全 文 ：蛇根草水培体系中喜树碱、金丝桃苷
及其他组分的初步鉴定
程杏安1， 刘展眉1， 邓儒杰1， 李智婷1， 蒋旭红1， Sammy Zheng2
（1.仲恺农业工程学院化学化工学院/天然产物化学研究所，广东 广州 510225；
2.University of California, California Riverside 92521）
摘 要：采集广东肇庆市鼎湖山的野生型广州蛇根草，进行室内水培优化，并初步构建了广州蛇根草水培体系。 采用 HPLC 和
GC-MS 技术分析鉴定根部分泌物中的喜树碱、金丝桃苷以及其他成分。 结果表明：广州蛇根草水培体系需建立在无强阳光直射，
温度适宜（18~25℃）的条件下。 利用大孔树脂 AB-8 吸附结合固相萃取技术富集根系分泌液，以石油醚/乙酸乙酯（6∶4）为洗脱液进
行柱色谱分离， 获得浓缩液经 HPLC 检测含有喜树碱和金丝桃苷， 表明广州蛇根草根系分泌物中存在喜树碱和金丝桃苷， 同时
GC-MS 鉴定分析表明广州蛇根草根系分泌物中还含有各种热稳定的化感物质，如邻苯二甲酸二丁酯和苯二甲酸，单（2-乙基己
基）酯等化合物。 本研究初步表明通过构建蛇根草水培体系，以其根系生物合成喜树碱和金丝桃苷有一定的可行性。
关键词：广州蛇根草；根系分泌物；水培；喜树碱；金丝桃苷
中图分类号：S567．23＋9 文献标识码：A 文章编号：1004－874X（2013）19－0094-04
Identification of camptothecin, hyperin and other
components in Ohiorrihiza hydroponic system
CHENG Xing-an1, LIU Zhan-mei1, DENG Ru-jie1, LI Zhi-ting1, JIANG Xu-hong1, Sammy ZHENG2
(1.College of Chemistry and Chemical Engineering, Zhongkai University of Agriculture and
Engineering/Institute of Natural Product Chemistry, Guangzhou 510225, China;
2.University of California, Riverside 92521, USA)
Abstract: Ophiorrhiza cantoniensis in this study was obtained from DingHu Mountain, Zhaoqing city and cultivated in room by
hydroponics which constructed an Ophiorrhiza japonica hydroponic system. Camptothecin, hyperin and other root exudates were analyzed
by HPLC and GC-MS. The results showed that, the optimum conditions for the plant’s growth was cool environment (18~25℃) and no
strong light. Root exudates were enriched by using macroporous resin AB-8 absorption and extraction technique, which was separated by
column chromatography with petroleum ether/ethyl acetate (6 ∶4) as elution. Concentrated solution was found containing camptothecin and
hyperin, which indicated that there were camptothecin and hyperin in Ophiorrhiza japonica root exudate. Meanwhile, the root exudates
also contained different kinds of thermal-stable compounds from the results of GC-MS identification, including Dibutylphthalate, 1,2-
Benzenedicarboxylic acid, mono (2-ethylhexyl) ester. This study initially shows that it is possible to product active components, such as
camptothecin and hyperin, through roots of Ohiorrihiza hydroponic system.
