全 文 ：66 林业科技开发 2012 年第 26 卷第 1 期
doi:10． 3969 / j． issn． 1000－8101． 2012． 01． 018
加杨叶中黄酮类化合物及其相关成分关系
伊爱芹，刘长付，陈媛梅*
(北京林业大学理学院，北京 100083)
摘 要:为探讨加杨叶中黄酮类化合物与其他相关成分的关系，测定了不同时期加杨叶中总黄酮类化合物、花青
素、总酚、组织含水量、可溶性糖、可溶性蛋白质的含量，结合主成分分析法对各物质间的关系进行了研究。结果表
明，总黄酮含量与花青素相对浓度、组织含水量与可溶性糖含量、花青素浓度与可溶性蛋白含量之间具有显著的正
相关;总黄酮含量与组织含水量、花青素相对浓度与组织含水量具有显著的负相关。选取与总黄酮含量变化显著
相关的花青素相对浓度和组织含水量两个主要因子进行了回归分析，建立了黄酮类化合物与组织含水量和花青素
相对浓度的数学关系表达式。
关键词:加杨叶;黄酮类化合物;主成分分析;回归分析
A research on the relationship between flavonoids and related components of Populus Canadensis
Moench． leaves∥YI Ai-qin;LIU Chang-fu;CHEN Yuan-mei
Abstract:The contents of flavonoids，anthocyanin，total phenols，tissue water content，soluble sugar and soluble protein of
different periods were determined to explore the relationship between the content of flavonoids and other relevant components
of Populus canadensis Moench． leaves． The correlations among different substances have been studied using principal com-
ponent analysis． The results showed that there were significant positive correlations between total flavonoids and anthocya-
nins as well as between tissue water and soluble sugar，and between anthocyanin and the soluble protein． Significant nega-
tive correlations were found between flavonoids and tissue water content as well as anthocyanins and tissue water content．
Anthocyanin and tissue water content which had a significant affection on the content of total flavonoids were selected for the
regression analysis and establishment of regression model．
Key words:Populus Canadensis Moench． leaves;flavonoids;principal component analysis;regression analysis
Author’s address:College of Science，Beijing Forestry University，Beijing 100083，China
收稿日期:2011－07－25 修回日期:2011－09－30
第一作者简介:伊爱芹(1983 －) ，女，硕士，研究方向为生物大分子结
构与物理化学研究。通讯作者:陈媛梅，女，副教授。E-mail:chyml1@
bjfu． edu． cn
加杨(Populus canadensis Moench．)为杨柳科黑
杨组(Sect． Aigeitos Duby)植物，资源极为丰富，主要
分布于华北、西北、华东等地［1］。杨树皮和叶等部位
的药用已有悠久的历史［2－4］，黄酮类化合物作为杨属
植物的主要活性成分之一，具有重要的生理作用:抗
氧化、降低脂质过氧化反应、预防心血管疾病及抗衰
老、降压、抗炎、解痉等［5－6］。
黄酮类化合物作为一种天然产物，在自然界中分
布广泛，属于植物次级代谢产物，在植物的叶子和果
实中少部分以游离形式存在，大部分与蔗糖结合成
苷，以配基的形式存在［7］。黄酮类化合物在植物体
内合成代谢的起源为光合产物，产生于苯丙氨酸衍生
的酚类化合物。酚类物质的合成是从苯丙氨酸解氨
酶催化苯丙氨酸脱氨反应开始的，但在酚类物质向黄
酮类化合物的转化过程中，存在多种其他成分的
合成［7－8］。主成分分析法是从多个存在相关的变量
中，利用降维思想把多个指标转换成较少的几个互不
相关的综合指标，从而使进一步分析变得简单的一种
统计方法［9］。本文以加杨叶为材料，测定不同时期
加杨叶中黄酮类化合物、组织含水量、可溶性糖、可溶
性蛋白、花青素及总酚含量，利用 spss16． 0 软件进行
