杜仲是我國特有的鄉土樹種，具有很高的經濟、藥用和生態價值，自然分布于貴州、四川、湖南、河南等省區。在藥理研究中，杜仲提取物具有降血壓、降血脂、抗糖尿病、抗炎、神經保護、延緩衰老等保健作用。由于杜仲含有環丙烷、木脂素、苯丙素、類黃酮和酮類等多種藥用成分，對其葉、皮、種子的藥用價值和生物活性的研究一直是人們關注的焦點。 2021年9月29日，北京化工大學董益陽教授為通訊作者（陳江艷和王維滔為共同第一作者）在Microchemical Journal（IF=4.821）發表了題為“Application of UHPLC-Q-TOF MS based untargeted metabolomics reveals variation and correlation amongst different tissues of Eucommia ulmoides Oliver”的論文，本研究通過非靶向代謝組技術對杜仲的葉、皮、種子的代謝表型進行了描繪和比較，為杜仲資源開發奠定了理論基礎。上海中科新生命參與了本研究中非靶向代謝組檢測工作。 技術路線 研究結果 1. 代謝物鑒定結果 從杜仲的葉片（EL），樹干樹皮（EB），樹枝樹皮（EBB），種子（ES）中共鑒定出2373種代謝物，包括1386種來自正離子模式的代謝物和987種來自負離子模式的代謝物。其中脂質和類脂分子所占比例最大，占總鑒定代謝物的22.461%。未分類的代謝物占總代謝物的15.887%，有機酸及其衍生物占比13.569%，其次是苯丙烷和聚酮類化合物占比12.432%，有機雜環化合物占比11.252%，有機含氧化合物占比0.451%和苯類化合物占比9.608%。 2. PCA/PLS-DA統計學發現差異代謝物 在PCA模型發現，除EB和EBB組外，其它部位間代謝物表達模型存在顯著差異。為了進一步篩選差異代謝物，研究者對EL、EB、EBB和ES組之間進行方差分析(ANOVA)和偏最小二乘回歸分析（PLS-DA），以P value＜0.05和VIP＞1.5篩選差異代謝物。在這些組中，共篩選出116種差異代謝物，主要是脂類和類脂分子、有機氧化合物、有機酸及其衍生物、苯類、有機雜環化合物、苯丙類和聚酮類化合物。 PCA分析 3. 生物信息學分析 通過層次聚類發現杜仲不同組織中的代謝物呈現出明顯的差異表達模式，例如發現諸如脂類和類脂分子如杜鵑酸、甘油磷膽堿、棕櫚酸糖酸a主要在種子中表達，而2,3-二甲基苯甲酸、酪胺和人參皂苷a等主要在樹皮中表達。 層次聚類分析 通過構建相關性網絡網，可以對代謝物之間的關系進行分析，例如圖中甘油酸和棉子糖顯示出與其他代謝物顯著負相關，這可能表明這兩種代謝物被分解并用來合成其他代謝物。 差異代謝物表達相關性展示 KEGG通路富集分析顯示苯丙烷類化合物的生物合成、組氨酸和嘌呤生物堿的生物合成、ABC轉運蛋白、植物激素的生物合成和苯丙氨酸代謝是造成歐盟不同組織代謝差異的主要途徑。其中苯丙烷合成通路在不同組織間差異較大，該通路中包括山奈酚、槲皮素、蘆丁和綠原酸等杜仲必需的藥用活性成分。因此研究者根據相關代謝組數據繪制了苯丙烷生物合成的途徑，以揭示它們在不同組織中的相互作用。 小結 本研究通過非靶代謝組研究為分離和鑒定杜仲的新成分提供了理論依據，也為進一步闡明杜仲在這些組織中差異代謝物的生物合成途徑奠定了基礎。
杜仲不同組織中苯丙烷生物合成途徑
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項目文章Microchemical Journal | 代謝組揭示杜仲不同組織間的差異及相關性
作者：上海中科新生命生物科技有限公司 2021-12-29T10:27 (訪問量:3059)
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