全 文 ：武汉植物学研究 2007，25(4)：360～365
Journal of Wuhan Botanical Research
补骨脂中呋喃香豆素类物质的积累规律及组织定位
秦玲，刘文哲
(西北大学生命科学学院，西安 710069)
摘 要：应用高效液相色谱技术，分析了补骨脂(Psoralea corylifolia)不同器官、不同发育时期补骨脂素和异补骨脂
素的含量变化规律。2种呋喃香豆素类物质在补骨脂的根、茎、叶、花、果实和种子中均有积累，其含量在果实中最
高，根中最低，幼嫩茎叶高于成熟茎叶，成熟期果实高于幼嫩期果实。通过组织化学和荧光显微技术对呋喃香豆素
类物质的定位研究，同时结合分泌腔的系数与2种呋喃香豆素的含量相关性分析 ，证明补骨脂中分泌腔是 2种呋
喃香豆素积累的主要场所。
关键词：补骨脂；补骨脂素；异补骨脂素；分泌腔；组织化学；荧光显微术
中图分类号：Q946．82 文献标识码：A 文章编号：1000—470X(2007)04—0360—06
Accumulation and Histological Localizations of
Furanocoumarins in Psoralea corylifolia
QIN Ling，LIU Wen-Zhe’
(Colege oflife Science，Nonhw~t I ，Xian 710069，China)
Abstract：The contents of two furanocoumarins in diferent organs and developmental stages from Psoralea
corylifolia were analyzed by HPLC．The analysis indicated that psoralen and isopsoralen were accumulated
in roots，stems，leaves，and seeds of P．corylifolia，with the hi ghest content appeared in fruits and the lowest
in roots．The contents of the two furanocoumarins in young shoots and leaves were higher than that in mature
shoots and leaves，and the contents of the two furanocoumarins in rape fruits were higher than in young
fruits．Furthermore，there was a linear relationship between furanocoumarins content and secretory cavities
index on leaf in P corylifolia．Furanocoumarins were located in secretory cavities of P．coryl([olia by
histochemistry and corelation analysis of the furanocoumarins content and secretory cavities index on leaf．
Key words：Psoralea corylifolia；Psoralen；Isopsoralen；Secretory cavity；Histochemistry；Fluorescence
microscopy
补骨脂 (Psoralea corylifolia L．)为豆科(Legu．
minosae)蝶形花亚科(Papilionoideae)的重要药用植
物，全株被白色柔毛及黑棕色腺点，栽培或野生L1 J。
补骨脂素(psoralen)和异补骨脂素(isopsoralen)属呋
喃香豆素类物质，是补骨脂的主要有效成分 ，因
具有吸收紫外线的特性，在光敏医药、光敏农药及分
子生物学等领域具有广泛的用途 。已有研究表
明，它可以在暗光下嵌入 DNA分子的胸腺嘧啶碱基
对之间，紫外光(432 nm)照射下，呋喃环或吡喃环
上的双键与胸腺嘧啶碱基发生光环构反应，并释放
单态氧等活性物质，使其生物活性得到显著增强。
如果呋喃香豆素的两个活泼双键同时与 DNA双股
链上的碱基发生光环构产生双交链物。它会诱导有
机体发生突变以及引发过敏性皮炎 。那么，植物
体究竟哪些组织合成此类物质?为什么不会对其自
身组织造成毒害?分布于植物体地上器官的腺体与
该类物质的合成有无关系?
