梁姣嬌，陳云義，王岳，陳杰標，曹錦萍，李鮮，孫崇德

（浙江大學果實品質(zhì)生物學實驗室/農(nóng)業(yè)農(nóng)村部園藝植物生長發(fā)育與品質(zhì)調(diào)控重點開放實驗室/園藝產(chǎn)品冷鏈物流工藝與裝備國家地方聯(lián)合工程實驗室/園藝植物整合生物學研究與應用浙江省重點實驗室，杭州 310058）

廣義的天然產(chǎn)物（natural products,NPs）是指自然界中的各種植物、動物、微生物在生命活動過程中產(chǎn)生的所有代謝產(chǎn)物的集合[1]。而目前研究較多的天然產(chǎn)物多指具有特殊生物學作用且分子量小于1 500 Da的次生代謝物[2-3]。天然產(chǎn)物數(shù)量巨大、結(jié)構(gòu)類型繁多，僅植物中的天然產(chǎn)物就多達上百萬種。根據(jù)其結(jié)構(gòu)的不同可分為生物堿、有機硫化合物、酚類化合物和萜類化合物等[4]。

天然產(chǎn)物具有多種與人體健康相關(guān)的生物活性，包括抗菌、抗癌、免疫抑制、抗炎、生物膜抑制等。毒副作用低、生物活性較強、作用機制獨特、靶點廣泛等優(yōu)勢使之成為新藥研發(fā)的重要來源，特別是在癌癥和傳染病的治療領(lǐng)域[5]。據(jù)統(tǒng)計，近40 年間，全球獲批上市的1 881 種新藥中，約23.5%來源于天然產(chǎn)物及其衍生物[6]，其中，由美國食品藥物監(jiān)督管理局（Food and Drug Administration,FDA）和歐洲藥品管理局（European Medicines Agency, EMA）批準的大約1/4 的藥物是以植物為基礎(chǔ)的[7]。在如今全球公共衛(wèi)生面臨挑戰(zhàn)的大背景下，作為聯(lián)結(jié)化學和生物學之間的天然通道，對天然產(chǎn)物的深度挖掘、結(jié)構(gòu)鑒定與功能研究將在有效藥物的開發(fā)、生命科學的認識和人類健康繁衍方面具有重要科學意義。此外，天然產(chǎn)物在食品保健、美容護膚、香精香料、綠色農(nóng)藥等領(lǐng)域也有巨大的發(fā)展?jié)摿8-9]。對天然產(chǎn)物的研究不僅是改善生活品質(zhì)的有力保障，也是人類與環(huán)境和諧共處的重要指導，更是發(fā)現(xiàn)世界、追溯生命起源的探索過程。

園藝產(chǎn)品是人類對生物活性成分攝入的重要途徑，增加水果、蔬菜的消費是降低癌癥和慢性疾病發(fā)生率的有效策略[10]。應用分析化學、分子生物學以及生物醫(yī)學等技術(shù)手段研究園藝產(chǎn)品生物活性物質(zhì)的活性結(jié)構(gòu)與生物效價，是園藝學發(fā)展的新的學科生長點，促進了園藝學與食品營養(yǎng)學、醫(yī)藥學等多學科的交叉融合。對相關(guān)天然產(chǎn)物的研究也極大地推動了生物活性物質(zhì)的提取分離技術(shù)、結(jié)構(gòu)鑒定技術(shù)的迅速發(fā)展。

當前，我國植物化學研究水平已從“跟跑”成為“并跑”，部分園藝植物天然產(chǎn)物的開發(fā)利用已進入“領(lǐng)跑”階段，取得了諸多突破性成果，并獲得了廣泛關(guān)注和認可。本文從園藝植物天然產(chǎn)物的鑒定、挖掘、分離純化和活性評價及應用等方面對我國主要園藝植物天然產(chǎn)物研究進行了系統(tǒng)綜述。

