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喜树枝叶采收型品系海喜 1 号喜树碱的组织分布特征研究
于景华 ,常 　影 ,张学科 ,祖元刚 3 ① ,唐中华 ,贾雪莹
(东北林业大学 森林植物生态学教育部重点实验室 ,黑龙江 哈尔滨 　150040)
摘 　要 :目的 　研究喜树枝叶采收型品系海喜 1 号喜树碱的组织分布特征 ,为合理利用提取依据。方法 　以四川
种源的普通喜树为对照 ,采用高效液相色谱法 ,检测了喜树品系 ———海喜 1 号各器官不同组织部位喜树碱的量。
结果 　各器官不同组织部位 ,海喜 1 号喜树碱量普遍高于普通喜树 ,特别是半木质化枝条韧皮部显著高于普通喜
树 ( P < 0101) ,幼叶喜树碱量显著高于普通喜树 ( P < 0105) ;不同品系的喜树均表现出幼嫩枝叶喜树碱量高于成熟
组织的特点 ,但喜树碱在不同器官的组织分布模式并不相同 ,幼嫩器官和主根为离心式分布 ,而成熟器官 (木质化
枝条、主干)是向心式分布。结论 　海喜 1 号具有枝叶一年多次、连年采收利用模式的种质类型 ,喜树碱在海喜 1
号中的这种分布模式反映了喜树碱化学防御功能作用的转变。
关键词 :喜树 ;品系 ;喜树碱 ;组织分布
中图分类号 :R282. 2 　　　文献标识码 :A 　　　文章编号 :025322670 (2010) 0320468205
Distribution characteristics of camptothecin in branches and leaves of harvest pattern
Camptot heca acuminata ’Hisun2Ⅰ’
YU Jing2hua , CHAN G Ying , ZHAN G Xue2ke , ZU Yuan2gang , TAN G Zhong2hua , J IA Xue2ying
( Key Laboratory of Forest Plant Ecology , Minist ry of Education , Northeast Forest ry University , Harbin 150040 , China)
Abstract : Objective 　To st udy t he tissue dist ribution characteristics of harvest pattern camptot hecin
(CP T) in branches and leaves of Cam ptot heca acumi nat a ’Hisun2Ⅰ’ ( HI)1 Methods 　Taking t he variety of
C. acumi nat a originally f rom Sichuan Province (SC) as cont rol , t he content s of CP T in different tissues of
t he organs in C. acumi nata HI were detected by HPL C1 Results 　In the different tissues , t he CP T level in
C. acumi nat a of HI was higher t han t hat in C. acumi nata of SC , especially in t he semi2lignified branch of
p hloem ( P < 0101) and young leaves ( P < 0105)1 All t he different st rains of C1 acumi nate showed t hat t he
content s of CP T in young leaves and branches are higher than those in mature tissue , but t he dist ribution
pat tern of CP T in t he different tissues of organs was distinct1 In t he tender organs and main root s , t he dis2
t ribution was in an efferent way and in t he lignified branch and main stem organs , t he dist ribution was in
