镉胁迫对迷迭香（Salvia rosmarinus Spenn.，同物异名Rosmarinus officinalis L.）酚类成分及生物活性的影响：LC-HRMS分析与计算机模拟研究

《BMC Plant Biology》：Effects of cadmium stress on phenolic composition and biological activities of rosemary (Salvia rosmarinus Spenn., syn. Rosmarinus officinalis L.): LC-HRMS and in-silico insights

　　

摘要

镉（Cd）污染是一种重要的环境压力因素，会对植物生理功能产生不利影响，但同时也可能促进有价值的次生代谢物的生成；因此，本研究旨在评估镉胁迫对迷迭香（Rosmarinus officinalis L.）的酚类成分及生物活性的影响。实验中，植物被置于不同浓度的镉环境中（0-100 mg/kg），随后通过LC-HRMS技术分析其酚类成分，同时进行抗氧化能力（ABTS˙?、DPPH˙、FRAP）、抗菌作用以及抗生物膜形成的检测，此外还借助分子对接和分子动力学模拟进一步研究。研究结果表明，酚类化合物的含量会随镉浓度发生变化，其中罗勒酸是最主要的代谢物（在20 mg/kg镉处理组中其相对强度为23.283，而对照组的这一数值为22.679）；而在特定镉处理条件下，木犀草素、异鼠李素和二氧甲基黄酮等黄酮类化合物含量会增加。抗氧化能力则因检测方法的不同而有所差异，在中等镉浓度下ABTS˙?活性显著上升，而DPPH˙和FRAP活性则保持不变。经镉处理的提取物具有菌株特异性的抗菌效果（最小抑菌浓度为256–2048 μg/mL），尤其是对铜绿假单胞菌和金黄色葡萄球菌而言；在最高镉浓度下，其抗生物膜活性最强（100 mg/kg镉时平均抑制率为50.5%，而在512 μg/mL时这一数值可达56.1%）。木犀草素、二氧甲基黄酮、异鼠李素以及罗勒酸是与这些抗菌和抗氧化作用相关的关键化合物。分子对接和分子动力学模拟表明，木犀草素、异鼠李素和二氧甲基黄酮可能是LasR受体和人类过氧化物还原酶5的抑制剂，其中木犀草素的结合亲和力最强（与LasR的对接得分为-10.8 kcal/mol，MM-PBSA ΔG_binding值为-19.78 kcal/mol）。总体而言，镉胁迫作为一种非生物诱导因子，能够增强迷迭香中的酚类代谢及其相关的生物活性。