1 園藝植物天然產(chǎn)物鑒定的對象和方法演化

不同園藝植物中的天然產(chǎn)物種類豐富，組分含量差異大。因此，科學選擇合適的研究對象，采用高效、環(huán)保的方法更有利于從資源豐富的園藝植物中鑒定出有效成分，以便為這些天然活性成分在食品、醫(yī)藥及日化等領(lǐng)域的開發(fā)應用提供指導。目前，我國主要園藝植物天然產(chǎn)物的鑒定對象和方法逐漸呈現(xiàn)出以下變化趨勢。

1.1 從資源導向型到需求導向型

中國幅員遼闊，除了不同地區(qū)氣候環(huán)境和地形地勢等因素差異，園藝植物自身的特性也影響著其在全國的分布及其天然產(chǎn)物的研究。比如：蘋果主要產(chǎn)于山東、河北、河南、陜西、新疆和遼寧等地；柑橘主要產(chǎn)于浙江、福建、江西、四川等地，在北方種植極少；茶葉盡管在北方有少數(shù)產(chǎn)區(qū)，但主要產(chǎn)于南方各省山區(qū)；熱帶水果則主要在福建、廣東、廣西、海南、云南等地主栽，其中海南盛產(chǎn)椰子。此外，少數(shù)極具特色的園藝植物資源，如菊科風毛菊屬植物雪蓮則主要分布在我國以新疆部分山區(qū)為主的高寒地帶。由于生長環(huán)境特殊以及資源瀕危，我國正積極利用克隆和組培等生物技術(shù)開展特色野生園藝植物的人工培育[11-12]，有望開辟取代野生園藝植物資源來滿足市場需求的新渠道。

正是由于我國園藝植物天然產(chǎn)物研究的來源對象具有地理上的分布差異，所以國家因地制宜地實施不同政策，并在各地建立了多家功能型研究中心和種質(zhì)資源圃（圖1）。利用不同地區(qū)種質(zhì)圃中特色優(yōu)勢的園藝植物資源進行研究，有效促進了我國園藝植物天然產(chǎn)物相關(guān)領(lǐng)域的發(fā)展。在以往的研究中，研究人員多選擇當?shù)貜V泛種植的園藝作物作為研究對象。隨著經(jīng)濟社會的不斷發(fā)展，國內(nèi)對園藝植物天然產(chǎn)物的研究逐步顯現(xiàn)出從資源導向型向需求導向型的轉(zhuǎn)變，如利用人工氣候室模擬高山、極寒或熱帶地區(qū)的氣候環(huán)境，以滿足一些特色園藝植物跨地區(qū)的生長需求，進而使有潛在市場需求的特色園藝植物被更好地開發(fā)利用；物流和交通的發(fā)展同樣也促進了園藝植物的快速運輸與流通，便于科研人員收集來自全國不同地區(qū)的園藝植物資源進行研究。如靳欣欣等[13]選取新疆、陜西、山東、內(nèi)蒙古、甘肅等地的優(yōu)質(zhì)紅富士蘋果品種共16種，采用冷藏運輸?shù)姆绞綄⑿迈r果實運至廣東實驗室進行品質(zhì)性狀和營養(yǎng)成分的相關(guān)分析。嚴鑫等[14]從全國19個圓黃梨的產(chǎn)地分別采集樣品，用硬紙箱包裝后盡快寄回南京農(nóng)業(yè)大學梨工程技術(shù)研究中心進行天然活性成分測定。

圖1 有代表性的國家園藝植物種質(zhì)資源圃在全國各地的分布情況Fig.1 Distribution of the representative national horticultural plant germplasm resource nurseries in China

