全 文 ：水分胁迫条件下不同栽培居群菘蓝中
４种有机酸的变化
陈暄，周家乐，唐晓清，王康才
（南京农业大学 园艺学院，江苏 南京 ２１００９５）
［摘要］ 目的：检测北京、内蒙古、河北和陕西等４个栽培居群菘蓝叶片中草酸、苹果酸、柠檬酸和抗坏血酸等４种有机
酸成分含量的差异及在淹水胁迫下的变化。方法：采用高效液相色谱法测定正常及水分胁迫下不同栽培居群的菘蓝叶片中４
种有机酸的含量。结果：不同栽培居群叶片中有机酸含量不同，而在水分胁迫条件下，各栽培居群有机酸含量变化趋势相同，
草酸、苹果酸和柠檬酸含量升高，抗坏血酸含量下降。结论：不同栽培居群的菘蓝所含各有机酸存在一定差异，在水淹等逆境
条件下，其叶片中有机酸含量发生不同程度地变化，并与其逆境生理密切相关。
［关键词］ 菘蓝；栽培居群；水分胁迫；有机酸
［收稿日期］ ２００９０６０３
［通信作者］ 王康才，教授，主要从事药用植物育种、栽培及生理
学研究，Ｔｅｌ：（０２５）８４３９５２６６，Ｅｍａｉｌ：ｗａｎｇｋｃ＠ｎｊａｕ．ｅｄｕ．ｃｎ
［作者简介］ 陈暄，Ｔｅｌ：（０２５）８４３９６１２５，Ｅｍａｉｌ：ｃｈｅｎｘｕａｎ＠
ｎｊａｕｅｄｕｃｎ
菘蓝 ＩｓａｔｉｓｉｎｄｇｏｔｉｃａＦｏｒｔ为十字花科植物，是
我国南北各地大宗栽培的重要药用植物，入药可做
大青叶、板蓝根。具有清热解毒、凉血消炎等功效，
可用于治疗流感、流行性乙型脑炎和病毒性肝炎等
疾病［１］，历版《中国药典》均有收载。研究表明，不
同栽培居群的菘蓝在药材性状、理化特征、有效成分
含量和药理效用等方面存在显著差异［２］。而自然
界诸多环境因子如低温、干旱、盐碱、酸性土壤及重
金属过剩等逆境条件都会严重限制或影响植物生
长［３］，使得成分含量发生变化。而在江苏板蓝根产
区，因天气原因常出现连续２～３ｄ的水淹，会带来
水分的胁迫，造成板蓝根的减产。
有机酸广泛存在于植物体中，其种类和含量在
植物逆境生理方面具有极其重要的意义。草酸普遍
存在于植物中，环境条件影响它的积累。大多数植
物的草酸含量比较高，一些草酸积累型植物中含量
可高达其干重的６％～１０％［４］。研究证明草酸不仅
具有促进硝酸还原、诱导植物抗病性等生理功能，而
且在提高植物对磷的吸收及抗铝毒中也起作用［５］。
抗坏血酸是植物细胞的正常组成，作为一种抗氧化
剂，能清除损伤膜和酶分子的自由基［６］。苹果酸和
柠檬酸是植物体内关键的代谢物，参与 Ｃ４循环等
众多代谢途径，可以显著提高植物体的耐酸性以及
对铝毒的抗性［７］。有机酸的含量变化既是对环境
改变的应激反应，也是体现植物抗逆水平的标志。
本研究以北京、内蒙古、河北和陕西等４个不同
栽培居群的菘蓝为试验材料，在正常条件及水分胁
迫下对其叶片中草酸、抗坏血酸、苹果酸和柠檬酸等
４种有机酸进行含量测定，以探讨在水分胁迫下菘
蓝各有机酸的变化趋势。
１ 材料和方法
１１ 仪器与试剂
高效液相色谱系统：ＬＣ２０ＡＴ型高效液相色谱
仪（日本岛津公司），ＵＶＶＩＳ检测器 ＳＰＤ２０Ａ，
Ｎ２０００型色谱工作站；ＡｎｋｅＴＧＬ１６Ｇ型离心机（上
海安亭科学仪器厂）；ｐＨｓ３Ｃ型酸度计（上海康仪仪
