基于LC-MS代谢组学的红杆与绿杆型多花黄精化学成分比较研究

doi:10.11924/j.issn.1000-6850.casb2020-0407

中国农学通报 ›› 2021, Vol. 37 ›› Issue (17): 32-38.doi: 10.11924/j.issn.1000-6850.casb2020-0407

所属专题：园艺

基于LC-MS代谢组学的红杆与绿杆型多花黄精化学成分比较研究

姜武¹(), 翁国杭², 陈家栋¹, 叶传盛³, 姜鑫凯⁴, 陶正明¹()

¹浙江省亚热带作物研究所,浙江温州325005
²浙江乌岩岭国家级自然保护区管理中心,浙江温州325500
³丽水亿康生物科技有限公司,浙江丽水323800
⁴温州医科大学,浙江温州325035

收稿日期:2020-08-24 修回日期:2020-12-18 出版日期:2021-06-15 发布日期:2021-06-29
通讯作者: 陶正明
作者简介:姜武,男,1987年出生,浙江温州人,助理研究员,研究方向为中药材新品种选育及质量控制。通信地址：325005 温州市瓯海区景山街道雪山路334号浙江省亚热带作物研究所,Tel：0577-88526876,E-mail：jiangwu8888@163.com。
基金资助:
温州市农业新品种选育协作组项目“珍稀名贵药材农业新品种选育-黄精”(2019ZX003-1);武义县院县科技合作项目“黄精林下种植关键技术研究与示范”((2019)38)

Comparative Analysis of Chemical Constituents of Polygonatum Cyrtonema Hua of Red and Green Stem Type Based on LC-MS Metabolomics

Jiang Wu¹(), Weng Guohang², Chen Jiadong¹, Ye Chuansheng³, Jiang Xinkai⁴, Tao Zhengming¹()

¹Zhejiang Institute of the Subtropical Crops, Wenzhou Zhejiang 325005
²Management Office of National Nature Reserve of Wuyanling, Wenzhou Zhejiang 325500
³Lishui Yikang Biotechnology Co., Ltd., Lishui Zhejiang 323800
⁴Wenzhou Medical University, Wenzhou Zhejiang 325035

Received:2020-08-24 Revised:2020-12-18 Online:2021-06-15 Published:2021-06-29
Contact: Tao Zhengming

摘要/Abstract

摘要：

探究浙江不同产地多花黄精农艺性状和药用有效成分的差异,为多花黄精品种选育提供基础资料。对红杆种质和绿杆种质多花黄精农艺性状比较后进行根茎LC-MS检测,并结合NIST 11数据库检索和PCA绘图分析代谢物差异。红杆种质多花黄精的株高、茎粗、叶宽和叶面积等农艺性状及根茎多糖含量均显著高于绿杆种质;12个多花黄精样本中共鉴定出22个化合物,两种质多花黄精化学成分的组分和代谢产物VIP值差异显著。推测两种质的产地区域和环境影响多花黄精植株表观性状,对根茎有效成分生成和积累也有一定影响。研究显示红杆多花黄精农艺性状及药用有效成分均优于常规绿杆多花黄精,可为浙产多花黄精品种选育和产业推广提供理论依据。

关键词: 多花黄精, 种质, 液质联用, 代谢组学, 化学成分

Abstract:

To explore the differences of agronomic characters and medicinal effective components of Polygonatum cyrtonema from different areas of Zhejiang Province, and to provide basic data for the breeding of P. cyrtonema, the agronomic characters of red and green stem P. cyrtonema were firstly compared. Subsequently, the chemical substances of P. cyrtonema rhizome were analyzed by LC-MS and compared with NIST 11 database combined with principal component analysis. The results showed that the difference of plant height, stem diameter, leaf width and leaf area of P. cyrtonema from different provenances were extremely significant; 22 compounds were identified in 12 P. cyrtonema samples, and there were significant differences in VIP values of chemical components and metabolites between the two germplasms. The place of origin and environment of P. cyrtonema not only affect the apparent properties of plants, but also influence the formation and accumulation of its chemical substances. Thus, the agronomic properties and medicinal active components of P. cyrtonema with red stem are better than those with green stem, and the results can provide a theoretical basis for P. cyrtonema breeding and industry promotion in Zhejiang.

