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喜树生物碱在喜树植株中的分布



全 文 :植物生理学通讯 第 44卷 第 5期,2008年 10月 873
喜树生物碱在喜树植株中的分布
杨磊, 李晓娟, 赵春建, 李佳慧, 祖元刚 *
东北林业大学森林植物生态学教育部重点实验室, 哈尔滨 150040
提要: 采用高效液相法测定喜树植株不同部位的生物碱(喜树碱、10-羟基喜树碱)含量的结果表明, 十年生喜树叶中的喜树
碱含量最高(0.1102%), 非木质化茎的(0.0588%)略高于木质化茎的(0.0491%), 主干上部(0.0604%)和主干近根部(0.0641%)
高于主干中部(0.0447%), 根部一级侧根(0.0968%)中含量也较高。10-羟基喜树碱在二级侧根中含量最高(0.4950%), 木质化
茎(0.0473%)明显高于非木质化茎(0.0125%), 主干中含量分布与喜树碱相似, 叶中含量为0.0905%。
关键词: 喜树; 10-羟基喜树碱; 喜树碱; 高效液相色谱
Distribution of Camptothecin and 10-hydroxycamptothecin in Plant of
Camptotheca acuminata Decne.
YANG Lei, LI Xiao-Juan, ZHAO Chun-Jian, LI Jia-Hui, ZU Yuan-Gang*
Key Laboratory of Forest Plant Ecology, Ministry of Education, Northeast Forestry University, Harbin 150040, China
Abstract: Contents of two main alkaloids [camptothecin (CPT) and 10-hydroxycamptothecin (HCPT)] in plant
of Camptotheca acuminata were detected by HPLC. The results showed that CPT content in leaves of 10 years
old C. acuminata was the highest (0.1102%), CPT content in non-lignified stem (0.0588%) was higher than that
in lignified stem (0.0491%), and CPT content in the middle trunk was lower than those in the other parts. And
also CPT content in first lateral roots (0.0968%) was higher. HCPT content in the sub lateral roots was the
highest (0.4950%). And HCPT content in the lignified stem (0.0473%) was higher than that in non-lignified stem
(0.0125%) obviously. The distribution of HCPT in the trunk was the same as CPT. HCPT content in leaves was
0.0905%.
Key words: Camptotheca acuminata; 10-hydroxycamptothecin; camptothecin; HPLC
收稿 2008-05-28 修定 2008-08-05
资助 国家科技支撑计划项目(200 6BAD18B04)。
* 通讯作者 ( E-m a i l : z y g or l @ v i p . h l . c n ; T el : 0 4 5 1 -
8 2 1 9 1 5 1 7 )。
喜树是蓝果树科 ( N y s s a c e a e )喜树属
(Camptotheca)多年生亚热带落叶阔叶树, 主要分布
于我国长江流域和西南各省(区), 是我国特有树种
(中国植物志编委会 1983)。因其全株含有喜树碱
( campto thecin , CPT)和 1 0- 羟基喜树碱( 10 -
hydroxycamptothecin, HCPT)等多种具有抗肿瘤活
性的生物碱而倍受关注(Sakato等 1974)。10-羟基
喜树碱是喜树碱天然衍生物, 是抗癌活性最强的一
种, 且毒副作用更小(袁云和骆志义 1979)。虽然茜
草科( R ub i a ce a e ) ( T a fu r 等 1 9 7 6 )、马钱科