相关统计分析，探讨黄酮类化合物与其他相关成分关
系，建立黄酮类化合物含量变化的数学表达公式，为
研究加杨叶中黄酮类化合物的合成代谢规律提供
参考。
1 材料与方法
1． 1 实验仪器
721型分光光度计(上海第三分析仪器厂) ;电热
恒温水浴锅(郑州长城科工贸有限公司) ;电热鼓风干
燥箱(重庆万达仪器有限公司) ;Item AR2140 电子天
平;高速万能粉碎机(天津市泰斯特仪器有限公司)。
应用研究 欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗
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1． 2 试剂与材料
BR级试剂:芦丁标准品、考马斯亮蓝 G—250、新
鲜牛血清(国际集团化学试剂有限公司)。
AR级试剂:蔗糖标准品、没食子酸标准品、三氯
化铁、铁氰化钾(广东汕头市陇西化工厂) ;石油醚、
无水乙醇、甲醇、亚硝酸钠、硝酸铝、氢氧化钠、盐酸、
蒽酮、乙酸乙酯、浓硫酸(北京化工厂)。
材料:北京林业大学校园内 2009 年不同时期生
长良好的加杨叶。
1． 3 实验方法
实验中分别采用文献［10－12］中的方法测定了不同
时期加杨叶中总黄酮、可溶性糖、可溶性蛋白、花青素
相对浓度、组织含水量 、总酚的含量。所有实验均进
行 3 次平行测定。
以不同时期加杨叶中总黄酮含量、可溶性糖含
量、可溶性蛋白含量、花青素相对浓度、组织含水量及
总酚的含量建立分析数据库，应用 SPSS16． 0 统计软
件，进行主成分分析，最后建立回归方程。
2 结果与分析
2． 1 不同时期各成分含量
不同时期加杨叶中总黄酮、组织含水量、花青素、可
溶性糖、可溶性蛋白、总酚含量测定结果如表 1所示。
表 1 加杨叶不同时期各成分含量的动态变化
时间 /
月－日
总黄酮
含量 /%
组织含
水量 /%
花青素
相对浓度
可溶性糖
含量 /%
可溶性蛋白
含量 /%
总酚
含量 /%
04－15 1． 97 77． 18 0． 23 15． 10 0． 36 0． 81
04－29 1． 81 75． 13 0． 38 15． 88 0． 42 0． 94
05－13 1． 59 72． 26 0． 37 13． 00 0． 54 1． 00
05－27 2． 06 69． 68 0． 46 11． 44 0． 38 1． 74
06－10 2． 54 69． 44 0． 41 7． 68 0． 52 1． 28
06－24 2． 59 66． 72 0． 36 6． 08 0． 37 1． 14
07－08 3． 07 68． 12 0． 36 8． 32 0． 37 1． 43
07－22 3． 39 67． 67 0． 46 10． 50 0． 31 1． 67
08－05 2． 72 68． 38 0． 47 11． 29 0． 32 1． 42
08－19 2． 43 65． 81 0． 71 7． 69 0． 39 0． 95
09－02 2． 82 70． 59 0． 74 8． 80 0． 34 1． 18
09－16 3． 22 66． 65 0． 94 12． 57 0． 62 1． 34
09－30 2． 94 68． 61 0． 75 12． 76 0． 57 1． 14
10－14 3． 12 64． 32 1． 02 10． 25 0． 69 0． 63
黄酮类化合物属于次生代谢产物的一种，与植物
的形态发生和生长发育存在一定的关系，并参与植物
生长调节。黄酮类化合物与植物体内初生代谢产物
密切相关。黄酮类化合物在生物合成中，相当于蛋白
质合成路线上的一个分支。在植物体内的苯丙氨酸、
酪氨酸、色氨酸等初生代谢产物，既是蛋白质合成的
小分子前体物质，也是黄酮类骨架的前体。表 2 中，
不同月份加杨叶中黄酮类化合物的含量变化符合气
候变化并与加杨的生长规律相一致。
4 月 15 日到 5 月 13 日，黄酮类含量有所下降。
这时期，北京气候处于从开春到初夏，是新叶生长发
育的快速时期。此时，新生叶光合较弱，光合产物运
进、运出强度及数量相对较低。由于光合作用主要用
于合成初级代谢产物，导致黄酮类化合物减少。
5 月 13 日到 7 月 22 日，黄酮类含量呈上升态
势。此时，正值加杨叶成熟期，光合作用等各项生命
活动旺盛。随着叶光合作用及营养积累、运输与转化
能力强，次生代谢产物黄酮类也逐渐合成积累。
7 月 22 日到 8 月 19 日，是北京的盛夏季节，黄
酮类含量有所下降。原因是:北京天气炎热、昼夜温
差较小，不利于黄酮类化合物的累积。
9 月 30 日到 10 月 14 日，时值秋天，黄酮类含量
呈上升态势。加杨叶开始变黄、衰老，黄酮类为次生
代谢产物，开始积累。相关蛋白质水解增加，中间产
物部分转化为黄酮类。
10 月 14 日以后或更晚，已达深秋。由于温度较
低，加杨叶的组织结构将受到破坏，次生代谢终止，并
导致原有黄酮类物质的破坏，含量相对于 9、10 月份
有所降低，且逐步趋于稳定。
2． 2 各指标间相关分析
表 2 是加杨叶中 6 种成分的相关系数矩阵。从
表 2 可以看出总黄酮与组织含水量、花青素与组织
含水量呈显著的负相关，说明它们之间存在着一定的
抑制作用;总黄酮与花青素、组织含水量与可溶性糖、
可溶性蛋白与花青素呈显著正相关;说明它们之间有
一定的促进作用。
表 2 加杨叶中各指标间的相关系数矩阵
指 标
总黄酮
含量
组织含
水量
花青素相
对浓度
