全 文 ：生命科学
Chinese Bulletin of Life Sciences
第 22卷 第 1期
2010年 1月
Vol. 22, No. 1
Jan., 2010
文章编号 ：1004-0374(2010)01-0045-14
收稿日期：2009-07-14
基金项目：国家自然科学基金项目(90817103; 20775055)
*通讯作者：E-mail：chenzl@whu.edu.cn
茉莉酸类植物激素分析研究进展
王　芳，陈子林*
(武汉大学药学院 药物分析与筛选研究所，武汉 430072)
摘　要：以茉莉酸(jasmonic acid, JA)和茉莉酸甲酯(methyl jasmonate, MeJA)为代表的茉莉酸类物质
(jasmonates, JAs)是一种新型天然植物生长调节剂，具有广谱的生理效应，存在于多种高等植物体内。
内源茉莉酸类激素通常以多种手性异构体存在，且含量超微(约为 ng/g鲜重)，因此，对内源性茉莉酸
类激素进行准确的定性、定量分析具有很大的难度，研究高效分离富集、高灵敏度检测以及分离与检
测联用等分析方法，对加速植物激素分子作用机理研究具有重大意义。该文就 JAs(含其衍生物及手性
异构体)的分离与检测技术进行了综述，包括各种色谱、色谱与质谱联用技术、毛细管电泳技术、免
疫分析等各种方法，并展望了 J A s 分析方法未来的发展趋势。
关键词：茉莉酸类物质；色谱；色质联用；毛细管电泳；免疫分析；分离与检测
中图分类号：Q946；Q94-334　　文献标识码：A
Advance in the analysis of plant hormone jasmonates
WANG Fang, CHEN Zi-lin*
(Department of Pharmaceutical Analysis, College of Pharmacy, Wuhan University, Wuhan 430072, China)
Abstract: Jasmonic acid (JA) and methy jasmonate (MeJA) have been recognized as a new type of natural plant
growth regulator and exist in the plant kingdom at very low concentration. JAs have a very wide range of
physiological activities. As endogenous jasmonates exist in enantiomers in nature and at level of nanogram/per
gram fresh weight, it is very challenging work to develop rapid and accurate method for qualitative and quanti-
tative analyses of JAs. This review paper summarizes the recent advances in the analysis of jasmonates includ-
ing chromatography, capillary electrophoresis, chromatography-mass spectrometry and immunoassay.
Key words: jasmonates (JAs); chromatography; chromatography-mass spectrometry; capillary electrophoresis;
immunoassay; separation and detection
植物激素又称植物天然激素或植物内源激素，
是植物体内合成并在植物生命活动的整个过程中起
着重要调控作用的微量有机物质。在植物体内，其
含量虽然很低，但它几乎参与了调控植物生长发育
的每一过程，既包括调控植物自身的生长发育，又
通过与植物所生存的外部环境相互作用而调节植物
自身对环境的适应。因此，准确分析植物激素在植
物体内的含量分布对研究植物生命活动、作物遗传
育种和栽培等具有重要意义，已成为植物生理学领
域的重要研究内容。
1　茉莉酸类物质
茉莉酸类物质(jasmonates，JAs)是一种广泛存
在于多种植物体内的新型植物生长调节物质，属环
戊烷类化合物。目前已经发现了 30多种，其中最
具代表性的有茉莉酸(jasmonic acid，JA)和具有挥发
特性的茉莉酸甲酯(methyl jasmonate，MeJA)，还
包括它们的某些氨基酸衍生物、葡萄糖苷和羟化衍
生物等。JAs的生理效应非常广泛，包括促进、抑
制和诱导等多个方面，故 JAs作为生理活性物质，