目前人们对补骨脂的研究多集中在以补骨脂素
和异补骨脂素为主要成分的片剂或酊剂中的含量测
定 ，以及以补骨脂果实为主要原料的提取工艺的
探索上。 ，而对该植物体中补骨脂素和异补骨脂
素的含量变化规律和积累部位的研究尚未见报道。
我们对补骨脂茎、叶和果实发育过程中补骨脂素和
异补骨脂素的积累规律进行了研究，并与不同发育
时期二者的含量进行对比分析，结合荧光显微技术
和组织化学方法对二者进行组织定位，确定二者在
各器官中的积累部位和分布规律，以期为合理评价、
采收及利用补骨脂资源提供科学依据。
收稿日期：2007—02—01，修回日期：2007—04—19。
作者简介：秦玲(1982一)，女，在读硕士生，主要从事结构植物学研究。
}通讯作者(Author for corespondence．E-mail：1wenzhe@nwl1．edu．an)。
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第4期 秦 玲等 ：补骨脂中呋喃香豆素类物质的积累规律及组织定位 36l
1 材料与方法
1．1 植物材料
补骨脂(Psoralea corylifolia L．)于 2005年 9月
取自西北大学生物系实验园内的栽培植株(经西北
大学生命科学学院胡正海教授鉴定)。随机选取 10
株当年生、长势相近且处于盛花期的植株，将地上部
分和根分开，地上部分 自茎尖向下分别采集每个节
上的叶和节间，以每 3片叶子及其间的茎段作为一
个发育时期，连续划分，叶中共计7个发育时期(以
D表示)；茎中共计 6个发育时期(以 d表示)。根
据不同发育时期果实的体积大小不同，用游标卡尺
分别测量果实的长 ×宽 ×高，将果实分为4个时期：
果期 I(约3．25 mm×1．75 mm×0．75 mm)、果期 Ⅱ
(约 3．75 mm×2．0 mm×0．75 mm)、果期 11(约
4．75 ITlm ×2．75 mm ×1．5 mm)和果 期 1V(约
5．0 mm×3．0 mm×1．5 mm)。将每个样品分成两
组，一组样品用于结构观察，另一组样品用于含量
分析。
1．2 光学显微镜观察
将 1．1中用于结构观察的材料切成 1 mm 的小
块，用 2．5％戊二醛和 1％锇酸双重固定，酒精系列
脱水，Epon812包埋，Reiche-Jung超薄切片机切片，
将 1—2 txm的半薄切片用天青．亚甲基蓝染色。
Leica DMLB显微镜观察并照相。
1．3 呋喃香豆素的组织定位
(1)在一定波长紫外光的激发下呋喃香豆素能
够自发荧光 J，利用这一特性，取新鲜叶片和果实，
徒手切片或在 Leica CM1850冰冻切片机上切片，切
片厚度 20～30 txm，Leica DMLB荧光显微镜，在
432 Ril UV光激发下，观察腺体中呋喃香豆素的自
发荧光并照相。
(2)取新鲜叶片和果实，徒手切片或在 Leica
CM1850冰冻切片机上切片，厚度为 20 txm，分别滴
加香草醛和 10％ KOH甲醇溶液，立即于显微镜下
观察腺体的显色反应并照相。
对于上述两种定位呋喃香豆素的方法，根据
Zobel and Brown 10]的处理方法设置了同步阴性对
照实验，即将新鲜叶片和果实置于近沸点的水中煮
10 min，溶去呋喃香豆素后取出，自然晾干，再检测
自发荧光和显色反应并照相。以补骨脂素标准品为
阳性对照。
1．4 分泌腔与呋喃香豆素含量的相关性分析
通过叶中分泌腔的分布系数与补骨脂素和异补
骨脂素的含量(％干重)的线性关系，说明分泌腔与
呋喃香豆素相关性。分泌腔的分布系数 =分泌腔体
积(近似为圆球形，txm )×密度(个数／mm )。将
1．1中用于含量分析的叶片，在光学显微镜下随机
选取 10个 1 mm×1 min的视野统计分泌腔个数以
计算其密度，同时用显微镜配备的测微尺测量每个
分泌腔的直径，计算分泌腔的体积。
1．5 补骨脂素和异补骨脂素的提取和含量分析
将 1．1中准备好的材料洗净，置于 60c【=恒温干
燥箱中干燥至恒重，粉碎，称重(每样约 100 mg)，置
于离心管中加 20 mL甲醇，超声波提取 20 min后，
再加入 10 mL甲醇，超声波提取 10 min，过滤，滤液
置50 mL量瓶中，用少量甲醇分次洗涤容器和残渣，
洗液滤人同一量瓶中，减压蒸发至干燥，剩余部分溶
解在1 mL色谱纯甲醇中，再经微孔滤膜(0．45 txm)
滤过，取续滤液，即得供试品溶液。
用 HPLC 法 分 析 含 量。岛 津 VP．ODS 柱
(4．6 mm×150 mm )，C 预柱；流动相：乙腈／水
(V／V，30／70)；流速：1 mL·rain～；检 测 波 长：
246 nm；进样量：10 txL；柱温：20c【=。分别吸取标准
品溶液(浓度为0．12 mg·mL )4、6、8、10、12 L进
样，在上述色谱条件下测定峰面积，并以峰面积为
，进样量( g)为 ，，绘制标准曲线，得线性回归方
程：补骨脂素为 Y=0．0189x+0．2587，r=0．9994，线
性范围为 0．4643～1．4288 txg。异补骨脂素为 Y=
