类型a
主要作者与研究机构及发表期刊
该研究由王欣（Xin Wang）、白军红（Junhong Bai）、王伟（Wei Wang）、张光明（Guangliang Zhang）、尹硕（Shuo Yin）和王大伟（Dawei Wang）等人完成，他们均来自北京师范大学环境学院水环境模拟国家重点实验室。该论文于2020年4月10日被接受，并于2020年4月22日在线发表在《Environmental Geochemistry and Health》期刊上。
学术背景
这项研究属于植物代谢组学领域，特别是针对盐生植物的代谢物分析及其在盐胁迫下的适应机制。盐生植物如碱蓬（Suaeda salsa）和欧洲海蓬子（Salicornia europaea）是生长在沿海盐沼、湖泊边缘以及盐碱湿地的重要植物，具有重要的营养价值和药用价值。碱蓬因其高营养成分已被用于食品工业生产食品和饮料，同时它还具有降低血压、血糖和胆固醇的作用。欧洲海蓬子则因其抗氧化、抗菌和抗炎作用而受到广泛关注。然而，关于这两种植物的次生代谢产物（尤其是黄酮类化合物、生物碱和香豆素等）的具体组成及其在盐胁迫下的差异尚未得到详细研究。因此，本研究旨在通过广泛靶向代谢组学技术对这两种植物的代谢物进行鉴定和比较，为未来开发和利用这些植物提供基础数据。
研究方法与实验流程
本研究包括以下几个主要步骤：
样品采集与制备
研究人员于2017年5月在黄河三角洲自然保护区采集了红色和绿色表型的碱蓬和欧洲海蓬子叶片样本。每个样本由三株植物的叶片混合而成，共设置三个重复样本。所有样本均储存在液氮罐中（-80°C）。冻干后的叶片使用研磨机（MM 400, Retsch）以30 Hz的速度研磨1.5分钟，随后称取100 mg粉末并加入1.0 mL 70%甲醇溶液，在4°C条件下提取过夜。提取液经过离心（10,000 g，10分钟）后，采用固相萃取柱（CNWBond Carbon-GCB SPE Cartridge）吸附和过滤处理，最终用于液相色谱-质谱联用分析（LC-ESI-MS/MS）。
液相色谱条件
样品分析采用高效液相色谱系统（Shim-pack UFLC SHIMADZU CBM30A），配备C18反相色谱柱（Waters Acquity UPLC HSS T3 C18，1.8 µm，2.1 mm × 100 mm）。流动相为水（含0.04%乙酸）和乙腈（含0.04%乙酸），梯度洗脱程序为：0分钟时100:0（v/v），11分钟时5:95（v/v），12分钟时5:95（v/v），12.1分钟时95:5（v/v），15分钟时95:5（v/v）。流速为0.40 mL/min，柱温为40°C，进样量为5 µL。
质谱条件
质谱分析采用API 4500 Q TRAP LC/MS/MS系统，配备电喷雾离子源（ESI Turbo Ion-Spray Interface），工作模式为正离子模式。离子源参数包括：源温度550°C，离子喷射电压5500 V，气流I（GS I）、气流II（GS II）和帘气（CUR）分别设置为55 psi、60 psi和25 psi。碰撞气体（CAD）设为高。质量校准和仪器调谐使用10和100 µmol/L聚丙二醇溶液完成。多反应监测（MRM）实验中，碰撞气体（氮气）压力设为5 psi，DP（去簇电压）和CE（碰撞能量）根据具体MRM转换优化。
数据分析
数据分析采用广泛靶向代谢组学方法，基于多重反应监测（MRM）检测数百种目标代谢物。代谢物鉴定基于一级和二级质谱数据，通过与标准品注射结果或自建数据库（MWDB）比对完成。定量分析采用MRM模式，通过QqQ质谱仪筛选每种代谢物的特征离子信号强度。显著差异代谢物的选择标准为VIP值大于1且倍数变化（Fold Change, FC）大于2或小于0.5。
主要结果
1. 代谢物鉴定与分类
在碱蓬叶片中共鉴定出822种代谢物，包括15种生物碱、99种氨基酸及其衍生物、11种花青素、30种碳水化合物、95种黄酮类化合物等。在欧洲海蓬子叶片中共鉴定出694种代谢物，包括14种生物碱、80种氨基酸及其衍生物、6种花青素、24种碳水化合物、72种黄酮类化合物等。
显著差异代谢物分析
主成分分析（PCA）和正交偏最小二乘判别分析（OPLS-DA）显示，两种植物叶片的代谢谱存在显著分离。与欧洲海蓬子相比，碱蓬叶片中有68种代谢物上调、103种代谢物下调。其中，显著上调的代谢物包括L-天冬氨酸（FC = 8.31）、L-脯氨酸（FC = 18.18）和L-天冬酰胺无水物（FC = 5.82），而显著下调的代谢物包括DL-蛋氨酸、L-(+)-精氨酸、L-半胱氨酸和L-苯丙氨酸。此外，葡萄糖胺（FC = 7.70）、麦芽糖（FC = 9.34）和D-(+)-蔗糖（FC = 7.19）在碱蓬叶片中显著增加，而D-(+)-葡萄糖、2-丙烯基（黑芥子苷）和果糖-1-磷酸在欧洲海蓬子叶片中显著增加。
药理活性代谢物分析
研究发现，两种植物富含具有药理活性的代谢物，如黄酮类化合物（如槲皮素、异鼠李素和金丝桃苷）、生物碱（如咖啡酸和阿魏酸）以及香豆素类化合物。这些代谢物具有抗氧化、抗炎、抗癌和神经保护等多种生物学功能。
盐胁迫相关代谢物分析
氨基酸和碳水化合物的变化被认为是植物应对盐胁迫的核心代谢适应策略。研究发现，支链氨基酸（BCAA，如L-亮氨酸、L-异亮氨酸和L-缬氨酸）在两种植物中均有积累，但未表现出显著差异。此外，L-天冬氨酸、L-脯氨酸和L-天冬酰胺无水物在碱蓬叶片中显著增加，表明这些氨基酸可能在盐胁迫适应中发挥重要作用。
结论与意义
本研究通过广泛靶向代谢组学技术系统分析了碱蓬和欧洲海蓬子的代谢物组成，揭示了它们在盐胁迫下的代谢适应机制。研究结果表明，这两种植物富含具有高药用价值的代谢物，如黄酮类化合物、生物碱和香豆素。此外，支链氨基酸、葡萄糖胺、麦芽糖和葡萄糖等代谢物可能在缓解盐胁迫中发挥重要作用。这些发现为未来开发和利用这两种盐生植物提供了重要参考。
研究亮点
1. 重要发现：首次系统鉴定了碱蓬和欧洲海蓬子叶片中的代谢物组成，揭示了其在盐胁迫下的代谢差异。
2. 方法创新：采用广泛靶向代谢组学技术结合MRM模式，实现了对数百种目标代谢物的高灵敏度和高准确性检测。
3. 特殊性：研究对象为两种重要的盐生植物，其代谢物组成和盐胁迫适应机制的研究为盐碱地植物资源的开发和利用提供了新视角。
其他有价值内容
研究还探讨了代谢物在药理学中的潜在应用价值，如黄酮类化合物的抗氧化和抗炎作用、生物碱的抗癌作用以及香豆素类化合物的抗菌作用。这些发现不仅有助于理解植物的耐盐机制，也为开发新型药物提供了理论支持。