全 文 ：中国农学通报 2012,28(25):179-183
Chinese Agricultural Science Bulletin
0 引言
现代药学研究表明，许多药用植物的药理作用与
其所含的次生代谢物质密切相关[1]，不同产地的药用
植物次生代谢物质的含量会有所不同[2]。次生代谢物
质在调节植物与环境关系方面有重要作用，具有多种
生理生态位功能[3]。为实现这些功能，次生代谢物质
基金项目：国家自然基金项目“短葶飞蓬黄酮积累与环境的耦合关系及生长的平衡”(30360009)。
第一作者简介：何慕涵，女，1986年出生，甘肃天水人，硕士研究生，研究方向：植物生理生态。通信地址：650091云南省昆明市五华区云南大学生态
学与地植物学研究所，E-mail：hmhtianshui@163.coom。
通讯作者：苏文华，男，1962年出生，云南昆明人，博士生导师，教授，博士，研究方向：植物生理生态，人类生态。通信地址：650091云南省昆明市五华
区云南大学生态学与地植物学研究所，Tel：0871-5033535，E-mail：whsu@ynu.edu.cn。
收稿日期：2012-02-13，修回日期：2012-04-23。
不同地区短葶飞蓬总黄酮含量与PAL和4CL酶活性的比较
何慕涵，苏文华，张光飞，代久凤，罗芳芳
（云南大学生态学与地植物学研究所，昆明 650091）
摘 要：为了探讨短葶飞蓬总黄酮含量地区差异形成的原因，从酶的角度揭示药用植物有效成分不同的
原因；采集云南省不同地区短葶飞蓬野生植株，活体采回实验室4℃条件保存，鲜叶测定酶活性，剩余部
分烘干研磨测定化学有效成分，比较它们总黄酮含量和苯丙氨酸解氨酶(PAL)及4-香豆酸辅酶A连接酶
(4CL)的活性。短葶飞蓬总黄酮含量和相关酶活性都存在空间差异，其中总黄酮含量最低地区仅为最高
地区的20.47%；总黄酮含量和PAL及4CL活性都为昆明待补地区最低，并且它们之间有正相关关系，说
明产地间短葶飞蓬植株总黄酮含量的差异与合成过程的不同有关，但是合成的不同不能解释全部差异，
总黄酮含量的不同还可能有其他原因。
关键词：短葶飞蓬；合成过程；总黄酮；苯丙氨酸解氨酶(PAL)；4-香豆酸辅酶A连接酶(4CL)
中图分类号：R282.2 文献标志码：A 论文编号：2012-0354
The Comparison Between the Total Flavonoid Content and the Activities of PAL and 4CL
in Erigeron breviscapus from Different Areas
He Muhan, Su Wenhua, Zhang Guangfei, Dai Jiufeng, Luo Fangfang
(Institute of Ecology and Geobotany, Yunnan University, Kunming 650091)
Abstract: To study reasons for difference in content of the total flavonoid in different areas, and to reveal the
reason from enzymes about difference of active ingredients of medicinal plants. Pick the wild Erigeron
breviscapus from different areas in Yunnan Province, and put them back to laboratory alive and store in 4℃ .
The author set out the activities of enzymes from fresh leaves, and triturated the remainder use to analyze the
total flavonoid content. Based on the comparison between the total flavonoid content and the activities of
enzymes of plenylalanine ammonia lyase (PAL) and 4-coumarate coenzyme A ligase(4CL) in Erigeron
breviscapus from different areas. There were variations in total flavonoid content and the activities of enzymes
of E. breviscapus growing in different producing areas, and total flavonoid content in the lowest content
producing areas were 20.47% , the lowest content producing areas of the total flavonoid content and the
activities of enzymes of PAL and 4CL were in Kunming, and positively correlation among them. The content of
flavonoids in plants growing in different areas varied with differences in their synthesis, but there were other
reasons affect the content of flavonoids in Erigeron breviscapus from different areas.
Key words: Erigeron breviscapus; synthesis; flavonoid; PAL; 4CL
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体内合成以后会被释放或利用，即被消耗。姜维等[4]
2010年研究发现，短亭飞蓬植株喷施外源紫茉莉酸
后，体内黄酮含量呈先上升后随时间推移逐渐下降的
趋势，表明合成的黄酮在植物体内存在着消耗。因此，
次生代谢物质在植物体内的含量是合成和消耗过程共
同作用的结果。不同产地间次生代谢产物含量的不
同，可能是单一也可能是2个过程共同作用的结果。
植物体内的次生代谢物质的合成途径已有一定的
了解，黄酮类次生代谢产物的生物合成都是苯丙烷类
合成途径[5]，其中苯丙氨酸解氨酶(PAL)、肉桂酸-4-羟
化酶(C4H)、4-香豆酸辅酶A连接酶(4CL)和查尔酮异
构酶(CHI)等是这一途径中较关键的酶[6]，其活性直接
影响到产物的合成数量。
短 葶 飞 蓬 [Erigeron breviscapus (Vants.)
