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青藏高原药用资源与植被恢复学科组在唐古特大黄品质形成方面取得研究进展

2021-03-02  科技处

  唐古特大黄(Rheum tanguticum Maxim. ex Balf)是青藏高原的特色药用植物资源之一,也是我国重要的大宗出口药材,其质量控制一直是相关研究的重点。本学科组长期致力于研究唐古特大黄的品质成因及评价研究。由于唐古特大黄在青藏高原上分布广泛,尤其具有生境复杂多变的特征,在课题组长期野外采样观察中发现,不同生境中的唐古特大黄呈现出显著的形态差异,如株高、根长、叶片厚度等,因此假设不同生境下的唐古特大黄也呈现不同的化学型。非靶向代谢组学手段是近年来用于研究植物代谢物有效手段之一。因此,本研究选取了林下与草地两种不同生境下的唐古特大黄作为研究对象,试图利用非靶向代谢组学的手段探究其化学型差异。

  通过林下与草地各三处样点,每个样点5株样品的测定,研究结果证实,两种生境下的唐古特大黄除了在形态上差异显著外,在代谢组学水平上呈现了不同的化学型,筛选出差异化合物31个,其中22个在林下积累更多,9个在草地积累更多。结合网络药理学分析,对这31种差异化合物进行了ADME筛查和靶点预测,结果剩下6个化合物具有潜在作用靶点,其中4个为林下优势化合物,2个为草地优势化合物。靶点预测结果显示,208个靶点中,100个为林下生境优势化合物单独作用的靶点,66个为草地生境优势化合物单独作用的靶点,42个为共同靶点,这一结果为将来差异化的资源利用提供了依据。进一步,针对通常用于唐古特大黄质量评价的几种化合物进行靶向定量测定,结果表明,林下生境中,多数有效成分的积累增加,在唐古特大黄的推广种植中,这也将成为有力的参考。本研究首次以生境作为唐古特大黄品质探究的切入点,避免了多元生态因子带来的不确定性,同时,每个生境的三处样点相对海拔基本一致且分布于青海、甘肃、四川三个主要分布区,保障了研究结果的可靠性。另外,本研究将差异化合物结果通过网络药理学手段进行了进一步的靶点预测,进行了唐古特大黄的生境-化学-药理联结,为中药资源探索提供了新思路。

  该研究成果Non-target metabolomics revealed the differences between Rh. tanguticum plants growing under canopy and open habitats 近期发表在 BMC Plant Biology(IF=3.497)上,https://bmcplantbiol.biomedcentral.com/articles/10.1186/s12870-021-02897-8 。该项目得到国家重点研发计划(2019YFC0507404)、三江源国家公园联合研究专项(LHZX-2020-09)以及青海省“高端创新人才千人计划”培养计划项目的支持。博士研究生熊丰为论文第1作者,周国英研究员为通讯作者。

图1 林下(a)和草地(b)生境下唐古特大黄的性状表现

图2 不同生境样品差异化合物相对含量的热图展示

图3 差异化合物的网络药理学分析