全 文 ：海拔高度对短葶飞蓬总黄酮含量和酶活性的影响
蔡雨新1，孟广涛1* ，石箭华2，尹艾萍1
(1．云南省林业科学院，云南昆明 650204;2．云南林水环保工程咨询有限公司，云南昆明 650093)
摘要 ［目的］研究海拔高度对短葶飞蓬总黄酮含量和酶活性的影响。［方法］通过对云南省不同海拔高度下短葶飞蓬野生植株总黄酮
含量和苯丙氨酸解氨酶( PAL) 及 4 －香豆酸辅酶 A连接酶( 4CL) 活性的研究，探讨黄酮合成过程和海拔高度的关系。［结果］短葶飞蓬
总黄酮含量和酶活性都与生长地海拔高度呈负相关关系，但相关程度不高，说明短葶飞蓬总黄酮合成过程可能还受其他原因的影响。
［结论］海拔高度对短葶飞蓬总黄酮含量和酶活性有一定的影响。
关键词 短葶飞蓬;总黄酮; PAL; 4CL;海拔高度
中图分类号 S567 文献标识码 A 文章编号 0517 －6611( 2013) 12 －05272 －03
Effects of Altitude on the Contents of Total Flavonoids and Enzymatic Activity of Erigeron breviscapus
CAI Yu-xin et al ( Yunnan Forestry Academy，Kunming，Yunnan 650204)
Abstract ［Objective］To study effects of altitude on total flavonoids and enzymatic activity of Erigeron breviscapus． ［Method］Through stud-
ying on total flavonoid content，PAL，4CL under different altitudes in Yunnan Province，the relationship between synthetic process and altitude
was discussed． ［Result］Total flavonoids content and enzymatic activity of Erigeron breviscapus showed negative correlation with altitude，but
the correlation degree is not high，indicating that synthetic process may be affected by other reasons． ［Conclusion］Altitude has a certain
effect on total flavonoid contents and enzymatic activity of Erigeron breviscapus．
Key words Erigeron breviscapus; Total flavonoids; PAL; 4CL; Altitude
基金项目 国家林业公益性行业科研专项( 编号: 200804019) 。
作者简介 蔡雨新( 1978 － ) ，女，云南丽江人，硕士研究生，研究方向:
恢复生态及水土保持，E-mail: 99826458@ qq． com。* 通讯
作者，研究员，博士后，从事岩溶地区森林资源培育、植被恢
复的研究，E-mail: Menggt2001@ 163． com。
收稿日期 2013-04-08
植物在长期的进化过程中，逐渐形成了一些适应环境的
生理生态功能，其中之一是产生各种类型的次生代谢产
物［1］。次生代谢与初生代谢一样是植物体内重要的生理代
谢过程，但与初生代谢过程不同的是，控制次生代谢产物关
键酶合成的基因并不是植物在整个生长过程中都表达，而是
在一定的基因基础上，由环境诱导产生的［2］。植物往往根据
所处环境的变化决定合成次生代谢物质的种类和数量［3］。
可诱导或影响次生代谢产物合成积累的环境因子很多，如生
物因子包括病虫害的侵袭和个体密度等［4］，非生物因子则有
水分、温度、紫外线和土壤养分供应等［5 －6］。同时，生境环境
因子的不同不能解释次生代谢产物的全部差异，产地间的差
异还可能存在着遗传因素［7］。
黄酮类化合物是植物在长期的生态适应过程中而形成
的一大类次生代谢产物［1］，具有抵御恶劣生态条件、动物、微
生物攻击等多种生理生态功能。如防止紫外线对植物的伤
害［8］、增强植物体的抗病能力［9］和参与调节植物对生长素的
反应［10］等，这些生理功能都与其抗逆性和抗氧化性有关［11］。
短葶飞蓬(Erigeron breviscapus(Vants．)Hand-Mazz) ，俗
称灯盏花，是菊科(Asteraceae)飞蓬属(Erigeron)草本植物，
生长在草地和疏林地，在郁闭的森林和灌木群内不易生长。
其野生植物分布于云南、贵州、四川、广西、西藏和湖南等 6
省区，在云南省的分布区域广，适应生境也较多，资源数量
大。短葶飞蓬主要药用成分为黄酮类和咖啡酸类等次生代
谢产物［12 －13］。笔者以短葶飞蓬为主要研究对象，研究海拔
高度对短葶飞蓬总黄酮含量和苯丙烷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)活性的相关
