全 文 ：广 西 植 物 Guihaia　Dec．２０１５,３５(６):８７５－８７９　　　　　　　　　　 http://journal．gxzw．gxib．cn　
DOI:１０．１１９３１/guihaia．gxzw２０１４１００１８
李金亭,齐婉桢,郭晓双,等．茉莉酸甲酯对牛膝生长及主要药用成分积累的影响[J]．广西植物,２０１５,３５(６):８７５－８７９
LiJT,QiWZ,GuoXS,etal．EfectsofmethyjasmonateongrowthandmajormedicinalcomponentsaccumulationofAchyranthesbidentata[J]．Guihaia,
２０１５,３５(６):８７５－８７９
茉莉酸甲酯对牛膝生长及主要药用成分积累的影响
李金亭∗,齐婉桢,郭晓双,王　灿,张元昊,王　迪,苏换换
(河南师范大学 生命科学学院 河南省高校道地性中药保育及利用工程研究中心,河南 新乡４５３００７)
摘　要:不同浓度的外源茉莉酸甲酯(MeJA)对牛膝生长及其主要药用成分齐墩果酸和蜕皮甾酮均有不同的
影响.该文采用不同浓度的 MeJA分别浸种处理牛膝种子:０(对照)、０．１mmol􀅰LＧ１(T１)、０．１５mmol􀅰LＧ１
(T２)、０．２mmol􀅰LＧ１(T３)、０．２５mmol􀅰LＧ１(T４),对照(CK)以同体积的蒸馏水浸泡.取浸种处理后生长培养
６０d的牛膝植株,测定牛膝的株高、根长、地上及地下部分的生物量;取牛膝的叶及根,HPLC法测定其齐墩
果酸和蜕皮甾酮的含量,研究 MeJA对牛膝生长及主要药用成分齐墩果酸和蜕皮甾酮积累的影响.结果表
明:０．１５mmol􀅰LＧ１MeJA浸种处理,对牛膝生长及生物量的促进作用最佳,其株高、根长、地上部分鲜重及根
鲜重分别比对照显著升高４３．９％、３８．７％、２６．４％、６４．０％(P＜０．０５);０．１５mmol􀅰LＧ１ MeJA处理,对牛膝的根
和叶中齐墩果酸的积累作用最佳,分别比对照组显著增加了１１４．３％和６０％(P＜０．０５);０．２５mmol􀅰LＧ１MeJA
处理,对牛膝根中蜕皮甾酮的积累最佳,比对照高出９０．３％(P＜０．０５),却不利于根和叶中齐墩果酸的积累,并
可抑制叶中蜕皮甾酮的形成.说明０．１５mmol􀅰LＧ１MeJA浸种处理对牛膝的生长及其根和叶中齐墩果酸的
积累作用最佳,并能显著促进根中蜕皮甾酮的积累,有利于牛膝药材产量和品质的提高.
关键词:牛膝;茉莉酸甲酯;齐墩果酸;蜕皮甾酮
中图分类号:Q９４６,R２４８．１　　文献标识码:A　　文章编号:１０００Ｇ３１４２(２０１５)０６Ｇ０８７５Ｇ０５
Effectsofmethyjasmonateongrowthandmajormedicinal
componentsaccumulationofAchyranthesbidentata
LIJinＧTing∗,QIWanＧZhen,GUOXiaoＧShuang,WANGCan,
ZHANGYuanＧHao,WANGDi,SUHuanＧHuan
(CollegeofLifeSciences,HenanNormalUniversityEngineeringTechnologyResearchCenterofNursingand
UtilizationofGenuineChineseCrudeDrugs,UniversityofHenanProvince,Xinxiang４５３００７,China)
Abstract:Tostudytheeffectsofmethyjasmonateonthegrowthandthemajormedicinalcomponents(oleanolicacid
andecdysterone)accumulationofAchyranthesbidentata,seedsofA．bidentataweresoakedfor３hbydifferent
concentrations(０,０．１,０．１５,０．２,０．２５mmol􀅰LＧ１)ofmethyjasmonate,andthecontrolgroupsweresoakedinthe
samevolumeofdistiledwaterinthisstudy．Thedeterminationofplantheight,rootlength,freshweightof
abovegroundandrootofA．bidentataweredoneafter６０d．Thecontentsofecdysteroneandoleanolicacidinroots
andleavesofA．bidentataweredeterminedbyHPLC．Theresultsshowedthatthe０．１５mmol􀅰LＧ１MeJAtreatment
samplewasbenefitialforplantheight,rootlength,freshweightofabovegroundandroot．Comparedwithcontrol,
thebiomassrespectivelybeincreased(４３．９％,３８．７％,２６．４％,６４．０％,P＜０．０５)observably．The０．１５mmol􀅰LＧ１
收稿日期:２０１４Ｇ１０Ｇ１１　　修回日期:２０１５Ｇ０３Ｇ２４
基金项目:国家自然科学基金(８１２７４０７６);河南省重点攻关项目(１０２１０２１１０１０９).
