全 文 ：中革黄ChineseTraditionalandHerbalDrugs第37卷第3期2006年3月·423·
·药材与资源·
不同倍性盾叶薯蓣的生理指标和薯蓣皂苷元量的比较研究
周媛1，胡春根2，朱
(1．华中农业大学生命科学技术学院，湖北武汉430070；
健1，姚家玲”
2．华中农业大学园艺林学学院，湖北武汉430070)
摘要：目的通过比较盾叶薯蓣Dioscoreazingiberensis人工四倍体植株和普通二倍体植株在抗性相关指标及薯
蓣皂苷元量方面的差异，探索药用盾叶薯蓣倍性育种的应用前景。方法 以秋水仙素诱导加倍的、经鉴定确认的3
个不同株系四倍体盾叶薯蓣为材料，以二倍体原种为对照，采用分光光度法测定叶片超氧化物歧化酶(SOD)、过氧
化物酶(PPO)活性以及可溶性糖的量；高锰酸钾滴定法测定过氧化氢酶(cAT)活性；采用HPLC法测定根状茎薯
蓣皂苷元的量。结果四倍体植株SOD、PPO、CAT的活性以及可溶性糖的量明显高于二倍体；四倍体植株薯蓣皂
苷元的量显著高于二倍体，增加幅度最大为二倍体原种的27％。结论人工四倍体植株薯蓣皂苷元量高，其生理指
标也显示较强的抗性基础，可望直接利用或作为进一步培育高产、高薯蓣皂苷元量薯蓣新品种的良好育种材料。
关量词：盾叶薯蓣；四倍体；生理指标；薯蓣皂苷元；HPLC
中圈分类号：R282．2 文献标识码：A 文章编号：0253—2670(2006)03—0423—04
Comparisonofphysiologicalindexandiosgenincontenti differentploidy
ofDioscoreazingiberensis
ZHOUYflanl，HUChun—gen2，ZHUJianl，YAOJia—lin91
(1．CollegeofLifeScienceandTechnology，HuazhongAgricultureU iv rsity，Wuhan430070，China；3．College
ofHorticultureandForestryScience，HuazhongAgricultureUniv rsity，Wuhan430070，China)
Abstract：ObjectiveBycomparingthephysiologicalindexandiosgenincontentofrhizomebetween
theartificialtetraploidandthewildtypediploidfDioscoreaziqgiberensis，itisaimedatrevealingthepo—
tentialutilityofpolyploidbreedinginmedicinalD．zingiberensis．MethodsThr eclonesofthenatural
diploidandtheartificiallynducedt traploidofD．zingiberensiswereu edasmaterialsnthisstudy．The
contentofSOD，PP0，andsolublesugarofleaveswasdeterminedbyspectrophotometry，CATcon ent
wasmeasuredbyusingthemethodofKMn04titration．Andthediosgenincontentinrhizomewasanalyzed
byHPLC．ResultsThetetraploidplantsshowedhigherl velofSOD，PPO，CAT，solublesugarcontent
inleaves．anddiosgenincontentinrhizomethanthoseofthediploidrigins．Thediosgenincontentinthe
threeclonesoftetraploidplantsincreasedto27％ascomparedtowildtype．ConclusionArt ficiallyin—
ducedtetraploidpresentshighcontentofdiosgenina dgreatpotentialinstressresistance，whichwouldbe
availableingoodseedbreedingforhighyieldofdiosgenin．
Keywords：DioscoreazingiberensisC．H．Wright；tetraploid；physiologicalindex；diosgenin；HPLC
