全 文 ：光对茶树儿茶素代谢的影响*
黄雨初 (中国科学技术大学生物系,合肥 230026)
汪东风 陈为均 王传友 萧伟祥 (安徽农业大学茶业系, 合肥 230036)
* 国家自然科学基金资助项目.
1994年 6月 4日收到, 10月 30日改回.
Ef fect of light on catechin metabolism of tea tree. Huang Yuchu (Univer sity of S cience
and T echnology of China, H ef ei 230026) , Wang Dongfeng , Chen Weijun, Wang
Chuanyou and Xiao Weix iang ( A nhui A gr icultural Univ er sity , H ef ei 230036) . -Chin. J .
App l. Ecol. , 1995, 6( 2) : 220- 222.
The effect o f lig ht on cateching metabolism o f tea tree is studied w ith
14
C-isotopic tr acer
technique and enzymic analysis method. The results show that light is beneficial to the
enhancement of PAL activity in t ea tr ee and to the accelerat ion o f catechin deg radation.
The cat echin cont ent of t ea tr ee is dependent on its synthetic and deg r adation r ates, and
it s degr adation pr oduct s can take part in the metabolism o f other matter s.
Key words T ea tr ee, L ight, Catechin, Metabolism.
1 引 言
茶树新梢中有相当量的儿茶素, 其含量约为
2×105mg·kg -1. 研究发现儿茶素不仅在茶树代
谢中有重要作用,而且对茶叶的品质及保健功能
亦有重要作用[5, 8] . 因此, 研究光对儿茶素代谢的
影响对寻找茶园光调控措施有重要意义 .
儿茶素是茶树碳代谢的次级代谢产物之一,
光对其代谢有重大影响.据报道[9] , 遮光条件下单
个茶树新梢中儿茶素总量减少较多, 其中以游离
儿茶素百分含量减少最多, 酯型儿茶素变化不大.
吴庆东[ 6] 指出, 黄色和红色膜即波长为 500-
780nm 的光有利于新梢中茶多酚的累积. 本文应
用 14C 示踪技术及酶活性分析方法研究了光对儿
茶素合成及分解的影响.
2 材料与方法
2. 1 材料
试验所用茶树为 2年生盆栽无性系福鼎大白
茶品种.
2. 2 方法
2. 1. 1 PAL (苯丙氨酸解氨酶)的提取 参照王敬
文等[ 1]的提取方法, 每次取 6 盆茶苗约 20 个 1 芽
2 叶洗净吸干后置冰箱中- 15℃下冷冻 1h, 然后
在预先加入 10ml 预冷的 0. 1M 硼酸缓冲液、1. 0g
聚酰胺和适量石英砂的匀浆机中,在冰浴中匀浆,
迅速过滤并用 2500×g , 4℃下离心 30min,上清液
作酶活性测定.
2. 2. 2 PAL 活性测定 每 1 样品 3 支试管, 1 号
为对照, 2、3 号为平行试验, 各试管均加入 1. 0m l
0. 02M L-苯丙氨酸溶液、3. 0ml pH8. 5 硼酸缓冲
液和 1. 0ml酶液,在 40℃下温育反应 60min,随后
用 1. 0ml2M 高氯酸终止反应. 然后同步进行温
浴, 反应停止后放置 10min, 在 2500× g 离心
10min, 取上清液用 Beckman DU -7 紫外分光光度
计在 280nm 下直接测定 A 值, 以 A 值大小表示
酶活性变化.
2. 2. 3 14C-儿茶素的制备和纯化 5 月中旬通过
光合作用装置, 每次取两盆茶苗整盆饲喂 14CO 2,
饲喂时光合作用室内光量子通量密度 ( PFD )经
L I-185型辐射计测定约为 800mo l·m-2s-1, 温度
为 28℃.其具体方法参见文献[ 7] .茶树同化 14CO2
一昼夜后, 取 1芽 2、3 叶,在红外灯下 65℃快速烘
干固定, 制备儿茶素粗制品[3] , 并予以纯化[11, 13] .
