银杏雌树长枝不同叶位叶萜内酯含量变化及分布规律
2013-01-05廖咏玲程水源
廖咏玲 ,程水源 ,许 锋 ,王 燕
(1.南京林业大学 森林资源与环境学院,江苏 南京 210037;2. 长江大学 园艺园林学院,湖北 荆州434025;3. 黄冈师范学院 经济林木种质改良与资源综合利用湖北省重点实验室,湖北 黄冈438000;4. 湖北省林业厅科教处,湖北 武汉 430079)
银杏雌树长枝不同叶位叶萜内酯含量变化及分布规律
廖咏玲1,2,程水源3,许 锋2,王 燕4
(1.南京林业大学 森林资源与环境学院,江苏 南京 210037;2. 长江大学 园艺园林学院,湖北 荆州434025;3. 黄冈师范学院 经济林木种质改良与资源综合利用湖北省重点实验室,湖北 黄冈438000;4. 湖北省林业厅科教处,湖北 武汉 430079)
为研究不同叶位银杏叶萜内酯含量的动态变化规律,对雌树长枝不同叶位叶萜内酯含量的年周期变化进行了测定。结果表明:不同叶位银杏叶的银杏内酯A(GA)、银杏内酯B(GB)、银杏内酯C(GC)、白果内酯B(BB)和总萜内酯含量变化规律基本一致,均为先上升到达最高峰后迅速下降;对BB而言,在最高峰(8月18日)时,顶部叶含量显著高于中部叶和基部叶;对GA、GB、GC和总萜而言,在含量最高峰(9月18日)时基部叶含量高于中部叶和顶部叶。说明不同叶位对银杏叶萜内酯含量有影响。
银杏叶;萜内酯含量;含量变化及分布规律;叶位;长枝
银杏Ginkgo biloba 是裸子植物银杏属中现存唯一的中生代孑遗植物,被称为植物界的“活化石”[1]。随着对银杏叶提取物有效成分认识的逐步深化,银杏萜内酯被认为是银杏中独有的关键药用活性成分,是天然血小板活化因子(platelet activating factor ,PAF)的强拮抗剂[2-4]。目前研究较多的是银杏内酯A(ginkgolide A,GA)、银杏内酯B(GB)、银杏内酯C(GC)和白果内酯(bilobalide,BB)[5-7]。其中GB的生物学活性最强,具有防治缺血性损伤、保护肠道及肠黏膜、抗炎和免疫调节作用等[8-12]。
许多研究表明,影响银杏叶萜内酯含量和成分的因素有:季节变化[13-18]、产地[18-20]、光质[21]、水分[22]、温度[23]、修剪[24]、生长调节剂[25-27]、树龄[28]等。尽管这些研究探索了银杏叶萜内酯的变化规律,但他们的材料一般取材于长枝中部或混合叶片。笔者前期研究表明不同性别、不同枝型银杏叶萜内酯含量具有差异性,总萜内酯含量排序为雄树丛枝叶>雌树长枝叶>雌叶丛枝>雄树长枝>雌短枝[29]。因此,本研究在前人研究的基础上,以银杏雌树长枝为对象,进一步研究不同叶位银杏叶萜内酯含量年周期变化规律,旨在探索萜内酯在银杏体内的分布规律,为综合开发利用银杏资源、确定叶片的适宜采收期,并为叶片分期采收及分级提供理论依据。
1 材料与方法
1.1 材 料
银杏树品种为家佛手,14年生嫁接雌树,树势中等,正常挂果,株行距为2 m×3 m,常规管理。
1.2 方 法
1.2.1 取样及测定
叶位标准分为:顶部叶,从顶部叶朝基部再移动2个叶位;中部叶,枝条中部叶朝上、下各移动1个叶位;基部叶,从基部第1叶~第3叶,即上、中、基部均包含3个叶位变化范围。从2006年5月15日开始取样,每隔15 d在试验树采摘大小均匀、叶色较为一致、无伤病的叶片约100 g,2006年11月18日取样结束。采样后迅速将叶片放入冰盒中,30 min内带回实验室,将叶片洗净,置105℃烘箱中杀酶15 min,转至80℃烘干至恒质量。所有样品粉碎,干燥器贮存待测。银杏叶萜内酯含量的测定采用了大口径毛细管气相色谱法[30]。