盾叶薯蓣DioscoreazingiberensisC．H．
Wright俗称黄姜、火头根等，是薯蓣科薯蓣属植物，
为我国特有种。其根状茎提取的薯蓣皂苷元是合成
甾体激素类药物的重要原料Ⅲ。近年来，人工栽培盾
叶薯蓣的薯蓣皂苷元量有下降趋势，常规育种较难
解决这一问题01。根据诱导同源多倍体可以提高药
用植物产量和有效成分量的特性，笔者通过组织培
养结合秋水仙素诱变技术，在离体条件下处理愈伤
组织块，获得四倍体盾叶薯蓣的诱导率达35％o]，
并在此基础上对诱导得到的3个不同居群的四倍体
盾叶薯蓣进行了进一步的研究，结果表明，四倍体植
株在田间的适应性较强，倍性稳定并具有一定育
性“]。本实验研究四倍体植株与其二倍体原种所含
薯蓣皂苷元量的差异，并分析和比较不同倍性植株
收藕日期：2005—05—13
蕹薯蔷界：蛊家蛊翁凳差芎笔誊湖助北项武H汉(3人977，华008中4农)业大学生命科学技术学院硕士研究生，研究方向为药用植物育种
*通讯作者姚隶玲Tel；(027)87282866Email：yaojlm}恒}mail．1-,zauedu ca
万方数据
·424· 中革菊ChineseTraditionalandHerbalDrugs第37卷第3期2006年3月
与生长和抗逆性相关的几个生理指标的差异，为进
一步选育高产、高薯蓣皂苷元量的盾叶薯蓣新种质
提供理论依据和技术支撑。
1材料与方法
1．1材料：用于加倍的3种材料原种分别为引自陕
西石泉的43号、陕西凤县的3l号以及湖北十堰的
HA。号，离体加倍后经流式细胞仪检测和染色体计
数鉴定后确认为四倍体的植株o]，与其二倍体植株
试管苗，同期移栽于华中农业大学试验基地内。其中
43号盾叶薯蓣移栽时间为2003年6月；31号和
HA。号材料移栽时间为2004年6月。本试验在3个
居群中各选取i0株为试验材料进行测定和分析。
1．2生理指标的测定：于生长旺盛期，取不同倍性
各10个单株同一节位的叶片，测定其过氧化物酶
(PPO)、过氧化氢酶(CAT)、超氧化物歧化酶
(soD)的活性以及可溶性糖的质量分数”]。
1．3薯蓣皂苷元量的测定
1．3．1仪器与色谱条件：本试验采用高效液相色谱
法测定薯蓣皂苷元的量。仪器为美国VARIAN公
司Prostar高效液相色谱仪。色谱条件：Microsorb
MV100一5C18(250nlm×4．6mm，5“m)；流动相
为甲醇一水(95：5)；体积流量：1mL／min；柱温为室
温；检测渡长：208Elm；进样量为lo止。
1．3．2对照品溶液的配制：对照品由江西省药品检
验所提供。准确称取干燥后的薯蓣皂苷元对照品10
mg，置于10mL量瓶中，加入甲醇溶解并稀释至刻
度，终质量浓度为】mg／mL。
1．3．3样品溶液的制备“‘“：于2004年12月，采集
3个株系盾11-P薯蓣四倍体和二倍体植株的根状茎，
在60℃烘箱内烘干至恒重，粉碎后(过40目筛)准
确称取1g，加入80％甲醇25ml，，超声处理20
rain，倒出上清液，重复上述操作。合并两次提取的
上清液，定容至50ml，，自然挥干溶剂，再加入4
moI／LHCI溶液20mL高压酸解2h， 力为0．1～
0．15MPa。酸解后的溶液用1mol／LNa：CO。溶液
诃节pH值至中性，再用30mL氯仿分3次回流萃
取，每次10rain。合并氯仿萃取液于旋转蒸发仪中
收回溶剂，残渣用甲醇溶解并定容至10mL，制成样
品溶液，过0．22p．m有机膜滤过后供进样用。
1．3．4样品测定：按1．3．1项下条件测定，每个样
品重复测定3次，取其平均值。
2结果与分析
2．1 四倍体与二倍体盾叶薯蓣生理指标的差异：大
量研究表明，植物体内一些酶及可溶性糖的量等物
质与生长和抗逆性相关，这些生理指标常用以评价
植物抗逆性强弱。多倍体植物由于其倍性水平的改
变，对逆境的适应和抵抗可能会发生相应的变化，与
其生理代谢的变化相关，本研究主要测定并比较四
倍体与二倍体植株叶片SOD、CAT、PPO的活性以
及可溶性糖的量，各项指标的测定结果见表1。
表1 四倍体与二倍体盾叶薯蓣生理指标的比较
Table1 Comparisonofphysiologicalindexbetween
tetraploldandiploidf,fD．zingiberensis
材辩 倍性 PPo／(u·CAT／(mg-S01)／ ur溶性糖
编号 水平rain-l·g_1)g叫·min-1)(U·mgⅢ1)／蹦
结果表明，相同栽培条件及相同生长发育时期，
