不同诱导子对黄芪有效成分积累的影响

刘惠娟，梁建萍

（山西农业大学生命科学学院，山西太谷030801）

不同诱导子对黄芪有效成分积累的影响

刘惠娟，梁建萍

（山西农业大学生命科学学院，山西太谷030801）

为了筛选可以促进黄芪有效成分积累的诱导子种类及浓度，以大同浑源蒙古黄芪的种子为原料，用不同浓度SA，SNP，NAA浸种，进行盆栽试验，并对黄芪根部多糖、黄酮、皂苷含量及苯丙氨酸解氨酶（PAL）活性进行测定，应用单因素方差分析和相关性分析法，对不同诱导子处理下黄芪的各项指标进行了综合评价分析。结果表明，15 μmol/L SA，15 mmol/L SNP，1.0 mg/L NAA可以显著促进黄芪有效成分的积累，其中，SA对黄酮效果明显；SNP对皂苷效果明显；NAA对多糖效果明显，并且PAL活性和黄酮含量之间存在正相关性。

诱导子；有效成分；单因素方差分析

黄芪为豆科植物膜荚黄芪的根[1]，主要药效成分为黄酮、皂苷和多糖等，有补气固表、脱毒排脓、生肌等功效[2]。但由于其一味依赖野生，疏于人工管理，且品质混杂，种质退化，直接造成黄芪有效成分差异较大，生长年限加长，产量降低。诱导子是一类能通过选择性诱导植物特定基因的表达，进而活化特定的次生代谢途径，从而提高植物次生代谢物含量的物质[3]，根据性质可将其分为生物诱导子和非生物诱导子。早期有学者的研究表明，不同诱导子可以显著影响作物的生长和有效成分的积累[4-14]。

本试验参照诱导子对其他中药材有效成分的影响，选用水杨酸（Salisalic acid，SA）、萘乙酸（Naphthalene acetic acid，NAA）和硝普钠（Sodium Nitroprusside，SNP）作为非生物诱导子，研究不同浓度的SA，NAA和SNP对蒙古黄芪次生代谢产物积累的影响，以期提高黄芪有效成分含量、质量，解决黄芪种植遇到的瓶颈，从而满足国内外对我国中药材的需求。

1 材料和方法

1.1 供试材料

供试黄芪种子来自大同浑源丽珠黄芪基地，经鉴定为蒙古黄芪。

1.2 供试土壤

土壤取自山西农业大学生命科学学院中药材基地，基本理化性质为：水解氮0.133 mg/100 g；速效P 303.45 mg/kg；有机质1.71%；速效K 158 mg/kg。对黄芪需肥特性的研究表明[15]，每生产100 kg黄芪药材需从土壤和肥料中吸收2.32 kg N，0.323 kg P2O5，1.62 kg K2O，优化施肥方案为N138～156 kg/hm2，P2O579～85 kg/hm2，K2O 122～143 kg/hm2，配比为1∶0.5∶0.87。通过添加基质并且按照土∶基质为2∶1的比例进行混合，得到的混合种植土壤基本能满足黄芪栽培的最适N，P，K配比。

所用SA，NAA，SNP由天津市东丽区天大化学试剂厂生产。

1.3 试验设计

黄芪种子用浓硫酸处理，稍微晾干后备用。用已经配制好的不同浓度梯度的SA，SNP及NAA进行浸种处理，空白对照用自来水浸种（表1）。7 d以后，将种子均匀播种于花盆中，花盆中土壤距离盆顶10 cm，为保证土壤湿润，在播种前2 d浇透水。播种时每盆均匀撒10粒种子，用土薄薄盖一层，以保证呼吸作用顺畅。之后不定期进行浇水、除草、除虫，保证黄芪幼苗可以正常生长。由于幼苗抵抗阳光能力弱，要在幼苗期前后搭建遮阳棚，避免太阳直射，烧坏幼苗。待长出2片真叶以后可以逐渐移除遮阳网，让黄芪充分利用阳光进行光合作用。

