不同白桦家系茎皮和枝皮中三萜含量的变异分析

李春雪，黄雅婷 ，范桂枝，刘桂丰 ，王晓东，李春晓 ，姬晓明，孙美玲，马明媚 ，詹亚光 ，

(东北林业大学a.生命科学学院；b.林木遗传育种国家重点实验室，黑龙江 哈尔滨 150040)

白桦Betula platyphyllaSuk.是桦木科Betulaceae桦木属BetulaLinn.中的一种落叶乔木，主要分布在日本、朝鲜、俄罗斯和中国等国家。在我国集中分布于东北3省和内蒙古林区，而且越向北越以其变种东北白桦的分布为主，已形成大片纯林，在东北阔叶树中其蓄积量最大[1-2]。

白桦酯醇、白桦酯酸和齐墩果酸等三萜类化合物为白桦树皮中的主要活性成分之一[3]。白桦三萜类化合物具有抗菌、抗病毒、抗肿瘤、降脂、利胆和保肝等功用，特别是作为天然药物的白桦酯醇、白桦酯酸等三萜类化合物在抗肿瘤和抗HIV等活性方面显示出了与以往药物不同的作用机制，其靶向作用性更强[4]。因此，白桦三萜类化合物作为药物化学中的先导化合物而逐步受到研究者的关注。

本研究室人员在前期对13种8龄白桦种源的分析中发现，不同种源间白桦三萜类化合物含量的差异较大，其中黑龙江省宁安市小北湖种源的白桦三萜类化合物的含量较高[5]，为此，我们对已选育的不同小北湖家系的生长量和白桦三萜类化合物含量进行了分析，以期能确定三萜类化合物含量高的白桦家系。

1 材料与方法

1.1 材 料

将来自黑龙江省宁安市小北湖的11个白桦家系（1～11号）和当地白桦树种（对照CK）种植于黑龙江省大海林林业局红星林场，每个家系选取10株平均木进行编号，分别于2010和2011年的秋季测定并记录其生长状况（即树高和胸径），并以其距地面的相同高度取其茎外皮，同时选择部位和朝向相同的枝条取其外皮。将所取材料置于80 ℃的干燥箱中烘干，高速组织粉碎机粉碎，过60目筛以备用。

1.2 白桦三萜类化合物的提取和测定

精确称取0.2 g样品放入10 mL的离心管中，加入95%的分析乙醇5 mL浸泡过夜，超声提取 （超声频率为10 kHz） 40 min，再在50 ℃、2个大气压、300 W条件下微波消解10 min，过0.45 μm的滤膜以备用。

高效液相色谱检测条件[5]为：色谱柱HiQ sil C18 V，4.6 mm×250 mm；流动相乙腈（乙腈与水的体积比为4∶1)；柱温25 ℃；灵敏度为16 AUFS；流速1.0 mL/min；检测波长210 nm，进样量为 20 µL。

以白桦酯醇、白桦酯酸和齐墩果酸为对照品作标准曲线，以质量浓度（Y）为纵坐标，吸光度值（X）为横坐标，得到的回归方程分别如下，在2.0～8.0 g/L上具有良好的线性关系（其色谱图如图1所示）。