比较所测定的几个生理指标，3个居群四倍体植株
较其二倍体原种均有明显增加，其中PPO和CAT
的活性，四倍体植株增幅非常明显，平均较二倍体高
出38％；SOD的活性和可溶性糖的量两个指标增幅
次之，也达到了20％左右，这表明倍性的增加使植
株叶片中相应酶和物质的活力和量得到明显提高。
比较3个株系的四倍体植株发现，田间栽培时
间较长的43号植株各项生理指标均略高于生长时
间较短的31和HA；号植株，尤其是cAT的活性差
异最大；而田问栽培时间相同的3l和HA。号四倍
体植株，几个生理指标之间则没有出现明显的差异。
说明这些生理指标除随着倍性水平的改变发生变化
外，田间栽培时间长短对其也有～定影响，但是倍性
水平较田间栽培时间的影响更大，关系也更为密切，
可能与其体内和抗性相关的酶以及其他渗透调解物
质的量增加有一定关系。
2．2薯蓣皂苷元的测定
2．2．1 HPI。C分析：薯蓣皂苷元对照样品HPLC
色谱图如图1-A；样品根状茎甲醇提取液水解后的
HPLC色谱图如图1B。结果表明，在上述色谱条件
下，盾叶薯蓣根状茎中薯蓣皂苷元可与其他物质分
离，通过对照色谱图对其吸收峰定性，其保留时间与
对照品一致。
2．2．2不同倍性根状茎薯蓣皂苷元量的比较：采用
HPLC测定供试3个株系的四倍体及其二倍体原种
万方数据
中革喃ChineseTraditionalandHerbalDrugs第37卷第3期2006年3月·425·
根状茎薯蓣皂苷元量，取各株系10株样品的平均
量，测定结果见表2。
由表2可以看出，43号四倍体植株试管苗移栽
田间18个月后采挖，皂苷元量达到1．842％，是3
个株系四倍体植株中量最高的；31和HA。号四倍
体植株，试管苗移栽田问后仅生长6个月，其根状茎
皂苷元量相对较低，但也达到1．035％和0．823％。
说明离体加倍的试管苗移栽田问后，其根状茎薯蓣
皂苷元量的积累遵循一般规律，随生长时间的增加
而增加，并且能保持原种性。在相同的栽培管理条件
下，3个株系的四倍体植株根状茎皂苷元平均量均
显著高于其二倍体原种，但增加幅度随基因型不同
而有差异，以3l号四倍体植株的皂苷元量增幅最为
显著，达27％。表明倍性水平的增加可以有效提高
与
0 25 50 75 ICO 125
0 25 50 75 100 125
t／min
圈1薯蓣皂苷元(A)和根状茎甲醇提取液(B)HPLC色谱围
Fig．1HPLCChromatogramofdiosgenin(A)andrhi—
zonemethanolextractf erhydrolysis(B)
表2 3个株系盾叶薯蓣四倍体和二倍体植株根
状茎中薯蓣皂苷元测定结果
Table2 Diosgenincontentofrhizomeint traploidand
diploidplantsofthreeclonesInD．zin部berensis
根状茎薯蓣皂苷元的量，同时也说明加倍后有效成
分量的增加幅度可能与植株的基因型有关。
3讨论
3．1 染色体加倍与植物生长和抗逆性的关系：多倍
体植株由于染色体加倍，使得体内各种生理指标发
生变化。如四倍体大麦叶片中sOD的活性比二倍体
高出21％，CAl、的活性也较二倍体高17％～
20％“-；三倍体苹果叶片中可溶性蛋白质的量较原
二倍体高出40％等”]。已有的研究表明，SOD是细
胞抵御活性氧伤害的酶保护系统，与植物的抗盐、抗
低温、抗旱、抗病密切相关；CAT则是一种可以增强
植物代谢强度、抗病、抗逆性的酶口”；而PPO是一
种与抗病性有关的酶；可溶性糖是很多植物主要的
渗透调节剂，在细胞内起保护酶类的作用[1“。本研
究中，四倍体盾叶薯蓣叶片中PPO、CAT、SOD活
性以及可溶性糖量较二倍体大幅增加，表明四倍体
植株可能比二倍体具有更强的生长优势和抗逆性。
曾报道一些多倍体植物具有较强的抗逆性，如莳菜
四倍体比二倍体植株有较强的耐热性[_目；生姜四倍
体品种的抗寒性和抗热性均比二倍体强[1“。多倍体
植物生长和抗逆性的优势可能是由于染色体加倍所
致。一般认为植物营养器官性状的变化与基因的剂
量有关，即随着基因拷贝数的增加，基因转录产物的
量发生变化，导致性状出现相应的变化，但不一定存
在直线相关，因此，比较四倍体盾叶薯蓣与二倍体之
间的抗逆性差异，还需要在各类逆境胁迫条件下进
行更深入的研究。
3．2盾叶薯蓣多倍体育种前景：盾叶薯蓣是收获地
下根状茎的药用植物，前期的研究表明，通过离体诱
导结合秋水仙素处理可以在较短时间内获得大量的
四倍体植株”]。生物学性状观察发现，获得的四倍体