表1 不同处理水平

1.4 测定项目及方法

在黄芪生长至100 d（到达干物质积累最高时期）时进行采样，选择同一处理下长势相近的黄芪植株15株，分为3组，为3个重复。采集的鲜样采用紫外吸收法[16]测定PAL活性。烘干的样品用FW100型高速万能粉碎机研磨成粉，过0.6 mm筛，用于有效成分的测定，黄酮含量的测定采用硝酸铝-亚硝酸钠比色法[17]；皂苷含量的测定采用香草醛-硫酸比色法；多糖含量的测定采用蒽酮-硫酸比色法[18]。

1.5 数据统计

通过对试验数据的采集整理，使用SPSS 19.0软件对试验数据进行了处理与统计分析。

2 结果与分析

2.1 不同处理对黄酮含量及黄酮经济产量的影响

由表2可知，SA处理下黄酮含量和经济产量都极显著高于空白对照，平均值分别为11.402 mg/g和21.167 mg，尤以SA15效果明显；其次是NAA处理，4个浓度下，黄酮含量和经济产量都极显著高于空白对照，平均值分别为4.705 mg/g和8.063 mg，其中，NAA1.0处理最为明显；SNP10，SNP15，SNP20处理下，黄酮含量和经济产量都高于空白对照，平均值分别为2.432 mg/g和4.759 mg，SNP25由于浓度过高，抑制黄酮合成。因此，SA可以有效提高黄芪黄酮含量及经济产量。

表2 不同处理对黄酮含量及黄酮经济产量的影响

2.2 不同处理对皂苷含量及皂苷经济产量的影响

由表3可知，SNP处理下皂苷含量和经济产量都极显著高于空白对照，平均值分别为4.141 mg/g和7.813 mg，尤其以SNP15的效果最为明显；其次是NAA处理，4个浓度下，皂苷含量和经济产量都极显著高于空白对照，平均值分别为3.877 mg/g和 6.857 mg，以NAA1.0处理的效果最为明显；SA10，SA15处理下皂苷含量和经济产量均高于空白对照，SA20处理由于浓度过高，抑制了皂苷合成。因此，SNP可以有效地提高黄芪的皂苷含量及经济产量。

表3 不同处理对皂苷含量及皂苷经济产量的影响

2.3 不同处理对多糖含量及多糖经济产量的影响

由表4可知，NAA处理下多糖含量和经济产量都极显著高于空白对照，平均值分别为3.899 mg/g和8.124 mg，尤以NAA1.0效果明显；其次是SA处理，3个浓度下，多糖含量和经济产量都极显著高于空白对照，平均值分别为3.680 mg/g和6.563 mg，其中SA15处理最为明显；SNP处理下多糖含量和经济产量都高于空白对照，平均值分别为2.928 mg/g和5.806 mg，但是相比于SA和NAA较低。因此，NAA可以有效提高黄芪多糖含量及经济产量。

表4 不同处理对多糖含量及多糖经济产量的影响

2.4 不同处理对PAL活性的影响

由表5可知，SA，SNP，NAA处理下PAL活性都极显著高于空白对照，依次为SNP＞NAA＞SA，平均值分别为972.153，943.153，804.815 U/（g·min），其中，SNP15的效果最为显著。说明3种外源物质均可以有效提高黄芪体内PAL活性，其中，SNP效果最为显著。

表5 不同处理对PAL活性的影响 U/（g·min）

2.5 PAL与黄酮含量的相关性分析

通过SPSS 19.0软件进行PAL与黄酮的相关性分析，结果得出，PAL与黄酮含量之间相关系数为0.337，表明2个变量低度相关（0.3≤r＜0.5）；但二者之间不相关的双尾检验值（s）为0.310（s＞0.05），否定了二者不相关的假设，因此，PAL与黄酮含量之间存在正相关性。

