全 文 ：植物学报 Chinese Bulletin of Botany 2014, 49 (1): 19–29, www.chinbullbotany.com
doi: 10.3724/SP.J.1259.2014.00019
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收稿日期: 2012-12-18; 接受日期: 2013-05-02
基金项目: 国家自然科学基金(No.30900987)、国家重点基础研究发展规划(No.2009CB119004)和农业部园艺作物生物学与种质创制重点实
验室项目
† 共同第一作者
* 通讯作者。E-mail: yongchen.du@mail.caas.net.cn
不同番茄种质叶表次生代谢物质
郭广君1†, 高建昌1†, 王孝宣1, 国艳梅1, John C. Snyder2, 杜永臣1*
1中国农业科学院蔬菜花卉研究所, 北京 100081; 2美国肯塔基大学园艺学院, 列克星敦 40546-0091
摘要 多毛番茄(Solanum habrochaites)为重要的番茄种质资源, 其叶表存在大量次生代谢物质, 对多种虫害具有趋避或/
和毒害作用。利用气相色谱-质谱联用(GC-MS)技术分析栽培番茄(S. lycopersicum ) 9706与3份多毛番茄(LA2329、LA1777
和PI134417)材料叶表次生代谢物质。结果表明, 3份多毛番茄叶表可检测到的次生代谢物质种类和总含量均高于普通番茄,
同时多毛番茄亚种间次生代谢物质的种类和含量也存在差异。普通番茄叶表次生代谢物质为3种单萜和3种倍半萜类物质,
其中单萜和倍半萜类物质分别占次生代谢物质总量的60.3%和39.7%。多毛番茄LA2329和LA1777叶表倍半萜类物质的种
类和含量较高, 有些萜类物质具有物种特异性。如LA2329中含量最高的α-姜烯, 其含量为2 409.1 μg·g–1; LA1777中含量较
高的γ-榄香烯和E-β-法尼烯, 含量分别为573.3 μg·g–1和289.9 μg·g–1, 在其它番茄材料中未检测到这3种倍半萜类物质。
PI134417中含量最高的是月桂酸乙酯, 其含量为5 312.8 μg·g–1, 在普通番茄中这一物质未见报道。PI134417中甲基酮类物
质含量也较高, 其中2-十一烷酮和2-十三烷酮的含量分别为689.8 μg·g–1和1 459.7 μg·g–1。研究结果可为番茄种质资源利用
和次生代谢物质开发提供理论依据。
关键词 次生代谢物质, 多毛番茄, 普通番茄
郭广君, 高建昌, 王孝宣, 国艳梅, John C. Snyder, 杜永臣 (2014). 不同番茄种质叶表次生代谢物质. 植物学报 49, 19–29.
目前作物生产上主要利用化学杀虫剂进行虫害
的防治, 但是化学杀虫剂的负面影响给人类带来巨大
的经济损失和环境危害, 如危害人类健康、害虫抗药
性的产生、化学杀虫剂使用不当造成的农作物减产、
害虫天敌的死亡以及水污染等。据统计, 美国由于化
学杀虫剂的使用造成的经济损失超过120亿美元
(Pimentel, 2009)。相比于化学药剂防治, 利用植物抗
性基因培育具有持久抗性的品种是更为经济有效和
环保的方法(Jansen, 1993)。利用植物体表次生代谢
物质以达到抗虫目的 , 是一种新的虫害防治理念
(Simmons and Gurr, 2005)。以上两种方法的实施均
需要对植物的次生代谢物质具有充分的认识。
长期的人工选择导致栽培番茄部分抗性基因和
性状丢失(如抗虫性), 而一些野生番茄材料的抗性很
高(Mirnezhad et al., 2010)。野生番茄的抗性由多种
因素共同构成, 如叶表腺毛和蜡质产生的物理抗性和
叶表次生代谢物质导致的化学抗性(Guo et al., 1993;
Snyder et al., 1993), 其中叶表次生代谢物质介导的
化学抗性占主导地位(Simmons and Gurr, 2005)。野
生番茄材料中的多毛番茄抗虫种类最多, 抗虫性最强
(Farrar et al., 1991), 其叶表次生代谢物质种类最多,
化学结构多样性最高(Schmidt, 2011)。目前, 多数研
究仅侧重于对多毛番茄单一或者少数几种次生代谢
物质的分析, 缺少对次生代谢物质的总体分析(Son
et al., 2009)。
气相色谱-质谱联用(gas chromatography-mass
spectrometry, GC-MS)是最为成熟的色谱-质谱联用
技术, 具有分辨率高、灵敏度高、重现性好、成本相
对较低的优点, 已开发出包含大量标准代谢物的质谱
图库, 便于化合物的检索和比对。该技术已成功应用
