《Chemistry & Biodiversity》：Seasonal Effect on the Chemical Composition of Lippia alba Volatile Chemotypes
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Lippia alba（马鞭草科）是一种原产于巴西的药用物种，具有多种应用价值，以其精油主要化合物定义的挥发性化学型多样性而著称，但其非挥发性成分的研究较少。本研究旨在通过气相色谱-质谱联用（GC-MS）和液相色谱-质谱联用（LC-MS）对五个L. alba个
Lippia alba（马鞭草科）是一种原产于巴西的药用物种，具有多种应用价值，以其精油主要化合物定义的挥发性化学型多样性而著称，但其非挥发性成分的研究较少。本研究旨在通过气相色谱-质谱联用（GC-MS）和液相色谱-质谱联用（LC-MS）对五个L. alba个体进行化学表征，样品采集于雨季和旱季。色谱结果通过非靶向代谢组学分析。五个个体中有四个在两个评估期间保持了相同的精油主要成分，且每个挥发性化学型呈现不同的主要化合物。然而，五个L. alba个体的非挥发性成分相似。部分挥发性及非挥发性化合物在不同季节间存在差异，表明环境对其化学成分具有离散性影响。这些结果对该物种的药用应用和质量控制具有重要意义。
论文解读：Lippia alba挥发性化学型的季节效应及其化学成分研究
一、研究背景与问题
药用植物在全球范围内被传统使用，具有农艺、制药、食品和化妆品等多方面的应用潜力。植物的代谢受基因和环境共同影响，其中次生代谢产物是许多生物活性物质的来源，其种类和含量易受生物及非生物环境因素调控。马鞭草科（Verbenaceae）植物Lippia alba（俗名柠檬草、假蜜蜂花）是巴西本土重要药用物种，具有抗炎、治疗呼吸及胃肠疾病、抗高血压、抗抑郁等传统用途。该物种产生萜类、黄酮类、苯丙素类、环烯醚萜类等生物活性物质。已有研究依据精油中主要挥发性化合物将其划分为不同化学型，如柠檬醛型、芳樟醇型、1,8-桉叶油素型、香芹酮型等。然而，目前对L. alba的研究大多集中于挥发性成分，对其非挥发性成分的报道较少，且多数研究仅进行单次采集，缺乏对季节性变化影响的系统评估。此外，不同化学型的分类基于挥发性成分，而非挥发性成分是否随化学型产生类似分化，以及季节环境变化对两类成分的影响程度尚不明确。这些问题的解答对于该物种的药用应用、质量标准制定和原料标准化具有重要意义。
二、研究内容与结论
研究人员在巴西坎皮纳斯州立大学生物学研究所田间（22°49'11.3"S 47°04'15.4"W）栽培了五个L. alba个体（L1–L5），这些个体据称属于不同挥发性化学型。分别于2021年12月（雨季，C）和2022年6月（旱季，S）采集叶片，利用气相色谱-质谱联用（GC-MS）分析精油挥发性成分，利用超高效液相色谱-质谱联用（UHPLC-MS）分析水醇提取物中的非挥发性成分，并采用非靶向代谢组学结合多元统计分析（PCA、PLS-DA、OPLS-DA、火山图、热图）对数据进行处理。研究发现：在挥发性成分方面，四个个体（L1–L4）的主要化合物在两个季节保持一致，L1以1,8-桉叶油素为主，L2以芳樟醇为主，L3和L4以柠檬醛（香叶醛+橙花醛）为主；L5的主要化合物在雨季为香芹酚，在旱季为香芹酮，且二者源自同一生物合成途径，呈现环境调节的负相关变化。五个个体精油的次要成分存在差异，但整体化学型分类稳定。非挥发性成分方面，五个个体的水醇提取物色谱轮廓总体相似，均含有香豆素类、黄酮类、苯丙素类及环烯醚萜类等化合物，其中毛蕊花糖苷（verbascoside）在所有个体中均被检测到，可作为该物种的化学标记物。L3和L4（柠檬醛型）在正负离子模式下均与L1（1,8-桉叶油素型）聚为一类，而L2（芳樟醇型）和L5（香芹酮/香芹酚型）聚为另一类，表明非挥发性成分的聚类模式与挥发性化学型不完全对应。季节比较显示，仅在正离子模式中有9个特征峰和负离子模式中有8个特征峰存在显著差异，其中黄酮类化合物（如三辛-7-O-二葡糖醛酸苷、Clerodendrin）在雨季含量升高，部分脂肪酸甘油酯在雨季或旱季有差异。总体而言，非挥发性成分的变异程度小于挥发性成分，季节对非挥发性成分的影响较轻微。
该研究首次在巴西通过非靶向代谢组学方法同时分析不同挥发性化学型在两个季节的挥发性与非挥发性成分。结果表明，挥发性化学型主要受遗传控制，但环境因素对次要成分及个别个体的主成分转换有调节作用；非挥发性成分在个体间高度相似，提示其合成途径相对保守。这些发现对于理解L. alba的化学可塑性、指导药用原料的采集时机和质量控制具有基础性意义，尤其对基于精油的工业产品标准化至关重要。
