全 文 ：植物生理学通讯 第 43卷 第 2期，2007年 4月250
多裂骆驼蓬的生物碱对黄瓜种子萌发的影响
刘建新 1,*，胡浩斌 2，赵国林 1
陇东学院 1生命科学系，2化学与化工学院，甘肃庆阳 745000
提要：经多裂骆驼蓬中生物碱处理过的黄瓜种子吸水量、呼吸速率、α-淀粉酶活性、GA1+3和ATP含量均下降，种子
膜透性增大，丙二醛含量提高 ；子叶中异柠檬酸裂解酶和羟基丙酮酸还原酶活性以及超弱发光(UWL)值也受到明显抑制。
其抑制或促进作用的程度均随着多裂骆驼蓬中生物碱浓度的提高而增强。
关键词：多裂骆驼蓬；生物碱；黄瓜；种子萌发
Effects of Alkaloid of Peganum multisectum Bobr on Seed Germination of
Cucumber (Cucumis sativus L.)
LIU Jian-Xin1,*, HU Hao-Bin2, ZHAO Guo-Lin1
1Department of Life Science, 2College of Chemistry and Chemical Engineering, Longdong University, Qingyang, Gansu 745000,
China
Abstract: Effects of alkaloid of Peganum multisectum on seed germination of cucumber (Cucumis sativus cv.
Jinchun No.3) were studied. The results indicated that alkaloid of P. multisectum markedly inhibited the water
absorption, respiratory rate and α-amylase activity of cucumber seeds, GA1+3 and ATP contents decreased,
whereas malondialdehyde (MDA) content and membrane permeability increased. The inhibition of alkaloid of P.
multisectum on isocitrate lyase and hydroxypyruvate reductase activities and ultraweak luminescence (UWL) of
cucumber cotyledons were also distinct, and the promoting or inhibitory effects of alkaloid of P. multisectum
were increased with the treated concentration increase.
Key words: Peganum multisectum; alkaloid; cucumber (Cucumis sativus); seed germination
收稿 2006-12-07 修定 　2007-02-28
资助 甘肃省教育厅科研基金(J YT 051 0-07 )。
* E-mail：l iu jx1964@163.com；Tel：0934-8 226017
多裂骆驼蓬为骆驼蓬属(Peganum)多年生草本
植物。骆驼蓬属植物共 6 种，我国有 3 种，即
骆驼蓬(P. harmala)、骆驼蒿(P. nigellastrum)和多
裂骆驼蓬(P. multisectum)，其中多裂骆驼蓬为我
国特有种，主要分布在西北部的干旱荒漠地区，
资源丰富(马骥和王勋陵 1998)。自 1841年Goebel
从骆驼蓬种子中分离出二氢骆驼蓬碱(Keith和Alna
1993)以来，人们对其活性成分的分离提取、结
构鉴定、杀虫抑菌和药理作用等开展了研究，认
为骆驼蓬属富含的多种生物碱是主要的活性成分
(Di Giorgio等 2004；Sobhani等 2002；潘启超等
1997)，具有消炎(Sokmen和Vavdar-Unlu 2000)、
抗癌(段金廒等 1998)、治疗帕金森氏病(Sourkes
2000)以及杀虫抑菌(刘建新等 2006；翁群芳等
2005)的作用。我们曾观察到多裂骆驼蓬的提取物
和生物碱对玉米、小麦、番茄种子的萌发和幼苗
早期生长具有抑制作用，而对幼苗后期生长则有
促进效应(刘建新和赵国林 2005；刘建新等 2004，
2006)。但生物碱抑制种子萌发的机制仍不清楚。
本文探讨多裂骆驼蓬的生物碱对黄瓜种子萌发过程
中内源赤霉素(GA1+3)含量、乙醛酸循环体和过氧
化物酶体中特异的异柠檬酸裂解酶和羟基丙酮酸还
原酶活性和超弱发光(ultraweak luminescence，
UWL)的影响。
材料与方法
黄瓜品种‘津春 3号’(Cucumis sativus L. cv.