器有限公司）。
１２ 色谱条件
色谱柱 ＳｈｉｍｐａｃｋＶＰＯＤＳ型 Ｃ柱（４６ｍｍ×
２５０ｍｍ）；流动相 ００１ｍｏｌ·Ｌ－１磷酸二氢钾溶液
（用磷酸调节至ｐＨ２６），使用前经０４５μｍ微孔滤
膜过滤和超声波脱气，流速 １０ｍＬ·ｍｉｎ－１。柱温
２５℃；检测波长 ２１０ｎｍ；进样体积 １０μＬ。
１３ 有机酸对照品溶液的配置
分别称取草酸、苹果酸、抗坏血酸和柠檬酸（精
确至０１ｍｇ）１００ｍｇ，配制成质量浓度为１０ｇ·Ｌ－１
的溶液，置冰箱中备用。临用前经０４５μｍ微孔滤
膜过滤，取滤液作为有机酸对照品溶液。
·５９１３·
第３４卷第２４期
２００９年１２月
Ｖｏｌ．３４，Ｉｓｓｕｅ ２４
Ｄｅｃｅｍｂｅｒ，２００９
１４ 有机酸样品溶液的制备
１４１ 样品采集 在北京、内蒙古、河北、陕西采集不
同栽培居群的种子，经南京农业大学中药材科学系周
立良副教授鉴定均为十字花科植物菘蓝Ｉｉｎｄｇｏｔｉｃａ的
种子。２００７年１月２４日播种，相同条件下培养。
１４２ 样品水分胁迫处理 ２００７年４月１日，各个
居群重复１０钵，每钵定植５株，在各居群重复中选
生长相似的８钵作试验，５钵淹水（水面保持在表土
以上２～３ｃｍ）处理３ｄ［８］，３钵对照。
１４３ 含水量测定 参照２００５年版药典一部附录
Ⅸ Ｈ项烘干法［９］。称取２５ｇ左右菘蓝叶片进行含
水量测定。
１４４ 有机酸提取及测定 称取菘蓝叶片２５ｇ，
剪碎于研钵中，加入少许石英砂研磨充分，再加入２
ｍＬ蒸馏水和０２ｍＬ磷酸使之成为匀浆。将其移入
１０ｍＬ离心管中，再用３ｍＬ蒸馏水洗涤研钵２～３
次，并转移至离心管中。于 ７５℃水浴中提取 １０
ｍｉｎ，冰浴 ５ｍｉｎ后离心（１万 ｒ·ｍｉｎ－１，４℃，２０
ｍｉｎ）。取上层清液，置于冰箱中备用［１０１１］。临用前
经０４５μｍ微孔滤膜过滤。
１５ 绘制标准曲线
精确量取各有机酸对照品溶液，用超纯水稀释
成７个质量浓度梯度的混合对照品溶液，分别为
１０００，５００，２００，１００，５０，１０，１ｍｇ·Ｌ－１，０４５μｍ
微孔滤膜过滤，在选定的色谱条件下进样１０μＬ，以
峰面积为纵坐标，有机酸质量浓度为横坐标，绘制标
准曲线。
２ 结果与分析
２１ ４种有机酸对照品ＨＰＬＣ分析色谱图
用ＨＰＬＣ分析法可以在１５ｍｉｎ内同时测定草
酸、苹果酸、抗坏血酸和柠檬酸含量。各种酸的出峰
时间较为稳定且互不干扰，分离效果较好（图１）。
２２ 线性关系考察
按１５项绘制标准曲线后，得到各有机酸的线
性回归方程（表１）。相关系数均为０９９９９，表明线
性关系良好。
２３ 菘蓝叶片含水量（表２）
２４ 不同栽培居群菘蓝叶片中各有机酸含量差异
２４１ 草酸含量及其变化 菘蓝正常叶片中有较
高浓度的草酸，水淹胁迫下草酸含量均有一定程度
的增加。不同栽培居群的菘蓝草酸含量河北＞内蒙
古＞北京＞陕西。虽然差异明显，但草酸含量在水
１草酸；２苹果酸；３抗坏血酸；４柠檬酸。
图１ ４种有机酸的ＨＰＬＣ图
表１ 混合对照品中４种有机酸的保留时间和回归分析
有机酸 保留时间／ｍｉｎ 回归方程
草酸 ３３６５ Ｙ＝４４７８８Ｘ－４５０９３