作者简介:李金亭(１９６２Ｇ),女,河南新乡人,硕士生导师,研究方向为药用植物学,(EＧmail)Ljt６６８８２００４＠１２６．com.
∗通讯作者
MeJAtreatmentsamplewasalsobenefitialforoleanolicacidaccumulationinrootsandleavesofA．bidentata．Ithad
thehighestamountrespectively(１１４．３％and６０％,P＜０．０５)．The０．２５mmol􀅰LＧ１MeJAtreatmentsamplewas
significantlypromotedecdysteroneaccumulationinroots,butinhibitedoleanolicacidaccumulationinrootsandleaves
andecdysteroneinleavesofA．bidentata．Theseresultssuggestedthat０．１５mmol􀅰LＧ１MeJAsoakingwasbenefitial
forthegrowth,oleanolicacidaccumulationinrootsandleaves,andwouldsignificantlypromoteecdysteroneaccumuＧ
lationinrootsofA．bidentata,andbehelpfultoimprovethequalityandyieldofmedicinalmaterials．
Keywords:Achyranthesbidentata;methyjasmonate(MeJA);oleanolicacid;ecdysterone
　　牛膝(Achyranthesbidentata)为苋科牛膝属多
年生草本植物,以干燥根入药,具有强筋骨、补肝肾、
逐瘀通经等功效(中国药典,２０１０).近年来随着人
们对牛膝药材需求量的增加,人工栽培已成为其主
要来源.但在人工栽培过程中,经常会受到干旱、病
虫害等环境胁迫的影响而使产量降低,致使其主要
药用成分牛膝皂苷及蜕皮甾酮等含量偏低,影响药
材的产量和品质.目前国内外关于牛膝的研究主要
集中于栽培、植物化学分析、药理学(李金亭等,
２００６)及结构与有效成分积累关系(Lietal．,２００９)
等方面.茉莉酸甲酯(MeJA)是许多植物体内产生
的一种内源激素,在植物受到环境胁迫时能作为信
号转导分子激发其防御基因的表达,从而诱导产生
化学防御(王瑜等,２００７),并可作为基因调控的诱导
子或激活子,调控植物次生代谢产物的合成(Bonfil
etal．,２０１１;Kimetal．,２００５;Mangasetal．,２００６;
Kimetal．,２００４).外源 MeJA可提高苦玄参的抗
环境胁迫能力,缩短生育期,促进苦玄参苷的积累
(谢阳姣等,２０１３),并能诱导丹参和曼陀罗毛状根中
次生代谢产物的积累和释放(孙际薇等,２０１３;王学
勇等,２００７).Sirventetal．(２００２)研究表明,在贯
叶连翘小植株的生长过程中添加２００μmol􀅰LＧ１
MeJA既能显著提高金丝桃素类物质的含量,还能
促进植株内贯叶金丝桃素含量的提高.在牛膝细胞
悬浮培养过程中添加０．６mmol􀅰LＧ１ MeJA可使蜕
皮甾酮的产量比对照提高２．６倍(Wangetal．,
２０１３).MeJA已广泛应用于促进药用植物次生代
谢产物合成的研究,但在栽培牛膝中的应用研究甚
少.因此,研究植物外源激素 MeJA对牛膝主要药
用成分的调控作用和改善植物生长发育中的次生代
谢活动,从而改善其内在品质具有重要的理论意义和
应用价值.