Y＝0.000 000 7X－0.016 6（R2＝0.997 9）；

Y＝0.000 000 8X＋0.007 6（R2＝0.997 8）；

Y＝0.000 000 08X－0.000 6（R2＝0.999 5）。

2 结果与分析

2.1 株高和胸径的变异情况

图1 白桦三萜类物质色谱图Fig.1 Chromatogram of triterpenoid in B. platyphylla

11个小北湖家系和1个当地种源混合家系（CK）8年生树高的变异情况如图2所示。由图2可知，2010年秋季测定的株高和胸径的变幅分别为：株高为4.41（家系7）～5.48（家系11）m，CK为4.66 m；胸径为31.84（家系1）～49.27（家系9）mm，CK为34.01 mm。2011年秋季测定的株高和胸径的变幅分别为：株高5.60（家系8）～6.46（家系11）m，CK为5.74 m；胸径为44.55（家系1）～62.28（家系4）mm，CK为51.98 mm。从2010年秋季到2011年秋季株高和胸径均大幅度增加，但不同家系增加的幅度不同。其中，植株较高且其增长幅度较大的家系依次为5、2、9、3、10号，其增长幅度分别为33.16%、27.75%、25.74%、25.31%和24.27%；胸径较大且增幅较大的家系依次为4、3、10、5和2号，其增长幅度分别为47.80%、44.71%、36.15%、33.80%和31.82%。以上结果表明，家系2、3、5和10号的生长性状均较优良。

2.2 茎外皮中白桦三萜类化合物含量的变异情况

茎外皮中白桦酯醇、白桦酯酸和齐墩果酸含量的变异情况如图3所示。由图3可知，2010和2011年秋季测定的不同家系间白桦酯醇含量变幅分别如下：2010年的含量为23.78（家系5）～38.42（家系1）mg/g，CK为27.31 mg/g；2011年的含量为41.17（家系7）～66.66（家系3）mg/g，CK为53.91 mg/g，其中积累量较高且增幅较大的家系依次为2、CK、11、10和3号，其增长幅度分别为111.14%、97.42%、85.03%、83.29% 和 80.55%。2010和2011年秋季测定的白桦酯酸含量变幅分别为：2010年的含量为0.89（家系10）～4.69（家系1）mg/g，CK为1.28 mg/g；2011年的含量为1.89（家系6）～3.43（家系4）mg/g，CK为2.21 mg/g，其中积累量较高且增幅较大的家系依次为5、2、4、11和3号，其增长幅度分别为127.04%、91.87%、76.76%、66.58% 和 53.30%。2010和2011年秋季测定的齐墩果酸含量变幅分别为：2010年的含量为14.04（家系5）～22.19（家系2）mg/g，CK为16.72 mg/g；2011年的含量为14.63（家系 6）～ 21.99（家系 7）mg/g，CK 为18.08 mg/g，其中积累量较高且增幅较大的家系依次为5、7、8、4和10号，其增长幅度分别为40.99%、20.68%、15.55%、10.75%和4.48%。由上述结果可知，茎外皮中三萜类化合物积累量均较高的家系依次为2、3、4、5、10和11号。

图2 株高和胸径的变化曲线Fig.2 Variation of tree height and diameter at breast height

图3 茎外皮中白桦三萜类物质含量的变化曲线Fig.3 Variation of triterpenoid content in bark of trunk in B. platyphylla

2.3 枝外皮中白桦三萜类化合物含量的变化情况

枝外皮中白桦酯醇和齐墩果酸含量的变化曲线如图4所示。由图4可知，在茎外皮中检测到的白桦酯酸在枝外皮中却未检测到，且枝外皮的三萜类化合物含量低于茎外皮。2010和2011年秋季测定的不同家系间白桦酯醇含量变幅分别为：2010年的含量为1.02（家系8）～5.17（家系9）mg/g，CK为1.54 mg/g；2011年的含量为2.06（家系3）～6.24（家系2）mg/g，CK为2.07 mg/g，其中积累量较高且增幅较大的家系依次为5、7、4、2和6号，其增长幅度分别为226.00%、225.03%、188.86%、129.06% 和 85.07%。2010和 2011年秋季测定的不同家系间齐墩果酸含量变幅分别为：2010年的含量为1.31（家系5）～3.08（家系11）mg/g，CK为1.65 mg/g；2011年的含量为1.56（家系1）～4.50（家系2）mg/g，CK为1.94 mg/g，其中积累量较高且增幅较大的家系依次为9、5、10、7和2号，其增长幅度分别为137.21%、129.03%、74.21%、71.11%和53.87%。由此可见，家系2、5、7号的枝外皮中白桦酯醇和齐墩果酸的含量均较高。

