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Studiesonbiotransformationofarbutinby4hydroxyphenolinhairyrootof
Polygonummultiflorum
YANChunyan1,2,ZHANGZhang2,YURongmin2,KONGLingyi1
(1.ColegeofTraditionalChineseMedicines,ChinaPharmaceuticalUniversity,Nanjing210009,China;
2.ColegeofPharmacy,JinanUniversity,Guangzhou510632,China)
[Abstract] Objective:Tostudythebiotransformationofarbutinby4hydroxyphenolinhairyrootofPolygonummultiflorum.
Method:4hydroxyphenolwasusedassubstrate,thestandardcurvewasmadebyHPLC,andtheinfluencesofthecoculturetime,
theconcentrationofsubstrateaddedandthevolumeofcultureflasksonbiotransformationofarbutinweremeasuredbytheindexofthe
productionyieldandtransformrateofarbutin.Result:Arbutincouldbedetectedfrombothoftheculturesandmedium.Thecorela
tioncurveofarbutin:Y=440740X-1473(r=09997).Theproductionyield(222g·L-1)andconversionratio(8145%)of
arbutinreachedthemaximumamountascoculturetimeat72h,substrateaddedinmediumfor1100mg·L-1.Furthermorealarge
scalecultureof3Lwasalsosuccessfulinourexperiment.Conclusion:ItwasfirstlytobiosynthesisarbutininhairyrootofP.multi
florum.Theproductionyieldandtrasferrateofarbutinwereincreasedlargely.Andlargescaleproduction(3Lcultureflask)ofarbu
tinwasachievedintheexperimentanditwouldbevaluablefortheindustrialproductionofarbutinbybiotechnologicalmethodinthefu
ture.
[Keywords] Polygonummultiflorum;hairyrootcultures;biotransformation;arbutin
[责任编辑 张宁宁]
[收稿日期] 20060210
[基金项目] 国家科技攻关项目(2001BA701A59)
[通讯作者] 黄璐琦,Tel:(010)640144112956,Email:huangluqi@263.net
大黄果实形态和种子发芽特性的初步研究
肖苏萍,陈 敏,黄璐琦,高 峰
(中国中医科学院 中药研究所,北京 100700)
[摘要] 目的:初步了解掌叶大黄、唐古特大黄、药用大黄3种大黄果实形态和发芽特性的差异。方法:收集
不同产地的3种大黄的栽培和野生种种子,观察其果实外观形态,检测其种子净度、千粒重、含水量、生活力和发芽
率,考察不同温度、不同激素对掌叶大黄种子发芽率的影响。结果:3种大黄果实的外观形态和种子的各种物理特
性指标都存在差异,其中药用大黄果实和种子均最大,千粒重也最重,甘肃岷县栽培的掌叶大黄的生活力与发芽率
均较高,分别为957%和94%,其他种大黄的生活力与发芽率基本保持一致;温度对掌叶大黄种子萌发的影响作用
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较显著;不同质量浓度的GA3,KT,6BA对掌叶大黄种子萌发均有一定的促进作用,以50×10
-6g·L-1的KT促进
作用最佳,其发芽率比对照组提高了18%。结论:3种大黄果实形态和发芽率存在很大差异,不同温度、不同激素
处理对大黄种子萌发影响不同,为大黄的鉴定、生长发育及栽培生产提供一定的依据。
[关键词] 掌叶大黄;唐古特大黄;药用大黄;果实形态;种子发芽特性;激素
[中图分类号]S567 [文献标识码]A [文章编号]10015302(2007)03019505
中药大黄以蓼科植物掌叶大黄 Rheumpalma
tumL.、唐古特大黄 R.tanguticumMaxim.exBalf.