1.2.2 数据处理
试验数据运用EXCEL 2003和DPS 7.0(Date Processing System)软件进行统计分析,差异显著性分析采用Duncan’s新复极差检验法。
2 结果与分析
2.1 不同叶位叶萜内酯的年周期变化
2.1.1 长枝基部叶萜内酯的年周期变化
由图1-a所示,银杏长枝基部叶总萜内酯含量从5月15日开始逐渐增加,到9月18日达最大值(为0.354 5%),9月初到10月中旬总萜内酯的含量均在0.25%以上,达到中国药典2005版药用银杏叶萜内酯含量标准,11月后含量开始显著下降。4种萜内酯中,BB的含量先平稳上升,8月初达到最大值,此后含量逐渐下降到检测限(0.01%)以下;GA含量最丰富,占总萜内酯的37%~49%,从5月15日开始GA含量逐渐增加,到9月18日达最大值,此后含量逐渐下降,9月初到10月中旬含量都稳定在较高的水平;GB、GC和GA含量的变化规律相似,先逐渐上升,到9月18日达最大值,然后含量逐渐下降。
2.1.2 长枝中部叶萜内酯的年周期变化
中部叶总萜内酯含量从5月15日开始不断增加,到9月初达到最大值(0.334 6%),从8月初到9月中旬总萜内酯含量在最高值上下波动,差异不显著;9月底以后总萜内酯含量开始显著下降,在10月初下降到0.25%以下;落叶前降至最低,仅为高峰期含量的1/3。GA的年变化规律与总萜相似,先逐渐增加,达到最大值后开始下降;BB的含量先平稳上升,在8月中旬达到最大值,此后含量逐渐下降到检测限以下,无稳定的高峰期;GB和GC含量的年变化规律相似,先逐渐上升,在9月初达到最大值,此后含量逐渐下降,在高峰期内含量值变化差异不显著;GA含量所占比例最高,占总萜内酯的29%~52%;BB、GB与GC的含量基本相当,且三者之间含量差异不显著(见图1-b)。
2.1.3 长枝顶部叶萜内酯的年周期变化
顶部叶总萜内酯含量变化规律与基部叶和中部叶相似,在8月中旬达到最大值,而后含量开始显著地下降后又有一个小高峰,然后迅速地下降;从7月中旬到11月初总萜内酯的含量均在0.25%以上。BB的含量先平稳上升,在8月中旬达到最大值,此后含量逐渐下降到检测限以下;GA含量平稳增加,10月初到11月初为稳定的高峰期,而后含量开始显著地下降,含量变化规律与总萜内酯的变化规律不一致;GB和GA含量的变化规律相似;GC含量先缓缓上升,在11月初达到最大值,此后含量迅速下降(见图1-c)。
2.2 不同叶位叶萜内酯含量的比较
2.2.1 不同叶位叶BB含量变化规律
从图2-a可以看出,基部叶含量(0.061 670%)达到高峰时间最早(7月18日),中部叶(0.089 101%)和顶部叶含量(0.105 829%)达到高峰时间(8月18日)比基部叶迟1个月。中部叶和顶部叶的变化规律同步,同时三者的变化趋势一致,都经历先升高(到达最高峰)再下降的过程。
2.2.2 不同叶位叶GA含量变化规律
由图2-b所示,在采叶初期,GA含量基部叶显著高于中部叶和顶部叶;在达到含量最高峰前,即5月15日到8月18日,GA含量在中部叶与顶部叶间无显著性差异; 10月3日到11月3日,顶部叶含量显著高于中部叶。达到含量高峰的时间顺序为中部叶(9月3日)、基部叶(9月18日)、顶部叶(10月3日),时间分别相差半月左右,中部叶和基部叶中GA含量只有一个最高峰,而顶部叶却有多个高峰期(10月3日~11月3日)。就最高峰时的GA含量而言,基部叶的含量(0.165 2%)最高,中部叶(0.148 0%)次之,顶部叶(0.142 2%)最低。