已被第16届国际植物生长会议接受为一类新的植物
激素，并己得到国际学术界的公认[1]。
4 6 生命科学 第22卷
1.1　JAs的生物活性
在自然界最早被发现的 JAs是MeJA，于 1962
年从茉莉属素馨花的香精油中提取并分离出来[2]。
后来在突尼斯迷迭香中也发现MeJA，被大量用于
香水工业，但那时并没有发掘其任何生理作用。
1971年，JA作为一种植物生长抑制因子从真菌的培
养滤液中被发现[3]，这是 JAs具有调控植物生长活
性的首次报道。1980年，MeJA作为植物组织促衰
老因子被报道[4]，证实 JAs在植物生长的过程中具
有广泛的生理作用。随后，在许多植物体的各组织
中都发现含有 JAs，如 JAs在生殖器官特别是果实
中的含量比营养器官，如茎、芽、叶丰富；生长
组织，如茎尖、嫩叶、未成熟的果实及根尖中的
JAs活性高。自此之后，关于 JA和MeJA及其各种
衍生物的报道不断涌现，更多的生物活性与生理功
能被揭示和得到证实。
JAs广泛存在于各种植物中，具有多种生物活
性，可引起多种形态或生理效应。JAs体内生理功
能主要表现为诱导、促进和抑制三大作用，如诱导
气孔关闭、块茎形成、卷须形成、逆境蛋白和特
异基因表达等；促进器官衰老或者脱落、乙烯生物
合成、SOD 活性、过氧化物酶活性等；抑制根的
生长、种子和花粉萌发、颖花的开放、含羞草叶
片运动、叶绿素合成等 [5 -11 ]。
JAs不仅具有类似植物生长调节物质的作用特
点，而且已被确认为一种植物防御体系的内源信号
分子。JAs既可以在植物体内运输，又具有很强的
挥发性，当植物体受到外界环境的胁迫时，可由它
们“通知”未受伤部位和邻近植株进入“警戒状
态”，产生相应胁迫的应答反应，比如获得对昆虫
和病原菌的免疫防卫能力等，从而调控体内 JAs和
其他相关物质的含量。所以，在植物体对外界环境
的应答反应中，包括对昆虫和病原菌、干旱、机
械损伤以及氧胁迫反应等，JAs 被认为是各种生物
和非生物胁迫的调控子[6-11]。
研究表明，JAs还具有抗癌作用，其中，MeJA
最具抗癌活性[12-15]，能抑制多种人体癌细胞增殖和
诱导细胞凋亡，包括白血病、皮肤癌、前列腺癌、
子宫颈癌、卵巢癌、乳腺癌等。预示着 J As 在抗
癌新药的研制及疾病治疗等领域具有很高的应用价
值和广阔的发展前景。虽然 JAs的生物活性被广泛
研究与报道，但随着新的 JA和 MeJA衍生物或异构
体在植物体内的发现，JAs在植物体内可能还存在
一些未被揭示的生理功能。
JAs是迄今发现的惟一能灵敏、快速、有效地
诱导水稻颖花开放的一类植物内源激素[16]，其诱导
颖花开放机理及其对植物生殖调控理论的阐明是科
学家当前的研究热点。国外有关颖花开放机理的研
究早期有一些报道，近年很少有新的进展。在我
国，王忠华等发现二氧化碳可诱导水稻开颖[17]，并
提出了水稻颖花开放的调控模式。曾晓春和周燮等
发现茉莉酸甲酯可快速诱导水稻颖花开放[9,18]，且
对雄性不育水稻的诱导效应最为明显[19]。针对内源
JA是否参与了颖花自然开放的调控的问题，曾晓春
等进行了一定的探索，也获得了一些证据[20]。尽管
如此，但浆片内源JA的含量与颖花开放的直接关系
还缺乏强有力的实验证据，其主要原因是缺乏超微
量茉莉酸类植物激素的高灵敏度分析方法和实时检
测手段。因此，以水稻颖花浆片调控颖花开放为研
究体系，对浆片内源激素，尤其是茉莉酸类激素进
行高灵敏检测与实时动态分析，是科学家面临的重
要课题之一。
1.2　JAs的结构
JAs是一类特殊的环戊烷衍生物，其中大部分
含有环戊烷酮结构。从 JA和MeJA的结构来看，它
们分别有两个手性中心 C-3和 C-7，存在四种手性
异构体，如图 1所示。天然存在的(-)-JA，可通过
异构作用快速转化为(+)-7-iso-JA，在植物体内两者
都拥有很高的活性，含量比例约为 1∶9 [6]。另外，
(+)-epi-MeJA的芳香味要比(-)-MeJA浓烈近 400倍，
其他两种几乎是没有气味的[21]。由此可知，JAs的
某一个生理功能有可能只和其中某一种手性化合物
相关。研究植物组织中各种手性异构体的存在及其
含量比例对于研究 JAs生物功能具有重大参考价值。
除了 JA与MeJA以外的 JAs类化合物正在不断
被发现，常见的几种化合物结构如图 2所示，其中
研究较为广泛的为JA氨基酸衍生物，随着其生理功
能不断被揭示，建立简便、快速的分析方法对于促
进植物激素分子作用机理研究具有非常重要的现实
意义。
2　JAs的分离与检测
综上所述，JAs在植物生命活动中发挥着重要
的作用，因此，建立快速准确具有高灵敏度的内源
性 JAs分析方法已成为植物激素研究领域里的研究
热点。鉴于 JAs在植物组织中的含量非常低，而且
4 7第1期 王　芳，等：茉莉酸类植物激素分析研究进展
