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導(dǎo)讀

甘松（Nardostachys jatamansi DC.）是一種喜馬拉雅植物（生長(zhǎng)在海拔3,200至4,800米的高山和亞高山地區(qū)），在中國(guó),、日本,、印度和其他傳統(tǒng)地區(qū)具有悠久的藥用歷史。據(jù)報(bào)道,，甘松的根和根莖可以治療多種疾病,，例如治療神經(jīng)和消化系統(tǒng)疾病,、頭痛、記憶喪失,、精神障礙,、心臟疾病等。令人驚訝的是,，甘松在中國(guó)西部藏區(qū)和印度北部的宗教活動(dòng)中也被廣泛使用,。由于需求巨大，加之種子的發(fā)芽率低和生長(zhǎng)周期緩慢,，甘松現(xiàn)在被國(guó)際自然保護(hù)聯(lián)盟（IUCN）列為瀕危物種,，并被列入“瀕危野生動(dòng)植物種國(guó)際貿(mào)易公約（CITES）”附錄。因此,，尋找這種珍貴的高山多年生草本植物的替代方法是科學(xué)家的一個(gè)首要任務(wù),。

圖1. 甘松植物（圖片由西南民族大學(xué)/青藏高原民族藥用資源保護(hù)與利用國(guó)家民委重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室研究團(tuán)隊(duì)提供）

研究成果發(fā)表在植物科學(xué)一區(qū)期刊《Frontiers in Plant Science》（IF = 6.627，2022年）

迄今為止,，研究人員已經(jīng)從甘松中鑒定和分離出多種具有廣泛生物活性的化合物,，如倍半萜類、木脂素類,、生物堿類,、新木脂素類和香豆素類等。在這些化合物中,，倍半萜類化合物是甘松根和根莖的主要化學(xué)成分,，被認(rèn)為與藥用目的直接相關(guān)，然而,，該類化合物在甘松不同組織中的分布并不十分清楚,。西南民族大學(xué)/青藏高原民族藥用資源保護(hù)與利用國(guó)家民委重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室采用島津氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)分析了甘松不同組織（根、根莖 ,、葉,、花莖和花）中的揮發(fā)性成分。相關(guān)研究成果已在植物科學(xué)一區(qū)期刊《Frontiers in Plant Science》（IF = 6.627,，2022年）發(fā)表,。

基于代謝組學(xué)和轉(zhuǎn)錄組學(xué)分析甘松中倍半萜類化合物的代謝機(jī)制

方法：結(jié)合二代和三代測(cè)序技術(shù)對(duì)甘松的根、根莖,、葉,、花、花莖進(jìn)行轉(zhuǎn)錄組測(cè)序分析,，化學(xué)分析通過(guò)氣相色譜-質(zhì)譜（GC–MS）和超高效液相色譜（UPLC）進(jìn)行。

結(jié)論：我們的研究結(jié)果揭示了甘松不同組織中倍半萜類化合物的積累和生物合成的框架,，為進(jìn)一步研究甘松中倍半萜類化合物調(diào)節(jié)和積累的分子機(jī)制提供了有價(jià)值的支持,，也有利于對(duì)高原藥用植物的綜合利用,。

島津助力

Ø                      三重四極桿氣質(zhì)聯(lián)用儀GCMS-TQ8050 NX + AOC-6000自動(dòng)進(jìn)樣器

Ø                      島津香味數(shù)據(jù)庫(kù)Smart Aroma Database

Ø  香味數(shù)據(jù)庫(kù)中包含超過(guò)500種氣味化合物，無(wú)需目標(biāo)物標(biāo)準(zhǔn)品,，即可創(chuàng)建超過(guò)500種氣味化合物的泛靶向篩查方法,；

Ø  與傳統(tǒng)的質(zhì)譜圖相似度檢索定性相比較，Smart Aroma Database利用保留時(shí)間,、質(zhì)量色譜圖,、質(zhì)譜圖3種信息更準(zhǔn)確、更高效地檢測(cè)氣味化合物,；

Ø  數(shù)據(jù)庫(kù)中內(nèi)置標(biāo)準(zhǔn)曲線,，可獲得氣味化合物半定量結(jié)果，基于含量而非峰面積的統(tǒng)計(jì)學(xué)分析,，更有利于判斷關(guān)鍵化合物,；