Key words: Ophiorrhiza cantoniensis; root exudates; hydroponics; camptothecin; hyperin
喜树碱（Camptothecin）是从喜树中分离的具显著抗肿
瘤活性的生物碱 [1-3]，它不仅是目前临床效果较好的抗肿
瘤药物，而且是制备其他喜树碱类衍生物药品的重要中间
体。 喜树碱是迄今为止发现的唯一通过抑制拓扑异构酶
发挥细胞毒性的天然活性成分[4-9]。 金丝桃苷（Hyperoside）
又名槲皮素-3-O-β-D-吡喃半乳糖苷， 属于黄酮醇苷类
化合物。 金丝桃苷广泛存在于多种植物体内，大量研究表
明金丝桃苷具有显著的抗抑郁、抗肿瘤、护肝、治疗心血
管疾病等药理作用[10-13]。
广州蛇根草（Ophiorrhiza cantoniensis）的茎、叶子中含
有丰富的抗癌活性成分喜树碱[14]。 此外，蛇根草属植物中
还含有丰富的其他活性次生物质，如蒽醌、萜类化合物、甾
体类化合物等 [15-16]，这些次生代谢物很可能通过根系分泌
到环境中。 目前喜树碱和金丝桃苷作为重要的药用成分，
其生产主要从植物中提取获得，相关的植物往往会遭到严
重的破坏，因此在不伤害原植株正常生长情况下，探寻可
持续获取喜树碱和金丝桃苷的生物合成方法，对保护天然
资源具有重要意义。植物根系在生长过程中向外界环境主
动或被动分泌各种有机化合物，其中含有丰富的植物次生
代谢物， 因此根系分泌物很可能含有药理活性的化合物。
构建植物根系培养体系（如水培体系，毛状根体系等），分
析植物根系分泌物，优化目标化合物分离体系是生物合成
目标活性成分并持续生产的重要技术和方法。
本研究拟初步构建广州蛇根草水培体系，利用大孔树
脂吸附和固相萃取技术富集生物碱和黄酮类根系分泌物，
采用 HPLC和 GC-MS技术鉴定和分析喜树碱、 金丝桃苷
以及部分其他根系分泌物， 以期从中获取药物活性成分，
探索生物合成喜树碱和金丝桃苷等药用活性成分的新途
收稿日期：2013-07-09
基金项目：国家级大学生创新训练项目（1134712020）
作者简介：程杏安（1981-），男，博士，讲师，E-mail：anzai_28@163.
com
通讯作者：刘展眉（1963-），女，博士，教授，E-mail：liuzhanm@21cn.
com
广东农业科学 2013年第 19 期94
DOI:10.16768/j.issn.1004-874x.2013.19.057
0 2 4 6 8 10 12 14
1.
68
7
2.
41
7
3.
06
3
3.
57
6
6.
55
7
8.
15
9
8.
42
1
8.
78
2
9.
15
4
9.
59
4
11
.6
11
5.
15
2
时间（min）
图 1 喜树碱标准品色谱
用量（mL）
50
50
50
50
50
50
50
50
50
50
50
50
50
50
洗脱液梯度
石油醚∶乙酸乙酯（1∶0）
石油醚∶乙酸乙酯（9∶1）
石油醚∶乙酸乙酯（8∶2）
石油醚∶乙酸乙酯（7∶3）
石油醚∶乙酸乙酯（6∶4）
石油醚∶乙酸乙酯（5∶5）
石油醚∶乙酸乙酯（4∶6）
石油醚∶乙酸乙酯（3∶7）
石油醚∶乙酸乙酯（2∶8）
石油醚∶乙酸乙酯（1∶9）
石油醚∶乙酸乙酯（0∶1）
乙醇∶水（3∶1）
乙醇∶水（1∶1）
乙醇∶水（1∶3）
表 1 梯度洗脱液径。
1 材料与方法
1.1 试验材料
供试材料广州蛇根草采集于广东省肇庆市鼎湖山，
经中国科学院华南植物园叶华谷教授作品种鉴定。 喜树
碱和金丝桃苷标准品（阿拉丁试剂有限公司）。
Agilent 1200 型高效液相色谱仪 （安捷伦科技有限公
司）；Agilent 7890A-9575C 型气质联用仪 （安捷伦科技有
限公司），以上仪器均由本校化学化工学院提供。
1.2 试验方法
1.2.1 水培体系的构建 挑选长势良好的广州蛇根草植
株，用自来水轻轻冲洗去除根部泥土，尽量不伤根，置于 6 L
塑料盆中加水并于人工大棚培养，每盆 6～8 株，视植株大
小而定。
1.2.2 水培液的采集 收集 2 L 培养 2 个月后的蛇根草
水培液体，布氏漏斗粗过滤 2 次，除杂，然后转移至 2 L塑
料瓶中，置于阴凉处密封保存。
1.2.3 根系分泌液的富集 （1）大孔树脂前处理：将 AB-8
大孔吸附树脂，用 80%乙醇浸泡溶胀 24 h，真空抽滤，重
复操作，直至洗涤液澄清且加水不产生乳白色浑浊为止，
并用蒸馏水浸没保存备用。