关系，初步从遗传角度分析有效成分的差异，以期为后续研
究奠定基础。
1 材料与方法
1． 1 材料
1． 1． 1 研究对象。短葶飞蓬，于 2011 年在云南省内进行调
查采样，在 1 400 ～2 400 m海拔范围内选取 10 个种群采样。
以种群为调查单位，每个种群随机选取 20 株左右的开花植
株，活体带回实验室。试验材料全部取自 4 ～8月开花时期。
1． 1． 2 主要仪器。超声处理仪，购自 BRANSON 公司;紫外
可见分光光度计，购自上海精科公司;低温高速离心机，购自
美国贝克曼公司;低温冰箱，购自海尔公司。
1． 1． 3 主要试剂。无水芦丁、L-苯丙氨酸、对香豆酸、ATP溶
液和 CoA-SH，由 SIGMA 公司提供;其余试剂均为国产分析
纯，市售。
1． 2 方法
1． 2． 1 样品的初处理。每个种群地段的短葶飞蓬植株样本
随机分组，每 5株分为 1 组，鲜叶保存在 4 ℃冰箱中，待测，
剩余部分称取其重量，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 5 份植物样品地上部分被
分析。
1． 2． 2 总黄酮的提取与测定。(1)精密称取 0． 100 g制备好
的植物样品，于 25 ml 容量瓶中，加入 20 ml 浓度 60%的乙
醇，振荡 5 min后，放入超声处理(60 kHz)25 min，取出后过
滤、定容，待测。(2)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。精密量取待测滤液 1． 0 ml，置于 25
ml容量瓶中，用标准曲线的方法配制，最后用浓度 60%乙醇
定容，并于 510 nm波长处测定吸光度，通过标准方程计算出
样品中总黄酮含量。
责任编辑 石金友 责任校对 李岩安徽农业科学，Journal of Anhui Agri． Sci． 2013，41(12):5272 － 5274
DOI:10.13989/j.cnki.0517-6611.2013.12.111
1． 2． 3 PAL 活性的测定［14］。取 1． 000 g 短葶飞蓬叶片，加
入 5 ml硼酸缓冲液(pH8． 8，含 0． 005 mol /L巯基乙醇) ，冰浴
匀浆，于 4 ℃下(11 000 r /min)离心 10 min，上清液为酶粗提
取液，用于测定 PAL 活性。系统由 2 ml 硼酸缓冲液 + 1 ml
浓度 0． 02 mol /L L －苯丙氨酸 +0． 2 ml酶液组成，在 290 nm
下测定吸光值。
1． 2． 4 4CL活性的测定［15］。取 0． 500 g短葶飞蓬叶片剪碎
研磨匀浆，转入离心管中，加入 5 ml 提取液，混匀冰浴提取
45 min，期间不定期摇动。在4 ℃下(16 000 r /min)离心9 min，
上清液为酶粗提取液用于测定 4CL酶活性。反应系统由 50
mmol /ml ATP +15 mmol /ml MgSO4·7H2O +5 mmol /ml对香
豆酸 +1 mmol /ml CoA-SH组成，反应时加入 0． 4 ml酶液，于
40 ℃水浴反应 10 min，333 nm波长下测定吸光值。
1． 2． 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首先进行分布检验，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 SPSS17． 0软件进行，图表绘制用 ex-
cel2010进行。
2 结果与分析
2． 1 线性关系的考察 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于 510 nm波长处测量，以吸
光度为纵坐标，芦丁浓度为横坐标，进行线性回归，计算得线
性回归方程为 Y =0． 365 1X +0． 001 1，相关系数 R = 0． 995 6
(P ＜0． 001)。试验结果表明，在一定浓度范围内，芦丁浓度
与吸光度的线性关系良好。
2． 2 短葶飞蓬总黄酮含量和海拔高度的关系 野生短葶飞
蓬生长于海拔 1 200 ～3 000 m的中山和亚高山的开旷山坡、
草地和林缘［16］，海拔跨度较大。研究结果表明，短葶飞蓬植
株总黄酮含量和海拔高度间呈负相关关系，但相关关系不显
著(R2 = 0． 452 6，P ＜0． 05)。
图 1 短葶飞蓬总黄酮含量和海拔高度的回归分析
2． 3 短葶飞蓬 PAL 酶活性和海拔高度的关系 作为黄酮
合成途径中的重要酶之一，苯丙氨酸解氨酶(PAL)催化合成
途径中的第一步反应，通过把苯丙氨酸转变成肉桂酸和氨来
进行相应的后续反应。研究结果显示，野生短葶飞蓬植株
中，PAL酶活性和海拔高度有一定的负相关关系，海拔高度
的变化约能解释 PAL酶活性 30%左右的变化(R2 = 0． 293 7，
P ＜0. 05)。
图 2 短葶飞蓬 PAL酶活性和海拔高度的回归分析
2． 4 短葶飞蓬 4CL 酶活性和海拔高度的关系 4-香豆酸:
辅酶 A连接酶(4CL)是苯丙烷类化合物生物代谢总途径中
的最后一个酶，其催化 4 －香豆酸及其衍生物生成各自活体