图 1 不同叶位银杏叶萜内酯含量的年周期变化Fig.1 Annual variation of terpene lactone contents of leaves from different positions of G. biloba
2.2.3 不同叶位叶GB含量变化规律
GB含量的变化规律与GA相似。中部叶含量达到最高峰的时间最早(9月3日),基部叶含量达到最高峰的时间次之(9月18日),顶部叶含量达到最高峰的时间最晚(11月3日)。就最高峰时GB的含量而言,基部叶(0.082 1%)最高,中部叶(0.074 6%)次之,顶部叶(0.071 1%)最低。与中部叶和基部叶不同的是,顶部叶中GB的含量高峰时间有2个,8月18日和11月3日,且后者的峰值大于前者(见图2-c)。
图2 不同叶位银杏叶BB、GA、GB、GC和总萜的含量Fig.2 BB, GA, GB, GC and total terpene lactone contents of leaves from different positions of G. biloba
2.2.4 不同叶位叶GC含量变化规律
GC的含量变化规律与GB相似,在3类叶中到达含量高峰的顺序和时间一致。就含量最高值而言,GC的含量在基部叶中(0.069 4%)最高,在顶部叶中( 0.069 1%)次之,中部叶中(0.065 9%)最低(见图2-d)。
2.2.5 不同叶位叶总萜含量变化规律
由图2-e所示,总萜的变化规律与GA、GB和GC类似,5月15日到6月4日,基部叶总萜含量显著高于中部叶和顶部叶,中部叶和顶部叶之间差异不显著。7月3日到8月3日,3类叶总萜含量都逐渐上升,三者含量值差异性不显著。顶部叶总萜内酯含量在8月18日达到含量高峰,中部叶在9月3日,基部叶在9月18日。就高峰值而言,总萜内酯含量在基部叶中(0.354 5%)最高,中部叶(0.334 6%)次之,顶部叶(0.334 0%)最低。
3 小结与讨论
银杏植株叶中萜内酯含量在一年中具有明显的周期性变化,选择适宜时间采收,可有效提高萜内酯含量。总萜内酯或者单萜含量是确定银杏叶适宜采收期的主要依据。由于各地生态条件不同,银杏植株物候期及不同部位叶中萜内酯含量高峰出现的时间有较大差异,同一时期各地银杏叶片成熟程度和产量形成状况也不相同[13-19,28-29]。因此,应根据本地银杏叶综合药用品质季节性变化和产量形成规律,选择萜内酯含量和叶产量都比较高且采叶后对银杏树体影响较小的时期作为适宜采收期[12]。本试验条件下,雌树长枝顶部叶可作为生产BB的原材料,适宜的采收期为8月18日 ;基部叶可作为生产GA、GB、GC和总萜的原材料,适宜的采收期为9月18日。由于基部叶生长发育较长,有效做功时间长,光合积累相对较大,加上叶萜内酯毕竟是光合产物的转化产物,因此,叶萜内酯按基部叶到中部叶再到顶部叶的顺序逐渐减少是可以理解的。冷平生等[17]的研究结果发现,长枝上发育较早的老叶中萜内酯含量较高,其它类型的叶萜内酯含量相对较低。这里的老叶相当于本文中基部叶,与本文的试验结果相一致。基部叶转化光合产物成叶萜内酯的能力和效率是否较其它部位叶强和高,这有待进一步的研究。
[1] Sabater-Jara A B, Souliman-Youssef S, Novo-Uzal E, et al.Biotechnological approaches to enhance the biosynthesis of ginkgolides and bilobalide in Ginkgo biloba[J]. Phytochem Rev.,2013,12(1):191-205.
