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Effect of salt stress on different components of Glycyrrhiza uralensis

盐胁迫对甘草不同组分的影响



全 文 :中草药 Chinese Traditional and Herbal Drugs 第 42 卷 第 11 期 2011 年 11 月

• 2312 •
盐胁迫对甘草不同组分的影响
万春阳 1,王 丹 1,侯俊玲 1 *,王文全 1, 2,陈惠杰 1,刘凤波 1
1. 北京中医药大学中药学院,北京 100102
2. 中药材规范化生产教育部工程研究中心,北京 100102
摘 要:目的 通过分析不同浓度盐胁迫下甘草酸积累量和总糖、粗蛋白、粗纤维、粗脂肪及灰分量的变化以及它们的相关
性,研究盐胁迫对甘草酸积累的影响。方法 采用不同质量浓度(3、6、9 mg/mL)NaCl 溶液处理一年生盆栽甘草,分别
于 35、70、105 d 取样,测定甘草酸量,总糖、粗蛋白、粗纤维、粗脂肪及灰分 5 种组分的量,分析盐胁迫对各组分比例关
系的影响及甘草酸量与各组分量的相关性。结果 盐胁迫 70 d 时,6、9 mg/mL 盐溶液处理组的甘草酸量显著高于对照(CK);
6、9 mg/mL 处理组的粗蛋白显著高于 CK,而 9 mg/mL 处理组的总糖显著低于 CK。盐胁迫 105 d 时,9 mg/mL 处理组的粗
脂肪显著高于 CK;盐胁迫 70 d 和 105 d 时,9 mg/mL 处理组的粗脂肪比例显著高于 CK,但总糖比例明显低于 CK;盐胁迫
70 d 和 105 d 时,甘草酸量与粗脂肪、灰分量呈正相关,与总糖量呈负相关。结论 甘草酸的积累与粗蛋白、总糖量、粗脂
肪、灰分量的分配密切相关,适当的盐胁迫可以刺激甘草内的糖代谢,加速物质的分解,促进甘草的次生代谢,使甘草酸形
成并积累。
关键词:甘草;盐胁迫;甘草酸;总糖;粗蛋白;粗纤维;粗脂肪;灰分
中图分类号:R282.21 文献标志码:A 文章编号:0253 - 2670(2011)11 - 2312 - 05
Effect of salt stress on different components of Glycyrrhiza uralensis
WAN Chun-yang1, WANG Dan1, HOU Jun-ling1, WANG Wen-quan1, 2, CHEN Hui-jie1, LIU Feng-bo1
1. College of Pharmacy, Beijing University of Chinese Medicine, Beijing 100102, China
2. Engineering Research Center of Good Agricultural Practice for Chinese Crude Drugs, Ministry of Education, Beijing 100102, China
Abstract: Objective To investigate the effect of salt stress at different concentrations on the accumulative contents of glycyrrhizic
acid and five components and their correlations. Methods Annual Glycyrrhiza uralensis cultivated in the plastic flowerpot was
treated with salt at different concentrations (3, 6, and 9 mg/mL). The contents of glycyrrhizic acid, total sugar, crude protein, crude
fiber, crude fat and ash were determined after 35, 70, and 105 d treatment. The proportional relationships of five components and the
correlation of glycyrrhizinic acid and five components were analyzed. Results On 70 d after the treatment of 6 and 9 mg/mL salt
solution, the glycyrrhizic acid content was extremely higher than that in control group. Crude protein in the treatment groups of 6 and 9
mg/mL salt solution increased significantly compared with that in control group. While total sugar content decreased significantly
compared with that in control group. On 105 d, crude fat content in the treatment group of 9 mg/mL salt solution was extremely higher
than that in control group. And on 70 and 105 d, the crude fat proportion in the treatment group of 9 mg/mL salt solution was extremely
higher than that in control group, while the total sugar proportion was extremely lower than that in control group. The correlation
analysis showed that glycyrrhizic acid content had a positive correlation with the content of crude fat and ash, while had a negative
correlation with total sugar on 70 and 105 d. Conclusion The accumulation of glycyrrhizic acid is closely related to proportion of
crude protein, total sugar , crude fat and ash content. The proper salt stress could stimulate sugar metabolisms and accelerate the
decomposition of the substance. All of these could promote the secondary metabolism and make the formation and accumulation of
glycyrrhizic acid.
Key words: Glycyrrhiza uralensis Fisch.; salt stress; glycyrrhizic acid; total sugar; crude protein; crude fiber; crude fat; ash