植株在田间的适应性较强，倍性稳定性好，但生长、
发育较缓慢，育性降低；通过比较四倍体与二倍体植
株的光合作用、呼吸作用强度以及生物产量等，表明
四倍体植株较其二倍体原种具有一定的优势(结果
另文发表)；本研究证明凹倍体植株的一些重要生理
指标也显著高于二倍体，表明其可能具有较强的抗
逆性；供试的3个居群四倍体根状茎薯蓣皂苷元的
量均高于二倍体。这些研究结果表明，四倍体盾叶薯
蓣在生长势、生长适应性和有效成分的量上有较大
的优势，是进一步培育高薯蓣皂苷元量新品种有价
值的育种材料。植物多倍体育种中，有经济价值的主
要是四倍体和三倍体，因此可以利用人工染色体加
倍技术，选择薯蓣皂苷元量高的原种获得四倍体植
万方数据
·426· 中革菊ChineseTraditionalandHerbalDrugs第37卷第3期2006年3月
株，通过与二倍体杂交获得三倍体后代，以拓宽育种
资源。进一步研究不同倍性材料的生物学性状和薯
蓣皂苷元量，筛选出高产、高薯蓣皂苷元量的最适倍
性，有望解决目前盾叶薯蓣人工栽培后有效成分量
下降的问题，振兴皂素工业。
References：
[1]FengYX，ZhouzQ．Renewandprospectsforindustrial
productionandresourceofdiosgenininChina[J]．NatProd
Res胁(天然产物研究与开发)，1994，6(3)：3
r2]LiJC，LixM，GuoXS．AdvancesinstudyoiDioscorea
zingiberenMs[J]．ActaBotBoreal—OccidentS n(西北植物学
报)，2003，23(10)i18421848．
[33LiYH．}hcG，YaoJ L，eta1．Studiesontetraploid
Diosc口eazingiberensisinducementLJJ．ChinTradit月m
Drugs(中草药)，2005。36(3)：16-20．
[43ZhouY．HucG，ShiG．eta1．Biologicalcharactersofte—
traploidD o,woreazingiberensisEJ]．JWuhanB讲Res(武汉
植物学研究)，2005，23(4)；358—362．
[5]LiHS．TheoryandTechnology—PlantP^”iologyandB珏
themlstry(植物生理学与生物化学理论与技术)[M]．Bei
jing；HighEducationPress，2000．
[53LiuY，De“gSW，YuanWP．Determinationoidiosgeninin
DioscoreanipponicabyRP-HPLC[J]．JJiangxiUn vTra—
dltChinMed(江西中医学院学报)，2004，i16(i4)：42—43．
YangWY，XiongCM．RP—HPLCDeterminationofdios—
genini Chinesemedicinalherb口]．AnalLab(分析实验
室)，9002，21(1)：74—75．
ZhaoY．Analysisoi uperoxidedismutase，catalaseandsolu—
hieproteinco tentoitetraploidbarley[J]．JChinCerea&
OilsA』socia(中国粮油学报)，2001，16(5)：33—35．
WuLJtXuJB，LiuXX．Comparisonofphysiologicalindex
betweendiploidandtriploidapplesD]．HebeiFruits(河北
果树)，2002(1)：45．
LiuDL．YuBC．SunYY．Effectsof hetemperature
stressonSODandCATactivitiesandtheirsozymesofrice
seedling[J]．JCentralChinaNormalUniv：NatSci(华中
师范大学学报：自然科学版)，1994．28(4)z525—528．
XuHF，JinYM，ZhangCY．Contentofsolublesugarin
sunflowerleaves[J]．JJilinAgricUniv(吉林农业大学学
报)，2000，22(1)：23—25．
ZhangJJ．YinLQ，ZhangWP．Featuresandheat—resis—