an afferent model 1 Conclusion 　The line of H I is t he germ plasm type suitable for multiple times in one
year and consecutive years for harvest1 The dist ribution pattern of CP T in HI might be correlated with t he
·864· 中草药　Chinese Traditional and Herbal Drugs 　第 41 卷第 3 期 2010 年 3 月
①收稿日期 :2009206210　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
基金项目 :国家自然科学基金资助项目 (30840019) ;黑龙江省自然科学基金资助项目 (C200511 ,C0233)
作者简介 :于景华 (1972 —) ,黑龙江省庆安县人 ,副教授 ,博士 ,长期从事植物种质资源及新种质选育、生理生态特性等领域的教学和研究工
作 ,在该领域已发表 20 余篇研究论文 ,出版学术专著 3 部 ,获国家级科技奖励 1 项。
Tel : (0451) 82190259 　E2mail :jinghuay @gmail1com3 通讯作者　祖元刚　Tel : (0451) 82191517 　Fax : (0451) 82102082 　E2mail :zygorl @vip1 hl1cn
t ransformation of chemical defense f unction of CP T in different p hases and organs1
Key words : Cam ptot heca acumi nat a Decne. ; st rain ; camptot hecin (CP T) ; tissues dist ribution
　　喜树 Cam ptotheca acuminata Decne. 是蓝果树科
多年生亚热带树种。以喜树碱为原料的 CPT211 等
喜树碱衍生物被 FDA 批准上市以来显示出巨大的市
场价值。对于喜树碱研究进展已有相关报道[1 ] ,目
前 ,人工培植喜树资源是喜树碱原料药的主要来源 ,
通过品种选育 ,选育枝叶采收型喜树新种质、促进
GAP 种植是满足国内外喜树碱产品市场需求的必然
途径[2 ] 。本研究以普通喜树为对照 ,检测并分析了枝
叶采收型品系———海喜 1 号 C1 acuminata‘Hisun2I’
喜树碱量的组织分布特点及生态适应机制 ,可为该品
系的 GAP 种植提供重要的参考。
1 　材料与方法
111 　研究地点 :本研究于浙江省富阳市胥口镇下练
村杭州海正药用植物有限公司种植基地 ( 119°
381924′E ,30°001374′N)进行 ,该研究地点位于喜树
自然分布区之内 ,属中亚热带季风气候 ,年均气温约
16 ℃,无霜期 220～240 d ,年均降水量为 1 93816
mm。降水集中在 4～9 月份 ,平均海拔 12519 m。
112 　实验材料 :海喜 1 号 C1 acumi nat a‘Hisun2I’
是田间选育出的品系 ,与对照品系普通喜树 (四川种
源 , C1 acumi nat a‘SC’) 均为组培苗 ,于 2005 年移
至研究地点田间栽培 ,至 2008 年 7 月开展调查工
作 ,树龄为 5 年。针对不同品系 ,分别随机选取 5 样
株 ,具体取样部位包括 : (1)叶片 :分别采集木质化枝
条和半木质化枝条不同叶龄的叶片 ,即从叶芽 ,第 1
片叶 ,第 2 片叶 ,直到第 9 片叶 ; (2) 枝条 :半木质化
枝、木质化枝的表皮、韧皮部、木质部、髓心 ; (3) 树
干 :按株高 3 等分后取样 ,即主干上部、中部和下部
的表皮或周皮、韧皮部、木质部、髓心 ; (4) 主根 :周
皮、韧皮部和木质部。
113 　仪器设备与试剂 :主要仪器包括日本 J asco 高
效液相色谱仪 ( PU —980 型泵、J ascoUV —975 型紫
外检测器、C18色谱柱) 、赛多利斯分析天平、3 K—30
型离心机 (Sigma 公司) 、MS1 型漩涡混匀器 ( I KA) 、
KQ —250DB 型超声波发生器 (昆山) 和旋转蒸发仪