甘草 Glycyrrhiza uralensis Fisch.有补脾益气,清
热解毒,祛痰止咳,缓急止痛,调和诸药的功效[1],
具有抗炎、抗病毒、增强免疫力、抗血栓等药理活
性[2-5],除作为传统药材和现代医药原料外,甘草
还被广泛地应用于食品.、烟草、化妆品等领域[6-7]。
这导致甘草野生资源在近 50 年来面积大幅度减

收稿日期:2011-03-18
基金项目:国家自然科学基金资助项目(30572328)
作者简介:万春阳(1985—),女,在读硕士生,主要从事药材质量形成机制研究。Tel: 13488676268 E-mail: wanchunyang0808@sina.com
*通讯作者 侯俊玲 E-mail: mshjl@126.com
中草药 Chinese Traditional and Herbal Drugs 第 42 卷 第 11 期 2011 年 11 月

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少[8-11],人工甘草将成为野生甘草的重要替代资源。
而甘草酸(glycyrrhizic acid,GA)是评价甘草药材
质量优劣的特征性有效成分[12]。如何使栽培甘草甘
草酸量高而稳,是亟待解决的问题。而甘草主要分
布于我国三北干旱的盐碱地区,已有研究表明适度
的盐胁迫有利于甘草酸的积累[13-14]。
本实验研究不同盐胁迫条件对甘草酸量以及
药材各组分量的影响,并分析盐胁迫下甘草酸积累
与各组分分配的关系,从物质粗分角度,探讨盐胁
迫对甘草酸积累的作用机制,为甘草规范化生产的
盐分调控技术研究提供理论依据。
1 材料与仪器
1.1 材料
样品采购于内蒙古赤峰市一年生甘草苗,经北
京中医药大学王文全教授鉴定为甘草 Glycyrrhiza
uralensis Fisch.。
甘草酸单铵盐购自中国药品生物制品检定所,
批号为 110731,乙腈为色谱纯,磷酸为色谱纯,水
为屈臣氏纯净水。
1.2 仪器
Warters 2489 型高效液相色谱仪(新加坡);
BP211D 型电子分析天平(Metfler-Toledo Co.,瑞
士);KQ500DE 型数控超声波清洗器(江苏昆山市
超声仪器有限公司);Unico UV—2100 紫外分光光
度计(龙尼柯(上海)仪器有限公司);DZKW—C
电子恒温水浴锅。
2 方法
2.1 盐胁迫试验
实验在北京中医药大学校药用植物园中进行,
采用蛭石培养法,将生长状况一致的一年生甘草苗
根修剪为 20 cm,移栽于盛有蛭石细沙混合培养基
质的花盆内,每盆培养 24 株甘草苗。每 7 天浇灌 1
次 pH 为 7.0 的 Hoagland 营养液。
待植株生长正常时进行盐胁迫试验,分别用
CK 及 3、6、9 mg/mL NaCl 溶液处理,4 次重复,
每 7 天添加 1 次处理液,分别于处理 35、70、105 d
取样,进行各项指标测定。
2.2 甘草酸的测定
2.2.1 色谱条件 [1] 色谱柱 -Dikma Diamonsil
OR-C18(250 mm×4.6 mm,5 μm);流动相乙腈(A)-
0.05%磷酸水溶液(B),梯度洗脱,0~8 min,19%
A;8~35 min,50% A;35~36 min,100% A。柱
温 25 ℃,检测波长 237 nm,体积流量 1.0 mL/min,
理论塔板数按甘草酸峰计算不低于 5 000。该条件
下甘草酸单铵盐对照品和甘草样品色谱图见图 1。


