茉莉酸甲酯和水杨酸对膜荚黄芪芒柄花苷积累的影响.pdf

第4 5卷 第2期2 0 2 3年6月 延 边 大 学 农 学 学 报A g r i c u l t u r a lS c i e n c eJ o u r n a l o fY a n b i a nU n i v e r s i t y V o l.4 5 N o.2 J u n.2 0 2 3收稿日期:2 0 2 3-0 3-0 5 基金项目:吉林省自然科学基金资助项目(Y DZ J 2 0 2 1 0 1 Z Y T S 1 9 7);国家自然科学基金项目(2 1 4 6 2 0 4 4);吉林省自然科学基金资助项目(2 0 1 1 1 5 2 2 8);国家自然科学基金资助项目(3 0 8 6 0 0 3 6)作者简介:姜雯(1 9 9 9),女,吉林延吉人,硕士研究生,研究方向为特种植物资源研究。通信作者:吴松权(1 9 7 2),男(朝鲜族),黑龙江鸡西人,教授,博士,E-m a i l:a r s w s q y b u.e d u.c n文章编号:1 0 0 4-7 9 9 9(2 0 2 3)0 2-0 0 0 9-0 5 D O I:1 0.1 3 4 7 8/j.c n k i.j a s y u.2 0 2 3.0 2.0 0 2茉莉酸甲酯和水杨酸对膜荚黄芪芒柄花苷积累的影响姜 雯,孙 博,祝显强,吴松权*,全雪丽(延边大学 农学院,吉林 延吉1 3 3 0 0 2)摘要:芒柄花苷为黄芪中黄酮类化合物的代表成分,有促进皮肤生长、增强免疫力等功效。不定根培养是获取植物活性成分的有效途径之一。该研究以膜荚黄芪不定根为材料,研究了茉莉酸甲酯(M e J A)和水杨酸(S A)对芒柄花苷积累的影响。结果表明:M e J A处理显著增加了芒柄花苷的积累,最佳条件为向培养3 2d的不定根中加入0.2mm o l/LM e J A、处理6d,与对照相比增加了5 4 0%;S A处理虽然不能直接诱导芒柄花苷积累,但0.1mm o l/L的S A有助于M e J A诱导芒柄花苷的积累,较M e J A单独处理提高了3 9%。关键词:膜荚黄芪;茉莉酸甲酯;水杨酸;芒柄花苷中图分类号:S 5 6 7.2 3 9 文献标识码:A E f f e c t so fm e t h y l j a s m o n a t ea n ds a l i c y l i ca c i do no n o n i na c c u m u l a t i o no fo n i o n i nA s t r a g a l u sm e m b r a n a c e u sJ I ANG W e n,S UNB o,Z HUX i a n q i a n g,WUS o n g q u a n*,QUANX u e l i(A g r i c u l t u r a l C o l l e g eo fY a n b i a nU n i v e r s i t y,Y a n j iJ i l i n1 3 3 0 0 2,C h i n a)A b s t r a c t:O n o n i n i s a r e p r e s e n t a t i v e c o m p o n e n t o f f l a v o n o i d s i nA s t r a g a l u sm e m b r a n a c e u s,w h i c hc a np r o-m o t es k i ng r o w t ha n de n h a n c e i mm u n i t y.A d v e n t i t i o u s r o o t c u l t u r e i sa ne f f e c t i v ew a yt oo b t a i np l a n t a c-t i v e i n g r e d i e n t s.I nt h i ss t u d y,A s t r a g a l u sm e m b r a n a c e u sa d v e n t i t i o u sr o o t sw e r eu s e da sm a t e r i a l t od e-t e c t t h ee l i c i t a t i o ne f f e c t so fM e J Aa n dS Ao n t h eo n o n i na c c u m u l a t i o n.T h e r e s u l t s s h o w e d t h a tM e J Ai n-c r e a s e dt h e a c c u m u l a t i o no f o n o n i n,a n d t h eh i g h e s t o n o n i nc o n t e n tw a so b s