Jinchun No.3)种子购自甘肃省庆阳市种子公司。
多裂骆驼蓬(Peganum multisectum Bobr)全株于2004
年 8月采自甘肃省环县，样品风干、粉碎过 40目
筛后保存备用。
多裂骆驼蓬中生物碱提取参照张学农等(1993)
植物生理学通讯 第 43卷 第 2期，2007年 4月 251
的方法并略加改进。取粉碎的多裂骆驼蓬样品，
以5倍于材料质量的85%乙醇溶液于85 ℃下回馏
提取 3次，每次 1 h，合并提取液，减压浓缩至
稠膏状，以 5%盐酸洗涤后过滤。滤液置于分液
漏斗中，加 1/3体积滤液量的氯仿，振摇，分层
后弃去氯仿层，如此反复处理 3次，处理后的酸
液中再加入 3倍体积的氯仿，充分振摇，迅速用
氨水调 pH至 8~9，继续振摇 3 min，静置分层后
取氯仿层，余液反复提取 5~6次，合并氯仿液，
回收氯仿后用盐酸洗涤，并以蒸馏水定容，用氨
水调 pH至 6。此提取液即为多裂骆驼蓬中总生物
碱的提取母液，浓度用每毫升溶液中材料的烘干
重表示(单位为 g·mL-1)。
做种子吸水试验时，选饱满、均一的黄瓜种
子 50粒，称其初始重量(1.60 g)后放入 50 mL小
烧杯中，分别加入 10 mL 0.05、0.10、0.20、
0.30 g·mL-1的多裂骆驼蓬的生物碱提取液，以蒸
馏水为对照，置于温度为 25 ℃的培养箱中萌发，
每隔 6 h取一次种子，吸干表面水分，立即称重，
按公式种子吸水量 =[(吸胀后种子重-吸胀前种子
重) /吸胀前种子重]×100% 计算。每处理重复 5
次。
做培养试验时，将饱满健康的黄瓜种子用
0.1% HgCl2消毒 10 min并漂洗干净后，整齐摆放
在铺有 2层滤纸的培养皿(直径 15 cm)中，每皿 15
粒，分别加入 5 mL 0 .05、0.10、0.20、0 .30
g·mL-1生物碱提取液，以蒸馏水作对照，重复 5
次。置于 25 ℃培养箱中暗萌发 2 d后在光强 700
µmol·m-2·s-1下(光照 16 h·d-1)培养，3 d后测定种
子膜相对透性(西北农业大学 1 9 8 7 )、丙二醛
(malondialdehyde, MDA)含量(张志良和瞿伟菁
2003)、α-淀粉酶活性(张志良和瞿伟菁 2003)、
GA1+3和ATP含量(王维光 1982)、黄瓜子叶异柠
檬酸裂解酶和羟基丙酮酸还原酶活性、UWL (张
新华等 2004)的变化。测定GA1+3含量时，称 0.35
g萌发种子，分 3次加入预冷的 80%甲醇共 3 mL，
在弱光下分次冰浴匀浆，匀浆液倒入离心管，于
4 ℃下以 5 000×g离心 10 min，取上清液，残渣
加 0.1 mL 80%甲醇，再离心 1次，合并上清液，
用GA1+3酶联免疫吸附试剂盒(购自中国农业大学)
测定其含量。异柠檬酸裂解酶和羟基丙酮酸还原
酶采用 Servettaz等(1976)文中的方法制备酶液，
按Dixon和Kornberg (1959)的方法测定异柠檬酸裂
解酶活性，按 Tolbert等(1970)文中的方法测定羟
基丙酮酸还原酶活性。
实验结果
1 多裂骆驼蓬中生物碱对黄瓜种子吸水速率的影响
由表 1可见，多裂骆驼蓬中生物碱对黄瓜种
子吸胀过程中相对含水量的增加有抑制作用，抑
制程度随其浓度的升高而增强。吸胀 48 h时的各
种浓度处理之间的种子吸水量无显著差异。
2 多裂骆驼蓬中生物碱对黄瓜萌发种子膜透性和
MDA含量的影响
从图 1看出，随着多裂骆驼蓬中生物碱浓度
的提高，黄瓜种子膜透性和MDA含量均上升，表
明多裂骆驼蓬中生物碱可加剧膜脂的过氧化，以
致膜结构损伤而透性增大。
表 1 多裂骆驼蓬中生物碱对黄瓜种子吸水速率的影响
Table 1 Effects of alkaloid of P. multisectum on water absorption of cucumber seeds
%

生物碱浓度 /g·mL-1
吸胀时间 /h
6 12 18 24 30 36 42 48
0 9.47a 14.62a 15.98a 20.03a 24.17a 25.76a 26.39a 27.13a
