日本獨立行政法人國立科學博物館等的研究團隊就高山植物中所含的酚類化合物，確立了一項僅需2克微量花朵樣本即可確定其結構的方法。高山植物受氣候變暖及棲息地隨之擴大的鹿類攝食危害等影響，個體數量正在減少，樣本採集難度增大。另一方面，這類植物含有用以適應嚴酷環境的多種多酚類化合物，目前已知部分成分可用於新藥研發等領域。僅需微量樣本即可確定結構，具有既能助力珍稀植物保護，還可實現可持續科研的優勢。
本次研究所使用的岩梅。此類植物自然生長於本州中部以北的高山中，綻放直徑約1厘米的小花（供圖：國立科學博物館）
國立科學博物館植物研究部的村井良德研究主幹（兼任東京農工大學客座副教授/植物科學、環境適應學與化學生態學），長期以來開展提取高山植物所含化學物質並確定其結構的研究。每年5～10月，他都會進山，或為研究採集樣本植物，或開展諸如架設防護網保護珍稀植物免受鹿類啃食的保育活動。他將迄今為止收集到的100餘種高山植物栽培在筑波實驗植物園（茨城縣筑波市）的試驗田溫室及人造氣候箱等設施中，開展保育工作的同時，長期細緻研究其中的成分。
高山植物能夠在含紫外線的強烈日光曝曬、氣候嚴寒的環境中舒展葉片生長。已知它們為適應此類環境，體內含有有機化合物「酚類化合物」。酚類化合物作為多酚類物質為人熟知，其中的部分成分已明確可作為藥物或食品類供人攝取，還可應用於農藥等化學產品領域。然而，高山植物中也有很多珍稀瀕危物種和特有物種，同時出於採集許可及環境關懷這一倫理考量，研究人員無法在採樣時大量帶回樣本。
以往植物所含成分的分析，主流方法是使用核磁共振（NMR）等分析裝置的結構確定法，但這種方法必須準備至少數毫克的純化粉末樣品，換算成花、葉等植物樣本則需要數十克左右。
從微量的高山植物中確定其所含化合物結構的方法流程。根據晶體大小選擇電子繞射和X射線繞射方法（供圖：國立科學博物館）
村井研究主幹等人通過改良溶劑組成等步驟，確立了微量純化樣品的結晶方法。通過採用電子繞射或X射線繞射對利用該方法獲得的晶體進行分析，成功從本州中部以北山區裏開白花的「岩梅」花朵中確定了10種以上成分的結構。結果發現，這些成分主要為具有強抗氧化活性和紫外線吸收能力的槲皮素糖苷類等。
X射線繞射目前用於單晶尺寸約數十微米（1微米等於百萬分之一米）的晶體，電子繞射則用於尺寸約數微米的更微小晶體樣本。岩梅的花葉雖然很小，花朵直徑約1厘米，葉片長5至10毫米，但在本次實驗中，僅憑2克極少量的花朵樣本就明確了10種以上成分的結構。
村井研究主幹表示：「即使僅減少數克的樣本用量，也能使今後的研究更易推進。我們還希望將該方法應用於日本特有物種、瀕危物種等分佈範圍狹窄的植物。」採用本次的方法，不僅能降低對植物原生地的環境負荷，還具有可分析人造氣候箱內栽培的這類珍稀小型植物的少量樣本的優勢。
氣候變暖的影響已經顯現，原本自然生長在山區低海拔地帶的植物如今也能在海拔較高處觀測到。據村井研究主幹介紹，在山巒秀美、能遇到岩雷鳥等珍貴生物的南阿爾卑斯等地，鹿類的攝食危害日益加劇。他呼籲，在保護珍稀動物的同時，必須迅速開展生長於山區的各類植物的保育工作。
本研究獲得了日本學術振興會科學研究費資助項目、國立科學博物館綜合研究「極限環境的科學」研究費的資助。相關研究成果已於2月22日發表在荷蘭科學期刊《Journal of Molecular Structure》的電子版上，3月31日由國立科學博物館、株式會社理學（Rigaku，東京都昭島市）、Asterism合同會社（東京都臺東區）、東京農工大學等聯合發佈。
原文：JST Science Portal 編輯部
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