于多种植物代谢物质分析, 是植物代谢组学研究的有
力工具(薛震等, 2011; 王鹏飞等, 2012)。近年来, 利
用GC-MS技术对番茄果实和叶表代谢物质的研究不
断完善, 为利用番茄代谢组学改良番茄品质、提高番
茄抗性和研究番茄次生代谢途径构建了良好的理论
基础和技术平台(Schauer et al., 2005; Bovy et al.,
·研究报告·
20 植物学报 49(1) 2014
2007; Kovács et al., 2009; Bleeker et al., 2011b;
Falara et al., 2011)。
本实验利用GC-MS技术对1份普通番茄和3份多
毛番茄材料叶表次生代谢物质进行分析, 探讨不同番
茄材料叶表次生代谢物质种类和含量的异同, 以期为
进一步利用多毛番茄的种质资源开发次生代谢物质
并应用于虫害防治提供理论参考。
1 材料与方法
1.1 植物材料
实验材料为普通栽培番茄 (Solanum lycopersicum
Mill.)9706和多毛番茄 (Solanum habrochaites S.
Knapp & D.M. Spooner)LA2329、LA1777和PI13-
4417。普通番茄9706由中国农业科学院蔬菜花卉研
究所鲜食番茄组提供; 多毛番茄材料由美国肯塔基大
学园艺学院John C. Snyder教授提供。
1.2 试剂与仪器
实验所用叶表物质提取液为Sigma HPLC正己烷(n-
hexane), 内标为Sigma HPLC正十四烷 (n-tetrad-
cane)和正二十四烷(n-tetracosane)。以20 mL带盖玻
璃瓶作为提取瓶。分析仪器为岛津GC-MS-QP2010
plus, 色谱柱为VF-5MS (30 m×0.25 mm×0.25 μm)。
运载气体为氦气(He), 柱流量为1 mL·min–1。称量用
METTLER万分之一天平。
1.3 实验方法
1.3.1 番茄材料的培养
2011年7–10月, 将番茄材料种植在中国农业科学院
蔬菜花卉研究所温室。温室内温度控制在白天28°C/
夜晚20°C。光照为正常日照, 没有外源补光。用营养
钵(底部直径为10 cm, 上部直径为15 cm, 高15 cm)
育苗, 覆盖防虫网防虫。每隔2天浇水1次, 每周补充
NPK复合肥溶液。

1.3.2 番茄叶表次生代谢物质的提取
番茄叶表次生代谢物质的提取参照文献(Besser et
al., 2009; Kang et al., 2010)进行, 调整内标浓度。选
取6片完全展开叶的番茄植株, 剪下顶端完全展开叶
同一侧的2片小叶, 置于提取瓶中, 液氮速冻。在提取
液正己烷中加入内标正十四烷 , 终浓度为 2.0
ng·μL–1。室温下, 在提取瓶中加入1.5 mL提取液, 振
荡提取5分钟。将1 mL叶片提取液转移至上样瓶中,
取1 μL叶片提取液用于GC-MS分析。提取后的叶片先
烘干 , 置于万分之一天平上称量叶片干重 (dry
weight, DW)。每份材料设6次重复。

1.3.3 番茄叶表次生代谢物质的GC-MS分析
GC-MS分析参照前人的方法并进行部分调整
(Tikunov et al., 2005)。气相色谱条件: GC进样口温
度为280°C。采用升温程序: 初始柱温60°C, 保持4
分钟 ; 以每分钟8°C升至315°C; 在315°C维持7分
钟。质谱条件: 离子源为电子轰击EI源, 激发电压为
70 eV, 离子源温度为300°C, 四级杆温度为150°C,
扫描范围50–650 m·z–1, 扫描速度为每秒0.5 scans,
扫描时间4.5–41.8分钟。

1.3.4 数据分析
谱图由AMDIS(Automatic Mass Spectral Deconvo-
lution and Identification System)软件(版本为2.68)生
成。首先进行软件参数设置。仪器设置: GC-MS缺省
数据格式为Shimadzu, 仪器类型为四级杆, 扫描方
向为无。识别参数: 最低匹配因子60, 每个化合物的
多重鉴定, 检出信号阈值选low, 选用扫描设置, 分
析类型选RI calibration/performance。解卷积参数:
组分峰宽设为32, Omit/z为0, 相邻峰减除选1, 分辨
率和灵敏度为High, 峰型要求为Medium。所用的化
合物数据库为NIST05标准质谱图库。QA/QC: 溶剂
峰拖尾为84 m·z–1, 柱流失为207 m·z–1。扫描设置:
扫描设置1的开始时间为start, 终止时间为6.00分钟,
Low m·z–1为15.00, High m·z–1为300.00; 扫描设置2