﹡甘草酸
﹡glycyrrhizic acid
图 1 甘草酸单铵盐对照品(A)和甘草样品(B)色谱图
Fig. 1 Chromatograms of glycyrrhizic acid reference
substance (A) and G. uralensis sample (B)
2.2.2 对照品溶液的制备 精密称定甘草酸单铵盐
对照品适量,置于 25 mL 量瓶中,70%乙醇溶解并稀
释至刻度,摇匀,得 0.180 mg/mL 对照品溶液,备用。
2.2.3 供试品溶液的制备 精密称定过 40 目筛的
甘草粉末 0.100 0 g,于具塞三角瓶中,加入 70%乙
醇 10 mL,闭塞,称其质量,超声提取 30 min,放
冷,再称质量,用 70%乙醇补足损失质量,摇匀,
滤过,收集续滤液,过微孔滤膜,得供试品溶液。
2.2.4 线性关系考察 分别精密吸取甘草酸对照
品溶液 1、5、7、10、15、20 μL,注入液相色谱仪,
测定色谱峰峰面积。以对照品的量(μg)为横坐标
(X),色谱峰面积为纵坐标(Y)绘制标准曲线,计
算回归方程为 Y=7 312.79 X+59 888(r=0.998 2),
线性范围在 0.18~3.60 μg。
2.2.5 精密度试验 精密量取盐胁迫试验中处理
35 d 的 9 mg/mL 的甘草样品 0.1 g,按“2.2.3”项
方法制备,分别吸取 20 μL,连续进样 6 次,计算
得甘草酸色谱峰面积的 RSD 为 0.341%。
2.2.6 稳定性试验 精密量取盐胁迫试验中 9 mg/mL
NaCl 溶液处理 35 d 甘草样品 0.1 g,按“2.2.3”项方
法制备,分别吸取 20 μL,分别在 0、4、8、12、24、
0 5 10 15 20 25 30 35
A
*
0 5 10 15 20 25 30 35
B
*
t / min
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48 h 时进样,测定峰面积,计算 RSD 为 0.325%。
2.2.7 重现性试验 精密量取盐胁迫试验中 9
mg/mL NaCl 溶液处理 35 d 的甘草样品 0.1 g,按照
“2.2.3”项方法制备 5 份,按“2.2.1”项色谱条件
测定,计算甘草酸质量分数的 RSD 为 0.306%。
2.2.8 加样回收率试验 精密称取 0.05 g 过 40 目
筛的甘草粉末样品,已知所含甘草酸量,精密添加
同量 0.54 mg 的甘草酸单铵盐对照品按“2.2.3”项
方法制备,按“2.2.1”项色谱条件测定,计算得加
样回收率为 98.60%,RSD 为 2.034%。
2.2.9 样品测定 精密称取过 40 目的甘草粉末样
品 0.100 g,按“2.2.3”项方法制备供试液,按“2.2.1”
项色谱条件,进样量 20 μL,进行测定。
2.3 总糖、粗蛋白、粗纤维、粗脂肪及灰分的测定
总糖量测定采用 3, 5-二硝基水杨酸比色法[15],
粗蛋白量测定采用凯氏定氮法[16],粗纤维量测定采
用酸碱洗涤称重法[16],粗脂肪量测定采用索氏抽提
法[17],灰分测定采用高温灼烧法[15]。
2.4 数据分析
结果用 Excel 输入并作图,用 SAS 8.0 软件进
行统计分析。
3 结果
3.1 盐胁迫对甘草酸积累的影响
在不同时间、不同质量浓度盐胁迫条件下甘草
酸的积累量不同,甘草酸量在 70 d 时,各处理 6
mg/mL 和 9 mg/mL NaCl 差异显著(P<0.05),同时
多重比较结果表明 6 mg/mL 和 9 mg/mL 处理组的甘
草酸的积累量显著高于CK及3 mg/mL处理组(图2)。

1~3-3、6、9 mg·mL−1 NaCl 4-CK
不同字母表示差异达 5%显著性水平,下同
1-3-3, 6, 9 mg·mL−1 NaCl 4-CK
Different lowes case letters indicate significances at 5% level, same as follow
图 2 盐胁迫对甘草酸积累量的影响
Fig. 2 Effects of salt stress on accumulative content
of glycyrrhizic acid in G. uralensis
3.2 盐胁迫对甘草中其他 5 种组分量的影响
在甘草中,除了少量的甘草酸等有效成分以
外,还含有许多其他组分。方差分析结果表明,
处理 35 d 时,各浓度的盐胁迫对甘草药材中的 5
种物质组分没有显著的影响;70 d 时,不同浓度
的盐胁迫对总糖和粗蛋白量有显著或极显著影
响;105 d 时,对粗脂肪量有极显著影响。而多重
比较结果表明,70 d 时,9 mg/mL 处理组的总糖
量显著低于 CK(图 3);6 mg/mL 和 9 mg/mL 处
理组的粗蛋白量显著高于 CK(图 4)。105 d 时,9
mg/mL 处理组的粗脂肪显著高于 CK(图 5)。而整
个处理期间,粗纤维和灰分量与 CK 相比,无显著
差异(图 6 和 7)。