0.05 9.33a 12.97ab 14.77ab 19.57a 23.43ab 25.02ab 26.15a 27.05a
0.10 9.21a 11.81b 13.62b 17.22b 21.89b 23.85ab 25.73a 26.80a
0.20 8.86a 10.47b 12.84bc 16.57b 20.52b 22.33b 24.64ab 25.77a
0.30 8.22a 10.25b 11.61c 14.33c 18.37c 21.56b 23.22b 25.24a
　　同列不同字母表示 SSR 测验在 P<0.05 水平差异显著。
植物生理学通讯 第 43卷 第 2期，2007年 4月252
3 多裂骆驼蓬中生物碱对黄瓜萌发种子α-淀粉酶
活性和GA1+3含量的影响
从图 2可见，多裂骆驼蓬中生物碱对黄瓜种
子 α-淀粉酶活性和GA1+3含量有抑制作用，浓度
越大，抑制作用越强。
乙醛酸循环和过氧化物酶体中的关键酶(Presley和
Fowden 1965；Tolbert 等 1970)，其活性代表着
种子贮存脂肪向糖类转变及过氧化物酶体建成的速
率。由图 4可见，多裂骆驼蓬中生物碱抑制异柠
檬酸裂解酶和羟基丙酮酸还原酶的活性，浓度升
高的酶活性下降更加明显，表明多裂骆驼蓬中生
物碱抑制种子贮存期间脂肪向糖类的转变以及子叶
中过氧化物酶体的构建，从而抑制种子萌发后幼
苗的生长。
4 多裂骆驼蓬中生物碱对黄瓜种子呼吸速率和ATP
含量的影响
种子萌动过程中呼吸速率和ATP含量变化与
种子萌发密切相关。从图 3可见，多裂骆驼蓬中
生物碱抑制黄瓜种子的呼吸速率和ATP含量，且
抑制作用随着其浓度的升高而增强。
5 多裂骆驼蓬中生物碱对黄瓜子叶异柠檬酸裂解
酶及羟基丙酮酸还原酶活性的影响
异柠檬酸裂解酶和羟基丙酮酸还原酶分别是
6 多裂骆驼蓬中生物碱对黄瓜子叶UWL的影响
由图 5可知，多裂骆驼蓬中生物碱抑制黄瓜
子叶的UWL强度，抑制程度随着其浓度提高而增
强。
图 1 多裂骆驼蓬中生物碱对黄瓜种子膜相对
透性和MDA含量的影响
Fig.1 Effects of alkaloid of P. multisectum on membrane
permeability and MDA content of cucumber seeds
图 2 多裂骆驼蓬中生物碱对黄瓜种子 α-淀
粉酶活性和GA1+3含量的影响
Fig.2 Effects of alkaloid of P. multisectum on α-amylase
activity and GA1+3 content of cucumber seeds
图 4 多裂骆驼蓬中生物碱对黄瓜子叶异柠檬酸
裂解酶和羟基丙酮酸还原酶活性的影响
Fig.4 Effects of alkaloid of P. multisectum on activities
of isocitrate lyase and hydroxypyruvate reductase
of cucumber cotyledons
图 3 多裂骆驼蓬中生物碱对黄瓜种子呼吸
速率和ATP含量的影响
Fig.3 Effects alkaloid of P. multisectum on respiratory
rate and ATP content of cucumber seeds
植物生理学通讯 第 43卷 第 2期，2007年 4月 253
讨 论
生物碱是多裂骆驼蓬的主要有毒活性成分之
一。目前已从多裂骆驼蓬种子中分离出 7种生物
碱，从去果实和种子的地上部乙醇提取物中分离
到 6种(段金廒等 1998)，这些生物碱的基本结构
为β-咔波啉(β-carbolin)及喹唑啉(quinazoline)化合
物及衍生物。杨石先等(1987)认为，骆驼蓬种子
提取物中的主要活性生物碱为骆驼蓬碱(harmaline)
和去氢骆驼蓬碱(harmine)，其结构为吲哚的衍生
物，对油菜种子萌发的抑制作用因处理浓度和萌
发时间而异。浓度高、处理后萌发时间短，对
种子萌发势抑制作用强，浓度降低或萌发时间延
长即不再呈现出抑制作用。黄瓜种子的吸胀和种
