光照强度对远志生长及口山酮类成分积累的影响

田 娇,吴 洋,刘 园,党悦方,岳 明,房敏峰

(西北大学 西部资源生物与现代生物技术教育部重点实验室/生命科学学院, 陕西 西安 710069)



·生命科学·

光照强度对远志生长及口山酮类成分积累的影响

田 娇,吴 洋,刘 园,党悦方,岳 明,房敏峰

(西北大学 西部资源生物与现代生物技术教育部重点实验室/生命科学学院, 陕西 西安 710069)

建立远志口山酮类成分含量测定方法,考察光照强度对远志生长发育及口山酮类成分积累的影响。方法:待远志幼苗生长至8-10片真叶时,采用市售遮阴网分3组处理,包括自然光照组、单层遮阴网组(30%自然光照)和双层遮阴网组(10%自然光照),处理后第15 d，30 d和60 d分别采样测定口山酮类成分含量及相关生理指标,GraphPad Prism 5 和SPSS17.0软件作图分析。结果:短期遮阴能提高远志根部口山酮类成分和地上总黄酮含量,但长期遮阴后,远志根部口山酮类含量和产量均受到抑制;长期遮阴后叶面积和地上部分干重显著升高(P<0.05),而根干重显著下降(P<0.05)。强光照能提高远志药用部位口山酮类含量和产量,而遮阴能提高地上部分芒果苷含量。

口山酮;远志;光照强度

光照强度对植物次生代谢物含量影响显著,尤其是黄酮类成分[1-3]。不同植物中黄酮的合成和积累对光照强度的需求不一致,因此根据植物的需求来调整光强,可改变其黄酮含量。远志PolygalatenuifoliaWilld.为喜光植物,体内含有一类结构特殊的黄酮类成分—口山酮,基本母核由苯环与色原酮的2，3位骈合而成,又称苯并吡酮类。迄今在远志中发现30多种口山酮类成分,具有止痛、抗菌、抗抑郁等活性[4],其代表性成分远志口山酮Ⅲ或芒果苷的HPLC测定方法也见报道[5-6],但光照强度对远志口山酮类成分的影响尚未见报道。因此,本文考察了光照强度对远志生理生化及口山酮类成分的影响,以期为远志的人工栽培提供依据。

1 材 料

1.1 植物材料

远志种子购于陕西合阳县水车头村,经西安市食品药品检验所谢志民研究员鉴定为合阳栽培远志PolygalatenuifoliaWilld.的3年生种子,贮存于干燥通风处,测得发芽率为82 %。

1.2 仪器和试剂

LC-20AT高效液相色谱仪(日本岛津公司);U-3310紫外-可见分光光度计(日本日立公司);DZF-6050型真空干燥箱(上海博讯实业有限公司医疗设备厂);TGL-16G高速离心机(上海安宁科学仪器公司);USB4000-UV-VIS Ocean Optics 光纤光谱仪(美国海洋光学公司)。

远志口山酮Ⅲ对照品(批号:ps10091301,购自成都普思生物科技有限公司);芒果苷对照品(批号:111607-200402,购自中国药品生物制品检验所);乙腈、甲醇(色谱纯,美国Fisher公司);蒸馏水;其他试剂均为分析纯。

2 方 法

远志种子直播于聚乙烯塑料盆中,待幼苗生长至8-10片真叶时,采用市售遮阴网分3组处理,包括自然光照组、单层遮阴网组(30%自然光照)和双层遮阴网组(10%自然光照),每组10盆,处理后第15 d、30 d和60 d分别采集样品,80℃烘干,用于口山酮类成分含量测定。处理60 d时,随机选取长势一致的植株进行叶面积和生物量测定。