三、主要技术方法
该研究采用了以下关键技术方法：（1）水蒸气蒸馏法提取精油，使用Clevenger装置进行水蒸馏3小时；（2）GC-MS分析精油成分，采用HP-5 MS色谱柱，通过保留指数、NIST谱库和MassBank数据库进行化合物注释；（3）冻干叶片后以50%乙醇/水进行超声提取，制备水醇提取物；（4）UHPLC-MS在正负离子模式下分析非挥发性成分，使用C18 HSS T3色谱柱，电喷雾电离（ESI），全扫描m/z 100–1000；（5）使用MS-DIAL和Progenesis软件提取色谱特征峰，MetaboAnalyst进行数据归一化、多元统计分析和火山图分析；（6）环境参数（降水、温度、相对湿度）由CEPAGRI-UNICAMP提供。植物材料采自巴西Jardinópolis的Farmácia da Natureza，插条生根后盆栽于UNICAMP田间，标本存于UEC标本馆（凭证号：UEC-174416至174420），研究已在SisGen注册（编号A31A878）。
四、研究结果分述
2.1 五个个体的挥发性成分
GC-MS分析共积分140个峰，其中66个被注释。L1的EO中1,8-桉叶油素（24）在雨季和旱季均为主要化合物（C: 29.81%; S: 32.21%），其次为α-愈创烯（84）和α-布藜烯（108），两个季节色谱轮廓相似。L2以芳樟醇（34）为主要成分（C: 44.47%; S: 49.47%），次要化合物随季节变化，如雨季含香叶醛（56）和1,8-桉叶油素，旱季含γ-木罗烯（92）和香叶醛。L3和L4均以柠檬醛型为主，主要化合物为香叶醛（56）和橙花醛（52），但第三位化合物在季节间有变化（雨季为月桂烯，旱季为β-石竹烯）。L5是唯一主要化合物发生变化的个体，雨季以香草酚（74）为主（24.06%），旱季以香芹酮（53）为主（52.64%），该现象与p-伞花烃/柠檬烯生物合成途径的环境调控相关联。化学计量学分析（PCA、热图、OPLS-DA）显示，样品按化学型分组，但雨季样品变异更大，尤其L5；火山图鉴定出β-可巴烯（83）、桃金娘烯醛（47）和δ-杜松烯（116）为区分两季的标志物，其中δ-杜松烯在雨季浓度约为旱季3倍。此外，部分微量化合物（如γ-木罗烯、α-紫穗槐烯、9-epi-(E)-石竹烯等）仅在特定季节或特定个体中检出，说明环境对次要代谢物有差异化影响。
2.2 五个个体的非挥发性成分
UHPLC-MS正负离子模式共提取出100个最強特征峰。热能图（图4）显示，L3和L4（柠檬醛型）在两种模式下均聚为一类，且与L1（1,8-桉叶油素型）相似，这些个体中较高的注释成分包括香豆素类（Melilotoside）、环烯醚萜类（Plumieride）、苯丙素类（Verbascoside）、黄酮类（Cirsilineol）和二萜类（Rosmadial）。L2（芳樟醇型）和L5（香芹酮/香芹酚型）在两种模式下聚为另一类，高含量注释成分包括氧化DNA加合物（FAPy-adenine）、伞形酮（Umbeliferone）、鸢尾素（Irigenin）、黄芩素II（Skullcapflavone II）、半枝莲素（Cirsimaritin）等。毛蕊花糖苷及其异构体（iso verbascoside）在所有个体中均检出，支持其作为L. alba化学标记物。季节比较的火山图显示，正离子模式中仅9个特征显著变化，其中甘油1-亚麻酸酯（80P）和MGMG 18:3（84P）在雨季升高，13-二十二碳烯酸甲酯（87P）在旱季升高；负离子模式中仅8个特征显著变化，三辛-7-O-二葡糖醛酸苷（56N）和Clerodendrin（58N）在雨季升高。该结果与文献报道的夏季黄酮类化合物增强一致。
五、讨论与总结
研究人员认为，挥发性成分的化学型稳定性与个别个体（L5）的季节性主成分转换说明，遗传因素主导了精油主要化合物的合成，但环境信号可调节特定生物合成途径的流向。非挥发性成分在个体间的相似性提示，该类代谢物的基础路径在物种水平上相对保守，与化学型分类无关。论文讨论了环境（如降水和温度差异）对次生代谢的影响，强调在引种栽培和不同季节采收时需关注挥发油组分的变化，但非挥发成分变异较小，有利于以黄酮和苯丙素类为基础的质量控制。研究结论为：五个个体的挥发性成分在雨季和旱季基本稳定（除L5外），非挥发性成分总体相似且季节影响轻微，雨季黄酮类含量增加；研究增进了对L. alba化学可塑性的认识，为基于精油的工业产品标准化和药用原料质量控制提供了重要参考。