部分 JAs具有一定的挥发性，因此，植物组织实际
样品中 JAs的分离与检测显得非常复杂与困难。随
着各种分离与鉴定技术的快速发展，新技术的不断
涌现，有望实现 JAs的原位快速准确分析。
2.1　GC-MS
气相色谱-质谱联用(GC-MS)技术是植物激素分
析的一种强有力的手段，具有高灵敏度、高分辨
率、快速、高效、进样量少等优点，适合于低分
图 1　JA与MeJA的结构
图2　常见 JAs化合物的结构
4 8 生命科学 第22卷
子化合物(相对分子质量<1 000)分析，尤其是具有
挥发性和热稳定性的化合物。JAs都是小分子有机
化合物，且部分化合物具有挥发性，故GC-MS技
术是分离检测 JAs的有效方法之一[22]。
实际样品中 JAs含量少，且成份复杂，要实现
JAs高效分离与准确检测，首先必须进行样品预处
理。然后根据不同的分离要求及分析目的建立合适
的分析方法。较早的GC及GC-MS技术主要用于JAs
或手性单体的鉴定分析[23-27]，Ueda等[16]对JAs的GC-
MS分析进行了相关综述。Mueller等[28]建立了一个
相对优化的样品处理方法，可用于 JA常规分析。该
方法利用氨丙基离子交换柱将JA的萃取和相分配及
选择性吸附 /洗脱一步完成，然后再进行五氟苯的
酯化衍生，硅胶柱纯化，最后进行毛细管 GC-MS
分析。MS 选择化学电离方式，负离子检测模式，
检测限可达 500 fg (2.4 fmol)(S/N 10∶1)。该法经
进一步改进后进行了JA异构体含量分析，发现经诱
导之后植物组织细胞培养过程中能生物合成(3R, 7S)-
(+)-7-Iso-JA。2008年，Zhang等[29]用 C18柱代替
离子交换柱对 0.5 g(鲜重)植物叶片样品进行处理，
实现了植物组织样品中吲哚乙酸( IAA)、脱落酸
(ABA)及 JA的同时检测，该方法便利，耗费很低，
易于操作。
萃取是对样品进行预富集处理的常规方法，主
要有气相萃取(VPE)[30-31]和固相微萃取法(SPME)[32-33]。
Engelberth等[30]报道了使用聚合物吸附剂 Super Q采
用气相萃取的方法同时分离分析了 J A 和水杨酸
SA，结果如图 3所示。该方法装置简单，步骤相
对简洁，缩短了样品的预处理时间，灵敏度高，所
需实际植物样品为毫克级，采用单离子检测模式，
检测限可达 500 fg。基于此富集技术，该研究小组
建立了多种植物激素、植物毒素及植物体内存在的
不稳定有机化合物分析方法[31]。实验结果显示烟草
受损伤后，JA水平增加，而西红柿受干旱胁迫时，
JA水平几乎不改变。该方法成功地将GC-MS应用
于复杂样品中 JAs的直接分析。
SPME是20世纪90年代发展起来的样品前处理
与富集技术，有三种常用的萃取模式：直接萃取
(direct extraction SPME)、顶空萃取(headspace
SPME)和膜保护萃取(membrane-protected SPME)。
Meyer等[32]和 Zadra等[33]分别采用了直接萃取(图 4)
和顶空萃取的方法对植物组织中的MeJA及 JA进行
了预富集和 GC-MS定量分析。
图 3　[30]
A：俘获MeJA的 Super Q过滤器装置；
B：GC-MS结果：JA ((m+1)+225)和 dh-JA ((m+1)+227)(其
中 JA和 dh-JA顺反异构体的比例为 0.95:0.05)
图4　拟南芥叶片受损3 h之后采样分析MeJA总离子流[32]
SPME：聚二甲硅氧烷固相微萃取柱萃取 1 h；GC：安捷
伦 D B - 1；P 1，P 2：M eJ A异构体。内插图为M S 结果。
该法检测限可达 1.5 ppb (约 1.3 ng)
4 9第1期 王　芳，等：茉莉酸类植物激素分析研究进展
待分析物质的挥发性及热稳定性直接影响GC
分析的效率，故可在样品预处理过程中将待分析物
质衍生化来改善待分析物质的挥发及热稳定性，从
而提高方法的灵敏度以及准确度。JAs中绝大部分
化合物不具有挥发性，故在GC分析中常常需要将
其烷基衍生化或者酯化使其易气化以提高检测的灵
敏度。在 JAs分析中常用的衍生化试剂除了五氟苯
以外，主要有重氮甲烷[29]、N-(叔丁基二甲基硅)-
N-甲基三氟乙酰胺 (MTBSTFA)[34]及其他[35]等。样
品衍生化处理的复杂过程在一定程度上限制了GC-
MS技术在 JAs分析当中的应用；但是如果衍生化
试剂与方法选择适当的话，可利大于弊，故开发新
的衍生化试剂与方法成为提高灵敏度及准确度的有
效手段。
GC-MS用于 JAs分析时，MS大多采用化学电
离(CI)的方式。虽然电子轰击(EI)可以给出结构信
息，且有标准谱库作对比分析，但定量分析结果如
检测限容易被具有相近保留时间的物质或者结构类
似的离子碎片干扰，从而导致分析误差。CI 产生
