全 文 ：热带亚热带植物学报 2004，12(4)：341-344
Journd of Tropical and Subtropical Botany
高空气球搭载实验对普通鸡冠花
抗氧化作用的诱变效应
翁德宝 汪海峰2
(1．江苏教育学院生物化学教研室，江苏南京210013；2．南京财经大学粮油食品检测中心，江苏南京210003)
摘要：利用高空气球搭载黄色普通鸡冠花(Celosia argentea L．)(yellow flower)种子，进行空间诱变处理。飞行高度为
40．112 km，飞行时间近4 h，回收后播种栽培，采收子一代(SP-)的花序和叶片。采用比色法研究搭载组和对照组花序、
叶片水提液对超氧阴离子自由基(0 一)和羟自由基(·OH)的清除作用，并测定分析了样品的VC，黄酮醇的含量和SOD
活力。结果表明，搭载组和对照组花序和叶片水提液均能降低·OH引发的还原型细胞色素C[Cyt·C(II)】氧化作用和
0f一对羟胺的氧化作用，而搭载组样品水提取液清除活性氧的能力均比对照组显著提高，这与其自由基清除剂含量和
活力的增高有关。这说明高空环境诱变处理对鸡冠花中抗氧化活性物质的合成和抗氧化功能产生了显著效应。
关键词：高空气球；鸡冠花；抗氧化作用
中图分类号：Q693 文献标识码：A 文章编号：1o05—3395(2004)04—0341一o4
The Effect of High Altitude Treatment on Antioxidation Activity
of Water Extract from Celosia argentea L．(Yellow Flower)
WENG De-bao WANG Ha i．feng
(1．Department of Biochemistry,Jiangsu Education Colege，Nanjing 210013，China；
2．And＆Test Center of Oil＆Foodstufs，Nanjing University of Finance&Economics，Nanjing 210003，China)
Abstract：The seeds of Celosia argentea L．(yelow fower)were carried by a high altitude baloon(CHAB)at al
altitude of40．1l2 km above sea level for about 4 hours．After the balloon returned on the ground
． the treated seeds
were stored for 8 months at 4℃ and then sowed． The inflorescences and leaves of the first generation were used
for water extraction． The efects of water extracts from inflorescences and leaves of treated and control plants on
scavenging of superoxide radical(O2 )and hydroxyl radical(·OH)were studied by colorimetric method，and the
contents of Vitamin C， flavonol and the activity of SOD of all samples were determined． The results showed that
the water extracts could reduce·OH induced oxidation of reductive Cyt·C(II 1 and inhibit O， induced oxidation
of hydroxylamine．The efects of water extracts from treated plants on scavenging active oxygen were more signifi．
cant than those from the control，indicating that high altitude condition treatment could increase antioxidation
activityin cockscombs．
Key words：High altitude balloon；Celosia argentea L．；Amtioxidation
20世纪60年代以后，国际上空间科学技术的
发展日新月异，随之也开创了空间植物学这一新兴
的科学领域，产生了一批诱变育种的科研成果。宇