Key words: Polygonatum cyrtonema, germplasms, LC-MS, metabolomics, chemical composition

中图分类号:

S184

姜武, 翁国杭, 陈家栋, 叶传盛, 姜鑫凯, 陶正明. 基于LC-MS代谢组学的红杆与绿杆型多花黄精化学成分比较研究[J]. 中国农学通报, 2021, 37(17): 32-38.

Jiang Wu, Weng Guohang, Chen Jiadong, Ye Chuansheng, Jiang Xinkai, Tao Zhengming. Comparative Analysis of Chemical Constituents of Polygonatum Cyrtonema Hua of Red and Green Stem Type Based on LC-MS Metabolomics[J]. Chinese Agricultural Science Bulletin, 2021, 37(17): 32-38.

图/表 8

参考文献 30

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时间/min	流速/(μL/min)	A/%	B/%
0.0	300	100	0
0	300	100	0
1.5	300	80	20
9.5	300	0	100
14.5	300	0	100
14.6	300	100	0
18	300	100	0

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18	300	100	0

种质	叶厚/mm	叶长/cm	叶宽/cm	叶面积/cm²	株高/cm	茎粗/mm
G1	0.21±0.01a	18.21±0.21a	5.29±0.35a	63.06±0.73a	108.81±1.44b	9.03±0.02c
G2	0.20±0.01a	17.42±0.42a	5.72±0.23a	62.83±0.52a	108.94±0.57b	8.79±0.14d
G3	0.21±0.01a	18.14±0.16a	5.25±0.19a	62.50±0.79a	109.94±0.43b	8.99±0.04d
R1	0.25±0.01b	19.31±0.65b	6.34±0.04b	75.43±0.05b	98.94±0.63a	7.62±0.22a
R2	0.27±0.01b	19.17±0.68b	6.44±0.19b	74.21±1.16b	98.13±0.39a	7.98±0.08b
R3	0.26±0.01b	19.11±0.29b	6.50±0.40b	74.87±0.19b	98.86±0.68a	7.66±0.04a

种质	叶厚/mm	叶长/cm	叶宽/cm	叶面积/cm²	株高/cm	茎粗/mm
G1	0.21±0.01a	18.21±0.21a	5.29±0.35a	63.06±0.73a	108.81±1.44b	9.03±0.02c
G2	0.20±0.01a	17.42±0.42a	5.72±0.23a	62.83±0.52a	108.94±0.57b	8.79±0.14d
G3	0.21±0.01a	18.14±0.16a	5.25±0.19a	62.50±0.79a	109.94±0.43b	8.99±0.04d
R1	0.25±0.01b	19.31±0.65b	6.34±0.04b	75.43±0.05b	98.94±0.63a	7.62±0.22a
R2	0.27±0.01b	19.17±0.68b	6.44±0.19b	74.21±1.16b	98.13±0.39a	7.98±0.08b
R3	0.26±0.01b	19.11±0.29b	6.50±0.40b	74.87±0.19b	98.86±0.68a	7.66±0.04a

种质	黄精多糖含量/%	最大值/%	最小值/%
G1	8.14±0.08a	8.20	8.05
G2	8.84±0.41a	9.02	8.37
G3	8.72±0.58a	9.36	8.23
R1	11.02±0.70b	11.59	10.23
R2	11.67±1.02b	12.69	10.66
R3	11.14±0.51b	11.56	10.58

基于LC-MS代谢组学的红杆与绿杆型多花黄精化学成分比较研究

Comparative Analysis of Chemical Constituents of Polygonatum Cyrtonema Hua of Red and Green Stem Type Based on LC-MS Metabolomics