[2] Cybulska-Heinrich A K, Mozaffarieh M, Flammer J. Ginkgo biloba: an adjuvant therapy for progressive normal and high tension glaucoma[J]. Mol. Vis., 2012,18:390-402.
[3] Takahiro Haruyama. Kyosuke Nagata. Anti-influenza virus activity of Ginkgo biloba leaf extracts[J]. J. Nat. Med., 2012:DOI 10.1007/s11418-012-0725-0.
[4] Gillian Keheyan, Lauren A Dunn,Wendy Louise Hall. Acute Effects of Ginkgo biloba Extract on Vascular Function and Blood Pressure[J].Plant Foods Hum. Nutr., 2011,66:209-211.
[5] Strmøgaard K, Nakanishi K. Chemistry and biology of terpene trilactones from Ginkgo biloba[J]. Angewandte Chemie International, 2004, 43:1640-1658.
[6] Van Beek T A. Ginkgolides and bilobalide: their physical,chromatographic and spectroscopic properties[J]. Bioorg Med Chem., 2005, 13:5001-5012.
[7] 廖咏玲,许 锋,程水源.银杏叶萜内酯的研究进展[J].安徽农业科学,2006,34(19):4956-4958.
[8] Usai S, Grazzi L, Bussone G. Ginkgolide B. as migraine preventive treatment in young age: results at 1-year follow up[J].Neurol. Sci., 2011,32:S197-S199.
[9] Maclennan K M, Darlington C L, Smith P F.The CNS effects of Ginkgo biloba extracts and Ginkgolide B[J]. Prog. Neurobiol.,2002, 67:235-257.
[10] Yongxing Song, Zhongyou Zeng, Caiyi Jin, et al. Protective Effect of Ginkgolide B Against Acute Spinal Cord Injury in Rats and Its Correlation with the JAK/STAT Signaling Pathway[J].Neurochem. Res., 2013,38:610-619.
[11] 欧阳娜娜,李湘洲,罗 正.银杏功能活性成分提取分离技术研究进展[J].经济林研究,2008,26 (1):103-107.
[12] 丁之恩.银杏叶的利用价值及其研究进展[J].经济林研究,2003, 21(4):128-130.
[13] 陈学森,章文才,邓秀新,等.树龄及季节对银杏叶黄酮与萜内酯含量的影响[J].果树科学,1997,14(4):226-229.
[14] 郁 青,沈兆邦,陈 祥,等.银杏叶内酯含量的变化规律研究[J].林产化学与工业,1998,18(4):1-6.
[15] 樊卫国,刘进平,何 珺,等.银杏叶黄酮、萜内酯含量的季节性变化及适采期研究[J].山地农业生物学报,2000,19(2):117-120.
[16] 王先荣,周正华,杜安全,等.不同生长季节及年龄时期银杏叶总萜内酯含量相关性研究[J].中国药科大学学报,2000,31(2): 88-89.
[17] 冷平生,王天华,苏淑钗,等.银杏黄酮苷和萜类内酯含量的季节变化[J].植物资源与环境学报,2001,10(3):15-18.
[18] 戚向阳,陈维军,谢笔钧.银杏叶中萜内酯含量的动态变化的研究[J].中成药,2003,25(6):445-448.
[19] 刘叔倩,郑俊华,王 弘,等.不同气候区银杏叶中黄酮和萜内酯含量的变化[J].中草药,2000,31(6):424-426.
[20] 薛 萍,李柏海,肖新华,等.银杏叶中化学成分地理种源的变异[J].经济林研究,2000,18(3):31-33.
[21] 冷平生,苏淑钗,王天华,等.光强与光质对银杏光合作用及黄酮苷与萜类内酯含量的影响[J].植物资源与环境学报,2002, 11(1):1-4.