较少碎片离子，而且表现出非常好的选择性和高的
灵敏度，但不能提供结构信息[36]。多维气相色谱与
质谱的联用(MDGC-MS)[37]、串联质谱技术(GC-MS/
MS)[38]等等可以提供更多含量及结构相关信息，故
开展新的联用技术研究以提高选择性与准确度成为
方法学研究的关键。
综上所述，随着对植物激素各种生理功能及生
物活性研究的深入，GC-MS用于 JAs手性分离与检
测成为主要的研究方向之一。GC手性固定相的选
择是分离 JAs对映异构体的关键，其中常用的手性
固定相为环糊精及其衍生化合物[39-41]。Laudert[41]等
分别利用β环糊精和 γ环糊精填充的毛细管柱对12-
oxo-PDA(结构见图 2)异构体进行了拆分。结果如图
5所示，采用全扫描电子轰击质谱对其四种异构体
进行了分析，经过处理后的拟南芥样品中，消旋
图5　12-oxo-PDA甲酯对映体的GC-MS分析[41]
注：γ环糊精毛细管柱，1 600 C；MS 已扣除背景、结果取平均值
5 0 生命科学 第22卷
表1　JAs的HPLC手性分离
Compound Column Mobile Phase Rt (min) (-)-JA; Rs Ref
(+)-JA
JA
Nucleodex β-PM Methanol:water(containing0.1%TEAA; pH4.0) 60:40 v/v 4.18; 5.11 1.36
MeJA
(250×4.6mmi.d.; 5 µm) Methanol:water(containing0.1%TEAA; pH4.0) 50:40 v/v 10.04; 12.39 1.69 [46]
12-OH- MeJA Methanol:water(containing0.1%TEAA; pH4.0) 40:60 v/v 3.51; 4.28 1.52
JA-(S)-Val 5.75; 8.13 4.07
JA-(S)-Leu 4.81; 6.82 4.06
JA-(S)-Ile 5.32 ; 7.29 3.62
JA-(S)-Phe 8.19; 12.77 4.79
JA-(S)-Met
Chiralpak AS n-hexane/2-propanol=70:30(v/v)
9.27; 16.89 6.36
JA-(S)-His
(250×4.6mmi.d.; 5 µm) 6.65; 9.14 2.53JA-(S)-Pro 11.65; 25.45 4.64
[48]
JA-(S)-Ser 9.46; 19.09 6.64
JA-(S)-Thr 8.70; 17.90 6.01
JA-(R)-Val 5.45; 6.37 1.51
JA-(R)-Ile 5.51; 6.25 1.56
JA-(S)-valinol
LiChrospher 100 RP-18
8.71; 7.12 3.69
JA-(S)-leucinol
(250×4.6mmi.d.; 5 µm) MeOH/0.2%HOAc=60:40(v/v) 13.70; 10.71 5.27
JA-(S)-isoleucinol 13.25; 10.27 5.06
JA-(S)-Ile
Chiralpak AS n-Hexane-2-propanol (70:30,v/v)
5.30; 7.30 3.62
JA-(R)-Ile
(250×4.6mmi.d.; 5µm) 5.50; 6.30 1.56
JA-tyamine n-Hexane-2-propanol (80:20,v/v) 39.00; 49.20 1.80
(+)-JA-(S)-leucinol
Methanol-0.2%(v/v)aqueous acetic acid (60:40,v/v)
10.70
5.25
(-)-JA-(S)-Ile 13.60 [49]
3-iso-CA-(S)-Ile LiChrospher 100 RP-18 33.00
1.24
3-iso-6-epi-CA-(S)-Ile (250×4.6mmi.d.; 5µm)
Methanol-0.2%(v/v)aqueous acetic acid (50:50,v/v)
30.60
7-iso-CA-(S)-Ile 37.80
1.16
6-epi-7-iso-CA-(S)Ile 40.40
12-oxo-PDA组成 cis∶trans为 94∶6，而从处理
后的马铃薯样品中，可得到高光学纯度的单一异构
体(+)-cis-12-oxo-PDA(cis∶trans，98∶2)，并证
实，植物体内天然存在的 cis-12-oxo-PDA为右旋异
构体。结果与其他文献报道一致。并且，该方法
可得到 ng级别的高纯单一异构体，可望实现植物样
品中单一异构体的准确分析。由此可见，开发高效
的样品预处理技术、研制高性能气相色谱柱及优化
MS的检测精确度，是提高GC-MS分析技术灵敏度