的开始时间为6.00分钟 , 终止时间为60分钟 , Low
m·z–1为29.00, High m·z–1为350.00; 扫描设置3的开
始时间为60分钟, 终止时间为9 999.00分钟, Low
m·z–1为40, High m·z–1为425。
利用MET-IDEA(METabolomics Ion-based Data
Extraction Algorithm)软件对番茄叶表次生代谢物质
进行定量分析。首先设置参数。色谱参数: 选择气相
色谱(GC), 平均峰宽为0.15, 最小峰宽为0.5, 最大
峰宽为3, 起始/终止峰斜率为1.5, 保留时间校准精度
为0.5, 峰值过载系数为0.75。质谱参数: 仪器类型为
郭广君等: 不同番茄种质叶表次生代谢物质 21
四级杆, 质量精度为0.1, 质量范围为(±)0.2。AMDIS
特定参数: 最低质量限制为150, 每组分输出离子碎
片的数量为1。
利用SIMCA-P11.5软件对次生代谢物质相对定
量的结果进行偏最小二乘判别分析 (partial least
square discriminant analysis, PLS-DA)。
在次生代谢物质靶向分析时, 采用数据库比对的
方式进行定性分析。定量分析采用内标法计算各组分
的含量。
次生代谢物质含量(μg·g–1)=组分积分面积/内标
积分面积×内标浓度×提取液体积/叶片干重(g)。
2 结果与讨论
2.1 番茄叶表次生代谢物质的PLS-DA分析
采用GC-MS方法对番茄叶表次生代谢物质进行检测,
在4份番茄材料中鉴定出多种次生代谢物质(表1)。采
用内标法计算各化合物相对浓度, 所得化合物相对浓
度按保留时间排列成矩阵。采用多元统计学软件进行
偏最小二乘判别分析 , 分别得到PLS-DA模型的
Score图和Loading图(图1)。PLS-DA分析结果表明,
4份番茄材料可以被很好地区分(图1A1, A2), 并且4
份番茄材料的次生代谢物质含量具有显著差异(图1
B1, B2)。说明叶表次生代谢物质含量不仅具有种间
不同, 而且具有种内差异, 是区分番茄种间和种内差
异的重要表型特征。
定性分析结果显示, 4份番茄材料叶表次生代谢
物质可分为4大类, 即蜡质(主要是C20–C56的长链烷
烃)、萜类物质、甲基酮类物质及其它物质。PLS-DA
模型中可列出各变量的变量重要性值(variable im-
portance in the projection, VIP), 其中VIP值大于1.0
的变量被认为是4份番茄材料中变化明显且对区分贡
献较大的因素, 包括大量的萜类和甲基酮类物质及部
分蜡质(数据未显示)。蜡质为番茄叶表普遍存在的物
质。其它4类物质与番茄多种生物学功能密切相关,
出峰时间一般介于5–25分钟之间。排除蜡质的影响,
我们对其它3类靶向物质进行定性和定量分析。
2.2 番茄叶表靶向物质定性及定量分析
实验结果显示, 4种番茄材料的次生代谢物质总量具
有显著差异 , 从大到小排序为PI134417>LA2329>
LA1777>9706(F=269.88, P<0.000 1)。不同番茄材
料的4类次生代谢物质含量具有显著差异(F=125.45,
P<0.0001; F=146.10, P<0.000 1; F=72.84, P<0.000 1;
F=954.13, P<0.000 1), 其中倍半萜类物质含量在4
份番茄材料中均具有显著差异(F=146.10, P<0.000 1)
(表1)。不同番茄材料中控制次生代谢物质合成的基因
表达水平和代谢途径具有一定差异, 导致次生代谢物
质种类和含量各不相同。因此次生代谢物质是基因与
环境作用的最终表型特征(Van Der Hoeven et al.,
2000; Besser et al., 2009; McDowell et al., 2011)。
在9706中检测到6种次生代谢物质(图2A), 全部
为萜类物质, 总含量为174.2 μg·g–1。3种单萜类物质总
含量为105.1 μg·g–1, 占次生代谢物质总量的60.3%。
α-蒈烯(α-carene)、β-水芹烯(β-phellandrene)和柠檬
烯(limonene)含量分别为30.5 μg·g–1、40.5 μg·g–1和
34.2 μg·g–1。3种倍半萜类物质总含量为69.1 μg·g–1,
其中α-石竹烯(α-caryophyllene)的含量较低 , 为4.6
μg·g–1, δ-榄香烯 (δ-elemene)和 β-榄香烯 (β-ele-
mene)的含量分别为31.6 μg·g–1和32.9 μg·g–1 (表1)。
据报道, 单萜类物质为栽培番茄的主要次生代谢物