（2）大孔树脂的浸泡吸附：称取 3.5 g 前处理的 AB-8
树脂， 置于 500 mL具塞锥形瓶中， 加入根系分泌液 500
mL，置于摇床，28℃下充分振荡 48 h，转速 110 r/min，吸附
平衡后，真空抽滤得到已经吸附根系分泌物的树脂。
（3）洗脱：将吸附了根系分泌物的树脂移进同一根 10
mL 拔除了推杆的注射器内，用推杆压实。 在固相萃取仪
上，用 50 mL 70%乙醇溶液洗脱，得到洗脱液，用旋转蒸发
仪蒸发洗脱液浓缩至 3 mL浓缩液。
1.2.4 浓缩液分离检测工艺 （1）装柱：在 75 cm 层析柱
中先加入少量的石油醚溶液， 再加入 30 cm高度的硅胶，
然后继续加入石油醚， 过 3~4 个柱体积的石油醚使硅胶
密实。 取 3 mL 浓缩液上柱，缓慢加入使其充分渗透进硅
胶柱中，保证液面与硅胶齐平。
（2）洗脱：浓缩液被硅胶充分吸收后，用洗脱液（表 1）
进行洗脱（开始时逐滴加入解吸液，浓缩液被充分吸收后
可以增大加入量），用三角瓶分段收集并编号，每瓶收集
约 50 mL， 收集的过柱液用旋转蒸发器浓缩溶液至 1 mL
左右。 然后以薄层色谱法检验分段收集的样品，选取经薄
层色谱初步检验含有喜树碱或金丝桃苷的样品进行
HPLC检测。
1.2.5 HPLC色谱检测 将筛选样品转移至 100 mL梨形
瓶中，45℃旋转蒸发至干， 以 1.5 mL 乙腈超声溶解，0.45
μm滤膜过滤，上机检测。
色谱条件：色谱柱为 Kromasil 100-5 C18（4.6 mm×250
mm，5 μm）；检测波长 254 nm；流动相为乙腈/水（V/V，40/
60），流动相在使用前超声脱气，并经 0.45 μm 滤膜过滤，
流速 1 mL/min；柱温 25℃；进样量 20 μL。 分别配制 100
mg/L的喜树碱和金丝桃苷标准品溶液。
1.2.6 GC-MS 检测 浓缩： 将各组馏分分析品转移至
100 mL梨形瓶中，45℃旋转蒸发至近干，准确用 1.5 mL乙
腈超声波溶解，过 0.45 μm滤膜，滤液供 GC-MS测定。
气相色谱条件： 色谱柱 30 m×0.25 mm，0.33 μm SE-
30 弹性石英毛细管柱。 程序升温：初始温度 50℃，保持 2
min，以 5℃/min 的速率升至 280℃，保持 2 min。 进样口温
度 250℃，载气为氦气，分流比 40∶1，柱前压 68 Kpa，进样
量 1 μL。
质谱条件：离子源 EI，离子源温度 230℃，电子能量 70
eV，接口温度 270℃，溶剂延迟 3 min，离子扫描范围 50-
800 amu。
2 结果与分析
2.1 根系分泌液中喜树碱的 HPLC鉴定
以 HPLC检测喜树碱标准品溶液， 从图 1 可以看出，
喜树碱出峰时间为 5.152 min。 同等条件下检测以石油醚∶
乙酸乙酯（6∶4）洗脱液分离，经薄层初步检验可能含有喜
树碱的根系分泌物组分， 从图 2 可以看出， 在 5.084 min
处，出现 1 个单一的色谱峰，与喜树碱标准样的出峰时间
基本一致，因此可初步确定蛇根草水培根系分泌物中存在
喜树碱。
2.2 根系分泌液中金丝桃苷的 HPLC鉴定
以 HPLC 检测金丝桃苷标准品溶液， 从图 3 可以看
95
2600000
2400000
2200000
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1800000
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1400000
1200000
1000000
800000
600000
400000
200000
5 10 15 20 25 30 35 40 45
33.330
44.603
35.446
48.403
时间（min）
图 5 总离子流
匹配度（%）
83
91
91
保留时间（min）
33.325
35.446
44.581
分子量
362.25
278.15
278.15
分子式
C22H34O4
C16H22O4
C16H22O4
英文名称
Phthalic acid，decyl isobutyl ester
Dibutyl phthalate
1,2-Benzenedicarboxylic acid，mono（2-ethylhexyl）ester
化学物
邻苯二甲酸癸基异丁基酯
邻苯二甲酸二丁酯
邻苯二甲酸，单(2-乙基己基)酯
表 2 根系分泌物的 GC-MS 分析
0 5 10 15 20 25
1.