苹果酸 ５１６５ Ｙ＝６７９２１Ｘ－１０８４２
抗坏血酸 ５９５７ Ｙ＝２９１７１Ｘ－１４０６３
柠檬酸 １２４５７ Ｙ＝５５６０３Ｘ＋９１６２６
表２ 不同栽培居群菘蓝叶片的含水量 ％
栽培居群 叶片含水量
北京 ９０２６±０５３
河北 ８７９１±０３８
内蒙古 ８８７４±０４４
陕西 ８８０８±０４６
淹条件下的变化趋势相同，均有不同程度的上升，其
中又以陕西居群的菘蓝增长幅度最大，增长到３３３
倍。经 ｔ检验，水淹后各居群体内草酸水平与原来
相比均达极显著差异，可见水淹的逆境胁迫诱导了
菘蓝体内分泌草酸，使得含量比正常条件下有所增
加（图２）。
Ｐ＜００５；Ｐ＜００１（图３～５同）。
图２ 不同栽培居群菘蓝叶片中草酸含量差异
·６９１３·
第３４卷第２４期
２００９年１２月
Ｖｏｌ．３４，Ｉｓｓｕｅ ２４
Ｄｅｃｅｍｂｅｒ，２００９
２４２ 抗坏血酸含量及其变化 不同栽培居群的
菘蓝叶片中抗坏血酸含量差异不大，而在淹水胁迫
后，抗坏血酸的含量均有所下降。正常叶片其含量
陕西＞河北＞北京 ＞内蒙古，而淹水后北京居群抗
坏血酸含量的变化最为明显，经ｔ检验，除河北居群
外，水淹后各居群体内抗坏血酸水平与原来相比均
达极显著差异（图３）。
图３ 不同栽培居群菘蓝叶片中抗坏血酸含量差异
２４３ 苹果酸含量及其变化 各居群菘蓝叶片中
苹果酸含量从高到低为陕西 ＞北京 ＞内蒙古 ＞河
北，水淹后叶片中其含量为以河北 ＞内蒙古 ＞
北京＞陕西（图４）。同一栽培居群的菘蓝在不同生
理条件下，苹果酸含量变化非常明显。水淹条件下，
除陕西居群外，北京、内蒙古和河北等３个栽培居群
的叶片中苹果酸含量均急剧上升，其中河北居群的
含量为原含量的６５倍，与对照各居群相比，陕西居
群菘蓝的苹果酸含量变化达显著差异，其余居群变
化达极显著水平。
２４４ 柠檬酸含量及其变化 不同栽培居群的菘
蓝叶片中柠檬酸含量河北 ＞陕西 ＞内蒙古 ＞北京。
淹水后柠檬酸含量均呈上升趋势，其中北京居群的
水淹叶片中柠檬酸含量是正常叶片的近６倍，而变
化较小的陕西居群的水淹叶片中其含量也为正常叶
片的１６倍左右，与对照相比，各居群水淹后柠檬酸
含量变化均达极显著水平（图５）。
３ 讨论
有机酸是体内重要的一类生物小分子，植物体
内的有机酸因为可以提供质子从而启动很多体内的
反应，草酸在植物抗氧化（清除自由基反应）中可作
为质子的来源。逆境胁迫下菘蓝叶片中草酸含量显
著升高的原因与 ＰＯＤ活性升高有关。草酸对 ＰＯＤ
的活性有显著的诱导作用［１２］。因此，当菘蓝植株受
图４ 不同栽培居群菘蓝叶片苹果酸含量差异
图５ 不同栽培居群菘蓝叶片柠檬酸含量差异
到水分胁迫时，植株分泌大量草酸诱导ＰＯＤ活性升
高，提高其抗逆性。处于胁迫条件下的植物体内抗
坏血酸含量比正常的低［１３］。香蕉、凤梨、青椒等许
多植物受冷害抗坏血酸含量显著下降［１４］。本实验
表明，水淹后菘蓝叶片抗坏血酸含量下降其原因可
能是水分胁迫使得叶片细胞膜受到伤害，正常的防
御系统被破坏，膜脂发生过氧化作用，体内积累大量
的自由基，一部分被 ＳＯＤ清除，一部分则被抗坏血
酸等清除。抗坏血酸与自由基发生反应，以此保护
