西北高原所研究揭示唐古特大黄不同组织及不同发育阶段的根的代谢特征和积累模式

大黄是我国传统大宗中药材，传统以根入药，是成方和单方制剂使用频次最多的药材之一，其中唐古特大黄以质量优异著称，但多数研究都集中于根组织，而地上茎、叶、种子等资源被一弃了之，造成了巨大资源浪费。同时，唐古特大黄的主要活性成分是蒽醌类和番泻苷类化合物，它们以清热泻火、消炎、导滞的功效而闻名，然而对其他类别的重要次生代谢物关注相对较少，成为唐古特大黄资源开发的障碍之一。

中国科学院西北高原生物研究所高原药用资源生态保护与繁育学科团队基于广泛靶向代谢组和蒽醌靶向测定相结合的方法，深入研究了唐古特大黄四种组织（根、茎、叶和种子）、不同发育阶段根（2Y、5Y、8Y）及根不同部位的代谢特征，特别关注蒽醌类成分的累积规律。研究结果揭示了唐古特大黄中代谢物的组织特异性。富含酚酸和原花青素的种子可作为天然抗氧化剂开发，茎中显著浓度的苹果酸、柠檬酸是其直接食用及开发风味饮品的基础。黄酮优先在叶中累积可能是其适应高原极端环境的策略。醌类化合物主要在根中累积，为千百年来以根入药提供了代谢组证据，且随着根生长年限的增长，蒽醌水平会逐步增加。同时，首次建立6种结合蒽醌的高效液相色谱测定方法，发现5种游离蒽醌和6种结合蒽醌在根不同部位呈现差异化累积，含量从根头到根尖逐渐增加。根同一部位，根皮中游离蒽醌含量较高，而根芯中结合蒽醌含量较高。

本研究阐明了唐古特大黄特征成分的化学组成和时空变化规律，为唐古特大黄的高效利用和价值提升提供了新见解。

研究结果以 Metabolomic characteristics and anthraquinones accumulation patterns of Rhubarb in different tissues and roots from different developmental stages 为题发表在 Food Bioscience（中国科学院一区Top）。西北高原所博士研究生赵硕为第1作者，周国英研究员为通讯作者。该研究得到青海省重大科技专项（2023-SF-A5）、2022年中央林业改革发展基金和2023年中央林业改革发展基金的共同资助。

论文链接：https://doi.org/10.1016/j.fbio.2024.105426

不同组织部分原花青素（a）、酚酸（b）、蒽醌（c）和有机酸（d）相对含量的热图及不同组织中黄酮醇生物合成途径的一些关键代谢物的变化（e）

根不同部位从根头（1/4）至根尖（4/4）的11种蒽醌类化合物含量比较（a），以及同一部位根皮和根芯中11种蒽醌类化合物含量的比较（b）