１　材料与方法
１．１材料及试剂
牛膝种子由河南温县农科所提供,经河南师范
大学李金亭教授鉴定为苋科牛膝属植物的牛膝
(Achyranthesbidentata)的种子.齐墩果酸和蜕皮
甾酮对照品(纯度≥９８％)购自南京春秋生物公司;
MeJA为分析纯,购至Sigma公司.
１．２仪器
分析电子天平(精确度０．０００１g),KQＧ２５０B型
超声仪,安捷伦高效液相色谱仪(Agilent１２００LC).
１．３方法
先用０．１％ HgCl２对牛膝种子消毒３min,蒸馏
水漂洗３次,然后分别用０(对照)、０．１(T１)、０．１５
(T２)、０．２(T３)、０．２５(T４)mmol􀅰LＧ１的茉莉酸甲酯
(MeJA)进行浸种处理３h,对照(CK)以同体积的蒸
馏水浸泡.经MeJA浸泡后的种子再用蒸馏水冲洗
３次,于２５℃恒温箱中暗催芽,待种子露白后,选择
饱满露白一致的种子种植在高８cm、直径８cm的
塑料花盆中,基质为１∶１的营养土和蛭石,置于２５
℃温室中培养,１４h/d光照.当苗高长至３~５cm
时进行间苗,每盆２株,每处理重复５盆.在生长期
内,根据生长的需要和外部环境条件定期浇灌霍格
兰营养液或水,培养６０d后采收.将采收后的植物
样品,先于１０５℃杀青１０min,然后于６０℃烘干,
最后粉碎并过６０目筛备用.
１．４牛膝的生物学指标测定
测定株高、根长、地上及地下部分的生物量.
１．５牛膝样品中齐墩果酸和蜕皮甾酮的测定
１．５．１齐墩果酸的测定　样品制备:称取供试样品
０．５g(每个样品３份),加甲醇１０mL,超声提取４０
min,过滤去除残渣后用甲醇洗涤容器和残渣数次,
于旋转蒸发仪减压浓缩至干.浓缩后样品加１０mL
４mol/L盐酸,８５℃水解２h,冷却后加１０mL氯
仿,于６０℃回流萃取２次(每天１５min),收集下层
液并减压浓缩至干,用色谱纯甲醇定容至３mL,混
匀后用微孔径为０．２２μm的滤膜过滤,并进行高效
液相色谱测定.
色谱条件:色谱柱为反向碳１８柱(４．６×２５０
mm),流动相为甲醇∶水∶冰醋酸(９０∶１０∶０．１);
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流速０．６mL􀅰minＧ１,柱温２５℃,检测波长２１０nm,
进样量２０μL,色谱图见图１.
图１　齐墩果酸的 HPLC图谱
１．齐墩果酸;A．对照品;B．根;C．叶.
Fig．１　HPLCChromatogramsofoleanolicacid
１．Oleanolicacid;A．Referencesubstances;B．Roots;C．Leaves．
１．５．２蜕皮甾酮测定　蜕皮甾酮提取:精确称取样品
０．５g(每样３份),加甲醇１０mL,超声提取４０min,
滤去残渣,并用甲醇洗涤容器和残渣数次,旋转蒸发
仪减压浓缩至干,加甲醇定容至３mL,摇匀,过滤
(滤膜孔径０．２２μm)后进行高效液相色谱测定.
色谱条件:色谱柱为反向碳１８柱(４．６×２５０
mm);流动相为甲醇∶水∶冰醋酸(４５∶５５∶０．０５);
流速０．９mL􀅰minＧ１,柱温２５℃,进样量２０μL,检
测波长为２４８nm,色谱图见图２.
１．６数据处理
所有数据测定均重复３次,并进行方差分析,处
理间的差异显著性用新复极差(Duncan＇s)检验.数
据处理在SPSS和Excel软件系统下完成.
２　结果与分析
２．１MeJA对牛膝生物学性状的影响
由表１可知,与对照(CK)相比,经 MeJA浸种
处理后的牛膝幼苗,其株高、根长、地上部分鲜重及
图２　蜕皮甾酮的 HPLC图谱
１．蜕皮甾酮;A．对照品;B．根;C．叶.