子贮存物质的转化是其萌发后幼苗生长的前提，
本文结果表明，多裂骆驼蓬中生物碱抑制黄瓜种
子的吸水过程，其原因可能是种皮导水性降低所
致。此时，种子膜透性和MDA含量随多裂骆驼
蓬中生物碱浓度的增大而提高，表明细胞膜脂质
的过氧化导致膜透性增大可能是多裂骆驼蓬中生物
碱抑制黄瓜种子正常生理过程，降低种子活力的
原因。
种子萌发所需的物质和能量来源于贮存物质
的氧化分解，贮存物质的氧化分解需要水解酶的
参与(许传俊和李玲 2006)。本文结果表明，多裂
骆驼蓬中生物碱对黄瓜种子萌发过程中GA1+3的含
量和 α-淀粉酶活性有抑制作用，并呈现出明显的
浓度效应。同时，在多裂骆驼蓬中生物碱影响
下，黄瓜种子萌发过程中的呼吸速率和ATP含量
均下降。这说明多裂骆驼蓬中生物碱可能是通过
降低α-淀粉酶活性和ATP含量而影响贮存物质的
转化和能量供应的。
乙醛酸循环体和过氧化物酶体是高等植物的
两个重要细胞器。前者在油料种子萌发及幼苗生
长早期催化脂肪向糖类的转变以满足萌发及幼苗
生长的需要发挥作用；随着贮存的脂肪的降解，
乙醛酸循环体中酶活性逐渐下降，而子叶中过氧
化物酶体则相应增加，于是光合器官随之发育形
成。本文结果表明，经多裂骆驼蓬中生物碱处理
的黄瓜种子于暗中萌发 2 d后，再放在光下培养
3 d的黄瓜子叶中的异柠檬酸裂解酶和羟基丙酮酸
还原酶活性随着处理浓度的增大而下降。说明多
裂骆驼蓬中生物碱是通过抑制种子贮存脂肪向糖
类的转变及过氧化物酶体的建成而抑制萌发后幼
苗生长发育的。
UWL是一种来自活细胞的电磁信号，主要来
源于细胞内的核酸合成反应和发生在细胞膜上的
氧化还原过程(习岗 1994)，因此UWL可作为植物
体内代谢强弱的物理指标。本文结果显示，多裂
骆驼蓬中生物碱处理的黄瓜子叶中UWL下降，并
且随着处理浓度的增大，UWL和膜脂过氧化产物
MDA同步下降。据此推测，活性氧引发的膜脂
过氧化连锁反应可能不是子叶UWL降低的主要原
因，很可能是由于细胞内核酸合成反应受到抑制
的结果。
参考文献
段金廒, 周荣汗, 赵守训, 车镇涛(1998). 多裂骆驼蓬种子中生物
碱的化学组成和抗癌活性研究. 中国药科大学学报, 29 (1):
21~23
刘建新, 胡浩斌, 赵国林, 王鑫(2006). 多裂骆驼蓬中生物碱类物
质对小麦种子萌发和幼苗生长的影响. 植物生理学通讯, 42
(2): 213~216
刘建新, 赵国林(2005). 多裂骆驼蓬乙醇提取液浸种对番茄幼苗
生长的影响. 中国蔬菜, (8): 12~14
刘建新, 赵国林, 雷蕊霞(2004). 骆驼蓬提取物对玉米种子萌发
和壮苗的影响. 西北植物学报, 24 (5): 903~906
刘建新, 赵国林, 薛林贵(2006). 多裂骆驼蓬生物碱类物质抑菌
杀虫活性研究. 植物保护, 32 (5): 41~44
马骥, 王勋陵(1998). 中国荒漠地区骆驼蓬属植物种类与分布. 中
国沙漠, 18 (2): 131~132
潘启超, 杨小平, 李春杰, 潘伟光(1997). 骆驼蓬总碱药理作用的
研究. 中山医科大学学报, 18 (3): 165~167
王维光(1982). 虫荧光素酶系的制备及性质. 植物生理学通讯, (4):
图 5 多裂骆驼蓬中生物碱对黄瓜子叶UWL的影响
Fig.5 Effects of alkaloid of P. multisectum on
UWL of cucumber cotyledons
植物生理学通讯 第 43卷 第 2期，2007年 4月254
38~41
翁群芳, 钟国华, 胡美英, 罗建军, 李晓刚(2005). 骆驼蓬提取物
对松材线虫的生物活性及生理效应. 中国农业科学, 38 (10):
2014~2022
西北农业大学(1987). 植物生理学实验指导. 西安: 陕西科学技
术出版社, 149~151
习岗(1994). 植物超弱发光及其在农业上的应用. 物理, 23 (9):
548~552
许传俊, 李玲(2006). GA信号转导. 植物生理学通讯, 42 (5):
961~965
杨石先, 陈茹玉, 武振亮, 史延年, 刘准, 张春香(1987). 骆驼蓬中
