日本國立科學博物館的平野日向（東京農工大學研究生院聯合農學研究科聯合培養博士生）、植物研究部的村井良德研究主幹，Rigaku公司的菊池貴、Asterism公司的榊原風太技術顧問等人，聯合開發出了微量成分分析技術，並成功從植株微小、因許可與倫理限制難以獲取研究樣本的高山植物中，解析出了10種以上酚類化合物糖苷的結構。研究團隊僅從岩梅科高山植物岩梅的2克花朵中分離並結晶出相關成分，進而成功明確了各成分的結構。在野生植物中，以如此微量樣本完成多種成分的結構解析，堪稱一項開創性的研究範例。該技術可廣泛應用於理學、農學、藥學等領域中對未利用資源的探索研究。相關成果已線上發表在《Journal of Molecular Structure》的網路版上。
圖1 高山植物岩梅（供圖：國立科學博物館）
圖2 主要分析流程圖（供圖：國立科學博物館）
分佈於日本高山帶與亞高山帶的高山植物，為應對高山環境中的強紫外線、低溫等嚴酷的環境壓力，會通過合成並積累酚類化合物來適應環境。這些酚類化合物中，多數成分均可作為天然物產資源加以利用，相較於低海拔植物，高山植物相關研究認知較為匱乏，因此其相關領域研究備受期待。
由於高山植物生長環境嚴酷，植株體型通常較小，且分布局限於高海拔區域，因此存在稀少。即便是學術研究，也需將採集行為帶來的人為干擾降至最低，因而可用於成分結構解析的樣本大小十分有限。
研究團隊此前就在研究微量樣本成分分析方法，此次以高山植物岩梅的極微量花朵為研究樣本，在採用高效液相層析圖（HPLC）等現有技術進行分離純化，以及利用四極杆與飛行時間串聯質譜儀（QTOF-MS）進行分子量測量之後，開發出了一種優化各成分結晶化的方法，同時，通過利用僅需既往方法約百分之一尺寸的晶體即可完成結構測定的單晶X射線結構解析（SC-XRD）和電子繞射結構解析（MicroED）等分析手段，成功實現了對極微量樣本中的微量成分的結構解析。
利用上述方法，發現在嚴酷高山環境中生長的岩梅花朵中，含有包括近年來備受關注、可發揮健康功效的功能性成分槲皮素糖苷等花黃素類物質在內的多種酚類化合物。
此外，在技術的開發過程中，研究團隊還成功從岩梅葉片中分離並解析了多種成分結構，發現了有助於抵禦紫外線及抗氧化的成分，並進一步探明，部分成分的積累情況在日本列島從本州中部至北海道之間存在地理分佈上的差異。
本次分析技術研發選用了高山植物中分佈範圍相對較廣的岩梅作為研究對象，目前團隊正運用該技術，對日本特有物種、瀕危物種等更為稀有的植物開展相關分析。該技術有望用於解析以往難以檢測的植物微量成分，同時也可應用於探索有用資源物質等相關研究。
原文：《科學新聞》
翻譯：JST客觀日本編輯部
【論文資訊】
期刊：Journal of Molecular Structure
論文：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