Hand-Mazz]，俗称灯盏花，为菊科飞蓬属草本植物，产
于云南、贵州、四川西南部、广西西北部等地，主要药用
成分为黄酮类和咖啡酸类等次生代谢产物[7-8]。不同产
地的短葶飞蓬有效成分含量有较大变化[9-10]。以野生
短葶飞蓬为研究对象，比较不同地区短葶飞蓬总黄酮
含量和其代谢途径中苯丙氨酸解氨酶(PAL)和 4-香豆
酸辅酶A连接酶(4CL)活性的差异及它们之间的相关
关系，从酶的角度探讨产地间短葶飞蓬植株黄酮含量
差异形成的原因。
1 研究方法
1.1 实验材料
2011年在云南省内进行调查采样，共有昆明、待
补、曲靖、宣威、丘北、大理、弥勒、个旧8个地点共9个
种群。以种群为调查单位，记录经纬度、海拔、种群类
型，每个种群随机选取 30株左右的开花植株，保留根
系和土壤活体带回实验室。实验材料全部取自 4—8
月的开花时期。
每个种群地段的短葶飞蓬植株样本再随机分组，
每5株左右分为1组，鲜叶保存在4℃冰箱中待测，剩余
部分称取其重量，随即在60℃烘至恒重，称量干重，磨
碎以备化学分析。每个种群地段有3份植物样品地上
部分被分析。
室内实验在云南大学生态学与地植物学研究所植
物生理生态实验室进行，部分实验在云南大学生物馆
植物学实验室进行。
1.2 总黄酮的提取与测定
精密称取 0.1 g制备好的植物样品于 25 mL容量
瓶中，加入 20 mL 60%乙醇，经振荡 5 min后，放入
60 kHz超声处理器内25 min，取出后过滤、定容、待测。
总黄酮含量的测定采用《中华人民共和国卫生部
药品标准中药成方制剂》第二十册中灯盏花注射含量
测定的步骤与方法[11]。以无水芦丁为对照标准品配制
成标准溶液。用紫外可见分光光度计510 nm测量，得
标准曲线的回归方程为A=0.3651C+0.0011，相关系数
r=0.9956(P<0.001)。
精密量取待测滤液 1 mL，置于 25 mL容量瓶中，
用制作标准曲线的方法配制，最后 60%乙醇定容。测
定510 nm处的吸光度，通过标准方程推算出样品的总
黄酮含量。
1.3 苯丙氨酸解氨酶(PAL)活性的测定
参照Lister等[12]的方法。
1.4 4-香豆酸辅酶A连接酶(4CL)活性的测定
参照Knobloeh和Hahlbroek的方法，略有改进[13]。
取0.5 g左右叶片剪碎研磨匀浆，转入离心管加提取液
5 mL，混匀冰浴提取 1 h，期间不定期摇动。在 4℃下
12000 g离心 10 min，上清液为酶粗提取液用于测定
4 CL活性。反应系统由对香豆酸 5 mmol/mL，ATP
50 mmol/mL，CoA-SH 1 mmol/mL，MgSO4·7H2O
15 mmol/mL组成，反应时加酶液 0.4 mL，40℃水浴反
应10 min，333 nm测定吸光值。
1.5 数据分析
每个种群中 5份样品分别测定取平均值，进行回
归分析的数据，先进行分布检验，符合正态分布的数据
直接进行回归分析，具有显著或极显著意义的回归方
程被列出。统计分析用SPSS 17.0软件进行。图表绘
制用Excel 2010进行。
2 结果与分析
2.1 不同地区短葶飞蓬总黄酮含量
由图 1可以看出，云南省不同地区短葶飞蓬野生
植株总黄酮含量有较大差异，其中以丘北地区最高。
而昆明地区含量最低，仅为丘北的 20.47%，差异极显
著(F=60.784；P=0.000)。
2.2 不同地区PAL和4CL活性
作为黄酮合成途径中的 2个重要酶，PAL和 4CL
的活性不同地区居群间有显著差异（F=64.997，
P=0.000；F=22.979，P=0.000，图2、图3）。其中，PAL活
性最高的是丘北和弥勒，最低的是待补和军马场；4CL
活性最高的是弥勒，最低的是待补和丘北。
2.3 不同地区短葶飞蓬总黄酮含量和PAL的关系
PAL是包括黄酮在内的次生代谢物质合成途径中
的第 1个酶，决定着光合产物进入次生代谢途径以进
行后续反应，其活性直接影响到植株中次生代谢物质
的合成。在短葶飞蓬的整个分布区内，植株PAL的活
性与总黄酮的含量存在极显著的正相关 (r=0.844，
·· 180
何慕涵等：不同地区短葶飞蓬总黄酮含量与PAL和 4CL酶活性的比较
P=0.001)，并表现出显著地线性关系（图 4），PAL的活
性的变化可解释70%总黄酮含量的变化。
2.4 不同地区短葶飞蓬总黄酮含量和4CL的关系
4CL是苯丙烷类化合物生物代谢总途径中的最后
1个酶，催化 4-香豆酸及其衍生物生成各自活体形式
的硫酯酰CoA[14]，直接控制着黄酮类次生代谢物质的
合成。短葶飞蓬植株中 4CL酶的活性与总黄酮含量
有相关性（图 5），但产地间植株 4CL酶的活性的变化
c
f
ee
bcdb
a
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0
50
