野生胡芦巴的monantha生态分布情况，对种子多样性发展有什么意义

文/叨叨小科

编辑/叨叨小科

前言

胡芦巴是一种具有重要药用和食用价值的草本植物，其种子对人类健康具有积极作用。

野生胡芦巴中的monantha生态分布情况与种子多样性的关系目前还未研究。

野生胡芦巴（Trigonella monantha）是一种多用途的一年生植物，被用作食品、饲料和药用植物。

目前我们对野生胡芦巴的了解是有限的，所以通过从伊朗自然栖息地收集，并在田间条件下一起生长的 40 种野生胡芦巴生态型的种子，可以进一步让我们了解到其特殊的化学特性。

实验采用生态型种子的化学特性，进行随机完全区组设计培养，重复3次后，方差分析结果显示所有测量性状的生态型之间，存在显著差异（P < 0.01）。

根据测量形状的特征，发现生态型之间存在高度多样性，包括抗氧化活性和苯酚、类黄酮以及葫芦巴碱。

之后，我们又将聚类生态型分为四组，经过PCA 分析表明，前三个组成部分解释了生态型之间总变异的 73%。

而PCA分析表明，测量的特征之间存在许多正相关和负相关，这也意味着未显示化合物的含量与样品采集地点之间，有着极大关系。

胡芦巴属于豆科，包含超过135个物种，广泛分布于世界各地，仅在伊朗就发现了超过 32 个物种 。

在葫芦巴中发现了一种生理活性化合物，名为葫芦巴碱，在胁迫期间，葫芦巴碱会诱导叶片运动并在植物中逐渐积累。

通过对葫芦巴碱进行分析，研究表明，发现其中含有4-羟基异亮氨酸，有着降低血糖的作用，平均100 克干燥胡芦巴种子中，4-羟基异亮氨酸的浓度范围就在90至300毫克之间。

胡芦巴含有各种生物活性化合物，如类黄酮、生物碱和酚酸，而胡芦巴种子也以其高总抗氧化活性而闻名。

值得一提的就是，胡芦巴种子中还富含黄酮类化合物，而黄酮类化合物具有有效的抗氧化特性，研究发现胡芦巴叶中，含有高含量的黄酮类化合物，如芦丁、槲皮素和山奈酚。

胡芦巴种子中含有高含量的酚类化合物，其中包括没食子酸、咖啡酸和绿原酸，酚类化合物等。

胡芦巴种子也是可溶性糖的良好来源，含有蔗糖、葡萄糖和果糖，植物种子含有高含量的可溶性总糖，这些潜在的健康益处，可以大大改善能量代谢。

胡芦巴种子植物，一直是发展中国家人民的主要医疗保健品，是20% 至 80% 的发展中国家人口仍然依赖的药用植物产品 。

但在伊朗的传统上，使用的数千种药用植物，只有一小部分经过了植物化学成分和抗氧化活性筛选。

实验通过在伊朗各地采集了40个生态型的T. monantha ，从而获得伊朗农业研究、教育和推广组织的许可采集植物样本。

我们将采集的凭证样本储存在伊朗卡拉季的国家植物基因库中，由通讯作者 Farangis Ghanavati 博士鉴定来自伊朗不同地区采集的40个T. monantha生态型分布情况。

生态型采用随机完整区组设计 (RCBD) 进行种植，在伊朗卡拉季种子和植物改良研究所的田间进行了 3 次重复。

通过对伊朗田间土壤分析，得到卡拉季县年平均降雨量为244毫米，年平均气温为15℃。

种子提取物

在萃取种子的过程中，使用甲醇作为溶剂，将胡芦巴种子粉 (100 g)与80%甲醇混合，并在室温下静置24小时。

室温下静置 24 小时后，所得到的提取物，通过纸过滤，并转移至烧瓶中，储存在4°C下，以防止化学分析前化合物降解。

实验采用1-二苯基-2-三硝基苯肼(DPPH)自由基法，测定野生胡芦巴种子的抗氧化剂含量，通过（DP _磷H = 100 × ( AC _ - AS _) / AC _ AC）公式，计算野生胡芦巴种子提取物的自由基清除活性百分比。

