刺五加和短梗五加叶片初生代谢的发育特异性调控研究

doi:10.7525/j.issn.1673-5102.2022.02.012

植物研究 ›› 2022, Vol. 42 ›› Issue (2): 268-277.doi: 10.7525/j.issn.1673-5102.2022.02.012

刺五加和短梗五加叶片初生代谢的发育特异性调控研究

宋莹¹, 吴可心², 邵文达¹, 刘昱利¹, 刘佳³, 刘洋², 唐中华¹()

^1.东北林业大学化学化工与资源利用学院，哈尔滨 150040
^2.东北林业大学林学院，哈尔滨 150040
^3.中国科学院东北地理与农业生态研究所，哈尔滨 150040

收稿日期:2021-05-18 出版日期:2022-03-20 发布日期:2022-02-22
通讯作者: 唐中华 E-mail:tangzh@nefu.edu.cn
作者简介:宋莹（1995—），女，硕士研究生，主要从事药用植物生理生态研究工作。
基金资助:
科技部基础性工作专项(2019FY100505);国家林业局科学技术推广项目(201912);生物安全与遗传资源管理项目(KJZXZH202001)

Development-specific Investigation of Leaf Primary Metabolism of Acanthopanax senticosus and Acanthopanax sessiliflorus

Ying Song¹, Kexin Wu², Wenda Shao¹, Yuli Liu¹, Jia Liu³, Yang Liu², Zhonghua Tang¹()

^1.College of Chemistry Chemical Engineering and Resource Utilization，Northeast Forestry University，Harbin 150040
^2.School of Forestry，Northeast Forestry University，Harbin 150040
^3.Northeast Institute of Geography and Agroecology，Chinese Academy of Sciences，Harbin 150040

Received:2021-05-18 Online:2022-03-20 Published:2022-02-22
Contact: Zhonghua Tang E-mail:tangzh@nefu.edu.cn
About author:Song Ying（1995—），femal，master，engaged in the physiological and ecological research of medicinal plants.
Supported by:
Ministry of science and technology basic work special project(2019FY100505);Science and technology promotion project of State Forestry Administration(201912);Biosafety and genetic resource management project(KJZXZH202001)

摘要/Abstract

摘要：

利用GC-MS技术对刺五加（Acanthopanax senticosus（Rupr. et Maxim.） Harms）和短梗五加（Acanthopanax sessiliflorus（Rupr. et Maxim.） Seem）叶片初级代谢产物进行了代谢组学分析，运用PCA和OPLS-DA方法分析后，将刺五加和短梗五加叶片划分为3个发育时期：生长期（Growth period）、旺盛期（Exuberant period）、凋落期（Autumn period）。刺五加叶片3个时期筛选出糖类、氨基酸、有机酸、脂肪酸、多元醇等共53个差异化合物，短梗五加叶片3个时期筛选出糖类、氨基酸、有机酸、脂肪酸、多元醇等共51个差异化合物。进一步分析表明，刺五加和短梗五加叶片在旺盛期和凋落期之间差异化合物最多，其中刺五加主要是糖类、有机酸；短梗五加则除了上述两类化合物外，还包括脂肪酸、多胺类化合物。两者作为同属植物，在差异化合物的组成类型方面具有较高的相似性。结果初步揭示了2种同属药用植物叶片不同时期初级代谢物的积累模式，为2种植物叶片利用提供理论基础。

关键词: 刺五加, 短梗五加, 代谢组学, 多元统计分析

Abstract:

Metabolomics analysis of Acanthopanax senticosus（Rupr. et Maxim.）Harms and Acanthopanax sessiliflorus（Rupr. et Maxim.）Seem leaves was performed using GC-MS technology. With analysis of PCA and OPLS-DA， the leaves of A. senticosus and A. sessiliflorus were divided into three developmental periods： growth period， exuberant period， and autumn period. A total of 53 differential compounds such as sugars， amino acids， organic acids， fatty acids and polyols were filtered from the leaves of A. senticosus at three periods. A total of 51 differential compounds such as sugars， amino acids， organic acids， fatty acids and polyols were filtered from the leaves of A. sessiliflorus at three periods. Further analysis showed that the leaves of A. senticosus and A. sessiliflorus had the most differential compounds in the exuberant period and autumn period. Among these differential compounds， the leaves of A. senticosus mainly included sugars and organic acids. The leaves of A. sessiliflorus also included fatty acids and polyamine compounds except for sugars and organic acids. The results initially reveal the accumulation patterns of primary metabolites in the two medicinal plants from the same genus at different periods， and provid a theoretical basis for the leaf utilization of the two plants.

Key words: Acanthopanax senticosus, Acanthopanax sessiliflorus, metabolomics, multivariate statistical analysis

中图分类号:

Q945.1

宋莹, 吴可心, 邵文达, 刘昱利, 刘佳, 刘洋, 唐中华. 刺五加和短梗五加叶片初生代谢的发育特异性调控研究[J]. 植物研究, 2022, 42(2): 268-277.