质, 检测到的主要是蒎烯(α-pinene和β-pinene)、2-
蒈烯(2-carene)及β-水芹烯, 其中β-水芹烯含量最高
(Farag and Paré, 2002; Besser et al., 2009; Bleeker
et al., 2009; Proffit et al., 2011)。栽培番茄中含有的
倍半萜类物质主要为β-石竹烯(β-caryophyllene)、榄
香烯(elemene)及α-蛇麻烯(α-humulene), 其含量低
于单萜类物质(Zhang et al., 2008; Besser et al.,
2009)。栽培番茄叶表次生代谢物质种类较少。本实
验未检测出蒎烯类物质, 但检测出柠檬烯和柠檬烯氧
化物。
LA1777对生物和非生物逆境具有很强的抗性,
在品种改良和抗性研究中应用得比较广泛(Momotaz
et al., 2010)。LA1777中检测到22种次生代谢物质(图
2B), 总含量为1 993.7 μg·g–1。其中包括倍半萜类物
质18种, 甲基酮类物质1种, 另3种为其它物质。倍半萜
类物质含量为1 739.3 μg·g–1, 占次生代谢物质总量的
87.3%, 其中γ-榄香烯(γ-elemene)、β-石竹烯和E-β-法
尼烯(E-β-farnesene)含量较高, 分别为573.3 μg·g–1、
353.1 μg·g–1和289.9 μg·g–1。此外在LA1777中检测到
微量的2-十一烷酮(2-undecanone)和3种其它物质, 含
量分别为107.2 μg·g–1和147.2 μg·g–1(表1)。据报道,
22 植物学报 49(1) 2014
表1 不同番茄种叶表靶向次生物质定性及定量分析
Table 1 Quality and quantity analysis of target secondary metabolites on tomato leaf surface
9706 LA1777 LA2329 PI134417 No. RI* Components identified**
Chemical components content (μg·g–1DW)
Monoterpenoids
1 976 2-carene 30.5±7.4 – – –
2 986 α-phellandrene 40.5±14.7 – – –
3 1 017 Limonene 34.2±9.6 – – –
28 1 031 Trans-limonene oxide – – 3.6±1.4 –
Monotenoids contents (μg·g–1) 105.1 a 0 b 3.6 b 0 b
Monotenoids percent (%) 60.3 0 0.1 0
Sesquiterpenoids
4 1 347 δ-elemene 31.6±7.9 89.8±10.0 55.9±11.5 513.5±55.9
5 1 430 β-caryophyllene 32.9±7.9 353.1±52.7 – 53.8±17.1
6 1 462 α-caryophyllene 4.6±1.2 – – –
10 1 374 Copaene – 130.4±27.8 – 36.4±14.0
11 1 426 α-bergamotene – 42.5±4.0 4.8±1.6 –
12 1 435 γ-santalene – 104.6±4.7 – –
13 1 449 γ-elemene – 573.3±94.3 – –
14 1 472 β-santalene – 12.2±1.9 – –
15 1 476 α-curcumene – 67.5±5.8 87.5±10.0 –
16 1 484 E-β-farnesene – 298.9±57.1 – –
17 1 495 Aromadendrene – 42.2±3.8 34.5±6.5 –
18 1 507 β-himachalene – 17.7±2.7 443.2±23.5 –
19 1 519 β-sesquiphellandrene – 26.4±1.9 22.1±3.8 –
20 1 544 β-bisabolene – 43.7±2.9 – –
21 1 561 (+)-δ-cubebene – 163.3±20.4 – –
22 1 588 (+)-valencene – 40.1±11.1 – –
23 1 617 γ-gurjunene – 15.3±1.6 – –
24 1 636 Germacrene D – 9.7±1.2 – 90.2±25.6
25 1 660 Palustrol – 7.5±0.3 – –