(Loganiaceae) (Dai等1999)等多种植物中也含有喜
树碱, 但含量均较低。喜树的不同器官中喜树碱含
量分布已有过报道(林隆泽等1977; 徐任生等1977;
Liu和 Adams 1996; Buta和Worley 1976; Lopez-
Meyer等 1994), 但由于采样时间、部位、分析方
法等原因, 结果并不一致。本文采用高效液相色谱
法(HPLC), 分析了十年生喜树植株、幼苗和发芽
前果实不同部位的生物碱(喜树碱、10-羟基喜树
碱)含量, 查明其在植株内的分布状况, 以期合理利
用其资源时参考。
材料与方法
十年生喜树(Camptotheca acuminata Decne.)和
喜树幼苗均采自我校温室。
十年生喜树分为根(主根、一级侧根、二级
侧根)、主干(上部、中部、近根部)、茎(木质
化茎、非木质化茎)、叶(叶柄、主脉、去主脉
的叶片), 其中主干(上部、中部、近根部)和木质
化茎按皮、木质部、髓再分为三部分。喜树果
实于 2005年 12月采自四川省广汉市林业局苗圃,
2006年 2月分别作 3种处理: (1)测定果皮、种皮
和胚中喜树碱和10-羟基喜树碱含量; (2)种子温水
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浸泡 24 h后放在气候箱中, 发芽后第 20天测定子
叶、胚轴、胚根和果壳中的喜树碱和 10-羟基喜
树碱含量; (3)果实种子发芽后播种, 此后每月采集
一次, 共 4次, 每次取 4株苗, 测定根、茎、叶中
的喜树碱和 10-羟基喜树碱含量。所有材料采后
均用蒸馏水洗净, 于 80 ℃中烘至恒重, 粉碎, 放在
干燥器中避光保存备用。
仪器为日本 Jasco高效液相色谱仪、PU-980
型泵、Jasco UV-975型紫外检测、DT系列电子
天平(江苏常熟长青仪器仪表厂)、分析天平(北京
赛多利斯天平有限公司)、KQ-250DB型超声波发
生器(昆山市超声仪器有限公司)。色谱纯乙腈购
自 Sigma公司, 其余试剂均为国产分析纯, 自制双
重蒸馏水。喜树碱和 10-羟基喜树碱的标准样品
购自日本和光纯药工业株式会社, 纯度均为 98%。
准确称取样品, 以55%乙醇为提取液, 按每克
样品50 mL抽提液的液固相比加入提取液, 超声(功
率 250 W, 频率 40 kHz)提取 30 min后, 取 1 mL于
室温下以 13 201×g离心 5 min, 取 10 µL上清液进
样分析。
生物碱含量测定参照祖元刚等(2004)文中的方
法。生物碱平均含量 X– n计算方式为: X– n=Σ(Xn×
Wn)/ΣWn。Xn: 同一器官各组织含量; Wn: 同一器官
各组织干重。
结果与讨论
1 喜树不同组织和部位的生物碱含量
从图1和表1可见: (1)喜树全株均含喜树碱和
10-羟基喜树碱, 各器官中存有较大差异。叶中平
均喜树碱含量最高(0 .1102%) , 一级侧根次之
(0.0968%), 二级侧根最低(0.0630%)。与喜树碱分
布相反 , 二级侧根中 10- 羟基喜树碱含量最高
(0.4950%); 主根和一级侧根含量相差不大; 近根部
主干>上部主干>中部主干; 茎中含量最低, 其中非
木质化的茎中更低(0.0125%), 木质化的茎中为
0.0473%; 叶中为 0.0905% (图 1)。
(2)不同组织间2种生物碱含量有差异, 叶部去
主脉的叶片中 2种生物碱含量比主脉和叶柄的高,
主脉中喜树碱含量比叶柄稍低, 而 10-羟基喜树碱
含量高于叶柄。木质化茎中 2种生物碱含量是皮
部>髓部>木质部。喜树主干中喜树碱含量为髓
部>皮部>木质部, 10-羟基喜树碱含量是皮部>木质
部>髓部, 由外至内逐渐降低。无论主根还是一
级侧根, 喜树碱含量均是皮部>维管柱, 10-羟基
喜树碱含量与喜树碱正好相反, 为维管柱>皮部
(表 1 )。
2 喜树幼苗生长初期各部位中的生物碱含量
图2和图3显示: (1)不同时期喜树幼苗中生物
碱含量有差异。气候箱中培养20 d的喜树幼苗, 其
子叶已完全展开, 真叶尚未长出, 此时喜树碱在子
叶中分布最多(0.2901%), 胚轴中次之(0.0951%), 果
壳和胚根中分别为 0.04197%和 0.0246%, 全株为
0.0814%; 10-羟基喜树碱含量以子叶和胚根中居多,
分别是 0.1626% 和 0.1327%, 胚轴和果壳中较
少为 0.0220%、0.0193%, 平均含量为0.0454% (图
2)。这与张玉红等(2002)报道的喜树真叶出现前,
子叶中喜树碱含量最高, 胚轴和胚根中次之的结果
相一致。
图 2 喜树幼苗生长初期不同部位中生物碱含量的比较
Fig.2 Comparison of alkaloids contents in different
parts of seedling of C. acuminata