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2
5.
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1
6.
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3
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35
6
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66
2
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12
13
.1
46
15
.5
34
18
.8
24
21
.9
62
2.
19
4
时间（min）
图 3 金丝桃苷标准品色谱
0 5 10 15 20 25
5.
08
4
时间（min）
图 2 蛇根草根系分泌液样品色谱
出，金丝桃苷出峰时间为 2.194 min。同等条件下检测以石
油醚∶乙酸乙酯（6∶4）洗脱液分离，经薄层初步检验可能含
有金丝桃苷的根系分泌物组分 ， 从图 4 可以看出 ，在
2.203 min处，出现 1个单一的色谱峰，与金丝桃苷标准样
的出峰时间基本一致， 所以初步确定蛇根草水培根系分
泌物中含有金丝桃苷。
2.3 根系分泌液中热稳定性成分的 GC-MS检测
从图 5和表 2可以看出，蛇根草水培液中存在热稳定
性的有机物主要为脂类，包括邻苯二甲酸二丁酯、邻苯二
甲酸，单（2-乙基己基）酯、邻苯二甲酸-丁基-环己烷基酯
等。 其中，邻苯二甲酸二丁酯是植物分泌物中常见的化感
物质，它通过干扰植物细胞内钙离子的平衡抑制植物的生
长，随浓度的增加抑制作用增大，最终导致植物死亡。 因
此，蛇根草水培液需要定期更换，防止具有化感作用的物
质浓度过高，影响蛇根草在水培体系中的生长。
3 结语
目前针对植物根系分泌物的研究主要集中于化感作
用。 植物根系分泌物的化感作用往往导致植物特别是作
物连作中出现明显的生长障碍现象， 如水培西瓜根系分
泌物具有明显自毒作用，能够显著抑制西瓜植株生长量，
降低细胞叶绿素含量，增加膜透性 [17]。葡萄根系分泌物含
有水杨酸和对羟基苯甲两种酚酸类化合物， 两者具有显
著的化感抑制作用 [18]。 人参根际土壤中的化感物质能够
抑制人参种子萌发和植株生长，引起连作障碍，同时化感
物质的积累导致土壤酸化，促进人参病害发生，导致人参
减产 [19]。 本研究对水培广州蛇根草的根系分泌物的热稳
定化学物分析也发现了邻苯二甲酸二丁酯、 邻苯二甲酸
单（2-乙基己基）酯等植物根系分泌物常见的化感物质。
这些化合物对水培蛇根草的生长和生理影响得进一步的
研究， 该研究对进一步优化蛇根草水培体系具有重要指
导意义。
近年来利用水培方法研究植物根系分泌物药用活性
成分和保健成分引起了人们的关注 [20]，特别是利用植物根
系生物合成目标代谢物并循环富集的研究显示出了重要
意义。贾黎明等[21]应用循环水根系分泌物收集装置收集研
0 5 10 15 20 25
时间（min）
图 4 蛇根草分泌液色谱
96
究了水培刺槐和杨树根系分泌物中的多种氨基酸， 并达
到可检出的量， 为根系分泌物的深入研究提供了方法上
的保障。 商闫[22]通过深液流管道水培技术（DFT）获得了黄
顶菊的根系分泌物， 并围绕根系分泌物展开了一系列的
研究与论证[22]。 本研究利用 HPLC方法初步鉴定发现广州
蛇根草水培根系分泌物中含有重要的药用活性成分喜树
碱和金丝桃苷， 这表明植物合成的喜树碱和金丝桃苷能
够通过根系分泌到体外， 这为探索其生物合成的新途径
提供了新思路。
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