32 1 523 α-zingiberene – – 2 409.1±448.1 –
33 1 582 Trans-α-bergamotol – – 17.9±4.9 –
34 1 657 Cedren-13-ol – – 17.2±4.4 –
35 1 684 α-santalol – – 23.5±6.8 –
38 1 732 Ar-turmerone – – 16.2±4.3 –
39 1 737 β-turmerone – – 5.4±1.5 –
40 1 758 α-longipinene – – 6.2±1.0 –
43 1 814 α-turmerone – – 4.7±1.9 –
46 1 538 Caryophyllene oxid – – – 5.3±1.9
Sesquiterpenoids content (μg·g–1) 69.1 d 1 739.3 b 3 148.2 a 699.2 c
Sesquiterpenoids percent (%) 39.7 87.3 91.9 8.1
Methyl ketones
7 1 260 2-undecanone – 107.2±19.5 – 689.8±151.7
44 1 325 2-dodecanone – – – 4.5±1.8

郭广君等: 不同番茄种质叶表次生代谢物质 23
表1 (续) Table 1 (continued)
9706 LA1777 LA2329 PI134417 No. RI* Components identified**
Chemical components content (μg·g–1DW)
45 1 469 2-tridecanone – – – 1 459.7±427.5
48 1 600 2-pentadecanone – – – 41.9±12.1
49 1 650 11-dodecen-2-one – – – 35.0±8.3
Methyl ketones content (μg·g–1) 0 b 107.2 b 0 b 2 230.9 a
Percent (%) 0 5.3 0 25.7
Others secondary metabolites
8 1 304 Bi-1-cycloocten-1-yl – 58.3±16.0 – –
9 1 317 2-(1-cyclopent-1-enyl-1-methylethyl)
cyclopentanone
– 47.8±11.7 – –
27 847 trans-β-terpinylacetate – – 43.7±16.9 –
31 1 461 3,9-dodecadiyne – – 7.4±2.2 –
47 1 590 Dodecanoic acid ethenyl ester – – – 5 312.8±388.2
50 1 712 Myristicacid vinyl ester – – – 442.8±71.0
26 1 753 Unknown – 41.1±7.6 – –
29 1 278 Unknown – – 10.5±2.9 –
30 1 438 Unknown – – 35.0±6.9 –
36 1 713 Unknown – – 97.9±12.6 –
37 1 727 Unknown – – 12.6±1.9 –
41 1 780 Unknown – – 55.7±10.1 –
42 1 801 Unknown – – 11.3±4.1 –
Others secondary metabolites content
(μg·g–1)
0 b 147.2 b 274.1 b 5 755.6 a
Others secondary metabolites percent (%) 0 7.4 8.0 66.2
Total secondary metabolites content
(μg·g–1)
174.2 d 1 993.7 c 3 425.9 b 8 685.7 a
*保留指数; **化学成分分类列出。所有数据以6次平行实验的平均值±标准差表示; 同行不同字母表示在0.01水平上差异显著。
*Retention index; **Compounds listed by class. All data represented the mean value±standard deviation of six independent rep-
lications; Values followed the different letter in the same row means differ at the 1% level of significance.