(2)不同时期喜树幼苗中生物碱含量有差异(图
3)。除 1月份的苗中喜树碱含量分布为根>叶>茎
以外, 2~4月的苗均是叶>茎>根; 10-羟基喜树碱含
量则是 1月为叶>茎>根, 2月为茎>叶>根, 3、4月
为茎>根>叶。其中, 1~4月的叶中喜树碱含量分别
图 1 喜树体内喜树碱和 10-羟基喜树碱平均含量的分布
Fig.1 Distribution of CPT and HCPT
in plant of C. acuminata
1: 叶部; 2: 非木质化茎; 3: 木质化茎; 4: 主干上部; 5: 主干中
部; 6: 主干下部; 7: 主根; 8: 一级侧根; 9: 二级侧根。
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表 1 喜树不同组织和部位中生物碱的含量
Table 1 Contents of alkaloids in different tissues and parts of C. acuminata
组织和部位 喜树碱含量 /% 10-羟基喜树碱含量 /% 干重 /g
叶部 叶柄 0.0725 0.0132 1.25
主脉 0.0614 0.0508 3.21
去主脉叶片 0.1205 0.1018 5.39
平均含量 X– n 0.1102 0.0905 —
茎部 非木质化茎 0.0588 0.0125 3.38
木质化茎 皮 0.0811 0.0493 10.78
木质部 0.0291 0.0461 16.71
髓 0.0389 0.0450 1.04
平均含量 X– n 0.0491 0.0473 —
主干 上部 皮 0.1050 0.1809 3.77
木质部 0.0407 0.1461 8.72
髓 0.1081 0.0563 0.0764
平均含量 X– n 0.0604 0.1560 —
中部 皮 0.0828 0.1992 4.51
木质部 0.0301 0.1070 11.83
髓 0.0939 0.0567 0.0211
平均含量 X– n 0.0447 0.1323 —
近根部 皮 0.1002 0.2929 8.29
木质部 0.0485 0.1876 19.32
髓 0.2655 0.5514 0.0107
平均含量 X– n 0.0641 0.2193 —
根部 主根 主根皮 0.0719 0.1390 5.85
主根维管柱 0.0678 0.1617 17.71
平均含量 X– n 0.0688 0.1561 —
一级侧根 一级侧根皮 0.1293 0.1650 4.89
一级侧根维管柱 0.0680 0.2081 5.52
平均含量 X– n 0.0968 0.1879 —
二级侧根 0.0630 0.4950 3.26
      
图 3 喜树幼苗生长初期各部位中生物碱含量的比较
Fig.3 Comparison of alkaloids contents in various
parts of seedling of C. acuminata
是 0.0196%、0.0339%、0.0258%、0.0383%; 10-
羟基喜树碱则为 0.0368%、0.0007%、0.0004%、
0 . 0 0 0 5 %。1 ~ 4 月的茎中喜树碱含量分别是
0.0145%、0.0200%、0.0095%、0.0167%; 10-
羟基喜树碱含量分别是 0 . 0 3 6 1 %、0 . 0 0 1 5 %、
0.0011%、0.0014%。茎与叶中这两种生物碱的
含量变化相似, 1~2月喜树碱明显增加, 之后先下
降后上升; 10-羟基喜树碱含量均是1月和2月有显
著下降, 之后无明显变化。1~4月根中喜树碱含量
分别是 0 . 0 5 3 0 %、0 . 0 1 6 5 %、0 . 0 0 8 8 %、
0.0104%, 前三个月逐渐减少, 第 4个月略有上升;
1 0 - 羟基喜树碱含量分别是 0、0 . 0 0 0 3 5 %、
0.00043%、0.00074%, 逐渐增高。
3 喜树果实各部分的生物碱含量
从图 4可见, 果皮、种皮和胚中的喜树碱含
量分别是 0.0041%、0.0590%、0.1954%; 10-羟
基喜树碱含量是 0.0122%、0.0585%、0.1468%。
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图 4 喜树果实各部位的生物碱含量比较
Fig.4 Comparison of alkaloids contents in various
parts of fruit of C. acuminata
这两种生物碱含量由外至内(果皮、种皮、胚)均
是逐渐增高的。
参考文献
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