基于代谢组学和转录组学的化橘红道地性评价

基于代谢组学和转录组学的化橘红道地性评价

作者： 黄海婷¹²³⁴,#、刘宇¹²³⁴,#、苏建木¹²³⁴、梁香秀¹²³⁴、吴鸿¹²³⁴,、白玫¹²³⁴,

¹ 华南农业大学广东省中兽医药与天然药物技术研究中心，广州市五山路 510642 ² 华南农业大学岭南现代农业科学与技术广东省实验室，广州市五山路 510642 ³ 华南农业大学广东省森林植物种质资源创新利用重点实验室，广州市五山路 510642 ⁴ 华南农业大学生命科学学院药用植物研究中心，广州 510642

摘要：

化橘红（Citri Grandis Exocarpium, CGE） 来源于化州柚（Citrus grandis 'Tomentosa'）或柚（C. grandis (L.) Osbeck）未成熟或近成熟果实的干燥外层果皮。化橘红是广东省的一种传统中药材，主要含有黄酮类等活性物质，具有祛痰、止咳、抗炎等功效。然而，中国药典规定的两种植物来源之间的品质差异及其机制尚未完全阐明。本研究首次系统分析了道地产区化州柚与梅州三红柚，采用代谢组学与转录组学联合分析。结果表明，两种柚子的黄酮类成分总体一致，说明两者均可作为化橘红的来源。但含量差异显著：与药效相关的黄酮类物质，如柚皮苷、橙皮苷等在化州柚中显著高于三红柚，且5-去甲基川陈皮素等化合物仅在化州柚中检出。代谢组学与转录组学联合分析鉴定出11个可能参与黄酮生物合成的关键结构基因和转录因子，为功能验证提供了候选靶点。本研究揭示了化州柚作为化橘红道地药材优于三红柚的分子基础，为优化质量标准、提升其商业价值提供了科学依据，并为进一步功能研究奠定了理论基础。

引言：

化橘红（CGE）由化州柚（Citrus grandis 'Tomentosa'）或柚（C. grandis (L.) Osbeck）未成熟或近成熟果实的干燥外层果皮制成。化州柚是原产于中国广东省化州市的柚子栽培品种，于2007年获得地理标志保护，并被正式载入《中国药典》作为中药"化橘红"的基原植物。化橘红的主要生物活性成分包括黄酮类、挥发油、多糖和香豆素等，这些成分赋予化橘红多种药理活性，包括抗氧化、抗菌、止咳、祛痰、治疗过敏性哮喘等，在新冠肺炎防治中发挥重要作用，已被纳入新冠肺炎治疗方案。化橘红的关键成分包括柚皮苷、柚皮素、异川陈皮素、芹菜素、橙皮苷和异槲皮苷等，具有祛痰、止咳、抗炎、抗癌和抗过敏等活性。柚皮苷被《中国药典》列为化橘红的标志性成分。

关于化橘红不同来源的研究主要集中在不同品系化州柚的成分、不同品系化州柚与不同品种柚子的主要成分对比，以及不同品系化州柚与不同品种柚子不同部位（花、叶、果实）的主要成分等方面。目前多组学研究在药用植物中的应用，对推进药用植物及其天然产物功能及道地性机制的理解发挥了重要作用。转录组学和代谢组学研究主要集中在柚子与化州柚品种间的成分比较、化州柚不同部位（花、叶、果实）的主要成分，以及与黄酮途径相关的转录因子和结构基因的筛选等方面。此外，有研究探讨了不同产地化橘红的道地性，认为化州市化州柚的黄酮组成与其他两个地区相似但含量显著不同，提出川陈皮素、去甲基川陈皮素和七甲氧基黄酮可作为化橘红道地性的标志物。然而，关于化州柚的药理品质是否优于其他品种的综合分析较少，且利用先进转录组学和代谢组学对化州柚与其他品种柚子作为化橘红来源的精确质量评价鲜有报道。

因此，本研究选取道地产区化州市的化州柚和梅州市的三红柚作为实验材料，采用代谢组学与转录组学联合技术，探究化州柚作为化橘红基原植物的主要优势。通过非靶向代谢组学对化橘红主要活性成分（黄酮类）进行相对定量，并结合高效液相色谱（HPLC）技术分析主要黄酮类成分；进一步从代谢组学和转录组学数据中筛选黄酮途径的关键差异表达基因，并利用qRT-PCR对这些基因进行相对定量。综合评价认为，化州柚作为化橘红道地药材的主要原因是其药理活性黄酮类含量显著高于三红柚，尤其是化州柚中含有去甲基川陈皮素。

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