Ø  香味數(shù)據(jù)庫(kù)篩查，結(jié)合商業(yè)譜庫(kù)檢索功能定性,，靈活應(yīng)對(duì)氣味分析應(yīng)用需求,。

研究成果展示

該研究首次獲得了一個(gè)具有26503個(gè)Unigene的高質(zhì)量全長(zhǎng)參考轉(zhuǎn)錄組，共成功鑒定了65種揮發(fā)性化合物,，包括50種倍半萜類化合物,。它們?cè)谖宸N組織中的積累水平顯著不同，大多數(shù)倍半萜類化合物主要分布在根和根莖中,。此外,，在花中檢測(cè)到了五種芳香化合物，這可能有助于植物吸引昆蟲授粉,。對(duì)于非揮發(fā)性成分甘松新酮型倍半萜（甘松新酮,、甘松香酮C和異甘松新酮），幾乎只在根和根莖中檢測(cè)到,。通過(guò)轉(zhuǎn)錄組分析鑒定了與倍半萜生物合成相關(guān)的候選基因,。根據(jù)功能富集和表達(dá)模式分析結(jié)果，發(fā)現(xiàn)與倍半萜生物合成相關(guān)的基因多數(shù)都在根和根莖中高表達(dá),，基因表達(dá)量與倍半萜在不同組織中的積累水平呈正相關(guān),。通過(guò)基因家族功能分析確定了可能參與倍半萜生物合成的28個(gè)NjTPS家族基因和43個(gè)NjCYP家族基因。此外,，進(jìn)一步通過(guò)基因家族功能分析和基因共表達(dá)網(wǎng)絡(luò)對(duì)這些基因與甘松新酮型倍半萜生物合成相關(guān)機(jī)制進(jìn)行了分析,。

該研究中通過(guò)GCMS-TQ8050NX成功鑒定了甘松組織中65種揮發(fā)性化合物，包括50種倍半萜類化合物,。其中,，6種倍半萜類化合物在根和根莖中含量所占比例最大（均超過(guò)6%），如表1.

表1. 根和根莖中含量最高的6種倍半萜類化合物

在熱圖分析結(jié)果中，這65種揮發(fā)性化合物在不同組織中的積累水平顯著不同,，大多數(shù)萜類化合物主要富集在根和根莖中,，如圖2。甘松根和根莖所特有的萜類化合物共11種,。

圖2. 甘松化學(xué)成分分析圖,；(a)甘松根（Ro）、根莖 (Rh),、葉 (L),、花 (F)和花莖 (A)等五個(gè)組織中揮發(fā)性化合物總離子流圖， (b) 甘松根（Ro）,、根莖 (Rh),、葉 (L)、花 (F)和花莖(A) 等五個(gè)組織中揮發(fā)性化合物熱圖

此研究結(jié)果揭示了甘松不同組織中倍半萜類化合物的積累和生物合成的框架,，為進(jìn)一步研究甘松中倍半萜類化合物調(diào)節(jié)和積累的分子機(jī)制提供了有價(jià)值的支持,，并對(duì)保護(hù)這種珍貴的高山多年生草本植物起到積極的推動(dòng)作用。

專家心聲

該研究負(fù)責(zé)人劉圓教授和張紹山博士表示：藥用植物資源評(píng)價(jià)與利用主要目的是研究植物資源的藥用價(jià)值,、活性成分及其積累機(jī)制等,，為藥用植物資源保護(hù)及藥物研發(fā)提供依據(jù)。而萜類化合物是甘松植物的主要化學(xué)組分之一,，具有廣泛的生物活性,，如抗菌、抗炎,、抗腫瘤等作用,。因此，對(duì)這些化合物的分析和評(píng)價(jià)對(duì)于藥用植物資源的利用和開(kāi)發(fā)具有重要意義,。作為非常重要的一種分析手段,，氣質(zhì)聯(lián)用分析能夠快速、準(zhǔn)確地鑒定樣品中萜類化合物的化學(xué)成分,。通過(guò)采集的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可以看到GCMS-TQ8050 NX具有很高的靈敏度和穩(wěn)定性,，另外，島津香味數(shù)據(jù)庫(kù)也為甘松揮發(fā)性化合物研究提供了非常好的思路,，使我們的研究更順利地獲得成果,。

撰稿人：包曉明

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