(上海申胜) 。试剂包括乙腈 (色谱纯 ,Sigma) ,98 %
喜树碱对照品购自日本和光纯药工业株式会社
( Wako Pure Chemical Indust ries ,L td) ,乙醇 (分析
纯)等。
114 　喜树碱提取及检测方法 :将待测喜树组织在烘
箱中于 60 ℃条件下烘干至恒重 ,研磨成粉末 ,过 60
目筛。准确称取喜树样品 ,以 80 %乙醇为提取液 ,
每 g 样品加入 20 mL 提取液 ,超声提取 30 min ,
8 000 r/ min 离心 10 min ,上清液 12 000 r/ min 离心
5 min 后取上清液检测。
使用高效液相色谱法检测喜树碱量 ,条件为 :流
动相乙腈2水 (3 ∶7) ,检测波长 254 nm ,柱温 25 ℃,
体积流量 1 mL/ min ,取样品上清液 10μL 进样分
析。重复 3 次进样。
喜树碱标准曲线的获取参照文献方法[3 ] 。以 y
为峰面积 , x 为喜树碱浓度 ,喜树碱标准曲线的线性
回归方程为 : y = 24 435 6091095 0 x + 32 5011749 0 ,
R2 = 01995 6。线性范围为 014～100μg/ mL 。
根据方程式 ,计算喜树碱干质量分数 ( mg/ g) ,
每样品设 5 次重复 ,取平均值。
115 　数据统计分析 :采用 Excel 2007 对数据进行
处理和制图 ,利用 SPSS1510 对数据进行统计。
2 　结果与分析
211 　不同叶龄叶片的喜树碱量 :如图 1 所示 ,海喜
1 号和普通喜树叶片喜树碱量受到叶龄、枝条木质
化程度及品系差异的影响。首先 ,喜树碱量随叶龄
增加 ,在第 3 片叶时即达到相对稳定的水平 ,这与前
人研究结果一致[ 4～7 ] ;但是 ,这种下降趋势受枝条年
龄品系的影响 ,即相对幼嫩的半木质化枝条 ,第 1～
2 片幼叶喜树碱量较高 ,至第 3 片叶时明显下降 ,成
熟度更高的木质化枝条叶片喜树碱量在第 2 片幼叶
即显著下降 ;品系差异主要体现于海喜 1 号半木质
化和木质化枝条上第 1 片幼叶 ,喜树碱量显著高于
普通喜树 ( P < 0105) ,其喜树碱量分别为普通喜树
的 1116 倍和 1133 倍。海喜 1 号半木质化枝条上第
2 幼叶喜树碱量显著 ( P < 0105) ,高于普通喜树 ,其
量为普通喜树的 1124 倍 ,其中最高的是海喜 1 号木
质化枝条第 1 片幼叶 ,喜树碱量达到 9151 mg/ g。
212 　不同木质化程度枝条喜树碱的组织分布 :枝条
各组织部位喜树碱量也因枝条木质化程度和品系有
所变化 ,总体趋势是木质部喜树碱量最低 (图 2) 。
海喜 1 号半木质化枝条的喜树碱更倾向于向枝条横
切面的外层 (表皮与韧皮层) 分布 ,而木质化枝条更
倾向于在髓心分布 ,普通喜树半木质化枝条则以表
皮和髓心量最高。在品系差异方面 ,除了木质部差
异不大外 ,海喜 1 号不同年龄枝条皮层、韧皮部和髓
心的喜树碱量均显著高于普通喜树 ( P < 0105 , P <
·964·中草药　Chinese Traditional and Herbal Drugs 　第 41 卷第 3 期 2010 年 3 月
海喜 1 号 ( HI)与普通喜树 (SC)喜树碱量比较 : 3 P < 01053 P < 0105 　HI vs SC
SCB2普通喜树半木质化枝条叶　HIB2海喜 1 号半木质化枝条叶
片　SCF2普通喜树木质化枝条叶片　HIF2海喜 1 号木质化枝条
叶片　纵坐标的 0～9 依次代表从叶芽起逐步成熟的叶片
SCB2leaf on semi2lignified branch of SC 　HIB2leaf on semi2ligni2
fied branch of HI 　SCF2leaf on lignified branch of SC 　HIF2leaf
on lignified branch of HI 　numbet 0 - 9 followed by representa2
tives f rom gradual development of leaves f rom leat bud
图 1 　叶片喜树碱干质量
Fig11 　CPT Content in C. acuminata leaves
0101 , P < 0105) ,特别是半木质枝条表皮层喜树碱
量为普通喜树的 4126 倍 ,韧皮部则为普通喜树的
7182 倍。同时 ,外围组织随年龄增长表现出量下降