LA1777中可检测出的倍半萜类物质主要有石竹烯
(caryophyllene)、榄香烯、大根香叶烯B(germacrene
B)、大根香叶烯D(germacrene D)、香柠檬烯(ber-
gamotene)、檀香烯(santalene)及β-荜澄茄油烯
(β-cubebene)等(Van Der Hoeven et al., 2000; Bes-
ser et al., 2009; Bleeker et al., 2011a)。另有报道显
示, LA1777中含有对烟粉虱具有趋避作用的姜黄烯
(curcumene)和姜烯(zingiberene), 含量分别为12.3
μg·(24 h·10 g)–1和9.71 μg·(24 h·10 g)–1 (Bleeker et
al., 2009)。实验中检测到LA1777中倍半萜羧酸类物
质含量很高, 比例超过次生代谢物质总量的90%, 包
括α-檀香烯-羧基酸(α-santalenoic-acid)、α-香柠檬烯
-羧基酸(α-bergamotenoic-acid)和β-香柠檬烯-羧基
酸(β-bergamotenoic-acid)等, 这些物质可以降低甜
菜夜蛾(Spodoptera exigua)和番茄棉铃虫(Helico-
verpa zea) 的生长速率和成活率(Coates et al.,
1988; Van Der Hoeven et al., 2000; Frelichowski
and Juvik, 2001; Besser et al., 2009)。大部分已报道
的番茄中所含的倍半萜类物质在本实验中都能检测
到, 此外还检测出多种微量的未在LA1777中报道的
次生代谢物质, 包括部分倍半萜类物质及2-十一烷
酮。但是本实验未在LA1777中检测到姜烯及倍半萜
24 植物学报 49(1) 2014


图1 基于4份番茄材料叶表次生代谢物质的PLS-DA模型
(A1), (A2) Score图; (B1), (B2) Loading图

Figure 1 PLS-DA based on the secondary metabolites on leaf surface of four tomato species
(A1), (A2) Score plot; (B1), (B2) Loading plot
郭广君等: 不同番茄种质叶表次生代谢物质 25


图2 4份番茄材料叶表部分次生代谢物质色谱图
(A) 9706; (B) LA1777; (C) LA2329; (D) PI134417
图中数字所代表的叶表次生代谢物质编号同表1。IS1为正十四烷。

Figure 2 Chromatogram pattern of some secondary metabolites on leaf surface of four tomato species
(A) 9706; (B) LA1777; (C) LA2329; (D) PI134417
The figures represented the No. of secondary metabolites and corresponded with the No. of Table 1. IS1 was tetradecane.