细胞膜结构的完整，从而使叶片抗坏血酸含量下
降［１５］。
当植物体内代谢不均衡时，柠檬酸浓度会明显
上升［１６］。这应是体内各代谢途径被阻止后积累的
表现。如铝胁迫可诱导黑麦与小麦根部分泌苹果酸
和柠檬酸［１７］。水分胁迫下菘蓝叶片中苹果酸和柠
檬酸含量的增加的原因也正在于此。
在逆境条件下各有机酸含量的变化规律相同，
而且有机酸易提取，相比于酶活性测定等，其检测手
段也容易得到准确可信的结果，因此可以将有机酸
的含量及变化趋势和程度等作为考察植物抗逆性的
指标成分之一，不过这需要进一步的研究并与其他
·７９１３·
第３４卷第２４期
２００９年１２月
Ｖｏｌ．３４，Ｉｓｓｕｅ ２４
Ｄｅｃｅｍｂｅｒ，２００９
因素综合考虑。
［参考文献］
［１］ 王寅，尹茶，乔传卓，等．不同栽培居群菘蓝叶中５种有机酸
成分的含量差异［Ｊ］．第二军医大学学报，１９９９，２０（６）：３７４．
［２］ 刘盛，乔传卓．不同栽培居群板蓝根性状及显微特征的变异
研究［Ｊ］．中草药，１９９９，３０（５）：３６８．
［３］ Ｙａｍａｚａｋｉｓ．Ｄｅｔｅｒｉｏｒａｔｉｏｎａｎｄｒｅｈａｂｉｌｉｔａｔｉｏｎｏｆｇｌｏｂａｌｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ
［Ｊ］．ＪＥｎｖｉｒｏｎＳｔｕｄＮａｇａｓａｋｉＵｎｉｖ，２００２，１：２５．
［４］ 彭新湘，李明启．植物中的草酸及其代谢［Ｊ］．植物生理学通
讯，１９９２，２８（２）：９３．
［５］ 李宝盛，彭新湘．植物叶片中抗坏血酸含量与草酸积累的关
系［Ｊ］．植物生理学通讯，２００６，４２（１）：３１．
［６］ ＨａｌｉｗｅｌＢ．Ａｓｃｏｒｂｉｃａｃｉｄａｎｄｔｈｅｉｌｕｍｉｎａｔｅｄｃｈｌｏｒｏｐｌａｓｔ［Ｍ］／／
ＰａｕｌＡＳｅｉｂ，ＢｅｒｔＭＴｏｌｂｅｒｔ．Ａｓｃｏｒｂｉｃａｃｉｄ：ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ，ｍｅｔａｂｏ
ｌｉｓｍ，ａｎｄｕｓｅｓＷａｓｈｉｎｇｔｏｎＤＣ：ＡｍｅｒｉｃａｎＣｈｅｍｉｃａｌＳｏｃｉｅｔｙ，
１９８２，２００：２６３．
［７］ 王晓云，毕玉芬．植物苹果酸脱氢酶研究进展［Ｊ］．生物技术
通报，２００６（４）：４．
［８］ 宋桂范，张树权．水淹胁迫玉米幼苗生理变化分析［Ｊ］．齐齐
哈尔大学学报，２００７，２３（１）：１１６．
［９］ 中国药典一部［Ｓ］．２００５：附录５．
［１０］ 董园园，董彩霞，卢颖林，等．植物组织中有机酸的提取方法
比较［Ｊ］．南京农业大学学报，２００５，２８（４）：１４０．
［１１］ 沈宏，严小龙．菜豆有机酸和无机阴离子同时分析的离子色
谱法［Ｊ］．华中农业大学学报，２００１，２２（２）：８．
［１２］ 刘高峰，杨洪强．钙信使系统参与草酸对湖北海棠 ＰＯＤ活性
的诱导［Ｊ］．植物病理学报，２００６，３６（２）：１５８．
［１３］ 曾韶西，王以柔，刘鸿先，等．低温胁迫对水稻幼苗抗坏血酸
含量的影响［Ｊ］．植物生理与分子生物学学报，１９８７，１３（３）：
３６５．