活性物质的研究. 植物生理学通讯, (1): 18~21
张新华, 杨洪强, 李富军, 张伟(2004). 杏花开放过程中超弱发光
和ATP及活性氧含量的变化. 植物生理与分子生物学学报,
30 (1): 41~44
张学农, 孙殿甲, 孟怡(1993). 骆驼蓬生物碱提取方法的研究. 新
疆医学院学报, 16 (4): 350~351
张志良, 瞿伟菁(2003). 植物生理学实验指导. 第 3版. 北京: 高
等教育出版社, 135~137, 274~277
Di Giorgio C, Delmas F, Ollivier E, Elias R, Balansard G, Timon-
David P (2004). In vitro activity of the β-carboline alkaloids
harmane, harmine, and harmaline toward parasites of the
species Leishmania infantum. Exp Parasitol, 106 (3): 67~
7 4
Dixon GH, Kornberg HL (1959). Assay methods for key enzymes
of glyoxylate cycle. Biochem J, 72: 39~56
Keith AT, Alna RJ (1993). Technical and commercial aspect of
biocontrol products. Pesti Sci, 37: 315~322
Presley HJ, Fowden L (1965). Acid phosphatase and isocitritase
production during seed germination. Phytochemistry, 4:
169~175
Servettaz O, Cortesi F, Longo CP (1976). Effect of benzyladenine
on some enzymes of mitochondria and microbodies in ex-
cised sunflower cotyledons. Plant Physiol, 58: 569~572
Sobhani AM, Ebrahimi SA, Mahmoudianl M (2002). An in vitro
evaluation of human DNA topoisomerase I inhibition by
Peganum harmala L. seeds extract and its β-carboline
alkaloids. J Pharm Pharmaceut Sci, 5 (1): 19~23
Sokmen A, Vavdar-Unlu G (2000). Antimicrobial activities of
methanolic extracts of various plants growing in the Sivas
district. Turkish J Infection, 14 (2): 253~256
Sourkes TL (2000). When harmine was tested in Parkinson’s
disease: an historical episode circum 1930. In: Fifth Annual
Meeting of the International Society for the History of the
Neurosciences. Rhode Island, USA
Tolbert NE, Yamazaki RK, Oeser A (1970). Localization and
properties of hydroxypyruvate and glyoxylate reductases in
spinach leaf particles. J Biol Chem, 245: 5129~5136