或药用大黄 R.oficinaleBail.的干燥根及根茎入
药[1]。大黄已有多年的栽培历史,栽培中主要以种
子进行繁殖,其种子质量关系到栽培药材的质量。
近年来,有些学者用多种有机溶剂、硫酸、盐酸等处
理大黄种子,观察其对种子萌发的影响[2],但对于
这3种大黄种子生物学特性方面的系统研究尚未见
报道。本试验分别对这3种大黄果实外观形态,种
子的净度、千粒重、含水量、生活力及其萌发特性等
进行了全面的分析,为大黄种子的鉴定及生长发育
等的深入研究奠定基础,也为大黄的栽培和生产提
供种子特性的参考。
1 材料和方法
1.1 材料
3种大黄中甘肃样品由甘肃中医学院李应东教
授提供并鉴定,青海样品由青海大学缪谦辉教授提
供并鉴定,见表1。
表1 材料来源
编号 样品 产地 来源
1 掌叶大黄 甘肃礼县上坪乡 栽培
2 掌叶大黄 甘肃岷县中药材科技园 栽培
3 掌叶大黄 青海贵德新街上卡村 野生
4 唐古特大黄 青海果洛洲斑玛县达卡乡 野生
5 唐古特大黄 青海海北洲门源县 野生
6 药用大黄 甘肃岷县 栽培
注:采集日期为2003年9月
1.2 方法
1.2.1 外观形态观测 用游标卡尺测量6份大黄
果实及种子的长度和宽度,用肉眼直接观察其外观
形态,每份样品测20粒。
1.2.2 净度的测定 供试大黄种子中去掉杂质和
废种子后,剩余洁净种子的质量占样品总质量的百
分率,并按文献[3]的方法计算。
1.2.3 千粒重测定 从经净度分析后的净种子中
随机数取1000粒,称重,重复3次,取其平均值,即
为种子的千粒重。
1.2.4 含水量测定 先将称量瓶放在105℃烘箱内
烘干至恒重,再将供试大黄种子放入,在电子天平上
称取2份,每份适量,打开瓶盖,放入110℃的烘箱
内,保持(105±2)℃,经6h后取出,盖上盖子,移入
干燥器内冷却至室温,称重,至连续2次称重的差异
不超过5mg为止,按文献[3]的方法计算其含水量。
1.2.5 生活力的测定 采用 TTC法,将供试种子
用蒸馏水浸泡24h,然后沿其种脊小心地将种子切
成两瓣,放培养皿内,切面朝下滴入005%的 TTC
溶液浸没剖面,放(30±1)℃暗培养箱内,4h后取
出冲洗净,观察染色反应,有生活力的种子胚染成红
色,无生活力的种子则不染色或仅有浅红色斑点,按
文献[3]的方法计算其生活力。
1.2.6 发芽试验 ①3种大黄种子萌发率试验:种
子用蒸馏水浸种24h后,分别放入25℃的光照培
养箱中发芽;②不同温度对掌叶大黄种子萌发的影
响:掌叶大黄种子用蒸馏水浸种24h后,分别放入
10,15,20,25,30℃的温箱中发芽;③激素对掌叶大
黄种子发芽率的影响:甘肃礼县的掌叶大黄种子分
别用赤霉素(GA3),激动素(KT),6苄氨基嘌呤(6
BA)的不同浓度浸泡种子 24h,倒去溶液,用水冲
洗,对照用蒸馏水浸种至相同时间。以上各组实验
均重复3次,按文献[3]的方法计算其发芽率、发芽
势(一般以发芽期最初1/3天数作为发芽初期规定
天数,根据本实验发芽情况,规定发芽4d后为发芽
初期,10d后为发芽终期)。
2 结果与讨论
2.1 3种大黄果实及种子外观形态的比较
3种大黄果实和种子的大小差异较大,果实长
度平均为624~823mm,宽度平均为244~311
mm,种子长度平均为360~477mm,宽度平均为
156~199mm。其中最大的为药用大黄,其果实
长和宽分别为823mm和311mm,其种子长和宽
分别为477mm和199mm,见表2。不同种大黄
果实外观形态大体上一致,瘦果具3翅,长圆形,果
实基部留存3裂花萼,果实内部仅含1粒种子,果皮
较厚,带有长短不一的果脐,表面光滑无毛。但也存
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在一定差异,其中掌叶大黄翅与果脐呈灰褐色,种子
部位黑色,翅呈现皱缩状;唐古特大黄翅与果脐呈褐
色,种子部位黑色,翅无皱缩;药用大黄全果呈褐色,
翅呈皱缩状。这些结果均为鉴定大黄果实和种子提
供了一定的依据。
2.2 不同大黄品种种子品质特性的比较
表2 3种大黄果实及种子长、宽的比较(n=20)
品种
果实长度
平均/mm RSD/%
种子长度
平均/mm RSD/%
果实宽度
平均/mm RSD/%
种子宽度
平均/mm RSD/%
1 624 56 423 37 259 52 170 19
2 686 87 450 38 281 38 171 20
3 701 58 360 38 264 29 162 17
4 712 42 422 45 244 27 163 12