2.1 远志口山酮Ⅲ和芒果苷的含量测定

色谱条件:色谱柱为GL Inertsil ODS-SP C18(4.6 mm×250 mm, 5μm);流动相为乙腈(0.03%磷酸)-水(0.03%磷酸)系统,洗脱条件为:0～13 min:18%乙腈;13～28 min:26%乙腈;28～46 min:32%乙腈;46～52 min:60%乙腈;检测波长:320 nm;进样量:10 μL;柱温:30 ℃;流速:0.8 mL/min。以峰面积为纵坐标,对照品浓度(mg/mL)为横坐标,得远志口山酮Ⅲ回归方程为Y=3E+07X-20 510,R2=0.999 7,表明远志口山酮Ⅲ在0.005～1.000 mg/mL线性关系良好;芒果苷回归方程为Y=28 717X+15 730,R2=0.999 7,表明芒果苷在0.9～360 μg/mL线性关系良好。精密称取远志根部、地上部分样品粉末各0.1 g,加40倍量60%(体积分数)甲醇超声提取45 min,离心,取上清液定容至3 mL,即为供试品溶液,取样品溶液10 μL进样,根据回归方程计算含量。测定结果如图1所示。

2.2 远志总黄酮含量测定

采用Al(NO3)3显色法测定远志总黄酮含量。以吸光度为纵坐标,对照品溶液浓度(mg/mL)为横坐标,得远志口山酮Ⅲ回归方程为Y=21.311X-0.006 4,R2=0.999 1,表明远志口山酮Ⅲ在0.0～0.04 mg/mL线性关系良好;芒果苷回归方程为Y=43.347X-0.006 5,R2=0.999 0,表明芒果苷在0.0～0.02 mg/mL线性关系良好。分别精密吸取适量的远志根部和地上样品溶液,60%(体积分数)甲醇定容至2.0 mL,并加入0.5 mL 10%(体积分数)Al(NO3)3,40 ℃显色10 min后,60%(体积分数)甲醇定容至6.0 mL,摇匀,分别在400 nm和415 nm测定吸光度,根据回归方程计算总黄酮含量。

图1 远志根部、地上样品提取液的HPLC图Fig.1 HPLC chromatograms of extract in the root and shoot of Polygala tenuifolia Willd.

3 结果与分析

3.1 光照强度对远志叶面积及生物量的影响

随机采集3组远志植株顶端叶片各45片,计算各组面积。如图2所示。

图2 光照强度对远志幼苗叶面积和生物量的影响Fig. 2 Effect of light intensity on leaf area and mass of seedlings of Polygala tenuifolia Willd.

由图2可见,随光照强度减弱,叶面积和地上部分干重增加,但根部干重和总生物量降低。提示长期遮阴后,植株生物量分配更趋于地上部分,降低了药用部位(根)的产量。

3.2 光照强度对远志口山酮类成分含量的影响

黄酮类是植物抗氧化抗肿瘤活性成分。远志口山酮Ⅲ是远志根部口山酮的代表性成分,地上部分则为芒果苷,口山酮Ⅲ含量极微。光强对其影响见表1。

表1可见,短期遮阴(15d)能同时提高远志根部总黄酮及口山酮Ⅲ含量(P<0.05),降低地上部分总黄酮含量(P<0.05);长期遮阴(60d)根部总黄酮含量几无变化(P<0.05),但根部口山酮Ⅲ含量显著下降(P<0.05),地上芒果苷含量显著升高(P<0.05)。

表1 光照强度对远志口山酮类成分含量的影响Tab.1 Effect of light intensity on the content of the xanthones in Polygala tenuifolia Willd.

3.3 光照强度对远志口山酮类成分产量的影响

远志中口山酮类成分的产量即口山酮类含量与生物量的乘积,见图3。处理60 d时,随光照强度减弱,根部总黄酮和远志口山酮Ⅲ产量降低;地上部分芒果苷产量升高,总黄酮在30%自然光照强度下降低,但当光照强度降低到10%时,回复到自然光照水平。提示长期高度遮阴促进地上部分芒果苷产量,抑制根部总黄酮及口山酮Ⅲ产量。

图3 光照强度对远志口山酮类成分产量的影响Fig. 3 Effect of light intensity on the production of xanthones in Polygala tenuifolia Willd.