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序号	G(X)	R(X)	RT/min	化合物	化学式	分子量测定值	匹配度/%
1	118773942	199425019.9	0.796	L-赖氨酸L-Lysine	C6 H14 N2 O2	146.10571	94.5
2	7310579100	6503049522	0.831	DL-精氨酸DL-Arginine	C6 H14 N4 O2	174.11184	92.8
3	116416587.1	49962126.71	0.877	组氨酸L-Histidine	C6 H9 N3 O2	155.0697	94.4
4	114442002.1	2188661948	0.882	谷氨酰胺DL-Glutamine	C5 H10 N2 O3	146.06928	97.3
5	24369688.44	17823665.83	0.9	烟酰胺Nicotinamide	C6 H6 N2 O	122.0484	64.9
6	128084320.8	137297877.1	0.919	L-谷胱甘肽(还原)L-Glutathione (reduced)	C10 H17 N3 O6 S	307.0841	96.3
7	331974234.4	404379033.7	0.923	D-(+)-吡咯啉酸D-(+)-Pipecolinic acid	C6 H11 N O2	129.07917	85.3
8	165626717.5	244474205.6	0.932	缬氨酸Valine	C5 H11 N O2	117.0793	96.7
9	337167729.7	1331901632	0.981	D-(+)-焦谷氨酸D-(+)-Pyroglutamic Acid	C5 H7 N O3	129.04283	95
10	872735165.6	930719388	0.99	D -(+)脯氨酸D-(+)-Proline	C5 H9 N O2	115.06368	97.4
11	173504620.4	1525360961	1.002	L -谷氨酸L-Glutamic acid	C5 H9 N O4	147.05336	94.4
12	343104300.1	410407035.9	1.03	D-(+)-吡咯啉酸D-(+)-Pipecolinic acid	C6 H11 N O2	129.07919	92.5
13	305760030.6	306588603.1	1.039	l -谷胱甘肽(还原)L-Glutathione (reduced)	C10 H17 N3 O6 S	307.08405	97.3
14	13425274.32	33859522.06	1.059	对羟基苯甲醛4-Hydroxybenzaldehyde	C7 H6 O2	122.03712	84.2
15	1651446338	2472847596	1.284	L-异亮氨酸L-Isoleucine	C6 H13 N O2	131.09482	99.9
16	30422538.3	60547492.92	1.357	天门冬氨酸L-Aspartic acid	C4 H7 N O4	133.03772	77.6
17	10528037.53	18890475.69	1.746	犬尿氨酸L-Kynurenine	C10 H12 N2 O3	208.08512	85.4
18	3514455666	7149276098	1.786	苯丙氨酸L-Phenylalanine	C9 H11 N O2	165.07907	98.5
19	6555785.801	15429891.05	2.664	甲硫腺苷5'-S-Methyl-5'-thioadenosine	C11 H15 N5 O3 S	297.08999	98.6
20	91686482.37	127330030.9	2.774	吲哚Indole	C8 H7 N	117.05823	90.4
21	18734105.06	53124880.57	10.132	α-亚麻酸α-Linolenic acid	C18 H30 O2	278.22492	92.5
22	22589783.07	24732765.98	16.185	鸟嘌呤Guanine	C5 H5 N5 O	151.0495	77

代谢物	VIP值
柠檬酸	1.09
苯甲酸	2.04
甲氧基水杨酸	1.38
脯氨酸	1.91
3 -羟基（氧化）phosphoranyl丙酮酸	0.98
芥酸酰胺	3.21
蓖麻油酸甲酯	1.78
组氨酸	2.11
三乙胺	2.43
γ-亚麻酸乙酯	3.01
邻二甲氧基苯	1.97
L-色氨酸	2.76
5-羟甲基糠醛	1.04
L-赖氨酸	2.03
L-谷氨酸	1.77

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