的特点 ,而髓心喜树碱积累的趋势则相反。
上述结果与前人研究结论并不完全一致。如有
研究认为 ,普通喜树木质化茎 (应指枝条) 的喜树碱
组织分布特征为皮部 > 髓心 > 木质部 ,本研究表明 ,
田间生长的两个喜树品系与 5 年生幼树木质化枝条
均表现出髓心 > 皮层 (韧皮 ,周皮) > 木质部的特点。
213 　主干喜树碱的组织分布 :主干各组织中喜树碱
的量特点与枝条类似 ,即髓心、木质部、韧皮部随组织
成熟喜树碱量增加 ,周皮则先升后降 ;在各组织部位
中 ,周皮喜树碱量最低 ,韧皮部从上至下先低于木质
部 ,后高于木质部 ,髓心喜树碱量始终保持最高 (图
3) 。因此 ,主干不同部位 ,喜树碱组织分布表现为向
心式分布 ,这与杨磊等[8 ]的研究结论有一定差异。
　　主干不同组织部位喜树分布特点在两个品系间没
有明显差异 ,但海喜 1 号各组织部位喜树碱量均高于
普通喜树 ,其中 ,下部韧皮部和木质部差异显著 ( P <
0105) ,其量分别为普通喜树的 2113 倍和 1196 倍。
214 　主根喜树碱的组织分布 :喜树到达一定年龄全
株采收时 ,地下器官中仅主根可用于喜树碱提取 ,为
此 ,本实验仅关注了主根不同组织部位喜树碱量分
布的特点。结果表明 ,不同品系喜树主根不同组织 ,
均以主要提取部位 ———韧皮部喜树碱量最高 ,而且
海喜 1 号 ( HI)与普通喜树 (SC)喜树碱量比较 :3 P < 01 05 　3 3 P < 01013 P < 01 05 　3 3 P < 0101 　HI vs SC
SCB2普通喜树半木质化枝条 　HIB2海喜 1 号半木质化枝条 　
SCF2普通喜树木质化枝条　HIF2海喜 1 号木质化枝条
SCB2semi2lignified branch of SC 　HIB2semi2lignified branch
of HI 　SCF2lignified branch of SC 　HIF2lignified branch of HI
图 2 　不同木质化程度枝条喜树碱量的组织分布
Fig12 　Distribution of CPT content in different tissues
of branch with different lignif ied degrees
海喜 1 号 ( HI)与普通喜树 (SC)喜树碱量比较 : 3 P < 01 053 P < 01 05 　HI vs SC
SCU2普通喜树主干上部　HIU2海喜 1 号主干上部 　SCM2普通
喜树主干中部　HIM2海喜 1 号主干中部 　SCL2普通喜树主干
下部　HIL2海喜 1 号主干下部
SCU2upper part on main stem of SC 　HIU2upper part on main
stem of HI 　SCM2middle part on main stem of SC 　HIM2mid2
dle part on main stem of HI 　SCL2lower part on main stem of
SC 　HIL2lower part on main stem of HI
图 3 　海喜 1 号和普通喜树主干各组织喜树碱量
Fig13 　CPT Content of tissue in main stem
of C. acuminata of SC and HI
海喜 1 号韧皮部喜树碱量与普通喜树差异显著
( P < 0105) ,其量达到普通喜树的 1181 倍 ,周皮和
木质部喜树碱的量差异不明显 (图 4) 。
3 　讨论
喜树碱的组织分布特点涉及到喜树的采收利用
模式 ,因而受到较多关注 ,一般认为喜树碱更倾向于
向幼嫩组织积累 ,但有关研究多以温室内生长的喜
树植株为对象 ,对田间生长植株 ,特别是不同品系的
·074· 中草药　Chinese Traditional and Herbal Drugs 　第 41 卷第 3 期 2010 年 3 月
海喜 1 号 ( HI)与普通喜树 (SC)喜树碱量比较 : 3 P < 01053 P < 0105 　HI vs SC
图 4 　海喜 1 号和普通喜树主根各组织喜树碱的量
Fig14 　CPT Content of each tissue in main root
of C. acuminata SC and HI
喜树碱组织分布特点研究较少。
311 　海喜 1 号喜树碱整株分布特点及其采收利用
模式 :喜树碱在不同器官、不同组织中的分布特点是