1.2 從粗放提取型到精準鑒定型

許多園藝植物含有微量的天然產(chǎn)物，對其進行純化和鑒定是開展后續(xù)研究的基礎(chǔ)。而早期的提取設(shè)備較為單一，方式較為粗放，所得天然產(chǎn)物僅為粗提物。如1994年研究人員直接利用芒果、番石榴、龍眼、橄欖、蒲桃和綠茶等植物粗提后的上清液，探究園藝產(chǎn)品中多酚物質(zhì)對超氧物自由基的清除作用[15]。而發(fā)展至今，園藝植物天然產(chǎn)物的表征已可以借助多種現(xiàn)代儀器分析手段進行精準的鑒定。經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，作為占辣椒干果質(zhì)量30%～60%的辣椒籽，其中含有的種子蛋白在加工過程中未被充分利用而造成資源浪費[16]。韓玉竹等[17]在前人研究的基礎(chǔ)上，結(jié)合超濾離心和葡聚糖凝膠層析技術(shù)優(yōu)化了辣椒籽抗菌肽的提取條件，得到了純度較高的天然產(chǎn)物。馮鑫等[18]以生姜產(chǎn)品生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的副產(chǎn)物生姜皮為原料提取出生姜皮粗多糖后，再經(jīng)二乙氨乙基-纖維素-52 陰離子交換柱和Sephadex G-100 凝膠柱層析純化鑒定，得到了3 種水溶性生姜皮多糖（GE-1、GE-2、GE-3），這為我國進一步利用生姜副產(chǎn)物提供了參考。

近30年來，現(xiàn)代波譜技術(shù)的應用極大地促進了天然產(chǎn)物結(jié)構(gòu)鑒定的發(fā)展。紅外光譜（infrared spectroscopy, IR）、紫外光譜（ultraviolet spectroscopy,UV）、質(zhì)譜（mass spectroscopy, MS）、核磁共振（nuclear magnetic resonance,NMR）波譜已逐漸代替?zhèn)鹘y(tǒng)的化學手段而在結(jié)構(gòu)鑒定中占據(jù)主要地位[19]。鄭振佳[20]為有效鑒定牛蒡中抗氧化活性成分，建立了1，1-二苯基-2-三硝基苯肼-高效液相色譜-飛行時間質(zhì)譜聯(lián)用體系，成功從牛蒡乙酸乙酯相部位篩選并鑒定出19 種咖啡酸及其衍生物。XU 等[21]采用氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀（gas chromatographymass spectrometer, GC/MS）、一維核磁共振（1H NMR、13C NMR）和二維核磁共振（全相關(guān)譜、1H 的異核多碳相關(guān)譜、異核單量子相干譜）等技術(shù)對火龍果果肉的主要多糖組分的組成和構(gòu)型進行了精確表征。王曉天等[22]則利用超高效液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜（ultra-high performance liquid chromatographytandem mass spectrometer, UPLC-MS/MS）在19 個樹莓品種中檢測和鑒定到黃烷-3-醇、黃烷酮、酚酸、黃酮醇和單寧5 大類31 種非花色苷酚類化合物，這為篩選較高生物化學成分含量的樹莓品種資源提供了科學指導。

2 園藝植物天然產(chǎn)物挖掘的思路及模式

隨著越來越多的天然產(chǎn)物從園藝植物中被發(fā)現(xiàn)和鑒定，進一步挖掘其結(jié)構(gòu)與生物活性的關(guān)系逐漸受到關(guān)注。在從園藝植物中發(fā)現(xiàn)并鑒定活性天然產(chǎn)物的進程中，除傳統(tǒng)的營養(yǎng)物質(zhì)外，近年來，我國在類胡蘿卜素[23]、類黃酮[24]及其他多酚類[25]、香豆素[26]和萜類[27]等活性物質(zhì)中取得了諸多成果。其中，對萜類及其聚合物的功能挖掘成為一大亮點。研究者從十字花科諸葛菜（Orychophragmus violaceus）種子中分離得到的3 個具有新穎骨架的生物堿類化合物[28]和從姜科植物圓瓣姜花（Hedychium forrestii）根莖中分離得到的半日花烷型二萜hedychin B[29]具有抗腫瘤活性。國內(nèi)首個原創(chuàng)的用于治療2 型糖尿病的天然藥“桑枝總生物堿片”已獲國家藥監(jiān)局批準上市。這充分體現(xiàn)了挖掘園藝植物天然產(chǎn)物活性物質(zhì)的巨大研究價值和開發(fā)潛力。通過分析總結(jié)近10 年我國對園藝植物天然產(chǎn)物挖掘相關(guān)的文獻，發(fā)現(xiàn)其研究思路和研究模式主要呈現(xiàn)以下2種趨勢。

