《Biochemical Systematics and Ecology》:Seasonal variation of phenylpropanoids in air-dried leaves of
Galium
odoratum
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甜木犀草(Galium odoratum)中 coumarin、melilotosides 和 chlorogenic acid 的季节性变化研究显示,这些化合物在四月至七月随植物从营养生长转向生殖生长而显著下降,八月因储存和干燥过程回升,其中 cis-melilotoside 振幅最大。两年度数据表明,2023 年各代谢物浓度普遍高于 2022 年。研究揭示了代谢物动态与植物生理阶段、环境因素及加工过程的关联。
作者:伊莎贝尔·赫雷(Isabelle Herre)、托马斯·斯特格曼(Thomas Stegemann)、克里斯蒂安·齐多恩(Christian Zidorn)
研究机构:基尔克里斯蒂安-阿尔布雷希茨大学(Christian-Albrechts-Universit?t zu Kiel)药学研究所药学生物学系,地址:Gutenbergstra?e 76,24118,基尔,德国
摘要
本研究利用空气干燥后的植物材料,对Galium odoratum中香豆素(coumarin)、梅利洛托苷(melilotosides)和绿原酸(chlorogenic acid)的季节性变化进行了连续两个生长季的观测。从4月底到7月,cis-和trans-梅利洛托苷、香豆素及绿原酸的浓度持续下降,这一变化与植物从营养生长阶段向生殖生长阶段的转变相吻合。到了8月,这些化合物的浓度再次升高,其中cis-梅利洛托苷的浓度甚至达到了春季的水平或更高。与香豆素相比,梅利洛托苷的浓度波动更为显著,这表明梅利洛托苷可能是主要的风干储存形式,而游离状态的香豆素则主要与采后组织破坏、萎蔫及干燥过程相关。定性分析还证实了鸢尾苷类(iridoid glycosides)的存在,但其浓度在季节性变化序列中始终处于或低于可检测限。两年间的数据显示,2023年的香豆素和梅利洛托苷含量普遍高于2022年。
空气干燥后的Galium odoratum中次生代谢物的季节性变化模式与采期生理特征以及干燥和储存过程中的变化密切相关。
引言
Galium odoratum(L.)Scop.是一种属于茜草科(Rubiaceae)的多年生草本植物,原产于欧洲温带森林(Meusel和J?ger,1992;Mabberley,2017)。该植物提取物具有抗氧化、神经保护、抗炎和抗痉挛作用(Vlase等人,2014),这些功效与其用于缓解肠道痉挛和黏膜刺激的传统用途相符(Blumenthal等人,1998;Mateji?等人,2020)。其特有的甜味香气主要来源于香豆素,这一特性使其在传统饮品、烹饪配方和民族医学中得到广泛应用。除了香豆素外,Galium odoratum还含有多种生物活性化合物,如其他苯丙素类、鸢尾苷类和黄酮类。
在多年生草本植物中,次生代谢物浓度的变化与生长阶段转变(如从营养生长到开花和种子成熟)、环境因素(温度、光照、水分)(Li和Zidorn,2022)以及生物相互作用(如食草动物影响)(Bowers和Stamp,1993)有关。关于Galium odoratum的植物化学研究主要集中在采后变化上,尤其是干燥过程中苯丙素类香豆素及其糖基前体梅利洛托苷的释放机制,以及cis-和trans-梅利洛托苷的动态变化(Herre等人,2025)。尽管已有研究探讨了不同地区的代谢物差异(Martin等人,2015;Razzivina等人,2024),但Galium odoratum中关键苯丙素类化合物的完整季节性动态变化仍需进一步研究。
从化学表型学的角度来看,这些由季节和环境因素驱动的变化体现了物种特有的化学特征(Zidorn,2019)。阐明香豆素相关代谢物的时间变化规律对于优化草药原料的采收策略以及理解多年生草本植物的生态功能具有重要意义。本研究通过分析连续两个生长季内(4月底至8月)空气干燥叶片中的香豆素、梅利洛托苷和绿原酸的浓度变化,反映了实际应用中的草药原料情况。因此,所报告的浓度结果综合了采期代谢物积累情况及干燥储存过程中的变化。
植物化学特性分析
通过UHPLC-DAD分析,从Galium odoratum的空气干燥叶片甲醇提取物中鉴定出11种化合物(图1)。这些化合物属于三类代谢物:鸢尾苷类(化合物1–3)、苯丙素类衍生物(包括咖啡酰奎宁酸和梅利洛托苷,化合物4–9)以及黄酮类(化合物10–11)。化合物1–4、6–11的结构已通过1D/2D NMR技术在先前的研究中得到确认(Herre等人,2025)。
讨论
多年生草本植物中次生代谢物水平的季节性变化较为普遍(Wei等人,2021;Li等人,2022;Li和Zidorn,2022;Stefanakis等人,2022)。这类变化通常与植物发育、环境条件及生物相互作用有关(Bowers和Stamp,1993;Sampaio等人,2016;Grignon-Dubois和Rezzonico,2023;Nurzyńska-Wierdak,2023)。本研究分析了所有时间点的代谢物变化情况。
结论
本研究提供了Galium odoratum中香豆素、cis-和trans-梅利洛托苷及其相关苯丙素类代谢物在两年内的季节性变化数据。两年数据均显示出可重复的季节性模式:春季浓度最高,夏季初期至中期浓度下降,随后在8月梅利洛苷(尤其是cis-梅利洛托苷)浓度再次上升。这些发现填补了相关研究的空白。
一般实验方法
所有试剂均符合分析纯度要求。用于分离的水为自制双蒸馏水。芹菜素(Apigenin,Ch.B. 10343)购自德国Vestenbergsgreuth的Phytolab GmbH公司,香豆素(Ch.B. 434167852)购自德国Karlsruhe的Roth GmbH & Co. KG公司,trans-梅利洛托苷为实验室自制的参考标准品(Herre等人,2025)。芹菜素既作为内标也用于ApiE校准。定量分析采用时间序列测量方法。
作者贡献声明
伊莎贝尔·赫雷(Isabelle Herre):负责撰写初稿、方法设计及实验实施。
托马斯·斯特格曼(Thomas Stegemann):负责审稿、编辑及数据整理。
克里斯蒂安·齐多恩(Christian Zidorn):负责审稿、编辑、指导及研究概念的构建。
资金支持
本研究未获得任何特定资助。
利益冲突声明
作者声明不存在可能影响本研究结果的财务利益冲突或个人关系。
致谢
作者感谢Mayra Galarza-Pérez提供的技术支持,以及Hans Herre在采集植物材料方面的持续帮助。