0．0226x+0．2455，r=0．9967，线性范围为 0．5211～
1．4522 txg。将样品按照上述色谱条件分别进样分
析，每样重复3次，取 3次峰面积的平均值，根据线
性回归方程求出样品中两种呋喃香豆素的质量
(txg)，由提取液体积(1 mL)及补骨脂材料粉末质
量(100 mg)可求得材料中补骨脂素和异补骨脂素
的百分含量。
补骨脂素(批号：110739-200309)、异补骨脂素
标准品(批号：110738．200309)由中国药品生物制品
检定所提供。乙腈为色谱纯，水为重蒸水，其余试剂
均为分析纯。
2 结果
2．1 不同器官中呋喃香豆素的含量变化
补骨脂各器官中均含有补骨脂素和异补骨脂
素，且异补骨脂素的含量均高于补骨脂素。补骨脂
素含量以花、果实和种子中较高，分别为 0．239％、
0．656％和0．421％，各器官间的含量差异显著(P<
0．05)。根中补骨脂素含量较少，成熟叶中含量最
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362 武 汉 植 物 学 研 究 第 25卷
少。异补骨脂素含量与补骨脂素含量的分布具有相
似的规律，也 以花、果实和种子中较高，分别为
0．609％、0．689％和0．603％，与其他器官相比差异
极其显著(p<0．01)。成熟叶中异补骨脂素含量较
少，根中含量最少(图 1)。
．g
莹
8
呈
墨
root stem leaf flower fruit seed
Organs
图 1 不同器官中补骨脂素和异补骨脂素的含量
Fig．1 Psoralen and isopsoralen contents in diferent organs
2．2 不同发育时期茎、叶和果实中呋喃香豆素的含
量变化
为了分析补骨脂素和异补骨脂素在植物体(主
要是地上器官)的积累规律，我们采集了不同发育
时期补骨脂的叶、茎和果实，对其补骨脂素和异补骨
脂素的含量进行了比较分析。
2．2．1 叶中呋喃香豆素的含量变化 补骨脂素和
异补骨脂素含量在幼叶中最高，达 到 0．13％ 和
0．38％(D1)；随着叶的发育，叶片表面积逐渐增大，
补骨脂素和异补骨脂素的含量逐渐降低，分别为
0．09％和0．21％(D2)；当叶片发育接近成熟，其补
骨脂素和异补骨脂素的含量迅速降至 0．05％和
0．09％(D4)；在发育完全成熟的叶中，叶片表面积
达到最大，其补骨脂素和异补骨脂素含量逐渐降低
并接近一定值，分别为0．o4％和0．05％(D5～D7)
(图2)。
． g
g
j
8
0
芒
图 2 不同发育时期叶中补骨脂素和异补
骨脂素的含量变化
Fig．2 Contents of 2 furanocoumarlns at diferent leaf
ages of Psoralea corylifolia leaves
2．2．2 茎中呋喃香豆素类物质的含量变化 茎发
育过程中，补骨脂素和异补骨脂素含量动态变化规
律与叶中类似，在幼茎中含量较高(d2)，分别为
0．18％和0．25％，较茎段的成熟部分差异显著(P<
0．05)。越接近植株基部节问，茎越发育成熟，其补
骨脂素和异补骨素含量越低(图3)。
c芎
旦
重
g
U
图 3 不同发育时期茎中补骨脂素和
异补骨脂素的含量变化
Fig．3 Contents of 2 furanocomnarins at diferent
internodes of Psoralea coryl／foZ／~stems
2．2．3 果实中呋喃香豆素的含量变化 对不同发
育时期果实中2种呋喃香豆素类物质的含量测定表
明，随着果实体积不断增大，果实逐渐发育成熟，呋
喃香豆素类物质的含量逐渐增高，完全成熟的黑褐
色果实(果期IV)中呋喃香豆素类物质的总含量最
高，达 1．34％，显著高于幼嫩期的果实(果期 I、
I)，略高于成熟期的绿色果实(果期1I)(图4)。
图 4 不同发育时期果实中补骨脂素和
异补骨脂素的含量变化
Fig．4 Contents of psoralen an d Isopsoralen in
diferent development stages of fruit
2．3 呋喃香豆素的组织定位
呋喃香豆素在紫外光(432 nm)激发下能产生
自发荧光，分布于叶、茎及果实表皮层的分泌腔中均
出现不同程度的红色自发荧光。结合补骨脂素和异
补骨脂素标准品在紫外光下所发荧光的颜色与各组
织材料进行对比，发现分泌腔的自发荧光颜色(图
5：B)与标准品的颜色相同(图 5：A)(阳性对照)。
而在阴性对照实验中，分泌腔不发荧光(图5：C)。
对补骨脂营养器官和繁殖器官进行的组织化学
显色反应结果表明，10％KOH的甲醇溶液和香草醛
水溶液除在根中显色不明显外，在叶、果实等各器官
的分泌腔中均有 良好的显色反应。其中，10％KOH
甲醇溶液使分泌腔呈现浅红色(图5：F)，香草醛水
溶液使分泌腔呈现深红色(图5：H)，与补骨脂素标
准品相同(图5：E，G)。而在阴性对照实验中，分泌
腔均不显色(图5：I)。
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2．4 呋喃香豆素的含量与分泌腔的关系