2.1 從正向遺傳學到反向遺傳學

傳統(tǒng)對園藝植物天然產(chǎn)物發(fā)掘的研究方法主要是利用正向遺傳學，其思路是通過已有的天然產(chǎn)物表型推測天然產(chǎn)物活性物質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)，主要借助手段是誘變篩選與突變基因克隆技術(shù)。黃永娟等[30]利用0.4%甲基磺酸乙酯誘變甘藍型油菜NJ7982種子，從后代篩選獲得高油酸突變體，經(jīng)基因克隆發(fā)現(xiàn)，高油酸突變體中BnFAD2Ⅰ和BnFAD2Ⅱ-1基因發(fā)生了堿基改變，進而影響了油酸脫飽和酶的活性，這可能是突變體油酸含量升高的原因。但由于誘變篩選不可逆、不可控，且難以一次性篩選到在基因組中與研究性狀相關(guān)的所有基因，因此，與正向遺傳學思路剛好相反的反向遺傳學受到了研究人員的關(guān)注。

反向遺傳學通過預先測定并掌握園藝植物的基因組，隨后在已有的代謝通路上進行分子調(diào)控，有目的地對遺傳因子或相關(guān)酶進行改造，使天然產(chǎn)物生成量增多或減少或使其功能發(fā)生變化。SONG等[31]利用納米孔測序技術(shù)首次完成了對藥用野菊的全基因組測序，并對杭白菊的全長轉(zhuǎn)錄組遺傳信息進行了挖掘，這極大地促進了未來對杭白菊藥效成分基因的深入挖掘和利用。華南農(nóng)業(yè)大學林順權(quán)課題組聯(lián)合多家單位綜合運用基因組、代謝組、轉(zhuǎn)錄組等手段，系統(tǒng)解析了枇杷富含活性三萜酸的分子進化機制[32]，為利用合成生物學開發(fā)枇杷中高價值的天然活性成分提供了參考。

2.2 從獨立研發(fā)型到共同合作型

早期的研究團隊常聚焦于某一中心課題潛精研思、獨立研發(fā)。河北農(nóng)業(yè)大學劉孟軍課題組經(jīng)15年刻苦攻關(guān)，于2014年率先完成了棗全基因組測序[33]，使其成為世界鼠李科和我國干果中首個完成的物種，并揭示了棗果高效積累維生素C 的獨特機制；2019年，他們又利用代謝組學和轉(zhuǎn)錄組學方法研究棗果實成熟期果皮變色的機制，發(fā)現(xiàn)成熟后期黃酮類代謝產(chǎn)物的變化促進了果皮變紅[34]。這一研究成果對鑒定參與黃酮生物合成途徑的結(jié)構(gòu)基因調(diào)控模式，保持棗在長期貯藏下良好的著色具有重要意義。

隨著研究對象中相關(guān)組學數(shù)據(jù)量的日漸龐大，為提高效率，需要更多的團隊一起協(xié)作才能有效對數(shù)據(jù)進行分析和驗證。2014 年，中國農(nóng)業(yè)科學院（深圳）農(nóng)業(yè)基因組研究所黃三文實驗室對360多個番茄品種進行了重測序研究[35]；同年，在組學分析方面居于國際領(lǐng)先的華中農(nóng)業(yè)大學羅杰課題組基于代謝物的全基因組關(guān)聯(lián)分析（metabolome-based genome-wide association study, mGWAS）這一經(jīng)典代謝組學研究方法，開發(fā)建立了一種利用多組學手段對大規(guī)模遺傳群體進行深入研究的反向遺傳學模式[36]。2018 年，這2 個頂尖團隊合作并牽頭在Cell上發(fā)表了相關(guān)研究結(jié)果：利用多重組學研究揭示了在馴化歷史中番茄果實的營養(yǎng)和風味物質(zhì)的變化及遺傳調(diào)控位點[37]。2019 年，北京農(nóng)林科學院許勇研究團隊和鄭州果樹研究所劉文革研究團隊聯(lián)合其他合作單位共同完成了高質(zhì)量西瓜基因組序列圖譜[38]，并鑒定了與西瓜含糖量、瓢色、形狀等性狀關(guān)聯(lián)的43個信號位點。2021年，南京農(nóng)業(yè)大學吳俊、張紹鈴研究團隊聯(lián)合美國康奈爾大學研究人員揭示了梨的馴化改良過程，發(fā)現(xiàn)梨果的糖、有機酸等初級代謝產(chǎn)物在馴化改良過程中會受到持續(xù)選擇[39]。對這些基因組數(shù)據(jù)的深入挖掘越來越成為天然產(chǎn)物發(fā)現(xiàn)和利用的重要手段。

