全 文 :广 西 植 物 Guihaia Sept.2013,33 (5):699-702 http://journal.gxzw.gxib.cn
DOI:10.3969/j.issn.1000-3142.2013.05.021
杨正坤,龙施华,周菲菲,等.矮秆大豆突变体异黄酮含量变化的研究 [J].广西植物,2013,33 (5):699-702
Yang ZK,Long SH,Zhou FF,et al.Isoflavone content change of Dwarf mutant soybean[J].Guihaia,2013,33 (5):699-702
矮秆大豆突变体异黄酮含量变化的研究
杨正坤,龙施华,周菲菲,郝再彬,王秀丽*
(桂林理工大学 化学与生物工程学院,广西 桂林541006)
摘 要:以大豆品种东农42及其两个矮秆突变体 (HK8和 HK11)为原料,采用Luminol-K3Fe(CN)6 化
学发光体系的流动注射化学发光法对茎、叶和种子中的异黄酮进行检测,同时与 HPLC检测方法相比较。
结果表明:该方法能较简便快速地检测异黄酮含量,相对标准偏差 (RSD)为0.69%~2.30%,回收率
为95.5%~104.5%。该实验准确地检测出三种大豆材料中异黄酮含量;异黄酮含量与株高成正比;种子
的异黄酮含量比茎、叶的均高。
关键词:大豆异黄酮;含量;流动注射化学发光;株高
中图分类号:Q946 文献标识码:A 文章编号:1000-3142(2013)05-0699-04
Isoflavone content change research of
dwarf mutant soybean
YANG Zheng-Kun,LONG Shi-Hua,ZHOU Fei-Fei,
HAO Zai-Bin,WANG Xiu-Li*
(College of Chemistry and Bioengineering,Guilin University of Technology,Guilin 541006,China)
Abstract:The isoflavones of stems,leaves and seeds were detected by flow injection chemiluminescene method from
the Dongnong 42and two dwarf mutants(HK8and HK11);at the same time,the flow injection chemilumines-
cence and HPLC were compared in this paper.The results of the study showed that the isoflavone content could be
more simply and fleetly detected by flow injection chemiluminescene,the RSD was 0.69%-2.30%,and the re-
covery was 95.5%-104.5%.It can be concluded that the isoflavone can be accurately detected by flow injection
chemiluminescene method in this experiment;the isoflavone is proportional to the plant height;the isoflavone con-
tent of seeds is higher than that of stems or leaves.
Key words:soybean isoflavone;content;flow injection chemiluminescence;plant height
大豆 (Glycine max 或soybean),中国古称菽,
豆科一年生草本,双子叶植物,含有丰富油脂和蛋
白。大豆在我国四大作物 (玉米、水稻、小麦、大
豆)中单产最低,其原因之一是高秆易倒伏,而克服
倒伏的一般方法就是培育矮秆或半矮秆大豆品种,加
之相配套的是结合窄行密植高产栽培技术,达到提高
产量的目的。
大豆异黄酮 (soybean isoflavone)是大豆生长中
形成的一类重要的次级代谢产物,其含量与植物株
高相 关 (Gardner et al.,2009;Kudou et al.,
1991;杨丹等,2006;姚开等,2003)。异黄酮含量
的测定方法有比色法、流动注射化学发光法、高效
液相色谱法 (HPLC)等 (Kritz-Silversteid et al.,
2002)。异黄酮与杂蛋白的紫外吸收峰较近,若用比
色法测定大豆异黄酮的含量,背景吸收较大,杂质
将严重干扰异黄酮的测定;HPLC的测定精确度虽
收稿日期:2012-11-10 修回日期:2013-01-17
基金项目:国家自然科学基金 (31060193)