Ying Song, Kexin Wu, Wenda Shao, Yuli Liu, Jia Liu, Yang Liu, Zhonghua Tang. Development-specific Investigation of Leaf Primary Metabolism of Acanthopanax senticosus and Acanthopanax sessiliflorus[J]. Bulletin of Botanical Research, 2022, 42(2): 268-277.

图/表 9

图1

图2

表1

刺五加和短梗五加叶片3个时期差异化合物定性结果

序号No.	保留时间 Retention time /s	代谢物 Metabolites	化合物分类 Classification of metabolites	2种植物来源 Source two species	序号 No.	保留时间 Retention time /s	代谢物 Metabolites	化合物分类 Classification of metabolites	2种植物来源Source two species
1	12.345 3	氨基丁酸 Aminobutanoic acid	氨基酸 Amino acid	A、B	36	30.281 7	三氨基甲酸酯 Tris carbamate	其它 Other	A、B
2	7.983 2	4-氨基丁酸 4-Aminobutanoic acid	氨基酸 Amino acid	A、B	37	131.388 2	苯酚 Phenol	其它 Other	B
3	6.387 2	4-羟基苯甲酸 4-Hydroxybenzoic acid	氨基酸 Amino acid	A、B	38	19.267 2	D-核糖呋喃糖苷 Methyl.alpha.- D-ribofuranoside	其它 Other	B
4	5.297 3	羟基苯甲酸 Hydroxybenzoic acid	氨基酸 Amino acid	B	39	23.272 1	十一烷 Undecane	其它 Other	B
5	7.288 3	丙氨酸 Alanine	氨基酸 Amino acid	A	40	49.127 3	β-龙胆糖 beta.-Gentiobiose	糖 Sugar	A、B
6	50.372 8	L-丙氨酸 L-Alanine	氨基酸 Amino acid	A	41	44.278 1	D-纤维二糖 D-Cellobiose	糖 Sugar	A、B
7	14.121 7	二甲基苯甲酸 Dimethylbenzoic acid	氨基酸 Amino acid	B	42	24.378 2	D-果糖 D-Fructose	糖 Sugar	A、B
8	29.372 6	L-缬氨酸 L-Norvaline	氨基酸 Amino acid	B	43	35.327 8	D-半乳糖 D-Galactose	糖 Sugar	A、B
9	19.286 3	［1，1′-联苯-3-醇］［1，1′-Biphenyl-3-ol］ Aminobutanoic acid	醇 Alcohol	A	44	58.278 3	塔罗糖 Talose	糖 Sugar	A
10	42.819 8	六氧基三甲基硅肌醇 6-Hexa-O-trimethelsilyl- myo-inositol	醇 Alcohol	A、B	45	46.223 7	半乳糖肟 Galactose oxime	糖 Sugar	B
11	47.287 2	1，2-苯二醇 1，2-Benzenediol	醇 Alcohol	A、B	46	54.327 8	半乳糖 galactose	糖 Sugar	A
12	38.872 2	孜然醇 Cuminyl alcohol	醇 Alcohol	A	47	29.382 2	甘露糖 mannose	糖 Sugar	A
13	32.298 2	L-2-苄氨基辛醇 L-2-Benzylaminooctanol	醇 Alcohol	B	48	37.263 7	吡喃葡萄糖 Glucopyranose	糖 Sugar	A
14	20.278 1	异丙苯醇 Cuminyl alcohol	醇 Alcohol	B	49	20.378 9	D-甘露糖 D-Mannose	糖 Sugar	B
15	26.192 8	异喹啉 Isoquinolinium	其它 Other	B	50	38.267 8	D-葡萄糖 D-Gluconic acid	糖 Sugar	B
16	50.372 8	硅杂环1-（2-（3-Cyclohexenyl）ethyl）silatrane	其它 Other	A	51	34.178 2	左旋葡聚糖 Levoglucosan	糖 Sugar	B
17	33.292 8	1-3-尿素 1-3-urea	其它 Other	A、B	52	43.378 9	蔗糖 Sucrose	糖 Sugar	B
18	25.962 8	1-单胺酮 1-Monopalmitin	其它 Other	A、B	53	9.567 8	阿拉伯呋喃糖 Arabinofuranose	糖 Sugar	B
19	2.298 1	2-亚乙基苯胺 2-Ethylidenebis	其它 Other	A	54	1.268 9	山梨呋喃糖 L-Sorbopyranose	糖 Sugar	B
20	9.268 1	甲基庚烷 methylheptane	其它 Other	A	55	12.278 9	3-O -D-奎宁酸 3-O-Coumaroyl-D- quinic acid	有机酸 Organic acid	A、B
21	36.281 8	硼烷 Borane	其它 Other	A	56	3.379 9	5-O -D-奎宁酸 5-O-Coumaroyl-D- quinic acid	有机酸 Organic acid	A
22	28.891 2	腐胺 Cadaverine	其它 Other	A、B	57	11.368 9	苯甲酸 Benzoic Acid	有机酸 Organic acid	A、B
23	17.372 8	癸烷 Decane	其它 Other	A	58	29.368 2	邻苯甲酸 o-Toluic acid	有机酸 Organic acid	B
24	10.272 8	十二烷 Dodecane	其它 Other	A	59	19.368 2	乳酸 Lactic Acid	有机酸 Organic acid	B
25	24.277 1	单硬脂酸甘油酯 Glycerol monostearate	其它 Other	A、B	60	29.367 8	丁烯二酸 Butenedioic acid	有机酸 Organic acid	A、B
26	30.271 8	正丁胺 n-Butylamine	其它 Other	A、B	61	8.362 8	D-葡萄糖酸 D-Gluconic acid	有机酸 Organic acid	A、B
27	32.262 8	乙醇胺 Ethanolamine	其它 Other	B	62	4.368 2	间苯二甲酸 Isophthalic acid	有机酸 Organic acid	A、B
28	4.272 9	1，2-双环己烯 1，2-Bis（trimethylsiloxy） cyclohexene	其它 Other	B	63	33.289 2	苹果酸 Malic acid	有机酸 Organic acid	A
29	40.268 2	1，4-内酯 Erythrono-1，4-lactone	其它 Other	B	64	40.673 8	丙二酸 Propanedioic acid	有机酸 Organic acid	A
30	8.278 1	氨基甲酸二乙酯 N，N-Diethyl（trimethylsilyl） carbamate	其它 Other	A	65	26.278 1	奎宁酸（5TMS） Quininic acid（5TMS）	有机酸 Organic acid	A
31	7.362 8	二苯基膦 Diphenyl（trimethylsilyl） phosphine	其它 Other	B	66	17.263 8	亚硫酸 Sulfurous acid	有机酸 Organic acid	A
32	14.378 2	辛烷 Octane	其它 Other	A、B	67	15.378 2	棕榈酸 Palmitic Acid	有机酸 Organic acid	B
33	21.383 3	五硅氧烷 Pentasiloxane	其它 Other	A、B	68	41.738 2	丁二酸 Butanedioic acid	脂肪酸 Fatty acid	A
34	48.263 7	氨基甲酸酯 N，-Diethyl（trimethylsilyl） carbamate	其它 Other	B	69	35.392 3	硬脂酸 Stearic acid	脂肪酸 Fatty acid	A、B
35	37.237 8	三硅氧烷 Trisiloxane	其它 Other	A、B