5 735 46 400 19 253 32 156 20
6 823 97 477 26 311 39 199 17
实验过程中分别用20,30,40℃3个不同温度
对其种子生活力检测效果进行考察,发现40℃时所
需检测时间较短为1h,但该高温对部分种子有一定
杀伤力,而20℃时所需检测时间较长为8h,故认为
30℃比较适合,其检测时间为4h,结果见表3。3
种大黄品质特性存在较大的差异,其中甘肃岷县栽
培的掌叶大黄的生活力最高,与其发芽率相对应,其
他各种大黄的生活力与发芽率也基本保持一致,这
说明种子生活力的测定能在短时间内估测其种子发
芽率[4],避免了用发芽试验检验其质量需要持续较
长时间的弊端,这为评价种子质量及种子生产有一
定的理论参考价值。3种大黄中所有野生种都比其
栽培种的发芽率低,这可能由于栽培种经长期选择,
其种子萌发较为整齐一致,这也从侧面说明经人工
种植的大黄种子发芽率较高,而种子发芽率是衡量
种子质量的关键性指标,因此,药材种植应首先从其
种子质量这个源头抓起,才能对药材质量和产量提
供有力保障。
表3 不同大黄品种种子品质特性的比较
编号
净度
/%
千粒重
/g
含水量
/%
生活力
/%
平均发芽率
/%
1 959 847 7800 899 61
2 928 958 6366 957 94
3 896 411 7925 412 41
4 699 752 8025 835 48
5 958 955 8125 563 53
6 989 129 6515 719 57
2.3 不同温度对掌叶大黄种子萌发的影响
通过比较10,15,20,25,30℃这5个不同温度
对掌叶大黄种子的发芽率影响实验发现,不同温度
对其发芽率有显著影响,平均发芽率分别为
583%,727%,687%,647%,53%,其发芽率的
优异性由高到低的顺序为:15℃ >20℃ >25℃ >
10℃ >30℃。这一结果与陈瑛等的报道结果相
符,大黄种子很易发芽,在15~25℃温度都能迅速
整齐发芽[5]。作者对甘肃岷县掌叶大黄种子于35
℃温箱中作了对比实验,发现其发芽率仅为30%左
右,而其他产地的种子发芽率几乎为零,这表明掌叶
大黄种子应属于低温型种子[6]。
24 激素对掌叶大黄种子发芽率的影响
GA3,6BA,KT3种激素对掌叶大黄种子萌发
有一定的促进作用,结果见表4。GA3处理掌叶大黄
种子,以质量浓度为50×10-6g·L-1最好,其发芽
率和发芽势仅分别提高了11%和12%,这一结果与
刘丽莎[2]等报道的用20×10-6g·L-1赤霉素浸种
1d,促进药用大黄种子发芽并提高其发芽率高达
49%的结果有差异,可能由于不同品种对激素的敏
感度不同。用 6BA处理时,从 10×10-6~50×
10-6g·L-1,其促进作用逐渐加强;而50×10-6~
200×10-6g·L-1,其促进作用逐渐减弱,以100×
10-6g·L-1最好,其发芽率和发芽势分别提高了
7%和18%。用5个不同质量浓度的KT处理时,其
促进效果比前2种激素较好,以50×10-6g·L-1最
好,其发芽率和发芽势分别提高了18%和8%。6
BA和KT作为细胞分裂素,对种子具有促进光化学
反应作用,而且 KT的作用比6BA的强,这可能是
KT比6BA萌发效果高的原因;KT的促进作用强于
GA3,可能是掌叶大黄种子内部各种内源激素含量
不平衡所致。
此外,还观察了GA3,6BA,KT对掌叶大黄种苗
生长的影响,每份测30株种苗的苗长计算其平均苗
长,结果GA3,6BA,KT及对照组处理后的大黄种苗
的平均苗长分别为7195,3165,4730,6550cm。
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表4 GA3,6BA,KT对掌叶大黄种子发芽力的影响(n=3)
激素 质量浓度/×10-6g·L-1 发芽率/% 发芽势/%
GA3 10 68 46
20 70 46
50 71 52
100 64 38
200 62 36
对照组 60 40
6BA 10 57 46
20 63 42
50 64 48
100 67 58
200 66 54
对照组 60 40
KT 10 69 44
20 60 38
50 78 48
100 75 38
200 67 42
对照组 60 40
这说明GA3对掌叶大黄的生长有促进作用,而6BA
和KT两者对其生长均有抑制作用,这可能是 GA3
可促进器官或胚状体的生长,而细胞分裂素在一定
值质量浓度下,对器官的生长表现出抑制作用所致。