作者简介:杨正坤 (1983-),男,安徽宿州人,硕士研究生,应用生物技术专业,(E-mail)zhengkyang@163.com。
*通讯作者:王秀丽,高级工程师,硕士生导师,研究方向为应用生物技术,(E-mail)wangxiuli1109@163.com。
然高,但成本高,操作繁琐 (Sun et al.,2000;
Wang et al.,2010)。而流动注射化学发光法具有操
作简便,灵敏度高,线性范围宽,成本低,且具有
测定大批量异黄酮等优点 (杨丹等,2006)。
在碱性介质中,K3Fe(CN)6 可以直接氧化大
豆异黄酮产生较强的化学发光,从而克服了杂质的
影响 (杨丹等,2006)。该文采用了流动注射化学
发光法测定大豆异黄酮含量,从而比较矮秆大豆突
变体和原品种中茎、叶、种子中异黄酮含量的差异
性。该文通过对大豆茎叶种子中异黄酮含量的研
究,为以后研究矮秆大豆中的其他物质的含量以及
大豆的育种方面提供了一些理论性的依据。
1 试验材料与方法
1.1试验材料
原品种:东农 42;突变体:矮秆 HK8 和
HK11 (自有专利品种);此三种大豆均采用盆栽,
且在众多盆中随机取30盆大豆茎叶 (茎叶均取自
生长到第八周的三种大豆苗,且施肥、浇水等管理
均相同),而种子取自种植该批豆苗后的剩余籽粒
饱满的种子 (每个品种随机约取30粒)。
1.2试验仪器及试剂
流动注射化学发光仪 (西安瑞迈电子有限公
司);旋转蒸发仪 (上海亚荣生化仪器厂);LC-
20A高效液相色谱仪 (日本岛津公司);芦丁 (上
海阿拉丁);大孔树脂 (上海研拓生物科技有限公
司),其余试剂均为国产分析纯。
1.3异黄酮的提取
大豆茎、叶和种子材料经过80℃干燥24h,取
出后粉碎过40目筛,粉末备用。用石油醚对一定量
上述粉末进行脱脂,脱脂后自然晾干,室温至恒重。
称取干燥后脱脂的粉末,加入60%的乙醇溶液 (按料
液比为1∶20),在一定温度下回流提取一段时间,同
法再提取一次,离心,合并两次上清液 (张雪茹等,
2010等)。
1.4异黄酮检测的前处理
将上述上清液过D-101C大孔树脂除去其中大
部分色素、糖类等,然后将得到的溶液加到旋转蒸
发仪中,旋转蒸发至溶液变为固体,然后将固体放
在80℃烘箱中烘干24h,取出粉末,将粉末避光
保存在干燥器中,待用 (张博坤等,2009)。
1.5试验方法与步骤
1.5.1试验方法 芦丁标准液的制备 称取芦丁
标准品 (纯度97%)10.00mg,先用少量0.1
mol/L NaOH溶液溶解,再用去离子水定容至10
mL,即得1mg/mL的芦丁标准液。
(1)流动注射化学发光体系配制:取一定量的铁
氰化钾、鲁米诺固体分别配制0.05mol/L的铁氰化
钾储备液、0.01mol/L鲁米诺储备液。试验测试前,
将两种储备液分别稀释至5×10-4、1×10-5 mol/L,并
作为工作液 (杨丹等,2006;张雪茹等,2010)。
(2)HPLC测定大豆异黄酮的色谱条件:色
谱柱Shim-pack VP-ODS C18柱 (250mm×4.6
mm,5μm),柱温40℃,流动相为甲醇-乙酸溶
液流动相为甲醇∶1%乙酸=30∶70,检测波长为
254nm,流速10μL/min (王松等,2005;张岩
等,2011)。
1.5.2标准曲线的绘制 (1)准确吸取1mg/mL
芦丁标准液0、0.2、0.4、0.6、0.8和1.0mL
分别置于6支10mL容量瓶中,去离子水定容至刻
度,充分摇匀,静置10min。取上述溶液分别与5×
10-4 mol/L K3Fe(CN)6 溶液、1×10-5 mol/L鲁米诺
(luminol)溶液在流动注射化学发光仪上测试。以浓
度为横坐标,发光强度为纵坐标作图,绘制标准曲线
(杨丹等,2006;张海军等,2011;等)。
(2)准确吸取1mg/mL芦丁标准液0、0.
0625、0.125、0.50、1.00和2.00mL分别置
于6支10mL容量瓶中,去离子水定容至刻度,
充分摇匀,静置10min。在上述色谱条件下进行
测定。以浓度为横坐标,峰面积为纵坐标作图,绘
制标准曲线 (胡晓娟等,2008;张岩等,2011)。
称取大豆异黄酮10.00mg于10mL的容量
瓶中,少许无水乙醇溶解,再用去离子水定容至刻
度,即为1mg/mL的样品待测溶液。同标准液测
定方法相同,测定发光强度和峰面积,根据标准曲
线计算出样品的异黄酮含量和回收率 (杨丹等,
2005;杨张青等,2011;等)。
1.5.3回收率的测定 吸取一定量上述配制的芦
丁标准品溶液,加入到样品待检测溶液中,用流动
注射化学发光仪检测含量,并计算各个样品的回收
率 (徐文峰等,2009;杨丹等,2006;等)。
2 结果与分析
2.1建立标准曲线回归方程
用流动注射化学发光仪,以去离子水作空白对
照,测定芦丁标准溶液发光强度。芦丁浓度为横坐
007 广 西 植 物 33卷
标,发光强度的抑光值为纵坐标,绘制曲线,得其
线性回归方程式Y=813.00 X+21.64 (浓度区