3 讨论与结论

水杨酸是一种常用的外源物质，可以有效促进植物体内次生代谢活动及次生代谢产物的积累。本试验结果表明，通过不同浓度梯度的水杨酸浸种，可以极显著地促进黄芪体内黄酮的积累，这与已有的研究结果一致。梅兴国等[19]试验证实，SA可提高苯丙氨酸解氨酶（PAL）的活性，且20 mg/L SA对紫杉醇的促进效果最明显，此时紫杉醇含量是对照的13倍。杨世海等[20]研究表明，SA对毛状根生长的影响作用不显著，但对总黄酮的积累有明显的促进作用，浓度为20 μmol/L的SA可使总黄酮量达到83.561 μg/mg，是原植物的2.9倍，是未加激素处理毛状根总黄酮量的1.9倍。

硝普钠是NO的前体物质，徐茂军等[21]研究外源NO对金丝桃悬浮细胞生长及金丝桃素生物合成的影响，结果表明，在15.0 mmol/L的SNP处理下，金丝桃悬浮细胞中的苯丙氨酸解氨酶（PAL）的活性显著升高，推测NO可能通过触发金丝桃悬浮细胞的防卫反应，激活了细胞中金丝桃素的生物合成途径。刘军等[22]研究表明，液体培养基中NH4+∶NO3－的浓度比为1∶2时，金铁锁毛状根的生物量和皂苷积累量为最佳。本试验结果也表明，通过SNP浸种，黄芪中皂苷含量显著提高，而且效果明显优于SA和NAA。

黄芪作为一种重要的传统中药，其干燥根中有很高的黄酮含量。PAL催化了苯丙烷合成途径的第一步，并且也是限速酶，为包括黄酮在内的多种次生代谢提供了前体物质。一个PAL基因，从黄芪中分离而来的AmPAL1，带有2 562个核苷酸的cDNA及2 154个碱基对的开放阅读框。一种存在于不同年龄黄芪中的黄酮，与PAL酶活性有关。转AmPAL1基因烟草在花椰菜病毒35S启动子的控制下PAL活性显著提高，表明PAL可能是黄酮合成途径中的关键酶。通过相关性分析也得出，PAL与黄酮含量之间存在正相关性。

药用植物有效成分合成积累研究是中药材GAP种植的核心内容，通过有效成分合成与环境条件相关性研究，可以确定药材适宜的生产环境，建立系统而标准化的田间管理和采收加工规程，进而提高中药材的质量，促进中药材产业标准化和现代化发展。本研究将植物逆境生理与有效成分积累结合起来，取得了不错的结果。SA，SNP及NAA均可以明显促进黄芪3种有效成分的积累，SA更能作用于黄酮积累，以15 μmol/L最佳；SNP更能作用于皂苷积累，以15 mmol/L最佳；NAA对多糖效果更加明显，以1.0 mg/L最佳。因此，可以在黄芪种植中添加合适的外源物质，针对性地提高某些有效成分的积累，从而达到黄芪产量、质量双丰收。

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Effects of Different Elicitors on Accumulation of Astragalus membranaceus Effective Components

LIUHuijuan，LIANGJianping

（College ofLife Science，Shanxi Agricultural University，Taigu 030801，China）

For collecting the elicitors that can promote accumulation of Astragalus effective components,the paper chooses seeds from Datong as experimental materials,soaks seeds with different concentrations of SA,SNP,NAA,plants in flowerpots,then determines the contents of polysaccharide,flavonoids,astragalosides and activity of PAL,comprehensively evaluates every index under different elicitors by ANOVA and the methods of correlation analysis.The results show that 15 μmol/L SA,15 mmol/L SNP,1.0 mg/L NAA can significantly promote the accumulation ofeffective components,SAhas more obvious effect on flavonoids,SNP on astragalosides and NAA on polysaccharide,and there is a positive correlation between PALactivity and flavonoids content.

elicitors;effective components;one-way analysis ofvariance（one-way ANOVA）

S567.23＋9

A

1002-2481（2017）03-0394-04

10.3969/j.issn.1002-2481.2017.03.18

2016-11-04

刘惠娟（1992-），女，山西寿阳人，在读硕士，研究方向：植物逆境生理与分子生物学。梁建萍为通信作者。