本实验中,对6BA不同质量浓度下对其种苗生长
的抑制作用进行了比较,发现在50×10-6~200×
10-6g·L-1时,其抑制作用逐渐增强,而且其烂根
率也逐渐增加。
3 结论
3.1 3种大黄种子的外观形态与物理特性都存在
较大差异,可根据其果实、种子大小和颜色的不同以
及千粒重等来初步判断其种子类型及质量的好坏。
3.2 大黄种子很易发芽,在15~25℃温度都能迅
速整齐发芽,35℃时当年采收的大黄种子发芽率较
低,表明大黄种子属低温型种子,这对大黄栽培生产
具有一定的指导作用。
3.3 GA3,6BA,KT这3种激素对掌叶大黄种子萌
发有一定的促进作用,其中以 50×10-6g·L-1的
KT的促进作用最佳。本试验仅选用了3种激素,对
甘肃礼县掌叶大黄种子进行处理,其他激素或化学
试剂(如KNO3或CaCl2)效果如何,以及它们对其他
大黄品种的效果如何,有待进一步试验研究。
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Primarystudyonshapesoffruitsandgerminationcharactersof
seedsofRadixetRhizomaRhei
XIAOSuping,CHENMin,HUANGLuqi,GAOFeng
(InstituteofChineseMateriaMedica,ChinaAcademyofChineseMedicalSciences,Beijing100700,China)
[Abstract] Objective:ToexplorethediferenceoftheshapesoffruitsandgerminationcharactersofseedsofRheumpalma
tum,R.tanguticumandR.oficinale.Method:TheseedsofthreeRheumspeciesincludingwildandcultivationonewerecolected
fromdiferentregionsCharacterofthefruit'sappearancewereobservedThepurification,weightsperthousandseeds,contentofmois
ture,seedvigoranddiferentgerminationratesofRadixetRhizomaRheiweremeasuredThegerminationratesoftheseedsofR.pal
matumweredeterminedunderdiferenttemperatureandhormonetreatment.Result:Itwasmarkedlyvariantinshapesofthefruits,
ratesofgerminationandalqualitycharactersofthethreecategoryofRadixetRhizomaRhei.Asreported,thesizeofthefruitand
seedandweightsperthousandseedsofR.oficinalewasthebiggestTheseedvigorandgerminationrateofR.palmatumcaltivatedin
MingcountyofGangsuwere95.7% and94% respectivelyTherateofseedvigorwascloselycorelatedwiththerateofgerminationfor
otherspecies.Resultsindicatedthattemperaturehadsomeefectsonthegermination,andtherewereobviousdiferenceintheactive
efectofgibberelin,kinetinand6benzylaminopurineonthegerminationoftheseed.Ourexperimentalresultsshowedthatthekinetin
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concentrationof50×10-6g·L-1hadthemostactiveefect,anditsratesofgerminationincrease18percentthanthecontrolone.