和准确度的主要途径。
2.2　HPLC
高效液相色谱法(HPLC)是植物激素分析的常用
手段之一，下面按检测器的种类进行评述。
2.2.1　HPLC-UV　　
早在 1981年，日本学者采用HPLC-UV 法采用
Nucleosil 10 CN柱对(±)MeJA进行了分析[42]，检测
波长为 205 nm。Kramell及 Schneider等[43-44]用 C8反
相柱分离了(-)-JA 和(+)-JA氨基衍生物的非对映异构
体。20世纪 90年代关于 JAs的HPLC-UV的报道越
来越多，Ueda等[6]已对相关工作进行了总结。近十
多年来，HPLC-UV用于JAs分析时大多采用Chiralpak
AS或者Nucleodex β-PM色谱柱，且波长大部分设
定为 210 nm或者 230 nm处[45-49]。Kramell课题组在
前人[45]的基础上较全面的研究和报道了该方面的工
作，包括 JA对映体的分离[46]、JA氨基酸衍生物的
手性分离[47-48]、类多肽 JA及葫芦酸衍生物的手性分
离[49]，参见表 1，该作者还比较了不同色谱柱对 JA
衍生物分离的效果，参见表 2。因为 210 nm接近
流动相(溶剂)紫外吸收截止波长，检测灵敏度低，
且大部分 JAs都缺乏强生色团，在植物中 JAs含量
很低，通过锁定保留时间分析时若样品纯度达不到
要求则直接影响测定结果，所以大部分的工作只分
析了标准品或者合成的衍生化合物。如果要将该方
法应用于实际样品的分析，对样品前处理过程提出
更高的要求，也增加了分析的难度。Kramell等[47]
也提出，如果采用HPLC-MS技术将会使得以上分
5 1第1期 王　芳，等：茉莉酸类植物激素分析研究进展
析更有效。
2.2.2　HPLC-FD　　
与紫外检测器相比，荧光检测器(FD)特点是灵
敏度高，检测限非常低，适合于痕量分析。20世纪
80年代，Anderson[50,51]采用HPLC-FD方法同时分析了
植物组织提取物中的ABA、JA和MeJA。后来，Kristl
等[52]也采用HPLC-FD的方法分析了植物样品中的JA
及其氢加成产物( d h - J A )，选用 9 - 重氮甲基蒽
(ADAM)作为荧光衍生化试剂，激发与发射波长分
别为 254 nm和 412 nm。该方法灵敏度检测限分别
为 2.9 ng/mL和 3.7 ng/mL，且有良好的重复性，
其特异性与准确性通过与 LC/MS/MS方法对比得到
证实，两种方法的结果一致。
虽然荧光检测器的灵敏度非常高，但是大部分
JAs自身没有荧光，必须进行荧光衍生化反应后才
能使用HPLC-FD方法分析，另外，报道的高灵敏
度荧光衍生化试剂不多，因此，在实际应用中受到
一定的限制。
2.2.3　HPLC-MS　　
质谱是一种很好的定性鉴定方法，具有灵敏度
高、样品用量少、分析速度快等优点，但对混合
物的直接鉴定受到限制。HPLC是一种很好的分离
手段，结合了两者优点的液相色谱与质谱联用
(HPLC-MS)与GC-MS联用互为补充，主要用于不
挥发性化合物、极性化合物、热不稳定化合物、大
分子量化合物(包括蛋白、多肽、多聚物)等的分析
测定；作为一种可靠、灵敏度高、选择性好的分
析方法，HPLC-MS已经广泛应用于各种领域。它
可避免复杂的 JAs荧光等衍生化处理，在 JAs的分
离检测中发挥着越来越重要的作用。
早年，由于HPLC柱技术的制约及MS有限的
分辨率及灵敏度，HPLC-MS主要用于植物组织中
JAs的简单定性定量分析[53-54]，方法的灵敏度及选
择性都有待提升，并且对未知物质分析缺乏足够的
结构信息。串联质谱(MS/MS)技术不仅提供被检测
物的分子量信息，而且可以得到进一步的结构信
息。1998年，Wilbert等[55]应用毛细管液相色谱电
喷雾串联质谱(CLC-ES-MS/MS)的方法对植物中
JA、MeJA和水杨酸(SA)的含量进行了定量分析。
JA和MeJA的相关结果，如图 6所示。该方法以内
标法定量，采用多反应监控模式排除干扰，准确定
量，对经过特殊处理的杂交白杨树叶中 JA、MeJA
和 SA含量进行了分析，结果显示植物鲜样中 JA含
量为 2.6 µg/g，MeJA含量为 1.3 µg/g，SA含量为 31.0
µg/ g。
HPLC-MS/MS技术应用于 JAs类激素分析时，
HPLC主要采用反相液相色谱柱，多为 C8或者C18
柱。MS多数采用电喷雾离子化方式及四级杆质量
分析器串联。
首先，结合考虑高压泵的性能参数，与MS联
用的HPLC柱必须满足一定的要求，例如允许的流动
相流速及使用范围、内径等。早期HPLC柱的直径
及填充材料的粒径都较粗。虽然Wilbert[55]采用的是
毛细管柱，但是固定相粒径较粗，为 20~30 µm。
表2　不同色谱柱对JAs手性分离的影响[46]