taHceofSHICAI(Brassicacampestris)tetraploids[J]．Acta
AgricShahghai(上海农业学报)，1998，14(2)t35—40
ShangHL，GuoQG，SongM．Apreliminarystudofheat
andcoldresistanceoftetraploidGinger(Zingiberofyjcinale)
口]．．is删抽删“AgncUniv(西南农业大学学报)．2003，25
(3)：231—233．
山东产瓜蒌不同农家品种的RAPD研究
孙稚颖1”，周风琴1
(I．山东中医药大学药学院。山东济南250014}2．山东师范大学生命科学学院，山东济南250014)
摘要：目的探讨瓜蒌不同农家品种的遗传多样性和亲缘关系，对其进行分子标记鉴定。方法用25个随机引
物对山东瓜萎不同农家品种、野瓜蒌及对照湖北栝楼进行RAPD分析。采用NTSYSpc软件计算瓜萎各农家品种
(及种)间的Jaceard遗传相似系数，按非加权配对算术平均法(UPGMA)建立各品种问的聚类图。结果共扩增出
256个条带，其中多态带为232条，占87．2％。聚类图显示，对照湖北栝楼与瓜萎各农家品种和野生种阃的差异最
大，牛心瓜蒌与仁瓜萎、大瓜萎与八棱瓜蒌、小光蛋与野瓜蒌彼此间亲缘关系较近。结论RAPD分子标记法可以
在分子水平上规范、整理和鉴定瓜萎的不同农家品种，揭示了瓜蒌种质资源的亲缘关系以及遗传背景，为山东道地
药材瓜萎的栽培育种及资源保护提供了重要参考。
关键词：瓜萎；农家品种；RAPD；亲缘关系；遗传多样性
中圈分类号：R282．7 文献标识码；A 文章编号：0253—2670(2006)03042 — 4
RAPDAnalysisonfarmcultivarsoffruitsofrrichosanthes
kirilowiifromShandongProvince
SUNZhi—yin91～，ZHOUFeng—qinl
(1．CollegeofPharmacy，ShandongUniversityfTraditionalChineseMedicinetJinan250014，Chinai
2．CollegeofLifeScience，ShandongNormalUniversity，Jinan250014，China)
Abstract：ObjectiveToexploreth geneticd versityandrelationshipofdifferentcul ivarsofthe
fruitsofTrichosantheiskirilowii．anddeterminetheminmolecularlevel．MethodsDifferentframculti—
varsandfruitsinwildplantofT．kirilowiifromShandongProvinceandT．hupehensisweredetectedby
鉴鐾是皙：酱菜客车崔药管理局课题(编号：。。叽一。。)
作者简卉2袭等嚣器?冕五乏杰’鬯变妻莲罂烹篙霎罂j毫孽博士’主要从事植物资源分类学研究工作。
忉
嗍
嘲
埘
山
脚
闭
[
[
[
[
万方数据
不同倍性盾叶薯蓣的生理指标和薯蓣皂苷元量的比较研究
作者： 周媛， 胡春根， 朱健， 姚家玲， ZHOU Yuan， HU Chun-gen， ZHU Jian， YAO Jia-
ling
作者单位： 周媛,朱健,姚家玲,ZHOU Yuan,ZHU Jian,YAO Jia-ling(华中农业大学生命科学技术学院,湖
北,武汉,430070)， 胡春根,HU Chun-gen(华中农业大学园艺林学学院,湖北,武汉,430070)
刊名： 中草药
英文刊名： CHINESE TRADITIONAL AND HERBAL DRUGS
年，卷(期)： 2006,37(3)
被引用次数： 1次
参考文献(13条)
1.Feng Y X;Zhou Z Q Review and prospects for industrial production and resource of diosgenin in
China 1994(03)
2.Li J C;Li X M;Guo X S Advances in study of Dioscorea zingiberensis[期刊论文]-西北植物学报 2003(10)
3.Li Y H;Hu C G;Yao J L Studies on tetraploid Dioscorea zingiberensis inducement 2005(03)