3 園藝植物天然產(chǎn)物分離純化特征

自20 世紀90 年代以來，園藝植物天然產(chǎn)物的分離方法、光譜技術(shù)和靈敏的生物檢測研究發(fā)展迅速。傳統(tǒng)分離方法存在純度低、分離不徹底、樣品變性等問題，阻礙了對有效化學成分性質(zhì)的研究進程[40]。因此，如何對園藝植物資源中活性成分進行高效的分離純化，進而實現(xiàn)園藝資源的深度利用，得到高產(chǎn)率、高純度的活性物質(zhì)是當前該研究領(lǐng)域的重點之一。

園藝植物天然產(chǎn)物的種類繁多且具有含量低、結(jié)構(gòu)復雜、穩(wěn)定性差等特點，在實際分離純化過程中，需依據(jù)天然產(chǎn)物分子的特性選擇相應的技術(shù)，以獲得高質(zhì)量的天然產(chǎn)物（圖2）。通過分析比較國內(nèi)研究人員對園藝植物天然產(chǎn)物的分離體系，發(fā)現(xiàn)主要有2 種思路：一種是對天然產(chǎn)物的多組分同時分離，另一種則聚焦于天然產(chǎn)物的單體分離。這2種思路的選擇依據(jù)大致可以歸納為目標天然產(chǎn)物的特點、成本、用途及安全性。

3.1 分離目標明確科學

從園藝植物中提取出的活性物質(zhì)，多具有醫(yī)用功效，可用于臨床治療及食品工業(yè)領(lǐng)域。我國園藝植物天然產(chǎn)物資源種類繁多，然而傳統(tǒng)的園藝植物天然產(chǎn)物分離純化模式較為單一，有時因分離目標不明確而導致園藝植物天然產(chǎn)物資源浪費極為嚴重。因此，對不同的園藝植物天然產(chǎn)物進行分離時，可結(jié)合具體目標化合物的性質(zhì)對溶劑體系進行篩選和調(diào)整。

以花色苷的研究為例，花色苷單體的快速大量制備是花色苷產(chǎn)業(yè)化的難題之一。劉靜波等[41]采用柱色譜法及半制備型高效液相色譜法，系統(tǒng)研究了藍莓果實中花色苷單體的制備技術(shù)，并從食品安全角度考慮，采用70%乙醇-0.1%鹽酸溶液為提取劑，利用超聲輔助提取法，使花色苷的提取效率較熱浸提法提高50%以上，為該類花色苷的原料選擇及分離純化方法提供了重要參考。除此之外，單獨采用高速逆流色譜（high-speed counter-current chromatography,HSCCC）技術(shù)或與其他技術(shù)聯(lián)用因具有提高分離后純度的優(yōu)勢，在近幾年的發(fā)展較為迅速。PENG 等[42]在最優(yōu)條件下通過2 步分離成功地從柿中得到7 種主要多酚，純度均高于95.0%，并且發(fā)現(xiàn)HSCCC在制備原花青素二聚體方面具有明顯的優(yōu)勢。MA 等[43]采用HSCCC-蒸發(fā)光散射檢測法（evaporative light-scattering detection,ELSD）成功地從大蒜粗提液中一步分離純化出4 種純度可達93.0%以上的甾體皂苷，這也是上述聯(lián)用技術(shù)首次用于分離和純化該類成分。LI 等[44]使用HSCCC 結(jié)合反膠束溶劑系統(tǒng)，開發(fā)出了一種從苦瓜果實中分離蛋白質(zhì)的新方法，這也是首次在苦瓜中發(fā)現(xiàn)該成分。