Fig．２　HPLCChromatogramsofecdysterone
１．Ecdysterone;A．Referencesubstances;B．Roots;C．Leaves．
根鲜重均呈先增加后降低的趋势,当 MeJA浓度为
表１　MeJA对牛膝生物学性状的影响
Table１　Effectsofmethyjasmonateonbiological
characteristicsofAchyranthesbidentata
MeJA处理
MeJA
Treatment
(mmol􀅰LＧ１)
株高度
Plantheight
(cm)
根长
Rootlength
(cm)
地上鲜重
Shootfresh
weight
(g)
根鲜重
Rootfresh
weight
(g)
０(CK) ６．５８±
０．４８(c)
９．２３±
０．７７(b)
０．７２±
０．０５(bc)
０．０８９±
０．００７(b)
０．１０(T１) ７．４８±
０．３３(b)
９．８８±
０．９４(b)
０．８１±
０．０７(ab)
０．０９２±
０．０１０(b)
０．１５(T２) ９．４７±
０．３１(a)
１２．８０±
０．７２(a)
０．９１±
０．１１(a)
０．１４６±
０．００８(a)
０．２０(T３) ７．６８±
０．８０(b)
９．６７±
０．３８(b)
０．６６±
０．０３(cd)
０．０８９±
０．００７(b)
０．２５(T４) ７．０±
０．１２(bc)
９．６０±
０．９８(b)
０．５６±
０．０７(d)
０．０７４±
０．００３(c)
　注:同一列中的不同字母表示Duncan＇s试验５％ 水平差异显著,下同
　Note:Differentlettersmeansignificantdifferencesat５％levelatDuncan＇s
test,thesamebelow．
０．１５mmol􀅰LＧ１(T２)时,对牛膝生长及生物量的促
进作用最好,其株高、根长、地上部分鲜重及根鲜重
分别比对照显著升高４３．９％、３８．７％、２６．４％、６４．０％
(P＜０．０５).可见,适当浓度的 MeJA浸种能显著
促进牛膝幼苗的生长.据报道(李红利等,２０１０),营
养生长期及现蕾期喷施 MeJA能使百合叶中IAA
含量增加,从而促进其株高的增高.而谢阳姣等
(２０１３)研究表明,喷施MeJA可抑制苦玄参株高,减
少生物量的形成.汤日圣等(２００２)认为MeJA处理
７７８６期　　　　　　　李金亭等:茉莉酸甲酯对牛膝生长及主要药用成分积累的影响
图３　MeJA对牛膝中齐墩果酸积累的影响　A．根;B．叶.
Fig．３　EfectsofmethyjasmonateonoleanolicacidaccumulationinAchyranthesbidentataBL．　A．Roots;B．Leaves．
图４　MeJA对牛膝中蜕皮甾酮积累的影响　A．根;B．叶.
Fig．４　EfectsofmethyjasmonateonecdysteroneaccumulationinAchyranthesbidentata　A．Roots;B．Leaves．
能抑制水稻幼苗生长.这可能是由于不同植物或同
种植物的不同发育期用同种激素处理,其效果不同.
２．２MeJA对牛膝中齐墩果酸积累的影响
由图３可见,牛膝根和叶中齐墩果酸含量随
MeJA浸种处理浓度的增加均呈先上升后下降的趋
势,低浓度的MeJA浸种可促进齐墩果酸的积累,高
浓度的MeJA浸种却抑制齐墩果酸的积累.当MeＧ
JA浓度为０．１５mmol􀅰LＧ１(T２)时,牛膝根(图３:
A)及叶(图３:B)中齐墩果酸的含量最高,分别比对
照组增加了１１４．３％和６０％(P＜０．０５).此结果表
明,以适当浓度的MeJA浸种,可促进齐墩果酸在牛
膝根及叶中的积累.