Compound RP-18 Chiralpak AS Nucleodex β-PM
tR tR Rs tR Rs
(-)-JA-2-methylpropylamine
30.70
17.66a
2.53
15.26c
0.74
(+)-JA-2-methylpropylamine 21.67a 17.55c
(-)-JA-3-methylbutylamine
59.19
16.18a
1.95
30.57c
0.79
(+)-JA-3-methylbutylamine 19.41a 36.56c
(-)-JA-(S)-2-methylbutylamine
55.61
16.83a
1.84
27.16c
0.86
(+)-JA-(S)-2-methylbutylamine 20.10a 31.84c
(-)-JA-2-phenylenthylamine
59.19
22.32b
4.17
63.28d
1.29
(+)-JA-2-phenylenthylamine 31.04b 78.63d
(-)-JA-tyramine
16.53
38.98b
1.80
49.35e
1.13
(+)-JA-tyramine 49.18b 60.06e
(-)-JA-tryptamine
48.67
38.22b
1.92
35.77f
1.25
(+)-JA-tryptamine 49.97b 42.66f
a: n-Hexane-2-propanol, 17:3 (v/v) ； b: n-Hexane-2-propanol, 4:1 (v/v) ； c: Methanol-0.1%TEAA(pH 4.1), 3:7(v/v) ；d: Methanol-
0.1%TEAA(pH 4.7), 3:7(v/v) ；e: Methanol-0.1%TEAA(pH 4.7), 1:3(v/v) ；f: Methanol-0.1%TEAA(pH 4.7), 2:3(v/v)
5 2 生命科学 第22卷
Tamogami和Kodama[56]使用粒径 5 µm的 C18反相填
充柱对JA及其部分氨基酸衍生物进行了分析，缩短
了分析柱的长度及分析时间，提高了分析灵敏度。
目前，LC柱主要都是采用5 µm粒径的C18填充柱，
柱的内径和长度都相应不断减小[57-59]，这样可实现
快速灵敏的 JAs分析。随着柱的制备技术及泵的制
作工艺的进步，近年填充颗粒粒径为 1.7 µm超高效
液相色谱(UPLC)与MS联用已应用于植物中微量植
物损伤生物标志物 JAs的分析[60-61]，成为研究 JAs生
理功能、活性等高效分析手段。
电喷雾离子化(ESI)是液相色谱分离与质谱检测
联用的一种接口技术。1998年，Tanogami和Kodama
等[56]利用HPLC-TIS(turboionspray)-MS/MS分析了水
稻叶片中JA及其部分氨基酸衍生物含量，并研究了
叶片的损伤对其含量变化影响(如图 7所示)。TIS的
高灵敏度及好的重现性为HPLC-MS/MS同时准确的
图 6[55] A：JA及H2-JA多重反应监测示意图；B：JA质谱结构解析；C：MeJA质谱结构解析
分析内源性 JA、Leu-JA及Val-JA含量提供了技术
保证，其检测限可达 1 pg~500 fg。事实证明，JA
的部分内源氨基酸衍生物履行着与JA同等重要的生
理功能。基于大部分 JAs化合物极性都比较强，故
在 JAs的分析检测中，绝大部分都采用 ESI电离技
术[55-61]，可以达到高通量、高灵敏度及高精度的要
求。同时，MS质量分析器的性能包括分辨率及使
用范围等直接决定分析结果的精密度及灵敏度。
HPLC-MS/MS应用于 JAs的分析时，大部分采用三
重四级杆质量分析器(QqQ)[55,57-58,60,62]。几种常见的
技术参数及结果对比见表 3。
2.3　CE
毛细管电泳方法(CE)具有高效、快速、进样
量少、试剂耗费小等特点。作为一种实用性很强的
分离分析方法，CE已被应用于生物、化学、医药
等各种领域，包括某些植物激素的分析 [ 6 3 ]。与
5 3第1期 王　芳，等：茉莉酸类植物激素分析研究进展
图 7　损伤的水稻叶片中内源性 JA、Leu-JA及Val-JA的含量变化[56]
表3　LC-MS/MS用于JAs分析时几种常见的技术参数及结果对比
Compound Column Solvent MS or MS/MS m/z Quantification Sample Ref
JA
C18
A 水(含 1%氨水 /5mM乙酸铵) ES/ QqQ 209,165 2.6 g/g [55]
(100 µm i.d. 20cm) B 甲醇(含 1%氨水 /5mM乙酸铵) 杂交白杨、
MeJA
20~30 µm A 水 (含1%HCl/5mM乙酸铵) ES/ QqQ 225,151 1.3 g/g 　树叶 [55]