100
150
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活
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/(
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W
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in
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不相同字母表示地区间含量有显著性差异(P<0.05)，下同
图1 不同地点短葶飞蓬野生植株总黄酮含量
图2 不同地点短葶飞蓬植株PAL酶活性
图3 不同地点短葶飞蓬植株4CL酶活
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只能解释约50%黄酮含量的变化(R2=0.5671)。
2.5 不同地区短葶飞蓬PAL和4CL的关系
PAL和 4CL是黄酮合成途径中上游和下游的酶。
在采样范围内，植株中 PAL和 4CL活性存正相关
(R2=0.588，P<0.05)，但相关性不是很高（图6）。
3 讨论与结论
本实验材料短葶飞蓬野生植株中，云南省不同地
区短葶飞蓬总黄酮的含量以及 PAL和 4CL的活性都
存在显著差异，并且之间有正相关关系，说明不同产地
间短葶飞蓬总黄酮含量的差异与合成能力的差异有一
定关系。
另外，实验结果显示，短葶飞蓬植株中 PAL酶活
性与总黄酮含量的相关性高于 4CL酶活性与总黄酮
含量的相关性。黄酮类次生代谢产物的合成途径是苯
丙烷代谢途径中，其有很多分支途径，PAL和4CL分别
是总途径前端和末端2个关键酶。其中PAL控制咖啡
酸类和黄酮类 2条次生代谢物质的合成的途径，而
4CL则多只在一条途径控制黄酮类的合成[14]。短葶飞
蓬合成的次生代谢产物包括黄酮类和咖啡酸类次生代
谢物质等[8]，其中由咖啡酸脱水缩合而成的绿原酸属
于黄酮类物质[15-16]。本实验测定的总黄酮包括黄酮类
和从咖啡酸分支生成绿原酸的部分，所以只和其中一
条途径黄酮类物质合成有关的 4CL酶活性与总黄酮
含量相关性不高；而PAL处于上游和两个分支都有关
系，与总黄酮含量有更高的相关性。
本实验中，丘北地区短葶飞蓬植株黄酮含量最高，
但酶活性相对较低，尤其是4CL活性只有最高地区的
20.86%。这可能是因为丘北松林和石灰土的两个居
群土壤含氮量差异较大，影响黄酮类次生代谢物质的
积累[17-18]；另外2011年气候较干旱，环境胁迫也会影响
次生代谢物质的积累[19]。本研究结果显示PAL和4CL
2种酶不存在较高的相关性，说明次生代谢中不同环
节的酶活性有独立的调控机制，或对环境变化的响应
有所不同，这就会导致不同产地间短葶飞蓬植株中不
同组分含量的比例有所不同。
本实验结果还显示，产地间植株 2个黄酮合成关
键酶的活性的变化最多只能解释黄酮含量变化的大约
70%的原因。说明酶活性的变化不能完全说明黄酮含
量的差异，不同产地间短葶飞蓬总黄酮含量的不同可
能还受其他原因的影响。
已有学者指出，对次生代谢产物的研究应从次生
代谢产物含量、次生代谢途径的关键酶活性、关键酶编
码基因的表达同步进行测定，即从终产物、蛋白质、核
酸 3个水平入手[20]。本实验从酶的角度初步验证，在
对次生代谢产物积累的影响过程中合成过程的差异占
主要方面，为后续研究打下基础。
参考文献
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y=25.532x+39.458R2=0.7124
0
50
100
150
200
250
300
350
0 2 4 6 8 10
总
黄
酮
含
量
/(mg
/g)
图4 不同地区短葶飞蓬植株总黄酮含量和
PAL酶活性的回归分析
y=1.0134x+62.695R2=0.5671
0
50
100
150
200
250
300
350
0 50 100 150 200
总
黄
酮
含
量
/(mg/
g)
图5 不同地区短葶飞蓬总黄酮含量和4CL酶活性的回归分析
y=16.198x+6.5588R2=0.5876
020
4060
80100
120140
160180
0 2 4 6 8 10
4C
L
酶
活
性
/[
U
/(
g·F
W
·m
in
)]
PAL酶活性/[U/(g·FW·min)]
图6 不同地区短葶飞蓬植株4CL与PAL酶活性的回归分析
4CL酶活性/[U/(g·FW·min)]
PAL活性/[U/(g·FW·min)]
·· 182
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