表1

图3

图4

图5

图6

表2

表3

参考文献 21

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化合物名称 Name of compound	生长期 Gowth period	旺盛期 Exuberant period	凋落期 Autumn period
果糖 Fructose	388 072.60±0.02b	384 090.20±0.03b	3 081 529.00±0.01a
龙胆糖 Gentiobiose	70 334.00±0.04b	0	129 500.08±0.03a
苹果酸 Malic acid	90 930.67±0.04b	2 966 409.17±0.08a	2 886 270.17±0.05a
奎宁酸 Quininic acid	762 101.30±0.02b	5 926 186.33±0.03a	89 677.67±0.01c
苯甲酸 Benzoic Acid	121.33±0.07b	8 669.42±0.01a	8 494.42±0.02a
L-丙氨酸 L-Alanine	827.83±0.01b	6 659.50±0.05b	14 480.89±0.03a
甘油 Glycerol	2 370 891.00±0.02a	11 789.25±0.06c	52 918.95±0.04b

化合物名称 Name of compound	生长期 Gowth period	旺盛期 Exuberant period	凋落期 Autumn period
葡萄糖 Glucose	1 741 611.90±0.02a	497 391.49±0.05b	0
果糖 Fructose	348 549.13±0.03b	309 307.25±0.02b	2 374 940.21±0.01a
蔗糖 Sucrose	10 747 138.26±0.02b	34 368 987.97±0.05ba	8 684 941.50±0.07c
龙胆糖 Gentiobiose	23 272.76±0.03b	28 778.78±0.03b	188 849.50±0.05a
阿拉伯呋喃糖 Arabinofuranose	24 028.78±0.02c	141 110.18±0.01a	46 732.75±0.04b
甘露糖 mannose	1 741 611.90±0.08a	0	95 697.33±0.02b
苯酚 Penol	807.83±0.01b	21 133.83±0.02a	0

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刺五加和短梗五加叶片初生代谢的发育特异性调控研究

Development-specific Investigation of Leaf Primary Metabolism of Acanthopanax senticosus and Acanthopanax sessiliflorus

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