3.2 純化工藝安全高效

除上述分離純化技術(shù)之外，其他一些具有優(yōu)勢的技術(shù)也為園藝植物資源的高效利用提供了幫助。河南省農(nóng)業(yè)科學院農(nóng)副產(chǎn)品加工研究中心等單位利用膜分離技術(shù)結(jié)合聚酰胺層析技術(shù)回收和純化黑、紅樹莓汁，使黃酮回收率均達90%以上[45]。這種方法不僅能脫除膜截留液中殘留的水溶性糖，而且最重要的優(yōu)勢在于基本沒用化學試劑。湖南農(nóng)業(yè)大學劉仲華院士團隊采用聚酰胺薄層色譜法，實現(xiàn)了從綠茶、紅茶、烏龍茶、白茶茶葉提取物中同時分離出兒茶素和鄰甲基化（－）-表沒食子兒茶素沒食子酸酯等7種相關(guān)化合物[46]。用這種方法制備樣品簡單，且僅需少量有機溶劑，更加簡便高效。中國醫(yī)科大學魏敏杰研究團隊則采用大孔樹脂和聚酰胺柱層析相結(jié)合的方法分離純化綠茶中表沒食子兒茶素-3-沒食子酸酯（epigallocatechin-3-gallate,EGCG）[47]，經(jīng)聚酰胺柱純化和蒸餾水一步結(jié)晶后可得純度為95.1%的EGCG，為從天然園藝植物中大規(guī)模分離和純化EGCG提供了一種簡單方法。

可見，在對園藝植物天然產(chǎn)物分離純化過程中，在掌握不同天然產(chǎn)物性質(zhì)的基礎(chǔ)上運用優(yōu)化的技術(shù)體系，將會提高提取分離效率以及目標產(chǎn)物的純度，便于之后對產(chǎn)物的進一步探究。

4 園藝植物天然產(chǎn)物的活性評價趨勢

基于化學方法、細胞模型、動物模型和臨床試驗的活性評估體系作為常規(guī)的測試體系在園藝植物天然產(chǎn)物活性成分篩選中占有舉足輕重的地位，應用最為廣泛，同時也是建立快速篩選技術(shù)如高通量篩選模型的堅實基礎(chǔ)。計算機技術(shù)和結(jié)構(gòu)生物學的發(fā)展則使得基于蛋白質(zhì)三維結(jié)構(gòu)的活性物質(zhì)篩選和設(shè)計成為可能（圖3）。隨著篩選模型和評價體系的建立健全，目標天然產(chǎn)物活性發(fā)揮的多樣性和特異性也逐漸明晰。

圖3 不同活性評價體系的優(yōu)缺點Fig.3 Advantages and disadvantages of different activity evaluation systems

4.1 營養(yǎng)健康功能逐步明確

我國中醫(yī)學自古以來就有“藥食同源”或“醫(yī)食同源”理論，歷代本草文獻所載具有治療或保健作用的食物不下百種，孕育了燦爛的藥膳文化。早在2002 年公示的《既是食品又是藥品的物品名單》中就包括刀豆、山藥、山楂、木瓜、金銀花、菊花等常見園藝作物[48]。伴隨著傳統(tǒng)醫(yī)學向現(xiàn)代藥理學的跨越，這些功能性果蔬或花卉的生物學潛力被不斷深入發(fā)掘。最新研究發(fā)現(xiàn)，山楂果實粗糖蛋白和山楂葉分別具有降脂和改善神經(jīng)細胞損傷的作用[49-50]；金銀花酸性雜多糖提取物[51]和蘿卜的有機提取物[52]可用于酶靶向治療糖尿病。分離鑒定技術(shù)的發(fā)展和活性評價體系的成熟也使得發(fā)揮生物學活性的主效化學物質(zhì)逐漸明晰，實現(xiàn)了從粗提混合物到單體“明星”分子的進階。研究發(fā)現(xiàn)，葫蘆素、苦瓜凝集素、多糖分別是苦瓜中治療慢性瘙癢、發(fā)揮抗癌和免疫調(diào)節(jié)活性的關(guān)鍵組分[53-54]。而硫代葡萄糖苷為廣泛存在于十字花科蔬菜中的次生代謝物。目前，國內(nèi)學者主要致力于硫苷組分的鑒定及調(diào)控，在抗氧化、抗腫瘤方面的功能探索正處于起步階段[55-56]。近年來，黃酮類化合物如槲皮素、芹菜素等在癌癥、炎癥、慢性疾病中的治療靶點受到極大關(guān)注[57-58]，且這些活性成分的作用機制被認為與腸道菌群的調(diào)節(jié)密切相關(guān)[59]。與此同時，為了最大化實現(xiàn)植物有效成分的生物功效，提高生物利用度的相關(guān)探索也正在大力開展。當前，微膠囊、納米脂質(zhì)體等新興載體系統(tǒng)的研發(fā)為番茄紅素、花色苷等功能因子的精準靶向遞送提供了可能[60-61]。