２．３MeJA对牛膝中蜕皮甾酮积累的影响
由图４可知,MeJA浸种对牛膝叶和根中蜕皮
甾酮积累的影响完全相反.与CK相比,牛膝根中
蜕皮甾酮含量随 MeJA浓度的增加而增加,除 T１
外,均达显著水平,其中０．２５mmol􀅰LＧ１(T４)处理
牛膝根中蜕皮甾酮增幅最大,比对照高出９０．３％(图
４:A).而 MeJA处理对牛膝叶中蜕皮甾酮的效应
不同于根,各浓度的 MeJA浸种处理均使叶中蜕皮
甾酮含量比对照显著下降(图４:B).这表明高浓度
的 MeJA浸种处理有利于根中蜕皮甾酮的积累,但
不利于叶中蜕皮甾酮的积累.
３　讨论
茉莉酸甲酯对植物的生长发育具有广泛的作
用,并能诱导多种次生代谢产物的形成(孙际薇等,
２０１３;王学勇等,２００７).牛膝中含有的皂苷类成分
均为以齐墩果酸为苷元的三萜皂苷,三萜皂苷是牛
膝中主要的有效药用成分之一.据报道(Bonfilet
al．,２０１１;Mangasetal．,２００６),茉莉酸甲酯可上调
三萜类化合物合成基因的表达,从而促进三萜类物
质的积累.前人多利用细胞悬浮培养研究茉莉酸甲
酯对三萜类化合物合成的作用,本试验通过应用茉
莉酸甲酯进行浸种处理,得到相似的结果,０．１５
８７８ 广　西　植　物　　　 　　　　　　　　　　　　　　３５卷
mmol􀅰LＧ１(T２)MeJA处理对牛膝的生长及其根和
叶中齐墩果酸的积累作用最佳.由此表明,茉莉酸
甲酯不仅在细胞悬浮培养中对三萜化合物的合成具
有促进作用,浸种处理对牛膝根及叶中三萜类化合
物的积累亦有促进作用.
植物体内不同次生代谢产物在合成、运输、积累
等方面有一定的相关性,同时又受到多种环境因素
的影响,存在着相对的独立性(杨蓓芬等,２００８).本
研究用不同浓度的 MeJA浸种处理,对牛膝根及叶
中不同代谢产物的影响亦表现出了显著的差异.高
浓度的 MeJA(T４)浸种处理,虽然有利于牛膝根中
蜕皮甾酮的积累,却不利于其根和叶中齐墩果酸的
积累,并可抑制叶中蜕皮甾酮的形成.植物蜕皮甾
酮是一种天然甾体化合物,具有多种生物活性,也是
牛膝中主要药用成分之一.MeJA作为一种信号分
子,其生理效应是多方面的,可诱导多种次生代谢产
物合成积累,但影响不同次生代谢产物的合成、运
输、积累的最适浓度不同,对同种植物不同组织器官
的诱导作用也不相同.牛膝的叶是蜕皮甾酮的合成
场所(李金亭,２００８),０．２５mmol􀅰LＧ１ MeJA浸种处
理在一定程度上抑制了叶中蜕皮甾酮的合成,但对
其向根中的运输可能具有促进作用,因此根中蜕皮
甾酮的积累量反而增加,其机理有待进一步研究.
据报道,一定浓度的 MeJA可以通过上调βＧ香树脂
醇合酶基因的表达促进２,３Ｇ氧鲨烯的环化(Bonfil
etal．,２０１１),从而促进三萜类化合物的合成.由于
２,３Ｇ氧鲨烯的环化处于萜类和甾体类物质合成的分
支点,一定浓度的茉莉酸甲酯在促进三萜类化合物
合成的同时,对植物体内甾体类化合物的合成具有
抑制作用(Mangasetal．,２００６),本研究的结果证实
了此观点.
综上所述,MeJA作为一种信号分子,对牛膝中
三萜化合物和蜕皮甾酮的合成、运输、积累影响的最
适浓度不同,对牛膝不同组织器官的诱导作用也不
相同.本研究结果表明,０．１５mmol􀅰LＧ１(T２)MeＧ
JA浸种处理对牛膝的生长及其根和叶中齐墩果酸
的积累作用最佳,同时对根中蜕皮甾酮的积累也有
显著的促进作用,在一定程度上可提高牛膝药材的
产量和品质.
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９７８６期　　　　　　　李金亭等:茉莉酸甲酯对牛膝生长及主要药用成分积累的影响