可溶性
糖含量
可溶性蛋
白含量
总酚
含量
总黄酮含量 1 － 0． 713＊＊ 0． 560* － 0． 421 0． 132 0． 290
组织含水量 － 0． 713＊＊ 1 － 0． 632* 0． 675＊＊ － 0． 292 － 0． 186
花青素相对浓度 0． 560* － 0． 632* 1 － 0． 105 0． 628* － 0． 218
可溶性糖含量 － 0． 421 0． 675＊＊ － 0． 105 1 0． 170 － 0． 199
可溶性蛋白含量 0． 132 － 0． 292 0． 628* 0． 170 1 － 0． 437
总酚含量 0． 290 － 0． 186 － 0． 218 － 0． 199 － 0． 437 1
注:＊＊0． 01水平上显著;* 0． 05水平上显著。
2． 3 主成分分析
对总黄酮、组织含水量、花青素、可溶性糖、可溶
性蛋白、总酚 6 个指标进行主成分分析，得到总方差
分析表(表 3)。取累积方差大于 80%的变量作为主
成分进行分析［9］，第 1 主成分的特征值为 2． 734，解
释原有变量的 45． 559%，在所有因子中占有最重要
位置;第 2 主成分的特征值为 1． 828，解释原有变量
的 30． 466%，累积方差贡献率为 76． 025%;第 3 个
欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗 应用研究
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主成分特征值为 0． 749，解释原有变量的 12． 486%，累
积方差贡献率为 88． 510%。这 3 个因子共同解释原
有变量 88． 510%的信息，能较好解释原有变量。
表 3 总方差分析
成分
初始特征值
总数 方差贡献率 /% 累积贡献率 /%
1 2． 734 45． 559 45． 559
2 1． 828 30． 466 76． 025
3 0． 749 12． 486 88． 510
4 0． 379 6． 321 94． 832
5 0． 216 3． 596 98． 427
6 0． 094 1． 573 100． 000
图 1 为公共因子分析结果，横坐标为因子序号，
纵坐标为因子对应的特征值。前 3 个因子特征值变
化明显，从第 4 个因子开始特征值变化趋于平稳;说
明提取 3 个公因子是比较恰当的，对原有变量的解
释具有显著作用。
图 1 公共因子碎石图
表 4 为旋转后的因子载荷矩阵，已知因子载荷
是变量与公共因子的相关系数，对于一个变量而言，
载荷绝对值较大的因子与它的关系更为密切［13］。如
表 4 所示，第 1 个主成分里面可溶性糖含量和组织
含水量有较高的载荷，其中组织含水量与总黄酮含量
呈显著的负相关(见表 2 ) ;第 2 个主成分主要反映
了总黄酮含量、组织含水量、花青素相对浓度;其中花
青素相对浓度与总黄酮含量具有显著的正相关关系
(见表 2) ;第 3 个因子中，可溶性蛋白和花青素相对
浓度具有较高的载荷，但由表 2 可知，可溶性蛋白与
总黄酮相关性小，故在多元回归分析中不作分析。
表 4 旋转后因子载荷矩阵
指 标
成 分
1 2 3
可溶性糖含量 0． 976 － 0． 172 0． 109
组织含水量 0． 620 － 0． 407 － 0． 224
总黄酮含量 － 0． 259 0． 903 0． 059
可溶性蛋白含量 0． 071 0． 062 0． 925
花青素相对浓度 － 0． 082 0． 330 0． 366
总酚含量 － 0． 089 0． 145 － 0． 209
2． 4 多元回归分析
根据主成分分析结果以及各物质的相关关系，选
择总黄酮为因变量 y，组织含水量 x1、花青素相对浓
度 x2 为自变量，应用 spss16． 0 统计软件建立回归方
程。表 5 为回归系数的显著性检验，统计量 F 值大
于在 0． 025 水平上的值，说明该线性方程是极显著
的，另外显著性概率 Sig(P值)小于 0． 05，故认为该
线性回归方程是有意义的。
表 5 方差分析
项 目 平方和 自由度 均值的平方 F Sig．
回归平方和 2． 132 2 1． 066 6． 148 0． 016
残差平方和 1． 907 11 0． 173
总平方和 4． 038 13
注:自变量为花青素相对浓度、组织含水量，因变量为总黄酮含量。
表 6 为依据回归系数显著检验建立的多元回归
方程为:Y = 8． 876 － 0． 094x1 + 0． 424x2，R = 0． 727，R
2
= 0． 528，调整后的 R2 = 0． 442。可知方程截距为:
8． 876，回归系数分别为 － 0． 094 和 0． 424，表明加杨
叶片组织含水量及花青素相对浓度在一定程度上可
以反映黄酮类化合物含量的变化。
表 6 回归系数
项 目
非标准化系数 标准化系数
回归系数 B 标准误差 对 B的改进
t 显著性
系数
常数 8． 879 3． 146 2． 823 0． 017
组织含水量 － 0． 094 0． 042 － 0． 597 － 2． 234 0． 047
花青素相对浓度 0． 424 0． 619 0． 183 0． 685 0． 508
由回归方程可以看出，加杨叶中黄酮类物质含量
变化与组织含水量变化的相关系数为 － 0． 094，呈一
定的负相关。植物次生代谢产物是植物对环境的一