4 讨 论

4.1 远志总黄酮含量测定方法的建立

NaNO2-A1(NO3)3-NaOH 比色法是总黄酮测定的常用方法,但存在一定局限性[7]。口山酮结构特殊,稳定性较高,不易开环与碱液反应,因此,NaNO2-A1(NO3)3-NaOH 比色法不适合远志总黄酮的含量测定,而实验中采用Al(NO3)3显色后测定远志总黄酮含量,准确、稳定、重复性高。

4.2 光照强度对远志生长及口山酮类含量和产量的影响

实验结果显示,长期遮阴有利于远志地上部分生物量积累,表明远志对荫蔽环境有一定的适应性,但长期遮阴不利于远志的正常发育和药用部位的积累,导致膜质过氧化加剧,严重者还会导致植株的死亡。短期遮阴对远志中口山酮类成分的积累具有促进作用,但长期遮阴后,根部口山酮类成分的含量和产量均受到抑制。综上所述,强光照有利于远志的生长及其药用部位口山酮类成分的合成与积累。

4.3 远志地上资源开发探索

本实验测得1年生远志幼苗地上部分含芒果苷1.02 %(质量分数),李学坚等[8]报道了芒果苷在芒果叶、芒果树皮和芒果果实中的质量分数分别为2.08%，0.38%和2.31%,由于芒果苷具有抗病毒、抗癌、免疫调节等生物活性[9-10],说明远志地上部分具有一定的药用价值。但是，在实际生产中,远志地上部分常被视为非药用部位而丢弃,造成大量的资源浪费。因此,本研究可以为远志资源的综合开发研究提供思路。

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[2] TATTINI M, GALARDI C, PINELLIP, et al. Differential accumulation of flavonoids and hydroxycinnamates in leaves of Ligustrum vulgare under excess light and drought stress[J]. New Phytologist, 2004, 163(3): 547-561.

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(编 辑陈镱文)

Effects of light intensity on xanthones accumulation and biomass inPolygalatenuifoliaWilld.

TIAN Jiao, WU Yang, LIU Yuan, DANG Yue-fang, YUE Ming, FANG Min-feng

(Key Laboratory of Resource Biological and Biotechnology in Western China/College of Life Sciences, Northwest University, Xi′an 710069， China)

To establish a method to determine the content of xanthones inPolygalatenuifoliaWilld. and study the effects of light intensity on growth and xanthones accumulation inPolygalatenuifoliaWilld. The seedlings were under different treatments, including natural light group, single shading network group (30% natural light) and double shading network group (10% natural light), collected after 15 d, 30 d and 60 d respectively, then detected the content of xanthones and physiology characteristics inPolygalatenuifoliaWilld.The accumulation of xanthones were improved in the root ofPolygalatenuifoliaWilld. and the total flavonoids in the shoot ofPolygalatenuifoliaWilld. under the short shading condition. But on the long term shading condition, the accumulation and production of xanthones in the root ofPolygalatenuifoliaWilld. were both inhibited. Besides, leaf area and dry weight of the shoot were enhanced significantly under the long term shading condition(P<0.05), but dry weight of the root was reduced significantly(P<0.05). The strong light is conducive to the accumulation of xanthones in the medicinal part ofPolygalatenuifoliaWilld., but shading can enhance the content of mangiferin in the shoot ofPolygalatenuifoliaWilld., which provides reference for the artificial cultivation and the medicinal resources development ofPolygalatenuifoliaWilld.

xanthones;PolygalatenuifoliaWilld.; light intensity

2014-05-11

陕西省科技厅社发攻关基金资助项目(2013K14-03-02);陕西省教育厅自然科学专项基金资助项目(2013JK0808);陕西省中医药管理局专项基金资助项目(13-ZY052);教育部重点实验室开放基金资助项目(ZS12012)

田娇,女,陕西西安人,从事中药生态化学研究。

房敏峰,女,陕西商州人，西北大学教授，从事中药资源与炮制研究。

R282.2

：ADOI：10.16152/j.cnki.xdxbzr.2015-02-018