形式的 CoA，以进入后续分支途径。图 3表明，4CL酶活性和
海拔高度也呈负相关，但相关关系不显著，海拔高度的变化
只能解释 4CL 酶活性 8%左右的变化(R2 = 0． 084 4，P ＜
0. 05)。
图 3 短葶飞蓬 4CL酶活性和海拔高度的回归分析
3 结论与讨论
环境因素在很多方面影响短葶飞蓬总黄酮含量的积累。
不同的海拔高度下，光照、氧气和温度等方面都有差异。研
究结果表明，短葶飞蓬植株总黄酮含量和海拔高度呈现负相
关关系(R2 = 0． 452 6，P ＜0． 05) ，且在 1 450 m时总黄酮含量
最高。同时，总黄酮合成过程中的酶活性也和海拔高度呈负
相关，但相关程度较低。
PAL酶活性与海拔高度的相关性高于 4CL酶活性与海
拔高度的相关性。黄酮的合成途径为苯丙烷代谢途径，其途
径中有很多分支途径，PAL和 4CL分别是总途径前端和末端
2个关键酶［17］。已有研究表明，短葶飞蓬体内总黄酮的含量
和光照强度［16］、土壤养分［18］、水分等因素有关。随着反应的
进行，合成过程在更易受外界环境因素影响的同时，也和反
应过程中间产物有关，所以海拔高度差异对 4CL酶活性的影
响小于对 PAL酶活性的影响。不同海拔高度下光照、水分等
生态因子都有差异，但是研究结果显示，海拔高度只能解释
短葶飞蓬植株总黄酮含量 45%左右的变化程度，说明短葶飞
蓬总黄酮合成过程可能还受其他原因的影响。
372541 卷 12 期 蔡雨新等 海拔高度对短葶飞蓬总黄酮含量和酶活性的影响
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286 －287．
(上接第 5258 页)
异均不显著。从 4个主要经济性状的适应区域看，AOV405、
GL338、CC27、CC37和 NC71适应区域较对照 K326 广。综合
各经济性状及适应区域，AOV405、GL338、CC27、CC37 和
NC71 优于对照 K326，其中 CC27、CC37 和 AOV405 表现
较好。
表 5 各参试品系主要经济学性状
品系
产量
数值∥kg /hm2 适应区域
产值
数值∥元 /hm2 适应区域
上等烟比例
数值∥% 适应区域
均价
数值∥元 /kg 适应区域
DVH2001 2 434． 20 cdBC E1 ～ E3 46 670． 85 bcdBC E2 39． 98 bc E2 19． 14 ab E2
AOV405 2 651． 40 abcABC E1 ～ E3 52 702． 35 abcABC E1 ～ E3 47． 04 abc E1 20． 02 a E1 ～ E3
GL395 2 477． 55 cdBC E3 45 135． 45 cdBC E3 38． 82 c E3 18． 50 b E1
GL338 2 583． 30 bcABC E1 ～ E3 51 266． 10 abcdABC E1 ～ E3 49． 52 ab E2 19． 97 a E1 ～ E3
CC27 2 928． 30 aA E1 ～ E3 58 432． 50 aA E1 ～ E3 49． 33 ab E2 20． 07 a E1 ～ E3
CC37 2 824． 80 abAB E1 ～ E3 54 163． 35 abAB E1 ～ E3 44． 89 abc E1 19． 12 ab E2
NC71 2 527． 05 bcdABC E1 ～ E3 51 210． 90 abcdABC E1 ～ E3 50． 50 a E1 ～ E3 20． 10 a E1 ～ E3
NC196 2 544． 90 bcdABC E1 49 479． 75 bcdABC E1 45． 06 abc E2 19． 62 ab E1 ～ E3
K326(CK) 2 245． 65 cD E2 43 596． 90 dC E1 ～ E3 43． 16 abc E3 19． 39 ab E3
注:同列数据后无相同小写字母表示差异显著(P ＜0． 05) ，无相同大写字母表示差异极显著(P ＜0． 01)。
3 结论
引种比较试验研究表明:8 份新引美国烤烟品种在主要
植物学性状和主要农艺性状上与对照 K326 存在一定差异;
主要植物学性状的差异主要表现在叶形、茎叶角度和主脉粗
细上;主要农艺性状方面，8 份美引品种的大田生育期、自然
株高、自然叶片数和打顶株高均高于对照 K326。
烤后原烟外观质量方面，AOV405 和 NC196 优于对照
K326，其他美引烤烟品种与对照相当;主要经济学性状方面，
8份美引品种产量均极显著高于对照 K326，CC27、CC37 和
AOV405产值极显著或显著高于对照 K326;8 份新引美国烤
烟品种中，AOV405、GL338、CC27、CC37 和 NC71 适应区域较
对照 K326广。
综上所述，8 份新引美国烤烟品种中，CC27、CC37 和
AOV405在经济学性状和适应区域上优于对照 K326，在初烤
烟外观质量上优于或相当于对照 K326，综合表现较好，建议
对这 3个品种进行配套技术试验及扩大面积示范种植。
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