B 甲醇(含 1%HCl/5mM乙酸铵)
JA ODS (100×2 mm, 5 µm) A甲醇 B 0.01%乙酸水溶液 ES/QqQ 209, 59 50.28 pmol/g 柑橘叶 [58]
JA
C18 A 水(含 0.1%乙酸) 209, 59 0.01~0.1 pg/g 拟南芥、
MeJA
(100×2mm, 5µm) B甲醇(含 0.1%乙酸) ESI/Q-Trap 225, 151 0.01~0.1 pg/g 　种子 [59]
OPDA 295, 165 0.1~1 pg/g
JA
C18
A 水 (0.05%乙酸) B 乙腈 ES/QqQ 209, 59 0.47 ng/g 黄瓜 [57]
(150×2.1 mm, 5 m)
JA UPLC A 水(含 0.1%甲酸) ESI/TOF or 209 拟南芥 [60]
Tuberonic acid C18(150 2.1mm,1.7 µm) B乙腈(含 0.1%甲酸) QqQ 225
JA C18
85% 甲醇水溶液 ES/QqQ 209 1 pg 粳稻日 [62]
OPDA (150×4.6 mm) 291 1 pg 　本晴
HPLC类似，CE中应用最广泛的是紫外检测器。但
大多数茉莉酸类化合物没有强的生色团，紫外检测
器往往达不到实际样品分析的灵敏度要求。为了提
高检测灵敏度，常常选择激光诱导荧光检测方法
(LIF)。LIF的检测灵敏度可达 10-18数量级[63-64]，是
与 CE联用技术中灵敏度最高的方法之一。吕应堂
等[65]采用CE-LIF成功分析了橡胶树树皮提取物中茉
莉酸的含量，结果如图 8所示。在衍生与分离最优
化条件下，其检测限为 0.5 µmol·L-1，用质谱作为
对比分析，富集之后在柱检测结果为 10 amol或者
2 nmol·L-1。这些结果说明该方法灵敏度高，可实
现植物组织中茉莉酸的痕量分析。但是，该方法也
有一定的局限性。大部分茉莉酸类物质都是没有荧
光发射基团，必须进行荧光衍生化处理，使得分析
过程更加繁琐复杂。
关于 JAs的 CE分析报道很少，灵敏度及样品
预处理问题是限制其应用的主要原因之一。但随着
今后高效率样品预处理与富集方法的不断出现、CE
柱技术的快速发展以及高灵敏度检测方法的应用，
CE将会更多的应用于 JAs的分离分析。
2.4　RIA 和ELISA
免疫分析法(ISA)是基于抗原和抗体的特异性竞
争结合反应而达到定量分析的一种方法。以植物激
素作为抗原得到特异性抗体后，将已知量的标记抗
原(Ag*)与样品中未知量Ag混合与已知量抗体(Ab)
结合，至反应平衡，通过计算抗原抗体复合物Ag*-
5 4 生命科学 第22卷
Ab和游离态Ag*的比例，达到分析目的。相对于
常规理化分析方法，ISA具有自己独特的优势：专
一性高，能对激素进行组织化学定位，有效测定激
素载体、受体蛋白与有关酶的活性，所需植物组织
样品量少。另外还具有精确度高，提取纯化步骤
少，容易操作，耗时短，可以进行微量、大批样
品的同时同步分析等特点。免疫分析法根据不同的
检测原理分为很多种，在 JAs分析中常用的是放射
免疫分析(radioimmunoassay，RIA)和酶联免疫法
(ELISA)。前者采用同位素标记抗原，后者利用酶
的高选择性和灵敏度得到准确的分析结果，比前者
相对更灵敏，无需昂贵仪器，且不存在污染问题，
故通常情况下 ELISA比 RIA更受欢迎。
1984年，Knöfel等[66]基于[3H]-MeJA建立了 JA
的放射性免疫分析方法，检测了蚕豆种子及其植物
体各组织中的 JA含量。检测的线性范围为 2~200
ng，检测限为 2 ng，该结果与 GC分析结果一致。
目前该方法被用于植物中JA及其代谢物的鉴定与分
析[67]。1990年，该课题组对此方法进行了改进，采
用多克隆抗体技术对植物提取物中的(-)-JA含量进行了
分析，检测限可达 0.8 ng，从灵敏度、检测限及
样品用量等方面来说要优于GC、HPLC及生物测试
方法[68]。之后，RIA被应用于植物体内 JAs(JA及其
甲酯、氨基酸衍生物)生物活性及功能的研究[69-74]。
1993年，Albrecht等[75]制备出抗MeJA单克隆
抗体，建立了固相抗体型 ELISA技术，对 3R，7R-
MeJA的分析可低达 20 pg，并通过受损伤的植物体
内 3R，7R-JA分析为“损伤诱导的植物防卫反应
是通过内源性茉莉酸类植物激素介导”的假设提供
了直接证据，进一步表明ELISA为 JAs分析的有效
手段[76-80]。1998年，辛泽毓等[81]以茉莉酸 -牛血清
白蛋白复合物作为免疫原获得了兔抗茉莉酸甲酯抗
血清，并在此基础上建立了茉莉酸固相抗原型
ELISA，检测灵敏度可达 0.42 pmol。同时，利用
茉莉酸甲酯和辣根过氧化物酶标记的茉莉酸对鼠抗