值得注意的是，從我國傳統(tǒng)中醫(yī)理論方面出發(fā)，天然產(chǎn)物用以治療疾病更多的是發(fā)揮“扶正”作用，而并非單純的“祛邪”。在大多數(shù)情況下，與臨床使用的化學藥物不同，天然產(chǎn)物也許不能直接逆轉(zhuǎn)疾病的發(fā)生，但能夠作為輔助因子維持健康穩(wěn)態(tài)以調(diào)節(jié)體質(zhì)、預防疾病，并起到協(xié)同增效、解除抗藥性、防止副作用等功效。

4.2 活性功能產(chǎn)品快速落地

隨著對園藝產(chǎn)品生物活性物質(zhì)的化學組成、分子結(jié)構(gòu)、主效成分以及作用機制等的深入探究，園藝植物天然產(chǎn)物在食品、保健品、日化、醫(yī)藥領(lǐng)域的開發(fā)應用日益廣泛。2009 年—2014 年，茶葉籽油、茶樹花、EGCG、茶氨酸依次被批準為新食品原料[62]，這極大地拓展了茶資源在醫(yī)藥、日化等產(chǎn)業(yè)中的應用廣度和深度。2012年—2018年，藍莓由于含有大量的花色苷、黃酮醇、酚酸等活性成分在化妝品行業(yè)受到極大關(guān)注，并用以抗氧化和美白產(chǎn)品研發(fā)[63]。目前，代表性藥食兩用植物山藥中的多糖組分，也被嘗試開發(fā)成免疫調(diào)節(jié)劑、腸道微生態(tài)調(diào)節(jié)劑、保肝劑、補鐵劑、煙草添加劑、抗氧化劑、保鮮劑、乳化劑等多種產(chǎn)品[64]。

近年來，我國天然產(chǎn)物領(lǐng)域的專利申請數(shù)量逐年上升，未來增長動力日趨強勁。2011 年至今，超過6 800條專利名稱涵蓋“天然產(chǎn)物”的相關(guān)專利在萬方數(shù)據(jù)庫中被公開，其技術(shù)創(chuàng)新涉及天然產(chǎn)物的提取分離、功能性復合物的制備、新用途的探索發(fā)現(xiàn)、衍生物的合成制備、生物利用率的提高，應用領(lǐng)域涵蓋食品加工、膳食補充、疾病防治、美容護膚、綠色農(nóng)業(yè)，甚至卷煙工業(yè)等。黃酮類化合物相關(guān)專利申請數(shù)量在近10年更是接近1.3萬條。類黃酮來源豐富，這其中就包括茶葉、銀杏、菊、桑、竹、山楂、柑橘、楊梅、芹菜等園藝產(chǎn)品。中國醫(yī)學科學院孫曉波研究團隊將西洋參莖葉總皂苷與山楂葉總黃酮按照1∶（0.5～5）混合研發(fā)的藥物混合物可應用于心血管疾病治療[65]。中國農(nóng)業(yè)科學院鄭金鎧研究團隊近些年也已開發(fā)出含有柑橘黃酮的乳酸菌功能飲料[66]、風味添加劑[67]、柚皮苷膠囊和片劑[68]等保健食品。多甲氧基黃酮（polymethoxylated flavonoids,PMFs）作為幾乎特異性地存在于柑橘屬植物中的功能性化合物，其生物活性研究尚處于初期階段，國內(nèi)相關(guān)公開專利僅200 余例，且多集中在近5 年。而隨著活性構(gòu)效關(guān)系、量效關(guān)系、作用靶點的深入挖掘，這一來源豐富的特色天然產(chǎn)物的應用前景廣闊。