[22] 冷平生,苏淑钗,李月华,等.施肥与干旱胁迫对银杏生长及黄酮苷和萜类内酯含量的影响[J].北京农学院学报,2001,16(1):32-37.
[23] 张成军,郭佳秋,陈国祥,等.高温和干旱对银杏光合作用、叶片中黄酮苷和萜类内酯含量的影响[J].农业生态环境,2005, 21(3),11-15.
[24] 李诚勇.修剪对叶用银杏黄酮和内酯类物质含量的影响[J].山东林业科技,2009,5:71-72,32.
[25] 冷平生,苏淑钗,蒋湘宁,等.银杏萜内酯的分布与矮壮素对其生物合成的调节[J].植物资源与环境学报,2004,13(2):54-55.
[26] 谢宝东,王华田,伍国意,等.ETP对银杏叶黄酮和内酯含量的影响[J].山东林业科技,2002,3:1-3.
[27] 朱 俊,许 锋,廖咏玲,等.银杏萜内酯调控研究进展[J].中国农学通报,2007,23(7):301-305.
[28] 许 锋,廖咏玲,程水源,等.不同树龄银杏叶萜内酯含量的年周期变化规律[J].贵州农业科学,2012,40(6):173-176.
[29] 黄小花,廖咏玲,许 锋,等.银杏不同类型枝条叶片萜内酯含量年周期变化规律研究[J].经济林研究,2013,31(1):48-52.
[30] 廖咏玲,许 锋,朱 俊,等.大口径毛细管气相色谱分离和测定银杏叶萜内酯的方法建立[J].西北农业学报,2008,17(1): 146-149.
Annual variation and distribution rule of terpene lactone content in Ginkgo biloba among leaves from different positions of female longbranch
LIAO Yong-ling1,2, CHENG Shui-yuan3, XU Feng2, WANG Yan4
(1.College of Resources and Environment, Nanjing Forest University, Nanjing 210037, Jiangsu, China; 2.College of Horticulture and Gardening, Yangtze University, Jingzhou 434025, Hubei, China; 3.Hubei Key Lab. of Economic Forest Germplasm Improvement and Resources Comprehensive Utilization, Huanggang Normal University, Huanggang 438000, Hubei, China; 4. Section of Science and Education, Hubei Dept. of Forestry, Wuhan 430079, Hubei, China)
∶ In order to study the change law of terpene lactone of leaves from different positions in Ginkgo biloba, the annual variations of terpene lactone contents of the leaves from different positions of female long-branch were investigated. The results show that the total terpene trilactones content, ginkgolides A(GA), ginkgolides B(GB), ginkgolides C(GC) and bilobalide(BB) contents in G. biloba leaves from different positions appeared similarity pattern, which increased gradually at first, then reached a peak, and subsequently decreased rapidly. For bilobalide, the highest level was in the top leaves on August 18 significantly higher than those in the middle and up leaves.The up leaves was higher than the middle and top leaves at the highest value of contents of ginkgolides A, ginkgolides B, ginkgolides C and the total terpene lactone on September 18. All these indicate that the leave position had effects on the terpene lactone content in leaves of G. biloba.
∶ Ginkgo biloba leaves; terpene lactone content; content change and distribution; leaf position; long-branch
S759.3
A
1673-923X(2013)11-0047-06
2013-03-21
湖北省自然科学基金创新群体项目(2011CDA117);湖北省自然科学基金(2006ABA005);湖北省教育厅高校产学研合作项目(CXY2009B009);湖北省科技攻关重大项目(2004AA204B03)
廖咏玲(1979-),女,湖北荆门人,博士生,研究方向:经济林栽培;E-mail:liaoyongling@yeah.net
程水源(1965-),男,湖北天门人,教授,博士研究生导师,主要从事经济林次生代谢方面的研究;E-mail:s_y_cheng@sina.com
[本文编校:谢荣秀]