《Frontiers in Plant Science》：Comparative analysis of metabolites in different Areca inflorescence tissues based on spatial metabolomics
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本研究结合非靶向代谢组学与质谱成像技术，首次实现槟榔（Areca catechu L.）雌花、雄花、雌花梗和花序4类组织微区代谢物的高分辨率空间可视化。研究发现生物碱在雌花子房室特异性富集（浓度达其他组织3-5倍），黄酮类定位于子房壁维管束鞘细胞，香豆素和肉桂酸类在胚珠表皮呈现梯度分布，揭示了次生代谢物的组织特异性功能与茉莉酸（JA）通路协同调控花器官发育的代谢基础。
引言
槟榔（Areca catechu L.）作为热带药用植物，其花序富含生物碱、黄酮类、香豆素和肉桂酸等活性成分，具有降血糖、抗氧化等生理功能。以往研究多基于高效液相色谱（HPLC）或气相色谱-质谱联用（GC-MS）技术，难以实现代谢物的原位空间定位。本研究整合非靶向代谢组学与基质辅助激光解吸电离质谱成像（MALDI-MSI）技术，以50 μm分辨率解析槟榔花器官中代谢物的微区分布规律。
材料与方法
实验样本采自海南大学丹州校区10年生槟榔树花序第4发育期（if-4），切分为雌花（S1）、雄花（S2）、雌花梗（S3）和花序（S4）四组。采用Leica CM1950冷冻切片机制备10–20 μm厚度切片，经TM-Sprayer喷涂9-AA基质后，利用Timstof flex MALDI 2仪器在负离子模式下检测m/z 50–1000范围代谢物。数据分析通过SCiLS? Lab 2021软件进行峰对齐、归一化处理，代谢物鉴定基于Bruker MS-Metabobase 3.0数据库（质量精度<10 ppm）。
结果
代谢谱空间差异总体分析
主成分分析（PCA）显示PC1与PC2累计贡献率达89.6%，四类组织代谢谱显著分离。雌花与雌花梗、花序、雄花的差异代谢物数量分别为169、182、121个，包括显著上调的生物碱（如brasofensine）和黄酮类（乌龙茶氨酸、新紫柳苷）。
关键代谢物组织特异性分布
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生物碱：Brasofensine在雌花子房室富集，含量为花序的3–5倍，推测其通过茉莉酸（JA）信号途径参与胚珠保护。
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黄酮类：乌龙茶氨酸、3-羟基-8,9-亚甲二氧基紫檀烷等特异性定位于雌花子房壁维管束，可能与抗氧化及输导调控相关。
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香豆素：Daphnoretin、4-甲基伞形酮葡萄糖醛酸苷在雌花胚珠表皮呈梯度分布，与花粉外壁UV防护功能吻合。
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肉桂酸类：Caftaric酸、迷迭香酸富集于子房周皮，协同增强细胞壁木质化和活性氧（ROS）清除能力。
讨论
代谢物区室化分布反映了花器官的功能分化：生物碱在雌花生殖组织的富集与JA介导的B类花器官身份基因（如AGL16、AP3）下调相关；黄酮类维管束定位可能调控生长素运输；香豆素与肉桂酸类的梯度分布则协同参与胚珠发育的氧化还原平衡。空间代谢组学首次揭示槟榔花中“代谢物-组织-功能”耦合网络，为解析植物生殖发育的代谢调控提供新视角。
结论
本研究通过空间代谢组学技术绘制槟榔花器官代谢图谱，证实生物碱、黄酮类等代谢物的组织特异性分布模式，深化了对次生代谢物在花器官发育中功能的理解。未来可结合单细胞转录组与通量平衡分析，进一步揭示代谢调控网络。