5 小結(jié)與展望

園藝植物種類的多樣性造就了其次生代謝產(chǎn)物結(jié)構(gòu)的多樣性，進而孕育了天然產(chǎn)物的生物活性和作用機制的多樣性，為人類生產(chǎn)生活提供了龐大的資源寶庫。如何對這一寶庫進行深入挖掘解析和深度開發(fā)利用是實現(xiàn)其多樣化價值的關(guān)鍵。

園藝植物天然產(chǎn)物的鑒定發(fā)掘與分離純化方法日新月異。從基因組研究的角度通過反向與正向遺傳學分析對基因進行深度挖掘與利用，從興起之初的溶劑提取、紙色譜法等傳統(tǒng)的分離純化方法到目前廣泛使用的高速逆流色譜等各種制備型色譜技術(shù)，不論是鑒定發(fā)掘的針對性、分離純化的效率還是選擇性上都有極大的提高。實踐證明，對于從園藝植物中獲得天然產(chǎn)物，技術(shù)的整合比單一技術(shù)的使用具有更大的應用價值。而將制備型色譜與分析型色譜技術(shù)聯(lián)合來實現(xiàn)一體化操作還有待更深入的研究，以摸索出適合于不同園藝植物天然產(chǎn)物分離純化的手段。我國對園藝植物天然產(chǎn)物鑒定發(fā)掘與分離純化技術(shù)的研究從未止步，多種新技術(shù)方興未艾，相信未來的分離純化技術(shù)會形成更加科學完善的體系，不僅能滿足在實驗室中的研究，而且能為園藝植物天然產(chǎn)物從實驗室研究轉(zhuǎn)向大健康產(chǎn)業(yè)工廠化大規(guī)模生產(chǎn)的過渡和成果落地提供支持。

天然產(chǎn)物的活性評價方法多樣、特點各異。與分離純化一樣，當前尚未出現(xiàn)一種能綜合評價物質(zhì)活性的方法。即使是具有靶向特性的高通量模型和計算機虛擬技術(shù)，其篩選出的功能成分還需要通過動物模型和臨床試驗進行復篩和驗證。因此，為能夠獲得較為客觀真實的生物學功能評價，研究者應采取多種評估測試體系，做到體內(nèi)與體外、分子與整體、虛擬和現(xiàn)實的統(tǒng)一。當然，為了突破現(xiàn)有方法的局限與發(fā)展新興技術(shù)，研究人員需要在實踐中不斷總結(jié)歸納現(xiàn)有經(jīng)驗并進行改革創(chuàng)新。例如，生物合成作為一種綠色高效的資源獲取策略已得到科學界和工業(yè)界的廣泛認可。我國學者經(jīng)過長期的積累在天然產(chǎn)物合成生物學以及酶學領(lǐng)域方面也都取得了眾多階段性進展，為破解資源短缺、健康安全、生態(tài)環(huán)境等重大挑戰(zhàn)提供了全新解決方案。

伴隨著人民生活水平的提高帶來的營養(yǎng)保健的需求，功能性食品必將成為“健康中國”一大主力。我國園藝產(chǎn)品資源豐富，并且擁有源遠流長的食療食補養(yǎng)生傳統(tǒng)文化，這無疑為深度開發(fā)高價值健康食品、提升農(nóng)產(chǎn)品綜合利用效益創(chuàng)造了有利條件。但我國目前在與人類營養(yǎng)健康密切相關(guān)的園藝產(chǎn)品天然產(chǎn)物方面還未實現(xiàn)充分的功能挖掘、產(chǎn)業(yè)應用和科普推廣。未來應更加注重具有健康調(diào)節(jié)功效的園藝植物天然產(chǎn)物，包括傳統(tǒng)藥用（含藥食同源）植物天然產(chǎn)物的產(chǎn)品研發(fā)和創(chuàng)新，促進相關(guān)產(chǎn)業(yè)融合發(fā)展，延長農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的產(chǎn)業(yè)鏈。