日本独立行政法人国立科学博物馆等的研究团队就高山植物中所含的酚类化合物，确立了一项仅需2克微量花朵样本即可确定其结构的方法。高山植物受气候变暖及栖息地随之扩大的鹿类摄食危害等影响，个体数量正在减少，样本采集难度增大。另一方面，这类植物含有用以适应严酷环境的多种多酚类化合物，目前已知部分成分可用于新药研发等领域。仅需微量样本即可确定结构，具有既能助力珍稀植物保护，还可实现可持续科研的优势。
本次研究所使用的岩梅。此类植物自然生长于本州中部以北的高山中，绽放直径约1厘米的小花（供图：国立科学博物馆）
国立科学博物馆植物研究部的村井良德研究主干（兼任东京农工大学客座副教授/植物科学、环境适应学与化学生态学），长期以来开展提取高山植物所含化学物质并确定其结构的研究。每年5～10月，他都会进山，或为研究采集样本植物，或开展诸如架设防护网保护珍稀植物免受鹿类啃食的保育活动。他将迄今为止收集到的100余种高山植物栽培在筑波实验植物园（茨城县筑波市）的试验田温室及人工气候箱等设施中，开展保育工作的同时，长期细致研究其中的成分。
高山植物能够在含紫外线的强烈日光曝晒、气候严寒的环境中舒展叶片生长。已知它们为适应此类环境，体内含有有机化合物“酚类化合物”。酚类化合物作为多酚类物质为人熟知，其中的部分成分已明确可作为药物或食品类供人摄取，还可应用于农药等化学产品领域。然而，高山植物中也有很多珍稀濒危物种和特有物种，同时出于采集许可及环境关怀这一伦理考量，研究人员无法在采样时大量带回样本。
以往植物所含成分的分析，主流方法是使用核磁共振（NMR）等分析装置的结构确定法，但这种方法必须准备至少数毫克的纯化粉末样品，换算成花、叶等植物样本则需要数十克左右。
从微量的高山植物中确定其所含化合物结构的方法流程。根据晶体大小选择电子衍射和X射线衍射方法（供图：国立科学博物馆）
村井研究主干等人通过改良溶剂组成等步骤，确立了微量纯化样品的结晶方法。通过采用电子衍射或X射线衍射对利用该方法获得的晶体进行分析，成功从本州中部以北山区里开白花的“岩梅”花朵中确定了10种以上成分的结构。结果发现，这些成分主要为具有强抗氧化活性和紫外线吸收能力的槲皮素糖苷类等。
X射线衍射目前用于单晶尺寸约数十微米（1微米等于百万分之一米）的晶体，电子衍射则用于尺寸约数微米的更微小晶体样本。岩梅的花叶虽然很小，花朵直径约1厘米，叶片长5至10毫米，但在本次实验中，仅凭2克极少量的花朵样本就明确了10种以上成分的结构。
村井研究主干表示：“即使仅减少数克的样本用量，也能使今后的研究更易推进。我们还希望将该方法应用于日本特有物种、濒危物种等分布范围狭窄的植物。”采用本次的方法，不仅能降低对植物原生地的环境负荷，还具有可分析人工气候箱内栽培的这类珍稀小型植物的少量样本的优势。
气候变暖的影响已经显现，原本自然生长在山区低海拔地带的植物如今也能在海拔较高处观测到。据村井研究主干介绍，在山峦秀美、能遇到岩雷鸟等珍贵生物的南阿尔卑斯等地，鹿类的摄食危害日益加剧。他呼吁，在保护珍稀动物的同时，必须迅速开展生长于山区的各类植物的保育工作。
本研究获得了日本学术振兴会科学研究费资助项目、国立科学博物馆综合研究“极限环境的科学”研究费的资助。相关研究成果已于2月22日发表在荷兰科学期刊《Journal of Molecular Structure》的电子版上，3月31日由国立科学博物馆、株式会社理学（Rigaku，东京都昭岛市）、Asterism合同会社（东京都台东区）、东京农工大学等联合发布。
原文：JST Science Portal 编辑部
翻译：JST客观日本编辑部
【论文信息】
期刊：Journal of Molecular Structure
论文：Sustainable micro-scale identification of phenolic glycosides in alpine flower through single-crystal structure analysis
URL：https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0022286026005053