间0.2~1.0mg/mL),相关系数r=0.9990。
通过使用 HPLC法以芦丁浓度为横坐标,峰面积
为纵坐标,绘制标准曲线,得其线性回归方程式Y
=8.1×105 X+1.3×105 (浓度区间0.0625~
2.0mg/mL),相关系数r=0.9999。
2.2回收率的测定
为了验证试验的准确性,在样品中加入芦丁标
准液进行回收试验,其结果见表1。
表1 回收率试验结果 (n=30)
Table 1 Result of recovery rate experimentation
样品
Sample
初始量
Initial
amount
(mg)
加入量
Added
dosage
(mg)
测得量
Measured
quantity
(mg)
回收率
Recovery
(%)
相对标
准偏差
RSD
(%)
东农42种子
Dongnong42seeds
0.4 1 1.408 102.0 0.83
HK11种子
HK11seeds
0.4 1 1.382 95.5 1.70
HK8种子
HK8seeds
0.4 1 1.399 99.8 2.02
东农42叶
Dongnong 42leaves
0.2 1 1.209 104.5 1.16
HK11叶
HK11leaves
0.2 1 1.198 99.0 1.91
HK8叶
HK8leaves
0.2 1 1.201 100.5 0.54
东农42茎
Dongnong 42stems
0.1 1 1.097 97.8 0.97
HK11茎
HK11stems
0.1 1 1.095 95.6 0.39
HK8茎
HK8stems
0.1 1 1.097 97.0 1.03
表2 HPLC与FI-CL方法测定芦丁含量比较
Table 2 Contrast content determination
of Rutin by HPLC and FI-CL
测定方法
Determination of method
百分含量
Percentage
(%)
相对标准偏差
RSD
(%)
芦丁标准品Rutin standard 97.0 -
高效液相色谱法 HPLC 95.1 1.39
流动注射化学发光法FI-CL 94.2 2.01
从表2可以看出,采用流动注射化学发光法测
定大豆异黄酮含量,其回收率在95.5%~104.
5%之间,相对标准偏差在0.39%~2.02%之
间,结果理想,此方法可行。流动注射化学发光法
与高效液相色谱法测定芦丁中的黄酮含量的结果相
近,相对标准偏差为2.01%和1.39%,在误差
允许的范围内,两者的RSD较接近。但流动注射
化学发光法操作方便简单、成本低,溶液易配制,
周期短等。
2.3样品中大豆异黄酮含量的测定和株高的调查
表3和图1表明:东农42种子、HK8种子、
HK11种 子 中 异 黄 酮 含 量 分 别 为1.842、1.
504、0.946g;东农42茎、HK8茎、HK11茎
中异黄酮含量分别为0.162、0.153、0.143g;
东农42叶、HK8叶、HK11叶中异黄酮含量分别
为0.327、0.272、0.209g。表3和图2表明,
东农42株高最高,HK8次之,HK11最低。
表3 大豆茎、叶、种子中异黄酮含量
测定与株高调查 (n=30)
Table 3 Determination of isoflavone in soybeans
stems and leaves and seeds and height survey
材料
Material
发光强度
Luminous
intensity
含量
Content
(mg/g)
相对标准
偏差
RSD(%)
株高
Plant height
(cm)
东农42
Dongnong 42
种子 1518.8 1.842 0.85
茎 153.6 0.162 1.07
叶子 287.4 0.327 1.96
50±3
HK11 种子 790.8 0.946 1.35
茎 138.2 0.143 0.69
叶子 243.0 0.209 2.11
42±2
HK8 种子 1245.2 1.504 2.30
茎 146.0 0.153 1.33
叶子 191.6 0.272 0.94
46±2
图1 原品种和突变体的茎、叶、种子中异黄酮含量比较
Fig.1 Comparison of isoflavone in soybeans
stems,leaves and seeds
2.4F检验分析整体品系差异
本实验用F检验即方差分析的方法测验多个
样本平均数差异是否显著。由表4可以看出 HK11
突变体与东农42和 HK8整体差异极显著,说明
这三种中大豆异黄酮含量相差很大。
1075期 杨正坤等:矮秆大豆突变体异黄酮含量变化的研究
图2 三种大豆材料的比较 a.东农42;b.HK8;c.HK11。
Fig.2 Comparison of three kinds of soybeans
a.Dongnong 42;b.HK8;c.HK11.
