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前体喷施对小叶女贞叶中红景天苷含量累积的影响



全 文 :收稿日期:2015-06-10
基金项目:湖南省科技厅一般项目(2013SK3081,2014SK3013)
作者简介:谭朝阳(1970-),男,博士,副教授,研究方向:药用活性成分的生物合成及调控;E-mail:tomtzy@ 163. com。
* 通讯作者:彭菲,E-mail:pengfei63@ 163. com。
前体喷施对小叶女贞叶中红景天苷含量累积的影响
谭朝阳1,于 静2,徐德宏1,崔培梧1,王碧霞2,彭 菲2*
(1. 湖南中医药大学中药药性与药效实验室,湖南 长沙 410208;2. 湖南中医药大学生物工程实验室,湖南
长沙 410208)
摘要 目的:探寻喷施酪醇等前体后红景天苷在小叶女贞叶中累积的规律。方法:采用叶面施肥方式,将酪醇
溶液喷施于小叶女贞叶片上。在喷施不同浓度的酪醇溶液和不同的喷施时间间隔后,采用 HPLC 法对叶中红景天
苷含量每天变化的情况进行检测,并测定喷施酪氨酸等前体后小叶女贞叶片中红景天苷含量的变化。结果:喷施
酪醇后,小叶女贞叶中红景天苷含量最高可增加 6. 5 倍,喷施酪氨酸和对羟基苯丙酮酸均能显著增加红景天苷含
量,但喷施酪胺不能。结论:小叶女贞中红景天苷的生物合成很可能是通过酪氨酸转氨代谢途径。通过喷施前体,
可有效增加小叶女贞叶中红景天苷的含量,从而使其具有良好的开发利用价值。
关键词 红景天苷;小叶女贞;酪醇;生物合成
中图分类号:R282. 71 文献标识码:A 文章编号:1001-4454(2016)01-0067-03
DOI:10. 13863 / j. issn1001-4454. 2016. 01. 015
红景天苷是发现于红景天中的重要成分,具有
抗疲劳、抗缺氧、增强免疫力、保护心血管、抗肿瘤等
多种功效〔1-4〕。红景天苷不仅见于红景天属植物,也
存在于越桔属、杜鹃花属、女贞属等植物中〔3〕。特
别是在女贞属植物中含量较高,如中药女贞子,系女
贞的干燥成熟果实,经酒蒸后,其含量最高可达
0. 96%〔5〕,与红景天属植物相当。除果实外,女贞属
植物叶中也含有红景天苷,但其含量较低,难以作为
提取红景天苷的原料。前期研究发现喷施红景天苷
苷元酪醇于植物生长的叶片上,可大幅提高叶片中
红景天苷含量。本文以小叶女贞 Ligustrum quihoui
Carr. 叶片为对象,考查喷施酪醇等前体后红景天苷
在其叶中累积的规律。
1 仪器与材料
Agilent 1260 HPLC-6530 Accurate-Mass Q-TOF
LC /MS液质联用仪;日本岛津 LC-10ATvp 高效液相
色谱仪。红景天苷对照品(中国食品药品检定研究
院,批号:110818-201005);酪醇(武汉金诺化工有限
公司,批号:GPC-13JNHG0123A);对羟基苯乙酸、对
羟基苯乙胺(Adamas Reagent Co. ,Ltd. );对羟基苯
丙酮酸(东京化成工业株式会社);酪氨酸(国药集
团化学试剂有限公司);甲醇为色谱纯,其余均为分
析纯。实验用材料采自湖南中医药大学樱花大道,
经笔者彭菲教授鉴定为木犀科植物小叶女贞 Ligus-
trum quihoui Carr. 的新鲜叶。
2 方法与结果
2. 1 红景天苷含量检测
2. 1. 1 供试品溶液的制备:小叶女贞鲜叶,剪碎,
取约 10 g,精密称定,精密加入 50%甲醇 15 mL,称
定重量,加热回流 1 h,用 50%甲醇补足减失的重
量,滤过,取续滤液,作为供试品溶液。
2. 1. 2 对照品溶液的制备:取红景天苷对照品和
酪醇对照品适量,精密称定,分别加 50%甲醇制成