宙空间存在特殊的物理条件，如高能重离子辐射、
收稿日期：2003-09-01 接受日期：2003—12—29
基金项目：江苏省资源生物技术重点实验室开放研究基金资助
超真空、微重力、超洁净等，当植物种子经空间搭
载、回收、种植后，其形态、生理和遗传性状等均会
发生不同程度的变化。目前，有关卫星搭载农作物、
花卉植物种子开展植物形态解剖、生长发育、遗传
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342 热带亚热带植物学报 第 l2卷
变异研究的报道较多 。国内也曾报道利用高空气
球搭载多种农作物种子，进行高空环境诱变处理，
探索诱变育种的新途径 堋。而通过高空气球搭载药
用植物的种子，研究高空环境对药用植物体内次生
代谢产物及其生物活性作用影响的报道尚未见到。
鸡冠花(Celosia argentea L．)为苋科青葙属一年
生草本植物，原产非洲、亚洲热带地区，能入药也可
供食用。我们长期开展了鸡冠花药食兼用的植物资
源研究利用工作 Ⅷ。在中国科学院空间科学与应用
研究中心的支持协助下，我们选择了多个鸡冠花栽
培品种的种子，搭载高空气球飞行，返地后进行培
植，以探索高空环境对鸡冠花的诱变影响，曾研究
了其植株内黄酮类化合物、籽油脂肪酸组分等次生
代谢产物的变化【“ 3】。
现代营养科学更为重视食物的生理调节功能，
尤其关注食物营养成分与抗肿瘤、抗衰老机理的相
关联系，食物本身的抗氧化能力已成为评价食物营
养保健价值的重要指标之一[1棚。目前，普遍认为能
有效清除自由基的物质有两类，一类是抗氧化酶类，
如超氧化物歧化酶(SOD)，过氧化氢酶(CAT)，谷胱
甘肽过氧化物酶(GSH—Px)等，植物是天然 SOD的
良好来源；另一类是非酶类天然抗氧化剂，如VC、
VE、B一胡萝 卜素、黄酮类化合物等营养素和活性物
质【 。
鸡冠花作为新型蔬菜的开发利用成果已经在
农业生产中推广应用[1 09，为了进一步选育具有较强
抗氧化作用能力和良好营养保健价值的应用新品
种，本实验研究高空气球搭载实验对鸡冠花抗氧化
作用和抗氧化活性物质合成的诱变效应。
l材料和方法
材料和处理 1997年秋于江苏教育学院园
地采集成熟的黄色普通鸡冠花(Celosia argentea L．)
(yelow flower)种子。经精选后，于 1998年 9月2日
随中国和德国空间科学合作项目：中德合作微重力
试验搭载高空气球。试验种子用纸袋包装放置于
0．8 mx0．8 mx0．8 m气球吊舱内并悬挂于4x10 m
高空气球下。舱内温度：-5-26~(3。起飞地点：东经
1 14．68。，北纬38．29。；降落地点：东经 1 14．85。，北纬
37．86~；平行飞行高度40．112km。飞行时间3h54min。
此高度的大气结构参数为：气温255-258 K空气密
度：3．972x10"3-3．443X10" kgIl- 压力3．03 hPat 51，地磁
刚度(GV)9．4，辐射流强为0．6 e m-2s 嘲。该处重力加
速度( 为9．67m s． 。
以地面4℃保存的部分精选种子作对照组，播
种前储藏了8个月。
培植 搭载种子落地回收后于4℃储藏了8
个月，次年春季将搭载组及对照组种子分别播种在
江苏教育学院园地内进行育苗。5月下旬取苗移栽，
搭载组和对照组秧苗分植于3个重复小区，每小区
移栽 30株，生长期内观察并记录其形态变化(另文
报道)，于 l0月中旬采收各组子一代(SP·)鸡冠花的
花序、叶片，除去花序中种子，自来水洗净后自然干
燥，粉碎备用。
样品处理 分别取搭载组、对照组的花序、叶
片各2．00 g干品，用40 ml双蒸水35~C~1]热2 h，浸
提3次，合并浸提液，1 000xg离心20 min，取上淆
液，过滤，定容于25 Il容量瓶中，制成4种 8％的样
品水提取液(每ml相当于80 mg样品)，置于4ol2下
备用。
实验方法 样品液对抗坏血酸体系产生的
·OH自由基的清除作用，按比色法[1q测定。由j
·OH可使红色的还原型细胞色素c[cyt·C(I)】氧
化褪色，根据褪色程度用比色法来衡量·OH的含
量。以样品液竞争性抑制·OH引发的Cyt·C(II)氧
化作用的效应表示其清除·OH的能力，测定 550 nm
处的吸光度 A值。空白组以双蒸水代替样品液，对
照组以双蒸水代替样品液、硫酸铜溶液和抗坏血酸
溶液。清除效应(％)=(A样品一A空白)／(A对照一A空白)×
100％。样品液对黄嘌呤-黄嘌呤氧化酶系统产生的
Oz 的清除作用，按羟胺氧化反应比色法[1 测定。
Oz 与盐酸羟胺反应生成NOz一，NO2-再与对氨基苯
磺酸和 a-萘胺产生显色反应，在 530nm处测定吸
光度A值，根据 A值的变化，检测样品液竞争性抑
$0oz 引发的羟胺氧化作用的效应，以表示其清除
