosa；第二类群包含三个亚类群，分别为 P. minor 和 P. amphibia、P. bistorta 和 P. aviculare、以及 F. convolvulus。
**讨论与结论**
讨论部分围绕三方面展开。在酚类化合物方面，研究人员指出为排除地理起源和环境条件的影响，所有样品采自相距不超过50 m的实验小区且均于花期采收，但实验设计仅限于每物种单一居群，结论推广至整个分类单元仍需更广泛的采样；提取采用70%乙醇和超声辅助法是基于文献报道的最有效条件。总酚含量结果与文献总体可比，但受基因型和生长条件影响，直接比较存在困难。儿茶素、单宁和原花青素积累模式显示，P. bistorta、P. aviculare 和 F. convolvulus 的儿茶素和原花青素（缩合单宁）含量高而可水解单宁含量低，而 P. lapathifolia、P. hydropiper、P. maculosa 和 P. amphibia 呈相反模式，提示前者黄烷-3-醇生物合成途径更活跃，后者没食子酸生物合成及其二聚/寡聚化更活跃。在生物活性方面，总酚与抗氧化活性的显著正相关及鞣花酸、绿原酸、caftaric acid 等的贡献得到讨论，但粗提物中多组分可能存在协同、相加和拮抗效应，且抗氧化活性测定基于不同机制（SET、HAT），需分离纯化单体化合物进一步研究；α-葡萄糖苷酶抑制使用酵母来源酶，结果应视为半定量评估，最具前景的提取物需针对人源酶测定 IC
50 值并在体外和体内模型中验证；琼脂扩散法的化合物扩散速率差异亦限制了抑菌圈直径的种间比较，且本研究未检出抗真菌活性，可能与所用植物部位、提取溶剂及未涵盖萜类等化合物有关。在生化标志物聚类方面，聚类结果与基于质体基因组的分子研究基本吻合——P. hydropiper、P. maculosa 和 P. lapathifolia 同属 section Persicaria，P. aviculare 与 Persicaria 属系统发育距离较远，F. convolvulus 归入独立的 Fallopia 属，表明基于生化标志物的方法可作为现有系统分类的可行补充工具。
研究结论（译文）：在所研究的 Persicaria、Polygonum 和 Fallopia 属物种居群中，P. hydropiper、P. maculosa 和 P. lapathifolia 的提取物似乎是酚类化合物，特别是鞣花酸及其衍生物，以及具有抗氧化、抗菌和 α-淀粉酶/α-葡萄糖苷酶抑制活性化合物的最有前景来源。为更精确地表征所研究物种的植物化学成分，需要进一步实验，包括使用不同极性溶剂提取、提取物分级、分离纯化单体化合物，并不仅基于紫外光谱而且基于质谱和核磁共振波谱进行鉴定。此外，所研究物种作为食品或药用原料的潜在应用目前仅得到单剂量给药和非哺乳动物酶体外研究的支持；为更安全有效地利用，尚需开展化合物水平验证、剂量依赖性研究、机制研究、体内确证、药代动力学评价和临床研究。基于生化特征将 P. hydropiper、P. maculosa 和 P. lapathifolia 归入单一聚类，也支持植物化学分析作为完善、调整和强化现有系统学方法的辅助工具的潜力。本研究比较了在相同条件下生长的 Persicaria、Polygonum 和 Fallopia 属物种居群，但在分类单元水平上的更广泛结论仍需涵盖每物种多个居群和多个生长季的额外研究。