茉莉酸甲酯单克隆抗体的竞争结合，建立了茉莉酸
固相抗体型 ELISA，灵敏度为 0.20 pmol。结果表
明虽然固相抗体型ELISA在特异性和检测的灵敏度
等方面优于固相抗原型 ELISA，但前者检测范围较
窄，抗体用量较多且不易制备。该方法的建立为
JAs的分析提供了新的分析手段，推动了 JAs分析
研究的发展[82-83]。
抗体的特性及检测模式的选择(直接或间接竞争
型 dcELISA和 icELISA)是影响分析方法灵敏度的两
个关键因素。Zhao等[84]报道，简化的间接竞争型
ELISA在某些方面要优于传统的间接检测模式。因
此，D en g 等[85 ]基于单克隆抗体技术建立了新的
MeJA分析方法，并比较了该 ELISA的三种检测模
式。结果显示 dcELISA的灵敏度最高，检测范围
为(0.7~97.0 ng/mL)，而简化的 icELISA则略优于传
统模式。可见，若要提高分析的灵敏度及选择性，
ELISA的发展还需不断寻找新的简单的抗体制备方
法及灵敏的检测模式。
2.5　其他
以上多为用于 JAs分析的仪器分析方法。虽然
过去 Ueda 等[6]总结的方法目前已不断被更新或取
代，但也可以新旧结合，开辟出新的途径。例如
将HPTLC结合MS、HPLC等现代手段对 JA进行鉴
定分析[86]。此外，Mar Cajo del等[87]利用在线RPLC-
TOTAD-GC技术，结合GC/MS分析结果，从柠檬
果皮提取物中分离提取出纯天然的(+)-epi-MeJA，
这对于 JAs的手性分离及其在植物体内的生理作用
研究都具有重大意义。Glauser等[60]利用核磁共振
(NMR)技术能够分析化合物精细结构的特点将之与
UPLC-MS结果相结合，分析了作为一种生物标志
物的 JA衍生物(JA-OH)在受损伤植物叶片中的含量
(如图 9所示)，毛细管NMR探针的使用提供了高质
图8　完整(A)及(损伤)树干树皮提取物中JA的含量分析[65]
pH=8.5 20 mmol/L硼酸盐缓冲溶液；分离电压：25 kV；
进样：50 mbar，5s；25 ºC
5 5第1期 王　芳，等：茉莉酸类植物激素分析研究进展
量高分辨的二维图谱，可得到几十微克纯的化合物，
这种微量化合物的纯化与鉴定方法可应用于植物体内
大量微量代谢产物的分离与鉴定，为 LC-NMR-MS
技术广泛应用于 JAs的分离检测奠定了基础。
3　展望
JAs在植物防御和发育中等过程发挥了重要的
作用，建立快速、高灵敏度、准确测定 J As 含量
的方法已成为植物激素作用的分子机理研究中一项
十分重要的工作。本文综述了JA类植物激素的分离
与检测最新进展，从上述文献调研情况可以看出，
目前应用于植物激素分析的方法主要是以ELISA和
RIA为代表的生物检测技术和以气 -质或液 -质联用
为代表的仪器分析技术。尽管这些技术已经应用在
JA类激素分析中，但由于内源性 JA类激素在植物
体内含量低(通常纳克 /每克水平)，样品组成复杂，
以手性异构体存在，并随时空因素变化而变化，这
些技术实际上并不能完全满足植物激素作用分子机
理研究的要求，分析方法的检测灵敏度不够高，选
择性仍然不能满足排除植物样品复杂性所带来的干
扰，样品的前处理、富集技术的效益不高，原位
现场实时检测技术缺乏等仍然是制约植物激素研究
的瓶颈问题。因此，对内源性植物激素分析方法研
究要求具有高灵敏度、高选择性、实时及适用于现
场原位分析等特点。基于内源性植物激素分析的特
点，笔者认为，下列研究课题将是植物激素分析研
究的重要方向：(1)高选择性、微量样品前处理技
术，例如基于分子识别材料的固相微萃取技术、电
堆集(electrokinetic stacking)及电扫集(electrokinetic
sweeping)等电动在线浓缩技术以及与色谱、电泳等
分离技术的联用；(2)多维色谱分离技术以及与质
谱、磁共振等检测技术联用；(3)植物激素的手性
及位置异构体的色谱、电泳及电色谱高效分离技
术；(4)高灵敏度、高选择性的荧光探针试剂的合
成与应用；(5) 高选择性高灵敏度生物及电化学传感
器；(6)现场原位实时检测技术以及微小化集成化芯
片或装置的研制。当然，还有很多课题也有待于去
研究。我们相信，在我国国家自然科学基金“植
物激素作用的分子机理”重大研究计划的资助下，
随着我国分析工作者开展的新的分析技术研究的不
断深入，制约我国植物激素研究的分析瓶颈问题将
会逐步得到解决，我国植物激素研究将会进入国际
先进水平。
图 9[60]　A：12-OH-JA及 TA异构体UPLC-TOF-MS BPI色谱图；B：225a的 1H-CapNMR图谱；C：225c的 1H-
CapNMR图谱
5 6 生命科学 第22卷
[参 考 文 献]
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