每 1 mL中含 0. 05 mg的溶液。
2. 1. 3 色谱条件:JADE-PAK ODS-AQ(250 mm ×
4. 6 mm,5 μm)色谱柱;甲醇-水(12∶ 88)为流动相;
检测波长为 275 nm;流速:1. 0 mL /min;柱温:30 ℃;
进样量:20 μL。
2. 2 不同酪醇喷施浓度对红景天苷含量累积的影
响 将正常生长的小叶女贞分为 3 组,采用叶面施
肥方式,于 2014 年 7 月 1 日上午 8∶ 00 时,用喷雾瓶
分别喷施浓度为 0. 2%、0. 5%、0. 8%的酪醇溶液于
小叶女贞植株的叶面和叶背上,以喷湿叶片为度。
从第 1 天起,每天 18∶ 00 时采收小叶女贞叶片,每组
每天采收 20 g,共采集 10 d,按“2. 1”项下方法检测
红景天苷和酪醇的含量,结果见图 1 ~ 3。
图 1 喷施 0. 2%酪醇溶液对小叶女贞叶中
红景天苷含量累积的影响
·76·Journal of Chinese Medicinal Materials 第 39 卷第 1 期 2016 年 1 月
图 2 喷施 0. 5%酪醇溶液对小叶女贞叶中
红景天苷含量累积的影响
图 3 喷施 0. 8%酪醇溶液对小叶女贞叶中
红景天苷含量累积的影响
2. 3 喷施时间间隔对红景天苷含量累积的影响
将正常生长的小叶女贞分为 3 组,采用叶面施肥方
式,分别每 3、5、7 天用喷雾瓶喷施浓度为 0. 5%的
酪醇溶液 1 次,喷施于小叶女贞植株的叶面和叶背
上,以喷湿叶片为度。从 2014 年 7 月 21 日上午 8∶
00 时开始实验,每天 18 ∶ 00 时采收小叶女贞叶片,
每组每天采收 20 g,共采集 17 d,按“2. 1”项下方法
检测红景天苷和酪醇的含量,结果见图 4 ~ 6。
图 4 每 3 天喷施酪醇 1 次对小叶女贞叶中
红景天苷含量累积的影响
图 5 每 5 天喷施酪醇 1 次对小叶女贞叶中
红景天苷含量累积的影响
2. 4 其他前体喷施对红景天苷含量累积的影响
将正常生长的小叶女贞分为 4 组,采用叶面施肥方
图 6 每 7 天喷施酪醇 1 次对小叶女贞叶中
红景天苷含量累积的影响
式,于第 1 天和第 3 天上午 8∶ 00,用喷雾瓶分别喷
施浓度均为 0. 5%的对羟基苯乙酸、对羟基苯乙胺、
对羟基苯丙酮酸和酪氨酸溶液 2 次,每次均喷施于
小叶女贞植物的叶面和叶背上,以喷湿叶片为度,于
第 5 天 18∶ 00 采收叶片,并采收未喷施前体的叶片
作为空白对照,按“2. 1”项下方法检测,结果见表 1。
表 1 其他前体喷施对小叶女贞叶中
红景天苷含量累积的影响
喷施的前体 红景天苷含量 /%
对羟基苯乙酸 0. 024
对羟基苯乙胺 0. 037
对羟基苯丙酮酸 0. 069
酪氨酸 0. 074
空白对照 0. 039
注:含量均为鲜重,未扣除水分
2. 5 转化产物的 LC-MS检测
2. 5. 1 色谱条件:Agilent ZORBAX Bonus-RP(150
mm × 4. 6 mm,3. 5 μm)色谱柱;流动相为甲醇-
0. 1%甲酸溶液(6 ∶ 94);检测波长:275 nm;流速:
0. 5 mL /min;进样量:10 μL;柱温:40 ℃。
2. 5. 2 质谱条件:采用正离子模式,电喷雾质谱的
条件。雾化气温度:325 ℃;干燥气流速:6 L /min;
喷雾器压力:40 Psig;鞘气温度:350 ℃,鞘气流速:
12 L /min,毛细管电压:4 000 V;碎裂电压:110 V,质
谱采集范围:m/z 50 ~ 1 000,碰撞电压:20、10 eV。
2. 5. 3 HPLC-MS 测定结果:对小叶女贞叶 HPLC
图中与红景天苷对照品具有相同保留时间的色谱峰
进行质谱检测,其一级质谱 m/z 为 323[M + Na]+,