其采收利用方法的主要依据之一 ,对于多年采收利
用而言 ,以枝条、叶片为主要采收对象 ,对于最终的
一次性收获 ,主干、主根及粗壮枝条木质部以内的组
织很难利用 ,因此 ,枝叶、主干、主根皮层、种子及其
萌发过程的喜树碱量更受研究者关注[9 ] 。例如 ,张
显强等[10 ]以田间生长的喜树成株为实验材料的研
究表明 ,6 月份以前 ,喜树根皮的喜树碱量保持很高
的水平 ,并在 6 月份以后急剧下降 ,降幅达 12 倍 ,并
在 11 月份起回升。但是 ,传统工艺以果实 (种子) 、
茎皮和根皮为喜树碱提取原料 ,导致野生资源的严
重破坏 ,其中重要的原因之一是没有获得枝叶喜树
碱量较高的喜树栽培品系 ,以枝叶为利用对象时后
期生产成本偏高。
本研究表明 ,在喜树不同器官中 ,幼嫩叶片喜树
碱量最高 ,特别是海喜 1 号这一品系的幼嫩枝叶喜
树碱量较普通喜树有明显提高 ,且其树冠结构比普
通喜树更加紧密、枝叶产量更高 (另文讨论) 。另外 ,
对于主干和主根 ,韧皮部及其以外的组织是喜树碱
提取的主要原料 ,本研究表明 ,韧皮部是喜树碱在主
根的主要积累部位 ,在主干部位也表现出随成熟度
增加的趋势 ,相应部位海喜 1 号的喜树碱量高于普
通喜树。因此 ,海喜 1 号非常适合于枝叶一年多次
及连年采收利用、达到一定年龄后轮伐并将茎皮、根
皮作为提取原料的利用模式。
312 　海喜 1 号喜树碱组织分布的生态适应机制及
其培植模式 :虽然已有学者针对喜树碱的组织分布
特点开展了研究工作 ,但由于研究对象的种植方法、
生态环境以及采样时间、部位、分析方法等的不同 ,
研究结果并不完全一致[ 7 ] 。例如 ,杨磊等[8 ] 以温室
内普通喜树幼株 (10 年)为对象开展的研究表明 ,木
质化茎中喜树碱量是皮部 > 髓心 > 木质部 ,喜树主
干中喜树碱量为髓心 > 皮部 > 木质部。在薄壁组
织、特异细胞的液泡以及叶片、茎的表皮腺毛中均发
现了喜树碱晶体的存在 ,这表明 ,喜树碱的组织分布
更倾向于幼嫩器官 ,特别是幼嫩器官的表面[9～11 ] 。
针对田间栽培喜树幼树的研究结论表明 ,不同
器官的喜树碱量分布模式有所变化 ,即幼嫩器官倾
向于离心式分布 (外围保护组织喜树碱量高于内层
组织) ,成熟的主干、木质化枝条等器官则倾向于向
心式分布 (髓心喜树碱量最高) ,主根总体上也倾向
于离心分布 ,由离心式向向心式的转变 ,发生在枝条
木质化增加的过程中。同时 ,这种分布模式受品系
影响较小 ,表现出良好的物种稳定性。
不同成熟度器官表现出不同的喜树碱组织分布
模式 ,与喜树碱化学防御功能的重要性有直接关系 ,
即 :幼嫩器官外周组织 (幼枝、幼叶的表皮、表皮毛
等)物理防御功能较弱 ,以较高量喜树碱等次生代谢
产物为主体的化学防御功能在适应光照条件等环境
中发挥主要作用 ,因此表现为离心式分布 ;对于逐渐
成熟的地上器官 ,如木质化的主干和枝条 ,首先是周
皮的物理和化学防御功能代替了以表皮为主的化学
防御功能 ,最后又由韧皮部部分替代了周皮的防御 ,
因此表现出随年龄增加 ,周皮喜树碱量下降而韧皮
部喜树碱量上升的现象 ;由薄壁细胞组成、发挥营养
贮存功能的髓心 ,是成熟的枝条、主干等器官各组织
中营养最丰富、抵御微生物侵染最脆弱的部分 ,喜树
碱仍然发挥重要的化学防御功能 ,因此表现为向心
式分布 ;植物根部需要应对较空气基质更恶劣的土
壤基质 ,但周皮能发挥的物理防御功能有限 ,而韧皮
部相对丰富的喜树碱能够发挥重要的化学防御功能
并与周皮的物理防御作用协同维持根部的正常生
长、发育和生理功能。
喜树碱的组织分布特点及其生态适应机制对于
GAP 种植显示出重要的意义 ,即对于枝叶采收利用的
栽培模式 ,可通过去顶等方式维持更高的幼嫩枝叶产
量 ,并在达到一定株龄后取其韧皮部作为生产原料。
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秦艽细胞悬浮培养研究( Ⅰ)
齐香君 ,陈如意 ,王 　薇
①
(陕西科技大学生命科学与工程学院 ,陕西 西安 　710021)
摘 　要 :目的 　建立秦艽细胞悬浮培养体系。方法 　通过小细胞团法优选细胞系并考察不同培养基、细胞种龄、初
始 p H 值、培养温度、摇床转速对秦艽悬浮细胞生长及龙胆苦苷积累的影响。结果 　适于秦艽细胞悬浮培养条件
为 :MS 培养基为基本培养基 ,用 15 d 种龄的细胞接种 ,初始 p H7、25 ℃,110 r/ min ,摇瓶培养。结论 　通过摇瓶培