将测定类的黄酮含量，和甲醇提取物与1.5ml甲醇和0.1ml10%氯化铝的乙醇溶液相混合。

在混合溶液中，添加 0.1 ml -1ml乙酸钾和2.8 ml 蒸馏水 ，混合均匀后，在室温下孵育30分钟。

在415 nm处测量吸光度，采用不同浓度的槲皮素，绘制标准曲线，每克种子干重要相当于槲皮素的黄酮类化合物的含量。

之后在将1.16 ml蒸馏水与 100 µl Folin-Ciocalteu， 一起添加到 20 µl 甲醇提取物中，添加 300 µl 1 M 碳酸钠（每 100 ml 蒸馏水 10.6 g）。

混合物会在40℃水浴中放置30分钟，在到760 nm处测量吸光度，记录不同浓度下的没食子酸，绘制标准曲线，测量每克干粉中没食子酸的酚类化合物的准确含量。

测定胡芦巴种子中胡芦巴碱的浓度，将种子粉碎并用甲醇提取，收集上层相，蒸发并保存直至进行HPLC分析。

通过Agilent 1260 Infinity 装置和 aminex 柱，进行HPLC分析，可以发现流动相由甲醇和水组成，将峰面积与默克葫芦巴碱标准品的峰面积进行比较，就可以确定葫芦巴中的碱含量。

羟基异亮氨酸

使用邻苯二甲醛（OPA）衍生化和高效液相色谱（HPLC）方法，来定量4-羟基异亮氨酸，包括在蒸馏水中，制备不同浓度的4-羟基异亮氨酸。

该方法通过使用OPA，对氨基酸进行衍生化，并利用HPLC中的线性梯度流动相，对氨基酸进行有效分离和定量。

通过从乙醇中，提取样品作为可溶性糖，进行HPLC分析，在将氢氧化钡和硫酸锌加入提取物中，以实现糖与其他化合物的分离。

进行HPLC分析还需注意要单独对糖进行定量，使用RI（折射率）检测器来检测糖的存在与浓度。

经过方差分析后，我们观察到在所有测量参数的生态型之间，均存在显著差异（P < 0.01），这表明生态型之间存在高度差异，而这种差异可以归因于遗传和环境因素的影响。

胡芦巴物种的形态和多酚组成，显示出相当大的变化，其中包括胡芦巴、胡芦巴、椭圆胡芦巴、莫南塔胡芦巴、茴香胡芦巴和蓝胡芦巴。

而在这些品种中，突尼斯胡芦巴品种被发现表现出显着的形态和化学变化，与我们预想的结果一致，之前的研究中在基因型之间，也观察到形态特征和种子产量存在差异。

在伊朗的40种T. monantha生态型中，抗氧化活性的百分比范围从48.19%到86.85%不等,其中，Tm18、Tm33和Tm8生态型展示了最高的抗氧化活性。

与之相反的是，Tm39生态型则显示出最低的抗氧化活性百分比，一些生态型的高抗氧化活性中，甚至富含酚类和类黄酮成分。

其中，黄酮成分浓度为2 mg/ml的葫芦巴，展示了与BHT和维生素C标准品相当的DPPH自由基清除能力，这意味着其具有与这两种标准品相当的抗氧化活性，能够有效减少自由基的产生。