典型的分泌腔在植物体的茎、叶、花萼、子房和
果实中均有分布：①在叶中(图5：J)，分泌腔(直径
50～170 m)分布于叶的上下表皮，位于幼叶上表
皮的分泌腔在数量和形态上显著多于(大于)分布
于下表皮的分泌腔，而在成熟叶片中分泌腔的形态
大小接近一致 ，呈球形，位于叶缘的分泌腔体积明显
大于叶中部的分泌腔。②在茎中(图5：K)，分泌腔
(直径90～120 m)分布于茎表皮层或表皮下 1～2
层细胞内，形态与叶中分泌腔类似，但数量和体积较
叶中分泌腔少(小)。③在花中，分泌腔(直径 50～
9O m)亦分布在表皮层，但数量较茎中更少，在子
房壁上分布着尚未发育成熟的分泌腔；④在果实中
(从受精前到完全成熟)(直径 100～250 )，位于
外果皮的分泌腔体积逐渐增大，数量显著增多，成为
补骨脂植物体各器官 中分泌腔体积和数量最大
(多)的器官；⑤根中没有发现分泌结构。
通过对补骨脂叶中分泌腔密度和体积的统计，
结合叶(图2)中补骨脂素、异补骨脂素的含量分析，
发现分泌腔的密度系数与补骨脂素、异补骨脂素的
含量呈正相关，即分泌腔的密度系数越大，补骨脂素
和异补骨脂素的含量越高(图6)。
{
量誉
主
图 6 补骨脂叶中分泌腔的密度系数与补骨脂素和
异补骨脂素之间的线性关系
Fig．6 Linear relationship between secretory cavities
index and psoralen and isopsoralen content
in leaves ofPsoralea corylifoli~
3 讨论
分泌组织是植物体合成和贮存次生代谢产物的
主要部位，贮藏在分泌组织中的次生代谢物既能起
防御作用，又能有效避免对 自身组织造成毒害 ¨ 。
补骨脂的分泌腔主要分布于茎、叶和果实等器官的
表层，它们能与香草醛及 KOH甲醇溶液显色，在
432 nm紫外光激发下能产生 自发荧光，与标准品具
有相同的显色反应。且分泌腔密度系数与呋喃香豆
素含量呈正相关，补骨脂幼嫩茎叶中分泌腔的密度
系数大于成熟茎叶，呋喃香豆素的总含量分别是成
熟茎叶的4～6倍；果实中分泌腔的密度系数最大，
呋喃香豆素的含量也最高，表明分泌腔是补骨脂中
呋喃香豆素积累的主要场所。
香豆素类化合物属于一类广泛存在于植物代谢
家族——苯并吡喃酮类的化合物。在植物中，这些
化合物可以存在于种皮、果实、花、根、茎中，通常在
果实和花中的浓度较高。它们的功能大多和防御有
关，如抗微生物、阻食、紫外线屏蔽以及抑制种子的
发芽等【】 J 。补骨脂中两种呋喃香豆素也以果实
和花中含量较高。花和果实作为植物体重要的繁殖
器官承担着延续后代的责任，积累大量的香豆素类
物质，能有效地阻止或减少食草动物的取食。当果
实成熟后，这类物质沉积在成熟胚的周围，可以起到
杀菌的作用，保证果实在相当长的一段时间内不会
霉变 。另外，这类物质具有抑制萌发的作用 ，
当果实或种子在空气中暴露时，种子并不会萌发；通
过雨淋或土壤溶剂溶去该物质后，种子在适宜的环
境中发芽，进而提高种子的成苗率。同时，被释放到
环境中的香豆素类化合物会对周围其它植物的生长
发育产生抑制效应，从而提高自身的竞争力 。
幼嫩枝叶质嫩，氮素丰富，易引起草食动物的摄
食和微生物的侵袭 J，故在幼嫩部位积累高含量的
香豆素类物质可对幼嫩器官起到有效的化学保护作
用。随着茎叶发育成熟，叶面积扩大，木质化程度加
深，表面覆盖了蜡质和角质层，这些结构则以物理防
御的方式对成熟组织起到有效的保护作用，因而在
植物体发育成熟的茎叶中呋喃香豆素类物质的含量
逐渐降低。
呋喃香豆素主要存在于芸香科、桑科、伞形科和
豆科植物中。目前，呋喃香豆素主要是从香柠檬
(Citrus bergamia)中提取，但是香柠檬树的种植范围
却越来越小 ，而化学合成呋喃香豆素则代价很
高，所以，开发新的植物资源作为呋喃香豆素的提取
来源刻不 容缓。在 我国，补骨脂历来 以果实人
药⋯，但果实的采集由于受到季节限制，一年只能
采集一次，且数量有限；而植物体幼嫩枝叶的采收则
不受季节限制，一年中可多次采收，且量大易于收
集。故鉴于茎和叶在药材加工过程中均被舍弃的现
状，如果从合理利用香豆素成分的角度出发，在药材
加工过程中建议保留幼嫩枝叶一并进行加工处理。
致谢：西北大学生命科学学院胡正海教授对补骨脂的
鉴定和本文修改提出宝贵的意见。
∞ 如 ∞ ∞ 0
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第 4期 秦 玲等：补骨脂中呋喃香豆素类物质的积累规律及组织定位
参考文献 ：
[1] 国家药典委员会．中华人民共和国药典，一部[M]．北京：化学
工业出版社，2005．129—130．
[2] Lju R M，Lj A F，Sun A L，Kong L Yi．Preparative isolation and
purifcation of psoralen and isopsoralen from Psoralea corflfol／a