4.Zhou Y;Hu C G;Shi G Biological characters of tetraploid Dioscorea zingiberensis[期刊论文]-武汉植物
学研究 2005(04)
5.Li H S 植物生理学与生物化学理论与技术 2000
6.Liu Y;Deng S W;Yuan W P Determination of diosgenin in Dioscorea nipponica by RP-HPLC[期刊论文]-江
西中医学院学报 2004(14)
7.Yang W Y;Xiong C M RP-HPLC Determination of diosgenin in Chinese medicinal herb[期刊论文]-分析试验
室 2002(01)
8.Zhao Y Analysis of superoxide dismutase,catalase and soluble protein content of tetraploid barley
[期刊论文]-中国粮油学报 2001(05)
9.Wu L J;Xu J B;Liu X X Comparison of physiological index between diploid and triploid apples[期刊论
文]-河北果树 2002(01)
10.Liu D L;Yu B C;Sun Y Y Effects of the temperature stress on SOD and CAT activities and their
isozymes of rice seedling 1994(04)
11.Xu H F;Jin Y M;Zhang C Y Content of soluble sugar in sunflower leaves[期刊论文]-吉林农业大学学报
2000(01)
12.Zhang J J;Yin L Q;Zhang W P Features and heat-resistance of SHICAI (Brassica campestris)
tetraploids 1998(02)
13.Shang H L;Guo Q G;Song M A preliminary study of heat and cold-resistance of tetraploid Ginger
(Zingiber officinale)[期刊论文]-西南农业大学学报(自然科学版) 2003(03)
本文读者也读过(10条)
1. 刘晓玲 薯蓣皂苷加小剂量PGE1对不稳定型心绞痛疗效观察[期刊论文]-医学理论与实践2008,21(11)
2. 赵通洲.郑军.王学梅 薯蓣皂苷对糖尿病合并颈动脉粥样硬化患者脑血流动力学的影响[期刊论文]-宁夏医学杂
志2008,30(2)
3. 高卫真.王玮.范晓静.康毅.赵云茜.于雷.张真.吴艳娜.刘艳霞.娄建石.高文远.GAO Wei-zhen.WANG Wei.FAN
Xiao-jin.KANG Yi.ZHAO Yun-qian.YU Lei.ZHANG Zhen.WU Yan-na.LIU Yan-xia.LOU Jian-shi.GAO Wen-yuan 薯
蓣皂苷对培养乳鼠心肌细胞缺氧/复氧损伤的保护作用[期刊论文]-中国分子心脏病学杂志2008,8(2)
4. 薯蓣皂苷抗血小板聚集作用的临床观察[期刊论文]-中国临床药学杂志2006,15(4)
5. 肖华.陈志坚.廖玉华 薯蓣皂苷对慢性充血性心衰患者血浆细胞因子的影响[期刊论文]-山东医药2006,46(13)
6. 张冬梅.孙秀月 薯蓣皂苷在重症充血性心衰治疗中的应用体会[期刊论文]-中国社区医师（医学专业）
2010,12(36)
7. 宁宗 薯蓣皂苷元MPD的生物活性及机制研究[学位论文]2007
8. 董文娟.梁秀军.翟泽玲.宋鸿儒 穿山龙总皂苷对CIA大鼠滑膜血管新生的作用[期刊论文]-承德医学院学报
2010,27(4)
9. 宁可永 薯蓣有效组分MPD治疗冠心病的基础研究[学位论文]2005
10. 马利平.汪凤兰.侯世瑞 薯蓣皂苷片对不稳定性心绞痛患者血管内皮功能的影响[期刊论文]-山东中医杂志
2003,22(10)
引证文献(1条)
1.李铁军.王丽珍.杜雪 药用植物多倍体的研究概况[期刊论文]-中药材 2009(9)
本文链接：http://d.wanfangdata.com.cn/Periodical_zcy200603039.aspx