应 用 生 态 学 报 1995 年 4 月 第 6 卷 第 2 期
CHINESE JOURNAL OF APPLIED ECOLOGY , Apr. 1995, 6( 2)∶220- 222
2. 2. 4
14
C-儿茶素的分离 取不同时期及不同光
照处理的 14C-儿茶素标记的茶梢, 用水冲净, 剪碎
后迅速在低温下研磨 (加少许石英砂 ) , 用 8×
105mg·kg-1沸乙醇分 3 次提取, 真空减压过滤后
用氯仿萃取除嘌呤碱, 再用乙酸乙酯萃取, 合并乙
酸乙酯萃取液, 加无水硫酸钠干燥过滤液, 最后减
压浓缩至 5ml,用于放射性活度测定.
2. 2. 5 代谢产物的分离 不同时期取样的各代谢
物(咖啡碱、有机酸、氨基酸等)分离同文献[ 2] .
2. 2. 6 放射性活度测定 取各分离样 200l加入
闪烁液 5m l, 用 FJ-2101( G )型双道液体闪烁计数
器测定.
2. 2. 7 儿茶素含量测定 用香荚兰素比色法[4]测
定儿茶素含量.
以上各处理重复 2次, 测定值取平均数.
3 结果与分析
3. 1 光对 PAL 活性及儿茶素含量的影响
PAL 是儿茶素生物合成的关键酶之一, 它催
化 L-苯丙氨酸形成反式肉桂酸, 这是不可逆反
应, 因此也是儿茶素形成的定速酶. 光照有利于儿
茶素的累积是因为光照有利于 PAL 活性的提高.
不同时间的光照实验结果(表 1)表明, 光照能提
高茶苗 PAL 活性,并随光照时间的延长而相应提
高. 与此同时, 儿茶素含量也相应提高.如果用放
线菌素 D(用真空渗透法引入茶苗)抑制 PAL 活
性, 那么儿茶素的积累也受阻(表 2) .其影响程度
随放线菌素 D 浓度的增加而增加.表明 PAL 在茶
叶儿茶素合成中起着重要作用.
表 1 不同时间光照对 PAL活性及儿茶素含量的影响*
Table 1 Effect of l ight treatment on PAL activity and
catechins content
处 理 PAL 活性 儿茶素
T reatment ( A 280g
-1 Catech ins
FW·h-1) ( % )
24h 黑暗 0. 270 12. 06
24h dark
1h 白光, 23h 黑暗 0. 380 15. 55
1h w hite-light , 23h dark
8h 白光, 16h 黑暗 0. 453 17. 36
8h w hite-light , 16h dark
24h 白光 0. 529 18. 10
24h w hite-light
* 白光处理:光强为 8. 4w·m -2,光源为 DDF400反射型
日光色镝灯.
表 2 放线菌素 D对茶树新梢 PAL活性及儿茶素含量的影响
Table 2 Effect of actinomycin D on PAL activi ty and catechins content in tea trees
放线菌素 D浓度 PAL 活性 PAL 活性相对抑制 儿茶素含量 儿茶素相对抑制
Actin om ycin D concen trat ion PAL act ivity Relat ive inhibit ion Catechin conten t Relat ive inhib it ion
( g·m l-1) ( A 280g-1FW·h -1) ( % ) ( % ) ( % )
0 0. 500 0. 00 18. 41 0. 00
10 0. 450 10. 0 16. 30 12. 5
25 0. 392 22. 0 15. 05 18. 9
50 0. 325 34. 0 14. 42 22. 0
100 0. 220 56. 0 12. 98 30. 0
3. 2 光对儿茶素降解的影响
过去一直认为儿茶素是茶树碳代谢的次级代
谢产物, 是作为废物贮存在茶叶细胞的液胞
中[ 12] . 表 1 也表明随着光照时间的延长, 茶梢中
儿茶素积累量也增加, 但茶树体内儿茶素的量总
是在一定范围内,这说明茶树体内儿茶素在合成
的同时还有降解.为进一步明了儿茶素的降解情
况, 将 14C-儿茶素引入茶梢中, 然后分成 2 组, 1 组
完全遮光(分别于 8∶00、12∶00 和 16∶00, 用
L I-185 型辐射计测定, PFD 为 200- 300mo l·
m-2· s-1 ) , 1 组置自然光照下 ( PFD 为 800 -
1750mol·m-2· s-1) , 72h 取样分析, 结果表明
(图 1) ,自然光照下儿茶素降解作用比遮光下强
烈得多. 为进一步探明儿茶素在自然光照下的降
图 1 不同光照下儿茶素降解情况
Fig. 1 E ffect of shading an d sunsh ine on decompos ing of
catechins .
