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为探究不同土壤条件对刺山柑（Capparis spinosa）营养及植物化学特性的影响，研究人员以伊朗南部石膏和非石膏土壤中的刺山柑为对象，分析其抗氧化化合物、抗氧化能力及硫代葡萄糖苷。结果显示土壤和植物部位影响显著，该研究为利用刺山柑改良逆境土壤提供依据。
在大自然的神奇舞台上，植物们在各种环境中努力生存、繁衍。其中，干旱地区的土壤环境十分恶劣，像石膏土壤，富含大量石膏（CaSO
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2O）、钙（Ca）、硫（S）和镁（Mg） 等元素，这对植物的生长和化学特性有着极大影响。刺山柑（Capparis spinosa）作为一种能在多种土壤环境中生长的植物，备受关注。然而，此前人们对环境因素如何影响野生刺山柑，尤其是在不同土壤条件下其生物活性化合物和硫代葡萄糖苷（glucosinolates，简称 GLSs）的变化知之甚少。而且，关于硫在干旱地区富含石膏土壤中的作用也未得到充分研究。正是在这样的背景下，为了填补这些知识空白，来自伊朗 Tarbiat Modares 大学等机构的研究人员展开了深入研究，相关成果发表在《Scientific Reports》上。
研究人员为了探究石膏和非石膏土壤对刺山柑不同部位（包括叶子、花朵和果实）中硫代葡萄糖苷含量、成分以及抗氧化能力的影响，采用了多种关键技术方法。在样本采集方面，他们选取了伊朗法尔斯省卡泽伦市 Abkenar 牧场的石膏和非石膏两个相似气候和地形的站点，在夏季从健康的刺山柑灌木上随机采集花、叶和果实样本。在分析检测技术上，通过比色法测定总酚含量（total phenolic content，TPC）、总黄酮含量（total flavonoid content，TFC）、DPPH 自由基清除活性、ABTS 自由基阳离子脱色能力和铁还原抗氧化能力（ferric-reducing antioxidant power，FRAP）；利用 HPLC-DAD 方法分析完整的脂肪族和吲哚族硫代葡萄糖苷 。此外，通过广义线性混合效应模型（generalized linear mixed-effects model，GLMM）、主成分分析（principal component analysis，PCA）和 PERMANOVA 等统计方法对数据进行分析。
研究结果
- 化学性质影响因素：研究发现，除 FRAP 仅受站点及其与植物部位的相互作用显著影响，以及站点对 Glucocapparin 的影响不显著外，化学性质受站点和植物部位的显著影响。植物部位对大多数性质影响最大，但 ABTS 受站点影响最大。
- 总酚和总黄酮含量：TPC 和 TFC 在不同植物部位和地点差异显著。花瓣、果实的 TPC 在石膏土壤中显著增加；叶子的 TFC 在两个站点都较高，且石膏土壤中果实的 TFC 大幅增加 。
- 抗氧化能力：不同处理的抗氧化活性差异显著。叶子的 FRAP 值最高， pistils 最低；多数部位的 DPPH 值较高；非石膏站点的 flags 的 ABTS 值最高，石膏站点的 flags 最低 。
- 硫代葡萄糖苷：各处理对单个硫代葡萄糖苷水平影响显著。Glucocapparin 在 pistils 中含量最高，花瓣中最低。在石膏站点，多数植物部位的硫代葡萄糖苷浓度较低，但叶子和 pistils 除外。
- 多元分析：多数参数间呈正相关，glucocapparin 与 TPC、DPPH 呈负相关。PCA 结果显示，第一轴解释了 45.5% 的变异，第二轴解释了 24.2% 的变异。不同植物部位与不同参数相关，如 pistils 与 glucocapparin 相关，花瓣与 DPPH 相关等。
研究结论与讨论
该研究表明，刺山柑在各种土壤条件下都能生长，且在石膏土壤中表现出更强的生物活性、抗氧化活性和更高水平的 GLSs，这可能与石膏土壤的高硫含量等挑战性条件有关。花部分的抗氧化能力和硫代葡萄糖苷含量变化较大，这意味着需要进一步研究花，以更好地理解植物对环境条件的响应，并确定富含生物活性化合物的植物部位。此外，两个土壤条件下果实和种子的高质量表明，刺山柑可广泛用于恢复恶劣土地，进行农业粮食生产，确保在全球变暖影响下的可持续粮食安全。总之，这项研究为深入了解刺山柑在不同土壤环境下的特性提供了重要依据，为其在农业和生态领域的应用开辟了新的道路。