［１４］ 刘亚丽．甲醇和抗坏血酸对蚕豆衰老的影响［Ｊ］．安徽农业科
学，２００６，３４（４）：６２０．
［１５］ 秦天才，吴玉树．镉铅单一和复合污染对小白菜抗坏血酸含
量的影响［Ｊ］．生态学杂志，１９９７，１６（３）：３１．
［１６］ 黄剑峰，张元兴，张立，等．柠檬酸对ＣＨＯ细胞生长和代谢的
影响［Ｊ］．华东理工大学学报，２００６，３２（５）：５５６．
［１７］ 杨若明，张经华．铝胁迫下小麦根部苹果酸和柠檬酸的直接
测定［Ｊ］．西北植物学报，２００５，２５（４）：７５２．
Ｅｆｅｃｔｏｆｗａｔｅｒｓｔｒｅｓｓｏｎｃｏｎｔｅｎｔｏｆｆｏｕｒｏｒｇａｎｉｃａｃｉｄｓｉｎｄｉｆｅｒｅｎｔ
ｃｕｌｔｉｖａｔｅｄｐｏｐｕｌａｔｉｏｎｓｏｆＩｓａｔｉｓｉｎｄｉｇｏｔｉｃａ
ＣＨＥＮＸｕａｎ，ＺＨＯＵＪｉａｌｅ，ＴＡＮＧＸｉａｏｑｉｎｇ，ＷＡＮＧＫａｎｇｃａｉ
（ＣｏｌｅｇｅｏｆＨｏｒｔｉｃｕｌｔｕｒｅ，ＮａｎｊｉｎｇＡｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｎａｎｊｉｎｇ２１００９５，Ｃｈｉｎａ）
［Ａｂｓｔｒａｃｔ］ Ｏｂｊｅｃｔｉｖｅ：ＴｏｓｔｕｄｙｔｈｅｄｉｆｅｒｅｎｔａｎｄｔｈｅｖａｒｉｅｔｙｏｆｆｏｕｒｏｒｇａｎｉｃａｃｉｄｓｉｎｌｅａｖｅｓｏｆＩｓａｔｉｓｉｎｄｉｇｏｔｉｃａａｍｏｎｇｄｉｆｅｒｅｎｔ
ｃｕｌｔｉｖａｔｅｄｐｏｐｕｌａｔｉｏｎｓｉｎｗａｔｅｒｓｔｒｅｓｓｃｏｎｄｉｔｉｏｎａｎｄｈｅａｌｔｈｙｐｌａｎｔＭｅｔｈｏｄ：Ｆｏｕｒｋｉｎｄｓｏｆｏｒｇａｎｉｃａｃｉｄｓ，ｓｕｃｈａｓｏｘａｌｉｃａｃｉｄ，ｍａｌｉｃ
ａｃｉｄ，ａｓｃｏｒｂｉｃａｃｉｄａｎｄｃｉｔｒｉｃａｃｉｄｆｒｏｍｔｈｅｌｅａｖｅｓ，ｗｅｒｅｄｅｔｅｃｔｅｄｂｙＨＰＬＣＲｅｓｕｌｔ：Ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｄｉｆｅｒｅｎｃｅｓｏｆｆｏｕｒｏｒｇａｎｉｃａｃｉｄｓｉｎｔｈｅ
ｌｅａｖｅｓｏｆＢｅｉｊｉｎｇ，Ｍｏｎｇｏｌｉａ，ＨｅｂｅｉａｎｄＳｈａｎｘｉｃｕｌｔｉｖａｔｅｄｐｏｐｕｌａｔｉｏｎｓＣｏｍｐａｒｅｄｗｉｔｈｔｈｅｈｅａｌｔｈｙｐｌａｎｔ，ｔｈｅｃｏｎｔｅｎｔｏｆｏｘａｌｉｃａｃｉｄ，ｍａ
ｌｉｃａｃｉｄａｎｄｃｉｔｒｉｃａｃｉｄｉｎｗａｔｅｒｓｔｒｅｓｓｗｅｒｅｉｎｃｒｅａｓｅｄ，ｗｈｉｌｅｔｈｅｃｏｎｔｅｎｔｏｆａｓｃｏｒｂｉｃａｃｉｄｗａｓｄｅｃｒｅａｓｅｄＣｏｎｃｌｕｓｉｏｎ：Ｃｏｎｔｅｎｔｓｏｆｆｏｕｒ
ｏｒｇａｎｉｃａｃｉｄｓｃａｎａｃｔａｓｔｈｅｇｕｉｄｅｌｉｎｅｆａｃｔｏｒｉｎＩｉｎｄｉｇｏｔｉｃａｂｅｃａｕｓｅｔｈｅｙｗｅｒｅｒｅｌａｔｅｄｗｉｔｈｔｈｅｗａｔｅｒｓｔｒｅｓｓｃｏｎｄｉｔｉｏｎ
［Ｋｅｙｗｏｒｄｓ］ Ｉｓａｔｉｓｉｎｄｇｏｔｉｃａ；ｃｕｌｔｉｖａｔｅｄｐｏｐｕｌａｔｉｏｎ；ｗａｔｅｒｓｔｒｅｓｓ；ｏｒｇａｎｉｃａｃｉｄｓ
［责任编辑 吕冬梅］
·８９１３·
第３４卷第２４期
２００９年１２月
Ｖｏｌ．３４，Ｉｓｓｕｅ ２４
Ｄｅｃｅｍｂｅｒ，２００９