二级质谱可得其碎片离子分别为 m/z:121、170、
251,均与红景天苷对照品相同,可以确定转化合成
的物质为红景天苷。
3 讨论
酪醇(即对羟基苯乙醇)是红景天苷的苷元,红
景天苷生物合成的最后一步,就是在植物体内糖基
转移酶的作用下,将一个葡萄糖基转移至酪醇上从
而合成红景天苷〔6,7〕。实验结果表明,喷施酪醇于
·86· Journal of Chinese Medicinal Materials 第 39 卷第 1 期 2016 年 1 月
小叶女贞叶片上后,小叶女贞可通过叶片将其吸收
至体内,并转化合成为红景天苷,其叶中累积的含量
最高可达 0. 26%(鲜重),而未喷施前体的小叶女贞
对照仅为 0. 04%(鲜重),含量增加了 6. 5 倍。
通过对不同酪醇喷施浓度的考察,结果当天小
叶女贞叶片内酪醇含量即达最大值,第 2 天即降低
至与未喷施酪醇的小叶女贞对照基本相当,说明酪
醇能很快被吸收至植物叶片中,并转化合成为红景
天苷。叶中红景天苷含量第 1 天即较高,以后逐渐
降低,但第 7 天又开始升高,在第 8 ~ 9 天出现最高
峰值。此规律在随后的不同喷施时间间隔实验中得
到了验证,第 7 ~ 9 天再次出现含量升高。产生此现
象的原因不明,推测可能是补充加入酪醇后,内源性
酪醇的合成受到抑制,从而补偿性增加了代谢途径
中的关键酶合成,导致在随后出现了第 2 次红景天
苷含量累积的高峰。
在不同喷施时间间隔的实验中,总的来说,时间
间隔越短,小叶女贞叶中红景天苷含量总体来说较
高,但由于植物样本的取样差异,以及受到外界环境
的影响,如每天的温度、光照均不同,因此其红景天
苷的含量有较大波动,未见明显的累积规律。
红景天苷在小叶女贞叶中合成后,除贮存于液
泡中外,可能有三个去向,从而使其在叶中含量降
低,一是被其他酶所降解,另也可能转运至其他器
官,如果实中,同属植物女贞果实中(即女贞子)就
含有较高红景天苷〔5,8〕。此外还能从红景天苷出
发,进一步转化合成其他化合物,如同属植物的女贞
子中就有较高含量的环烯醚萜类化合物,后者的结
构中许多都含有红景天苷的结构单元〔8,9〕。
喷施几种不同的前体物质结果表明,酪氨酸和
对羟基苯丙酮酸均能显著增加红景天苷含量,较空
白对照增加了 89. 7%和 76. 9%,说明酪氨酸和对羟
基苯丙酮酸很可能是小叶女贞中红景天苷生物合成
过程中的重要中间产物,因此外源性补充这些前体
可显著增加其含量。
而外源性补充对羟基苯乙胺(即酪胺)与空白
对照红景天苷含量基本相当,外源性补充对羟基苯
乙酸其含量反而有所降低,只有空白对照的
61. 5%,说明这两者在叶内均不能转变成酪醇,继而
合成红景天苷。对羟基苯乙酸可能还阻碍了酪醇的
合成,使红景天苷含量降低。
红景天苷生物合成的前体化合物来源于莽草酸
途径,其可能的合成路线有 3 条,见图 7。其中经苯
丙氨酸的苯丙烷代谢途径已被研究所否认,另两条
是酪氨酸脱羧代谢途径(产生中间产物酪胺)和酪
氨酸转氨代谢途径(产生中间产物对羟基苯丙酮
酸),初步的研究结果认为酪氨酸脱羧代谢途径更
为可能〔6,7〕。
图 7 红景天苷可能的生物合成途径
在本研究中,补充外源性的酪氨酸和对羟基苯
丙酮酸均能显著增加红景天苷含量,而补充酪胺不
能,说明小叶女贞中红景天苷的生物合成很可能是
通过酪氨酸转氨代谢途径。后续研究需分析和验证
是否存在酪氨酸转氨酶等相关的酶及其调控机制。
小叶女贞作为一种园林绿化植物,资源丰富,通
过喷施酪醇等前体后,能大幅增加其叶中红景天苷
含量,具有很好的开发利用价值,可为红景天苷资源
短缺问题的解决提供一条有效的途径。
参 考 文 献
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