图 3 盐胁迫对甘草总糖量的影响
Fig. 3 Effects of salt stress on total sugar of G. uralensis

图 4 盐胁迫对甘草粗蛋白量的影响
Fig. 4 Effects of salt stress on crude protein of G. uralensis

图 5 盐胁迫对甘草粗脂肪量的影响
Fig. 5 Effects of salt stress on crude fat of G. uralensis
b
ba
ab
ab
a
a
a
a
b
b
a
1 2 3 4



/%

6
5
4
3
2
1
0
a a a a
b
ab
a
b
b
a a
b
ab a
bb
aab
a
aa
ab
bb
0.30% 0.60% 0.90% ck 1 2 3 4
1.6

1.2

0.8

0.4

0.0



/%
ab
b
b
ab
b
ab
a
b
a a
a
b
a
a ab
a
ab ab
a b
ba
a a
0.30% 0.60% 0.90% ck 1 2 3 4
35
30
25
20
15
10
0


/%

a a a a
a ab b
b
ab ab b
a
35 d 70 d 105 d
ab
ba
ab
ab
a
a
a
a
b
ba
0.30% 0.60% 0.90% ck

16

12

8

4

0



/%

1 2 3 4
a a a
b ab
a
b
ab b a b
35 d 70 d 105 d
35 d 70 d 105 d
35 d 70 d 105 d
中草药 Chinese Traditional and Herbal Drugs 第 42 卷 第 11 期 2011 年 11 月

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图 6 盐胁迫对甘草粗纤维量的影响
Fig. 6 Effects of salt stress on crude fiber of G. uralensis

图 7 盐胁迫对甘草灰分量的影响
Fig. 7 Effects of salt stress on ash of G. uralensis
3.3 盐胁迫对甘草药材中 5 种组分比例关系的影响
表 1 结果表明,不同质量浓度盐胁迫下,甘草
药材中总糖、粗蛋白、粗脂肪、粗纤维及灰分 5 种
组分量总和在 50%~70%,这与张继等[17]的研究结
表 1 盐胁迫对甘草 5 种组分量总和的影响
Table 1 Effects of salt stress on sum of five components
in G. uralensis
5 种组分量总和/%
处理
35 d 70 d 105 d
3 mg·mL−1 NaCl 56.27±3.27 59.91±1.85 64.62±3.26
6 mg·mL−1 NaCl 55.94±2.70 60.87±1.30 65.80±4.36
9 mg·mL−1 NaCl 56.28±3.67 59.77±2.99 65.56±1.70
CK 55.50±3.10 59.28±5.13 64.71±2.09
果相一致,处理 105 d 时,5 种组分量总和约为 70%,
量最高,说明胁迫时间越长,越有利于这 5 种组分
的积累。以 70 d 和 105 d 取样的甘草为例,分析盐
处理对药材中 5 种物质组分比例关系的影响。不同
浓度盐胁迫对甘草中 5 种物质组分比例关系的影响
结果见表 2 和 3。方差分析和多重比较结果表明,
70 d 和 105 d 的 9 mg/mL 处理组的粗脂肪比例显著
高于 CK,9 mg/mL 处理的总糖比例明显低于 CK,
而灰分、粗纤维和粗蛋白所占比例未表现出差异,
说明不同浓度的 NaCl 主要调控了甘草中粗脂肪及
总糖间的比例关系。
3.4 盐胁迫下甘草酸与其他 5 种组分的相关分析
为探明盐胁迫对甘草酸积累量与其他组分的
关系,对不同盐胁迫下的甘草酸量和各种组分量进
行了相关分析(表 4)。根据甘草酸与各种组分之
间的相关系数分析可知,甘草酸的量在 35 d 时,仅
与粗纤维显著负相关;70 d 时,除粗纤维外,与粗
脂肪、灰分及粗蛋白之间呈极显著的正相关关系,
表 2 盐胁迫处理 70 d 对甘草 5 种组分比例关系的影响
Table 2 Effects of salt stress after 70 d on proportional relationships of five components in G. uralensis
处理 粗脂肪/% 灰分/% 粗蛋白/% 粗纤维/% 总糖/%
3 mg·mL−1 NaCl 4.50±0.24 b 6.12±0.73 a 17.32±1.22 a 31.93±3.01 a 40.13±2.30 a
6 mg·mL−1 NaCl 4.94±0.39 ab 6.65±0.53 a 18.67±0.43 a 31.77±2.16 a 37.97±1.94 a
9 mg·mL−1 NaCl 5.62±0.89 a 7.05±0.67 a 19.58±1.83 a 33.79±1.23 a 33.94±2.42 b
CK 4.32±0.64 b 6.20±0.42 a 17.25±1.24 a 33.94±2.42 a 40.60±2.17 a
不同字母表示差异达 5%显著性水平,下同
Different lowes case letters indicate significances at 5% level, same as below
表 3 盐胁迫处理 105 d 对甘草 5 种组分比例关系的影响
Table 3 Effects of salt stress after 105 d on proportional relationships of five components in G. uralensis
处理 粗脂肪/% 灰分/% 粗蛋白/% 粗纤维/% 总糖/%
3 mg·mL−1 NaCl 5.61±0.34 b 5.96±0.18 a 18.86±1.79 a 33.84±3.76 a 35.73±2.20 a
6 mg·mL−1 NaCl 6.04±0.86 b 6.09±0.39 a 19.22±0.81 a 34.07±2.43 a 34.58±1.79 ab
9 mg·mL−1 NaCl 7.12±0.40 a 6.33±0.51 a 20.46±1.19 a 34.98±3.35 a 31.10±3.59 b
CK 5.43±0.43 b 5.91±0.36 a 18.56±2.01 a 32.91±4.18 a 37.19±3.00 a
aa
a
aa
ab
aa
b
aa
c