羧基酸类物质。
与LA1777相比, 有关LA2329中次生代谢物质的
研究比较少。本实验在LA2329中检测到的次生代谢
物质种类最多, 为23种(图2C), 其中倍半萜类物质14
26 植物学报 49(1) 2014
种, 单萜类物质1种, 其它物质8种。倍半萜类物质含
量为3 148.2 μg·g–1, 占次生代谢物质总量的91.9%,
其中α-姜烯 (α-zingiberene)含量最高 , 为2 409.1
μg·g–1, 其次是β-雪松烯 (β-himachalene), 含量为
443.2 μg·g–1。在LA2329中还检测到微量的单萜类物
质反式-柠檬烯氧化物(trans-limonene oxide)和几种
微量物质(表1)。有研究报道, LA2329中挥发性物质总
量为202.50 μg·cm–2(叶片), 其中倍半萜类物质(3种)
为δ-榄香烯、γ-榄香烯和α-姜烯 , 含量分别为0.06
μg·cm–2、8.29 μg·cm–2和14.23 μg·cm–2 (Eigenbrode
and Trumble, 1993)。另有研究显示LA2329中挥发性
物质的总量为96 ng·(VI腺毛)–1, 其中包含2种倍半萜,
为γ-榄香烯和α-姜烯, 含量分别为3 ng·(VI腺毛)–1和
25 ng·(VI腺毛)–1(Eigenbrode et al., 1996)。本实验在
LA2329中检测到的次生代谢物质种类远多于以上研
究所提到的种类, 并且检测到多种倍半萜醇和倍半萜
酮类物质, 但未检测到γ-榄香烯。比较以上结果发现
δ-榄香烯和α-姜烯在LA2329中比较稳定, 并且α-姜
烯的含量高于其它倍半萜类物质。
PI134417中检测到12种次生代谢物质(图2D),
总含量为8 685.7 μg·g–1。其中甲基酮类物质和倍半
萜类物质各5种, 酯类物质2种。甲基酮类物质的含量
为2 230.9 μg·g–1, 其中2-十一烷酮和2-十三烷酮(2-
tridecanone)的含量分别为689.8 μg·g–1和1 459.7
μg·g–1, 此外还有微量的2-十二烷酮(2-dodecanone)、
2-十五烷酮(2-pentadecanone)和11-十二烯基-2-酮
(11-dodecen-2-one)。5种倍半萜类物质的总量为
699.2 μg·g–1, 其中含量最高的是δ-榄香烯, 为513.5
μg·g–1。次生代谢物质中酯类物质的含量最高, 占次
生代谢物质总量的66.2%, 月桂酸乙酯和肉豆蔻酸乙
酯的含量分别为5 312.8 μg·g–1和442.8 μg·g–1 (表1)。
相对于LA2329和LA1777, PI134417中的次生代谢物
质种类较少 , 以甲基酮类物质为研究的重点。
PI134417中可以检测到的甲基酮类物质包括2-十一
烷酮、2-十二烷酮、2-十三烷酮及2-十五烷酮, 其中
2-十一烷酮和2-十三烷酮的含量和作用占主导地位
(Lin et al., 1987; Antonious, 2001)。PI134417中甲
基酮类物质含量受季节影响, 但是物质种类变化不大
(George et al., 2005)。以上研究结果表明, PI134417
中甲基酮类物质的种类比较稳定, 而本研究结果也验
证了这一结论。PI134417中可以检测到少量的倍半萜
类物质 , 如δ-榄香烯 , 含量为0.9 μg·cm–2 (Eigen-
brode et al., 1996)和石竹烯, 含量为13.41 (24 h·10
g)–1(鲜重)(Bleeker et al., 2009)。本实验中可以检测
到5种倍半萜类物质, 包括以上2种, 其中δ-榄香烯的
含量最高。本实验中还检测到2种含量极高的酯类物
质——月桂酸乙酯(dodecanoic acid ethenyl ester)
和肉豆蔻酸乙酯(myristicacid vinyl ester)。目前番茄
中没有与之相关的报道。在其它一些植物中可以检测
到这2种酯类, 且它们对真菌具有一定的抗性作用
(Ledauphin et al., 2003; Ouattara et al., 2007)。
次生代谢物质为代谢组学重要的组成部分, 目前
在利用代谢组学研究番茄代谢途径、抗性机理及改善
番茄品质等方面取得了一定的进展(Mintz-Oron et
al., 2008; Iijima and Aoki, 2009; Mirnezhad et al.,
2010; McDowell et al., 2011)。PLS-DA多变量统计方
法属于有监督分析方法, 在已有知识的基础上建立信
息组(class information), 并利用所建立的组对未知
数据进行辨识、归类和预测, 能够从大量多维数据中
筛选出贡献于分类的主要差异成分(尹恒等, 2005;
陈天璐, 2011)。本实验证明次生代谢物质的种类和含
量在番茄种间和亚种间存在显著差异。相关的研究结
果均显示栽培番茄中次生代谢物质种类及含量较少。
多毛番茄中次生代谢物质种类较多, 不同的研究侧重
点有所不同, 最终检测出的次生代谢物质种类有一定
的差异。但是不同番茄材料中具有一些特异、稳定且
含量较高的次生代谢物质, 包括栽培番茄中的β-水芹
烯; LA1777中的γ-榄香烯和β-石竹烯; LA2329中的α-
姜烯; PI134417中的2-十一烷酮和2-十三烷酮。这些
特异且稳定的次生代谢物质是进一步开发和利用野
生番茄材料及次生代谢物质的关键所在。