Conclusion:Significantdiferencesexistintheshapesoffruits,ratesofgerminationoftheseedsofRheum,whichareafectedbythe
factorsoftemperaturesandhormones.Theresultofthisstudyprovidesscientificevidencesforidentify,growthandcultivationof
Rheum.
[Keywords] Rheumpalmatum;R.tanguticum;R.oficinale;thecharacterofgermination;hormone
[责任编辑 张宁宁]
怀菊花期次生代谢物含量及同功酶
活性动态变化研究
梁迎暖1,郭巧生1,张重义2,王素霞3,汪 涛1
(1.南京农业大学 中药材研究所,江苏 南京 210095;
2.河南农业大学 中药材研究所,河南 郑州 450002;
3.河南省温县农业科学研究所,河南 温县 454881)
[摘要] 目的:研究怀菊花期次生代谢产物的合成代谢规律及同工酶活性的动态变化。方法:测定怀菊花期
总黄酮、绿原酸、花青苷的含量,以及苯丙氨酸解氨酶(PAL)、多酚氧化酶(PPO)、过氧化物酶(POD)的活性。结果
与结论:怀菊花期各指标均呈先升高后下降的变化趋势,但高峰值出现的时间不同,总黄酮和绿原酸的高峰值出现
在花开70%时,花青苷含量于花开50%时达到最高,PPO活性则在花开30%时最高,且2个栽培类型的变化趋势
一致;PAL和POD的变化趋势因栽培类型的变化而有一定的差异,怀大白菊中 PAL和 POD活性在花开70%和
30%时最高,而怀小白菊中则出现在花开50%。
[关键词] 怀菊;次生代谢物;动态积累;PAL;PPO;POD
[中图分类号]S567 [文献标识码]A [文章编号]10015302(2007)03019904
[收稿日期] 20060701
[基金项目] 国家科技攻关计划项目(2004BA721A20);国家
“十一五”科技支撑计划项目(2006BAI06A1211)
[通讯作者] 郭巧生,Tel:(025)84396591,Email:gqs@herb
stimes.com
药用菊花 ChrysanthemummorifoliumRamat.为
菊科植物,其干燥头状花序为常用中药[1]。活性成
分的研究国内外已做了大量工作,主要含有黄酮类、
绿原酸、挥发油等[2]。黄酮类化合物的合成是从苯
丙氨酸解氨酶催化苯丙氨酸脱氨反应开始的,但在
简单酚类向黄酮类化合物的转化过程中同时存在木
质素、生物碱、香豆素、绿原酸等多种成分的合成,而
花青苷则是黄酮类化合物的进一步代谢产物[35],因
此这些次生代谢产物的动态积累之间可能存在较为
密切的关系。
有关药用菊花的栽培技术[68]、栽培类型之间的
质量比较[911]、遗传育种[12,13]、药理学[14,15]等方面
已有较多报道,但对其内部次生代谢产物的动态积
累及其之间的相互转化、合成过程中一些关键酶的
调节等的研究,至今仍鲜有报道。本实验以主产河
南的怀菊为研究对象,测定花期次生代谢产物的含
量,分析其动态积累规律及其形成的生理基础,为怀
菊最佳采收期的确定,调控其内在质量提供理论依
据。
1 材料
所用样品均采自河南省温县农业科学研究所药
用菊花种质圃内,经郭巧生教授鉴定分别为怀菊的
2个栽培类型:怀大白菊和怀小白菊,从怀菊现蕾至
花完全开放,按其开放程度分5次采摘。所采样品
一部分冷冻于液氮中,另一部分杀青后于烘箱60℃
烘干,备用。绿原酸(批号 110753200413)和黄酮
对照品芦丁(批号 10080200306)均购于中国药品
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