养建立了良好的秦艽细胞悬浮培养体系。不同培养基对细胞生长及龙胆苦苷积累的显著影响提示某些无机离子
有重要的调控作用。
关键词 :秦艽 ;龙胆苦苷 ;悬浮培养 ;培养条件
中图分类号 :R28211 　　　文献标识码 :A 　　　文章编号 :025322670 (2010) 0320472204
Cell suspension culture of Gentia na macrophylla ( Ⅰ)
Q I Xiang2jun , CH EN Ru2yi , WAN G Wei
(College of Life Science and Engineering , Shaanxi University of Science & Technology , Xi′an 710021 , China)
Abstract : Objective 　To establish cell suspension cult ure system of Genti ana m acrop hy l l a1 Methods
Good cell line was selected by t he methods of small cell aggregate and t he effect s of different media , inocu2
lation age of cells , initial p H value , culture temperat ure , and rotation speed on cell growt h and gentiopi2
cro side accumulation were investigated1 Results 　The eligible cell suspension cult ure conditions were : MS
media as t he basic medium , cells wit h inoculation age of 15 d , initial p H 7 , and rotation speed of 110 r/ min
at 25 ℃, cult uring in Erlenmeyer flasks1 Conclusion 　Optimal cell suspension culture system of G1 m acro2
p hy l l a has been established by shake flasks1 The different effect s of media on cell growth and gentiopicro2
side accumulation indicate t hat some inorganic ions have significant effect s on regulation1
Key words : Genti ana m acrop hy l l a Pall1 ; gentiopicroside ; suspension cult ure ; cult ure condition
　　秦艽是我国重要的传统中药 ,其主要有效成分
龙胆苦苷具有良好的保肝、健胃、利胆、抗炎、抗菌等
作用[ 1～4 ] ,目前已被开发为滴丸及胶丸等新药上市。
但野生秦艽由于过度采挖临近濒危状态 ,栽培品种
也因产量有限 ,远不能满足市场所需[5 ] 。李向阳
等[6 ] 对青海栽培秦艽中龙胆苦苷的影响因素考察 ,
从而为科学合理地种植秦艽提供重要依据。植物细
胞培养生产次生代谢产物具有不受环境限制 ,生产
周期短等优点 ,用秦艽细胞培养来生产龙胆苦苷可
较好地解决药材资源及可持续发展问题。目前秦艽
组培研究多限于愈伤组织诱导及植株再生 ,曹建
平[7 ] 对秦艽毛状根诱导进行了研究 ,但尚未建立其
·274· 中草药　Chinese Traditional and Herbal Drugs 　第 41 卷第 3 期 2010 年 3 月
①收稿日期 :2009206212　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
基金项目 :西安市科技局项目 ( YF07118)
作者简介 :齐香君 (1957 —) ,女 ,河南博爱人 ,陕西科技大学生命学院院长 ,教授 ,长期从事生物制药及发酵代谢调控方向的教学、科研工作。
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