致谢 番茄叶表次生代谢物质的GC-MS测定由农业
部蔬菜品质监督检验测试中心(北京)协助完成, 特此
感谢！
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郭广君等: 不同番茄种质叶表次生代谢物质 29
Secondary Metabolites on Leaf Surface of Different Tomato Species
Guangjun Guo1†, Jianchang Gao1†, Xiaoxuan Wang1, Yanmei Guo1, John C. Snyder2, Yongchen Du1*
1Institute of Vegetables and Flowers, Chinese Academy of Agricultural Sciences, Beijing 100081, China
2Department of Horticulture, University of Kentucky, Lexington 40546-0091, USA
Abstract Solanum habrochaites, an important tomato germplasm resource, is resistant to multiple insect pests and
produces an array of secondary metabolites on the leaf surface. We used gas chromatography-mass spectrometry
(GC-MS) to determine the secondary metabolites on the leaf surface of 4 tomato accessions: one S. lycopersicum 9706
and 3 S. habrochaites accessions LA1777, LA2329 and PI134417. The 3 S. habrochaites accessions produced high
amounts of secondary metabolites, whereas S. lycopersicum 9706 lacked most of these secondary metabolites. Secon-
dary metabolites on the 9706 leaf surface were 6 terpenoids, which included 3 monoterpenes and 3 sesquiterpenes, of
60.3% and 39.7%, respectively. LA2329 and LA1777 accumulated high amounts of sesquiterpenoids, but the types of
sesquiterpenes differed between accessions. α-zingiberene was the most abundant sesquiterpene (2 409.1 μg·g–1) in
LA2329. γ-Elemene and E-β-farnesene were the major sesquiterpenes in LA1777: 573.3 and 289.9 μg·g–1, respectively.
Dodecanoic acid ethenyl ester, at 5 312.8 μg·g–1, was the most abundant secondary metabolite in PI134417. This me-
tabolite has not previously been reported in any tomato species. In addition, methyl ketones, specifically 2-undecanone
and 2-tridecanone, at 689.8 and 1 459.7 μg·g–1, respectively, were abundant secondary metabolites in PI134417. Our
study provides the theoretical basis for the use of tomato germplasm resources and the development of secondary me-
tabolites.
Key words secondary metabolites, Solanum habrochaites, Solanum lycopersicum
Guo GJ, Gao JC, Wang XX, Guo YM, Snyder JC, Du YC (2014). Secondary metabolites on leaf surface of different
tomato species. Chin Bull Bot 49, 19–29.
———————————————
† These authors contributed equally in this paper.
* Author for correspondence. E-mail: yongchen.du@mail.caas.net.cn
(责任编辑: 白羽红)