表4 不同大豆材料的异黄酮含量整体差异分析
Table 4 Analysis on different contents of
isoflavone in different soybeans
变异因素
Factor of
variation
自由度
DOF
平方和
Sum of
squares
方差
Variance
F值
F value
F0.05 F0.01
组内
Within the group
30 34.79 1.16 4.83 1.96 2.58
组间
Between groups
2 0.83 0.42
误差Error 60 14.41 0.24
3 结论与讨论
大豆叶茎中的异黄酮的含量明显比种子中异黄
酮含量低,且两突变体茎叶种子中的异黄酮均比东
农42的含量低。
紫外分光光度法测定大豆异黄酮的含量,背景
吸收较大,杂质将严重干扰异黄酮的测定;HPLC
操作较为复杂,试剂的配制和试验条件的要求较为
严格,而流动注射化学发光法操作简单,试剂配制
和试验条件等要求也较为简便,而K3Fe(CN)6 在
碱性条件下可以直接氧化异黄酮产生发光,这说明
该化学发光体系的发光体为异黄酮氧化的产物。氧
化产物吸收了该反应所放出的化学能被激发,由激
发态降到基态的这部分能量以光子的形式释放。由
于大孔树脂除掉了一些色素和一些糖类等杂质,而
在碱性介质中,K3Fe(CN)6 可以直接氧化大豆异
黄酮产生较强的化学发光,从而可以克服了色素、
糖和醇溶性蛋白等杂质的影响 (杨丹等,2005,
2006;张雪茹等,2010)。以往的研究方法和内容方
面较为单一,没有方法之间的比较,且没有对茎叶
种子之间异黄酮含量的差异性及与株高之间关系的
研究,因而说服力不是很强,而本文采用流动注射
化学发光法与较为经典且准确的 HPLC方法进行了
比较,同时对矮秆大豆茎叶种子组内与组间的异黄
酮含量进行了比较研究,得出含量的差异性及与矮
秆大豆株高的关系。
从以上可知,本实验通过流动注射化学发光法
较为准确的测定了三种大豆茎叶种子中异黄酮含量
的差异性,且植株高的东农42的异黄酮含量比其
两个突变体相应部位高;从本实验可知大豆异黄酮
含量与大豆株高成正比,同时还可知相应的种子中
异黄酮含量明显比茎、叶高。通过本实验的测定结
果,为以后研究赤霉素和甜菊糖苷对大豆植株和大
豆茎叶种子中的其他物质含量的影响以及大豆的育
种方面提供了一些理论性的根据。
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207 广 西 植 物 33卷
(Proctor 1985).
The colections from Penang and Johor are of cul-
tivation origin or represent wild populations should be
investigated.
Selaginela siamensis Hieron.in Bot.Tidsskr.24:
113.1901;Alston in Lecomte,Fl.Gen.Indo-chine 7
(2):560,f.65:6-10.1951;Tagawa et K.Iwats.,
Fl.Thailand 3(1):18.1979;X.C.Zhang,Fl.
Reipub.Popul.Sin.6(3):147,pl.38,f.1-7.
2004.TYPE:Thailand(Siam),Koh-Chang Prov.,
Chantaburi,Nipple,Schmidt 650(Danish Exped.to
Siam 1899-1900),2000ft.,on rocks in open jungle.
Selaginela reptans Ridl.,J.Str.Br.Roy.As.Soc.
80:155.1919,non Sodiro 1893;Selaginela ridleyana
Kumm.,Magyar Bot.Lapok 26:100.1928.TYPE:Thai-
land(Siam),Pulan Rawei,Laukawi Isl.,Riddley 15930.
Plants terrestrial,evergreen or seasonaly green,
brown when dry,creeping or suberect.Rhizophores up
to middle part of main stem,emanating axilary from
the abaxial side(lower surface)of the forking point of
stem.Main stem 1.5-2mm diam.in lower part,gla-
brous.Leafy branches glabrous,dorsiventraly flat-
tened.Lateral leaves ovate-oblong,acute to mucronate
with long aristae at apex,cordate at base,to 3mm
long,1.5 mm broad;edges ciliate throughout with
white setae of about 0.1mm in length,texture softly
papyraceous,green,or sometimes reddish.Median
leaves nearly the same as or smaler thanlateral ones in
size,asymmetricaly oblong to suboribicular with long
pale tails at apex,ciliate at margin.Strobili usualy(5
-8)mm×1.2mm;sporophyls uniform,ovate-sub-
triangular with long tail.
Representative specimen:Malaya Peninsula,Ke-
dah,peak,2500ft,4-VIII-1919,M.Hanif & M.
Nor 4741(SING).
Geographical Range:Thailand,Laos,Cambodia,
Vietnam,China(Yunnan),Malaya Peninsular.
Ecology:Terrestrial on rather dry ground or on
rocks in light shade or in open areas at 1 000-1 800m
alt.
Note:This species is distinct in its creeping stems,
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86
櫝櫝櫝櫝櫝櫝櫝櫝櫝櫝櫝櫝櫝櫝櫝櫝櫝櫝櫝櫝櫝櫝櫝櫝櫝櫝櫝櫝櫝櫝櫝櫝櫝櫝櫝櫝櫝櫝櫝櫝櫝櫝櫝櫝櫝櫝櫝櫝櫝
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