种适应，是在长期进化过程中植物与生物和非生物因
素相互作用的结果。在对环境胁迫的适应、植物与植
物之间的相互竞争和协同进化、植物对昆虫的危害、
草食性动物的采食及病原微生物的侵袭等过程的防
御中起着重要作用。当植物遇到水分缺失的环境胁
迫时，会影响植株的生理生化变化，促进叶片老化，有
利于次生代谢物质的形成［14－15］。黄酮类化合物与花
青素的相关系数为 0． 424，两者之间呈一定的正相
关，主要是由于花青素是黄酮类化合物进一步转化的
代谢产物［16］，当黄酮类化合物含量增高时会促进花
青素含量的增加。
3 结 论
在许多实际问题的分析中往往涉及众多变量，各
变量间相互关联，导致分析工作比较困难。主成分分
析是在不损失或很少损失原有信息的前提下，将原来
个数较多、彼此相关的变量，转换为个数较少、彼此独
应用研究 欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗
林业科技开发 2012 年第 26 卷第 1 期 69
立或不相关的综合变量，从而简化多变量分析。本文
根据相关分析及主成分分析的结果，得出黄酮类化合
物与组织含水量和花青素之间的关系。回归方程表
明组织含水量与黄酮类化合物呈一定的负相关，花青
素与黄酮类化合物呈一定的正相关。由于从光合产
物到黄酮类化合物的变化过程中经历许多步骤，找出
它们的直接关系相对较难，时间阶段性、环境、基因控
制等因素都是需要考虑的，因此黄酮类化合物的生物
合成途径很复杂，相关研究有待进一步深入。
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(责任编辑 葛华忠
櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒
)
doi:10． 3969 / j． issn． 1000－8101． 2012． 01． 019
马尾松种子园家系木材化学组分的株内纵向变化规律
颜培栋1，吴东山1，2，杨章旗1*
(1．广西林业科学研究院，国家林业局中南速生材繁育实验室，南宁 530001;2．广西大学林学院)
摘 要:利用 3 个 22 年生马尾松初级种子园自由授粉家系 1． 3 m、5． 3 m 和 10． 0 m 3 个高度圆盘，研究 3 个家系
纵向木材化学组分的变化规律。结果表明:综纤维、酸不溶木素、冷水抽提物、热水抽提物、苯醇抽提物、1% NaOH
抽提物、灰分和水分等 8 个化学组分含量指标在树干纵向高度间差异显著。纤维素、综纤维、酸不溶木素、热水抽
提物、苯醇抽提物、1%NaOH抽提物、灰分和水分等 8 个化学组分含量均随着树干高度的增加不断下降。混合取样
数据接近整株化学组分的平均水平，因而宜采用混合样分析马尾松化学组分变化。不同家系木材化学组分的纵向
均匀性以 169 号最好，159 次之，162 最差。
关键词:马尾松;种子园;家系;木材化学组分;纵向变异
收稿日期:2011－08－19 修回日期:2011－11－02
基金项目:广西林业厅项目(编号:林科字［2006］第 20 号)。
第一作者简介:颜培栋(1981 －) ，男，工程师，研究方向为林木遗传改良。通讯作者:杨章旗，男，教授级高工。E-mail:yangzhangqi@ 163． com
Studies on longitudinal variation of main chemical compositions of wood in families from Pinus massoni-
ana seed orchard∥YAN Pei-dong，WU Dong-shan，YANG Zhang-qi
Abstract:The changing pattern of chemical compositions of longitudinal woods was studied by sampling three discs from the
trunk height of 1. 3m，5. 3m and 10. 0m of three 22 years old open-pollinated families from Pinus massoniana seed orchard．
The results showed that:there were significant differences among sampling heights in holocellulose，acid-insoluble lignin，
pentosan，cold-water extractive，hot-water extractive，benzene ethanol extractive，1% NaOH extractive，ashes and water．
The chemical components including cellulose，holocellulose，acid-insoluble lignin，pentosan，hot-water extractive，benzene
ethanol extractive，1%NaOH extractive，ashes and water decreased with increasing trunk heights;the mixed sampling data
欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗欗 应用研究