02"-的能力。空白组以双蒸水代替样品液。清除效应
(％)：=(A空白一A样品)，A空白×100％。根据不同用量的样
品液对·OH,O2~的清除率，分别绘制抑制效应曲线
图(图1)，求出cIs 达到清除率50％的用量)。样品液
SOD活性测定采用亚硝酸盐法【1 蛋白质含量测定
采用考马斯亮蓝法【1 91，抗坏血酸(Vc)含量的测定采
用比色法[1 91。以上实验均采用南京建成生物工程研
究所提供的试剂盒测定。样品黄酮醇含量测定采用
HPLC法【1刁。上述各项实验，均3次重复，取平均值。
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第 4期 翁德宝等：高空气球搭载实验对普通鸡冠花抗氧化作用的诱变效应 343
2结果和分析
2．1清除活性氧的能力
本实验中，利用抗坏血酸体系产生·OH自由
基，利用黄嘌呤系统产生O2r。图l表明，黄色普通
鸡冠花搭载组和对照组的花序、叶片水提液均能抑
制·OH引发的还原型细胞色素c[cyt·C(I)]氧化
反应和O 对羟胺的氧化作用而引起的显色反应。
随着样品水提液用量的增大，清除·OH和Oz 的效
果也随之增强。搭载组的花序、叶片水提液对活性
氧的清除能力均分别比对照组提高。从表 l可以看
出，在清除·OH和02r的有效功能方面，搭载组水提
液的CI5。均比对照组低。显然，搭载组的两种样品
水提液的有效抗氧化活性更为显著。
水提液用量Water extract 1)
图 l鸡冠花花序(A、B)、叶片(C、D)水提液对自由基的清除效应
Fig．1 Scavenging efectsofwater extractsfromC argentea(yellowflower)inflorescences(A，13)andleaves(C，D)on·OHandO
CHAB：The seeds werc carried by the higl1 altitude balloon；Control：The seeds were kept on the ground．
襄 1 清除率达到50％的水提液用■(CI (BI)
Table l Amount(u 1)ofwater extract from inflorescences or leaves for halfscavenging of·OH and 02广
括号内数值为相当的样品重(u g)。Thevalueinparenthesesistheweightofsample，which unitis ug
ForCHAB seeFig．1．
2．2 鸡冠花花序、叶水提液中抗氧化活性物质的比较
表2表明，黄色普通鸡冠花搭载组花序水提液
的SOD活力比对照组增加了 13．1％(p<0．05)，VC
含量提高9．2％，黄酮醇含量(0．971％)比对照组
(0．450％)增加了ll5．8％，达极显著差异(p<0．O1)。鸡
冠花搭载组叶片水提液 SOD活力比对照组提高了
21．9％，增幅较大(p<0．05)，VC含量比对照组增加了
25，6％，增幅明显(p<0．05)，黄酮醇含量(0．197％)比对
照组(0．169％)提高了16．6％(p<0．05)。由此可见，搭
载组样品水提液对活性氧的清除能力显著增强，和
样品中天然抗氧化剂含量变化存在正相关的关系。
3结论
实验结果表明，黄色普通鸡冠花对照组花序、
叶片水提液显示一定的抗氧化作用(图1)。鸡冠花种
一c}，o】西ul西c∞> o∞工o．褂较釜察工o．茁
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热带亚热带植物学报 第 12卷
裹2黄色普通鸡冠花抗氯化活性和含量
Table 2 111e contents ofVitamin C。flavonol and SOD activity in cockcomb extracts
a：P<0．05．b：P<0．01；For CHAB see Fig．1
子经高空气球搭载处理以后，其子一代植株内抗氧
化活性物质 SOD、VC、黄酮类化合物的合成受到高
空环境条件的诱变作用，其含量均有较明显的增
加，从而进一步提高了鸡冠花花序、叶片清除活性
氧的有效功能。作者先前的研究已经证实，由于空
间生物学效应，搭载后的鸡冠花子一代植株花序中
黄酮醇甙元的含量、子一代籽油中不同脂肪酸的合
成均有明显变化【】 H。结合本研究的结果，可进一步
确认，高空环境诱变处理能促使植物体内次生代谢
产物，化学成分发生明显改变。这对于提高植物性
食物的营养保健价值和生理调节功能以及药用植
物有效药用成分含量，显然是一种有效技术。
致谢 中国科学院空间科学与应用研究中心对
本项研究给予了宝贵支持和帮助，谨致谢意。
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