35 d 70 d 105 d
5
4
3
2
1
0



/%

1 2 3 4
b c
a
a
a
a a
a a a
a
aa
a
aa
a
a
a a
a
a
0.3% 0.6% 0.9% CK 1 2 3 4



/%

30
25
20
15
10
5
0
35 d 70 d 105 d
a a
a
a
a a a a
a a a a
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表 4 盐胁迫不同时间下甘草酸量与 5 种组分量相关性分析 (n=15)
Table 4 Correlation analysis of glycyrrhizinic acid and five components after salt stress for different days (n=15)
甘草酸与各组分相关分析 r 值 处理时间 粗脂肪 灰 分 粗蛋白 粗纤维 总 糖
35 d 0.112 8 −0.076 6 0.404 2 −0.532 7 −0.217 3
70 d 0.799 4 0.846 3 0.809 8 0.278 3 −0.809 3
105 d 0.936 1 0.830 8 −0.751 4 −0.965 5 −0.060 2

与总糖极显著负相关;而 105 d 时,与粗脂肪、灰
分极显著正相关,与粗蛋白、粗纤维呈极显著的负
相关关系。
4 讨论
从植物生理学的角度来看,植物生长的外界环
境与栽培技术对植物代谢“源-库-流”之间的平衡
影响很大,而“源-库-流”之间关系又对植物体内
次生代谢产物的积累具有决定性的作用。根是植物
接纳和贮存物质和能量的器官,发挥着代谢“库”
的功能[18]。甘草酸作为甘草植物体内的次生代谢产
物之一,其量与药材自身含有的总糖、粗纤维等组
分以及淀粉等代谢物质有着必然的联系。外界条件
不同,就会引起甘草根中总糖与粗纤维等组分的量
及比例关系,影响甘草代谢“库”中物质的积累、
分配和竞争能力,代谢源与库能力大小改变了代谢
“流”的速率,从而影响甘草酸次生代谢的进程,
最终导致甘草酸在甘草植物体内积累受到控制[19]。
结果表明,盐胁迫提高了粗脂肪、粗纤维、粗
蛋白及灰分的量,降低了总糖的量,且随着盐浓度
的增加,5 种物质组分的量表现出不同程度的差异。
同时,盐胁迫对总糖和粗脂肪的比例分配也具有显
著的影响,正是这种对初生代谢产物分配的影响,
从而导致对次生代谢产物积累的影响。
处理 70 d 时,方差分析表明,处理组甘草酸量
与对照相比有统计学意义,同时相关性分析表明,
甘草酸量与粗脂肪和灰分极显著正相关,与粗蛋白
及总糖含量极显著负相关,表明甘草酸在甘草植物
体内的积累,与粗蛋白及总糖量的消减、粗脂肪和
灰分量增长的这种“此消彼长”的分配密切相关,
适当的盐胁迫刺激了甘草植物体内的糖代谢,加
速了物质的分解,促进了甘草的次生代谢,使得甘
草酸形成并积累。
参考文献
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