3 结论与讨论

研究中发现，白桦茎外皮和枝外皮中三萜类化合物的种类和含量不同，小北湖11个家系茎外皮中的白桦酯醇、白桦酯酸和齐墩果酸含量均高于枝外皮，且在茎外皮中检测到的白桦酯酸在枝外皮中却未检测到。杨蓓芬等人[6]在对七子花次生代谢产物积累规律的研究中发现，叶片中的黄酮、总皂甙和总生物碱的含量较高，而其根中的鞣质和木质素含量较高；金则新等人[7]在分析青钱柳同一植株不同器官中的次生代谢物时发现，幼根中的鞣质和蒽醌含量较高，而其叶片中的生物碱、黄酮、绿原酸和皂甙含量较高。由此可见，次生代谢产物及其前体物质的合成存在区域化现象，其合成部位和积累部位存在差异。

图4 枝外皮中白桦三萜类物质含量的变化曲线Fig.4 Variation of triterpenoid content in bark of branch in B. platyphylla

王倩[8]在分析白桦树中白桦酯醇、白桦酯酸和羽扇醇3种三萜类化合物的季节性变化时发现，白桦三萜类化合物积累量较高的季节在秋冬季。这与我国学者张鞍灵等人[9]提出的次生代谢物含量的高峰期晚于树体生长高峰期的观点一致。究其原因，他们认为，次生代谢是以初生代谢的中间产物作为起始物（底物）的代谢，在初生代谢中间产物积累到一定程度并在调节次生代谢的酶促作用下才会出现次生代谢高峰期；同时，他们从能量代谢角度分析认为，初生代谢是植物获得能量的代谢，次生代谢是植物释放能量的代谢。植物释放能量的代谢(次生代谢)要晚于获得能量的代谢（初生代谢）[8]。为此，我们选择秋季取材分析不同家系茎外皮和枝外皮中三萜类化合物的含量，以期找到三萜类化合物积累量高的家系。综上所述，白桦三萜类化合物的合成和积累不但受遗传控制，还受到树龄和植株部位的影响。因此，可以根据取材的部位和树龄选择白桦三萜类化合物等次生代谢物产量高的家系或种源。

由于不同家系的生长速率和白桦三萜类化合物的积累量有所不同，文中综合生长指标（株高和胸径）和白桦三萜类化合物含量进行分析，结果发现，家系2、3、5和10号的茎外皮中白桦三萜类化合物的积累量较高，且其生长速率较快；家系2和5号枝外皮中白桦酯醇和齐墩果酸的积累量较高，且其生长速率较快。这些家系具有较高的三萜类化合物生产潜力，可为营造高产白桦次生代谢产物的经济林提供材料来源。

参考文献：

[1]刘桂丰,蒋雪彬.白桦多点种源试验联合分析[J].东北林业大学学报,1999,27 (5): 9－14.

[2]戴 超,刘雪梅,周 菲.白桦基因表达半定量RT-PCR 中内参基因的选择[J].经济林研究,2011,29(1):34－39.

[3]范桂枝,詹亚光.白桦酯醇的研究进展[J].中草药,2008,39(10): 1591－1593.

[4]李 薇,李 岩,金雄杰.白桦三萜类化合物的抗肿瘤作用及其对免疫功能的增强效应[J].中国免疫学杂志,2000,16(9):485－487.

[5]范桂枝,詹亚光,王 博,等.白桦不同部位及种源间白桦三萜类化合物含量的变异分析[J].林产化学与工业,2007,(4):104－106.

[6]金则新,李钧敏,丁军敏.青钱柳不同营养器官次生代谢产物分析[J].安徽农业科学,2007,35(13): 3806－3807.

[7]杨蓓芬,金则新,邵 红,等.七子花不同器官次生代谢产物含量的分析[J].植物研究,2007,27(2): 229－232.

[8]王 倩.白桦树皮三萜类化合物的分布规律[D].哈尔滨:东北林业大学,2008:22－24.

[9]张鞍灵,马亚团,趙德义,等.杜仲叶次生代谢物季节和地域差异性研究[J].林产化学与工业,2009,29(5): 104－408.