此外，葫芦巴植物的种子油也显示出强大的抗氧化自由基清除活性，这表明植物壳富含酚酸。

葫芦巴植物，是宝贵来源和潜在的天然抗氧化剂，不同植物的抗氧化活性主要与其酚类和黄酮类化合物有关。

通过实验也能得出，环境因素会影响植物的化学成分，以及不同地区也会具有抗氧化潜力不同成分的合成。

葫芦巴、咖啡、大豆和豌豆是富含葫芦巴碱成分的植物

葫芦巴碱是一种由烟酸甲基化形成的生物碱化合物，在40个伊朗T. monantha生态型中，Tm37 生态型中葫芦巴碱含量最高（0.084 mmol/l）。

40个伊朗T. monantha生态型中，碱含量其次的是Tm34（0.082 mmol/l）和Tm36（0.081 mmol/l）生态型。

碱含量最低的是，获得Tm19生态型 (0.023 mmol/l)，Lalemi 和 Naghavi ，干粉状的野生胡芦巴种子含有高达 12% 的葫芦巴碱。

葫芦巴碱具有多种药用特性，可以通过抑制葡萄糖代谢中关键酶的活性，来降低血糖水平。

采集地的主要环境条件可能会对葫芦巴成分产生影响，特别是种子中葫芦巴碱的含量，而实验也证明了这一点，随着盐度的增加，种子中葫芦巴碱的含量会逐渐增加。

然而，当葫芦巴碱的含量达到一定阈值后，进一步增加盐度，则会导致葫芦巴碱水平的下降。

胡芦巴植物中最丰富的游离氨基酸是4-羟基异亮氨酸，它主要存在于种子胚乳中。

在不同的生态型中，Tm24和Tm15的胡芦巴中，含有最高水平的4-羟基异亮氨酸。

具体而言，Tm24和Tm15的4-羟基异亮氨酸含量分别为0.906 mg/g和0.868 mg/g，而含量最低的生态型为Tm14，其含量为0.197 mg/g。

胡芦巴种子中4-羟基异亮氨酸的浓度在不同生态型中有所不同，范围从0.015%到0.4%。

我们在伊朗胡芦巴生态型中测量了三种单糖：葡萄糖、果糖和蔗糖。

其中葡萄糖和果糖是单糖，而蔗糖是由两种单糖组成的二糖。

胡芦巴植物中主要的碳水化合物就是糖醇和蔗糖，其中，主要丰富的糖醇包括d-松醇和d-松醇的α-d-半乳糖苷，以及肌醇的半乳糖苷。

在胡芦巴种子中，蔗糖是主要的可溶性碳水化合物之一，其含量为6.41 mg/g干重，不同生态型中蔗糖的含量范围为0.13至3.77 mM。

与以前的报告相比，生态型的蔗糖含量较低，这可能是由于使用了品质较好的种子进行研究。

与蔗糖相比，胡芦巴种子中的葡萄糖浓度范围为1.07至12.1 mM，而果糖浓度范围为13.3至45.5 mM，但葡萄糖和果糖在我们的身体中，就更容易被吸收。

但植物种子中，高含量的蔗糖摄入，可能导致血糖升高，较高葡萄糖和果糖含量的优质生态型，包括Tm6和Tm12，这些生态型的胡芦巴种子品质更好。

但我们在Tm6和Tm12中，并未发现三种可溶性碳水化合物之间的关联，胡芦巴种子的糖成分，会根据生长地点的不同而有所变化。

实验通过对测定的性状进行聚类分析，将生态型分为四个不同的簇，其中，第一个簇包含了七个生态型。

七个生态型包括 ，Tm25、Tm26、Tm27、Tm11、Tm21、Tm16 和 Tm33。

从全国各地采集的七个生态型，表现出了最高水平的抗氧化活性和葫芦巴碱含量，这些生态型也显示出了葡萄糖、果糖和蔗糖含量的最低值。

第二个簇由18个生态型组成，其中大部分特征表现为中等水平，除了苯酚含量（每克干重0.98毫克没食子酸）。

在所有簇中，苯酚含量最低，生态型Tm6、Tm12和Tm17属于第三类，其葡萄糖、果糖和蔗糖含量最高。

生态型第三类的抗氧化活性、葫芦巴碱、类黄酮和 4-羟基异亮氨酸的水平最低。

选择伊朗野生胡芦巴生态型作为天然保健品的来源，是一项重要的举措，它凸显了种子化学多样性的高水平。

其中一些生态型具有高水平的化学成分，可能用于工业应用，也可作为人类营养和育种计划的宝贵种质。

总结

野生胡芦巴中的monantha生态分布情况，对种子多样性的发展，具有重要意义，这离不开monantha在野生胡芦巴中展现出地理差异性。

胡芦巴种子的多样性形成，为遗传基础和适应优势提供了支持，同时也有助于加深我们对胡芦巴种子多样性形成机制的理解。

野生胡芦巴生态型的种子化学成分，存在相当大的多样性，许多生态型可用于医学目的以及人类营养。