科研进展

华南植物园发现氢水种植可提高五指毛桃有效成分含量

  

 

  五指毛桃是中国岭南地区常见的一种食药同源植物,民间常用于治疗脾虚、肺结核、虚弱、风湿、盗汗、无乳症等疾病。在广东地区,民间常用五指毛桃的根煲汤,称之为南芪,或誉为广东人参。五指毛桃是以粗叶榕(Ficus hirta Vahl)的根为药材,主要分布在我国广东、广西、江西、福建、云南、中国香港和东南亚国家。从五指毛桃中分离鉴定出的化合物主要有香豆素、黄酮类化合物和挥发油。现代药理学研究表明,这些化合物具有抗氧化、抗炎、抗菌、抗病毒、抗肿瘤等作用。由于市场需求旺盛,野生资源逐渐枯竭,五指毛桃也逐渐开始了规模化种植。 

  由于中草药的主要药效成分通常是植物次生代谢产物,而胁迫条件可以促进植物次生代谢产物的积累,次生代谢产物的积累可以提高植物的抗逆性。因此,提高植物抗逆性的措施有望促进植物次生代谢产物的积累,从而提高中草药的道地品质。华南植物园曾纪晴博士是最早研究氢气植物学效应的学者之一,发现氢气参与植物激素信号传导和逆境响应,促进植物生长发育和提高抗逆性,率先提出了减少化肥和农药的使用,保障生态安全与食品安全的氢农业概念。为了探索氢农业在中草药种植方面的应用前景,曾纪晴博士与于慧研究员合作进行了五指毛桃的氢水种植实验研究,采用LC-ESI-MS/MSRNA-seq技术分析了氢水种植五指毛桃代谢组和转录组变化。 

  结果表明,氢水种植显著提高了五指毛桃有效成分的含量,其中柚皮苷(naringin)、佛手柑(bergaptol)、橙皮苷(hesperidin)和苯并呋喃类化合物(benzofuran)等的含量分别提高了3.05倍、2.28倍、2.25倍和2.19倍。这些五指毛桃的主要活性成分为黄酮类化合物和香豆素类化合物,由苯丙烷类生物合成途径合成。结合RNA-seq获得的转录组数据,发现苯丙烷类生物合成和代谢可能是氢水影响的主要代谢途径。此外,研究还发现氢分子可能调控与植物激素信号转导、抗逆性和次生代谢产物合成相关的转录因子基因的表达。本研究为了解氢气的植物效应机制提供了重要线索和证据,为氢农业在中草药栽培中的应用提供了理论依据。 

  相关研究成果近期以特邀稿件发表在国际期刊Plants2022, 11(5), 602)的专刊上。这是国际期刊首次以专刊的形式展示氢气植物学研究领域的最新进展,标志着氢气植物学的研究已经受到国际学术界广泛关注。文章链接:https://doi.org/10.3390/plants11050602