解情况, 将 14C-儿茶素引入茶树后,分别于 24、48、
72 和 96h 取样分析 ,结果见图 2. 从图 2 可知, 儿
茶素在茶树体内降解速度是相当快的. 48h 后,茶
树体内 14C-儿茶素已不足 24h 的一半; 72h 后 14C-
2212期 黄雨初等:光对茶树儿茶素代谢的影响
儿茶素分解得更完全,仅有 48h 的 1/ 4;经过 96h
体内 14C-儿茶素基本上已彻底降解. 在茶树幼梢
中儿茶素的降解符合 y= ( 98. 5- 0. 014x ) 2 ( x 为
时间变量, y 为尚未降解的儿茶素放射性活度
dpm×106)关系,相关系数 r 为-0. 984.
图 2 自然光照下茶树体内儿茶素的生物降解
Fig. 2 Decompost ion of catechins in tea t rees under natu-
ral sunsh ine.
3. 3 儿茶素降解物的代谢作用
Harbo rne[ 10]曾推测,儿茶素首先环裂并形成
苯甲酸等单环类成分, 进而逐渐降解为更小的分
子, 参与其它物质的代谢途径,从而形成各种代谢
物及 CO 2. 虽然由儿茶素降解的 CO2 能再次进入
C 循环, 但对于盆栽茶苗,由于通风状况良好, 其
降解的 CO 2再次利用的不多. 为此在分析 14C-儿
茶素降解的同时, 仅相应分析了茶梢中有机酸、氨
基酸和咖啡碱等成分中 14C 活度,结果见图 3. 从
图 3 各种代谢物中 14C活度分布的变化
Fig. 3 Variat ion of 14C dpm in metab ol it es .
Ⅰ.氨基酸 Amino acid ,Ⅱ.有机酸 Organ ic acid,Ⅲ.咖啡
碱 Caffeine.
图 3 可知, 儿茶素降解后,其降解物参与了各种物
质的代谢.在 48h 前 14C-儿茶素降解速度最快 ,降
解物参与有机酸代谢最多 ,其后, 随着有机酸形成
氨基酸, 氨基酸中 14C 活度又上升, 至 96h, 14C-儿
茶素及其它代谢物中 14C 活度均很低, 这可能是
儿茶素降解的初级产物继续转变成其它更为简单
的物质, 如 14CO 2.
4 结 论
4. 1 光对儿茶素的代谢有双重影响, 一方面光照
有利于茶树体内 PAL 活性提高, 从而有利于儿茶
素的生物合成; 另一方面光照则能加速儿茶素的
降解, 在自然光照下,茶树体内儿茶素降解呈 y=
( 98. 5- 0. 014x ) 2关系.茶树新梢中儿茶素的累积
量取决于合成与降解的平衡,当合成大于降解时,
体内儿茶素累积就多, 否则反之.
4. 2 儿茶素并不是C 代谢的末端产物,不参与其
它物质代谢, 而是通过降解参与其它物质代谢.
致谢 本项研究得到王泽农教授及王常红副教授
的指导及帮助, 特此致谢.
参考文献
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