by hig}1．speed counter·curent chromatography[J]．J Chromatogr
A，2004，1057：225—228．
[3] Herst J E．Photochemistry of the psoralens[J]．Chem Res Toxicol，
1989，2：69．
[4] Carlassare F，Baccicheti F，Guioto A，Rodishiero P，Gia 0，Ca—
p0zzi A，Pastorini G，Bordin F．Synthesis and photobiological prop—
erties of acetylpsoralen derivatives[J]．J Photochem Phatobiol B：
Biol，1990，5：25．
[5] 姜舜尧．HPLC测定3种含补骨脂中成药中的补骨脂素、异补
骨脂素的含量[J]．中成药，2000，22(4)：293—295．
[6] 丁家欣，张秋海，张玲．不同产地补骨脂中补骨脂素和异补骨
脂素的含量测定[J]．中药材，2004，27(11)：817—818．
[7] 袁小红，李爱群．正交试验法优选补骨脂的浸提工艺[J]．中
药材，2001，24(1)：48—50．
[8] 刘毅．薄层扫描法测定补骨脂中补骨脂素异补骨脂素的含量
[J]．中国中医药科技，2005，12(3)：170—171．
[9] Zobel A M，March R E．Autofluorescence reveals diferent histo-
logical localizations of furanocoumarins in fruits of some umbellif-
erae and leguminosae[J]．Ann Bot，1993，71：251-255．
[10] Zobel A M，Brown S A．Determination of furanocoumarlns on the
leaf surface of Ruta graveoleus with an improved extraction tech一
[12]
[13]
[14]
[15]
[16]
[17]
[18]
nique[J]．JNatprod，1988，51(5)：941—94J6．
Fahn A．Secretory tissues in v&scul~r plants[J]．New Phytol，
1988，108：229—257．
Zobel A M．Coumarins in fruits and vegetables[J]．Proc Phyto-
cheln Soc Eur，1997，41：173—203．
Buchanan B B，Cmissem W ，Jones R L．Biochemistry＆ Molecular
Biology[M]．Rockvile，Maryland：American Society of Plant
Physiologists，2000．1073．
Murray R D H，Mendez J，Brown S A．The nacre eoumarins-oc—
curence，chemistry and biochemistry[M]．London：John Wiley＆
Sons Ltd，1982．365．
Friedman J。Rushkin E，Waller G R．Highly potent germ ination
inhibitors in aqueous eluate offruits ofbishop’S weed(Amm／majus
L．)and avoidance of autoinhibition[J]．J Chem Ecol，1982，8：
55—65．
Berenbaum M．Neal J J．Synergism between myristicin and xan·
thotoxin，a naturally occurring plant toxicant[J]．J Chem Ecol，
1985，11：1349—1358．
Liu Z。Carpenter S B，Bourgeois W J，Yu Y，Constantin R J，Fal·
con M J．Adams J C．Variation in the secondary metabolite camp—
tothecin in relation to tissue age and season in Camptotheca acu·
minata(Nysaceae)[J]．Tree Physiol，1998，18：265—270．
Milesi S，Massot B，Gontier E，Bourgaud F，Guckea A．Ruta
graveolens L：a promising species for the production offumnocou·
marins[J]．Plant Science，2001，161：189—199．
维普资讯 http://www.cqvip.com