e r v e dw h e n3 2-d a y-o l da d v e n t i-t i o u s r o o t sw e r e t r e a t e dw i t h0.2mm o l/L M e J Af o r6d a y s,w h i c hw a s5.4-f o l dh i g h e rt h a nt h a to f t h ec o n t r o l.S At r e a t m e n td i dn o t i n c r e a s e t h eo n o n i na c c u m u l a t i o n;h o w e v e r,t h em i x e d t r e a t m e n t o fS Aa n dM e J Ai n c r e a s e do n o n i nc o n t e n t,w h i c hr e a c h e dt h em a x i m u mi nt h eg r o u po f0.1mm o l/LS Aa n d0.2mm o l/LM e J A,a n dw a s0.3 9-f o l dh i g h e r t h a nt h a to f t h eM e J A(0.2mm o l/L)t r e a t m e n t a l o n e.K e y w o r d s:A s t r a g a l u sm e m b r a n a c e u s;m e t h y l j a s m o n a t e;s a l i c y l i ca c i d;o n i o n 膜荚黄芪(A s t r a g a l u sm e m b r a n a c e u s(F i s c h.)B g e.)为豆科黄芪属多年生草本植物。黄芪在我国主要分布在内 蒙 古、吉 林、山 西、甘 肃、宁 夏 等 省区1。黄芪中主要含有多糖、皂苷和黄酮3大类活延 边 大 学 农 学 学 报第4 5卷 性成分,具有增强免疫功能2、抗氧化、抗压、保肝等多种功效,针对高血压、脏器缺血3、肾病、糖尿病4均有较高的疗效,临床治疗价值显著。膜荚黄芪作为一种药食同源植物,以野生为主,但由于近年来过度采挖,致使野生膜荚黄芪资源几近枯竭,不能满足人们的需求5。植物细胞培养具有巨大的产生特定次级代谢产物的潜力6,次生代谢产物是植物对抗外界胁迫的重要手段7。不定根培养是植物组织培养技术之一,可人为调控植物的生长环境,避免病虫害的侵袭,缩短栽培植物的生长周期,且具有良好的遗传稳定性,所合成的有效化学成分可用于生产护肤品、药物、食品添加剂等8。影响次生代谢产物含量的因素很多,如激素的种类配比和浓度9,田文等1 0在东北刺人参不定根中添加S A提高了黄酮类和蒽醌类产物的积累;高彦云等1 1发现液体培养体系中0.0 5mm o l/L正己醛能促进黄芪不定根合成皂苷类物质等。芒柄花苷为黄芪中黄酮类化合物的代表性成分,具有促进皮肤生长、清除氧自由基、抑制脂质过氧化、维持血中NO浓度和保护缺血再灌注损伤、增强免疫等多种药理活性1 2。茉莉酸甲酯(M e J A)和水杨酸(S A)常作为诱导子来提高药用植物不定根中次生代谢物的含量。为提高膜荚黄芪不定根中芒柄花苷的含量,该研究以膜荚黄芪不定根为材料,研究了M e J A和S A对芒柄花苷积累的影响,为规模化生产芒柄花苷提供了理论依据。1 材料与方法1.1 材料与试剂参照J i n等1 3的方法,选择生长健壮的膜荚黄芪(A s t r a g a l u sm e m b r a n a c e u s(F i s c h.)B g e.)不定根接至B5液体培养基中,培养3 2d后进行继 代培养。1.2 方法1.2.1 M e J A处理在无菌环境下向培养4 0d的黄芪不定根中分别加入0.0 5、0.1、0.2、0.3、0.4mm o l/L的M e J A,暗室振荡培养5d后进行取样;选择最佳浓度的M e J A加到培养至0、8、1 6、2 4、3 2、4 0d的黄芪不定根中,暗室振荡培养,第4 5天时统一取样;依据结果在不定根继代培养的最佳天数时加入0.2mm o l/LM e J A处理,分别培养2、4、6、8、1 0d后取样。1.2.2 S A处理同1.2.1.1.2.3 协同处理依据上述结果,在M e J A处理的最佳条件下分别加入0.0 5、0.1、0.2、0.3、0.4mm o l/L的S A,暗室振荡培养5d后取样。以上试验均设置3次重复,将取出的样品烘干后用于干重、芒柄花苷含量及产量的测定。1.3 检测方法不定根干重测定:样品采收后,用自来水反复冲洗3次,去除不定根表面残留的培养液糖分后,用吸水纸将多余水分吸干并在5 0烘干箱中干燥4 8h,待重量稳定后测量干重。参照李子羊等1 4的方法提取芒柄花苷,根据H P L C分析出的数据带入芒柄花苷标准曲线计算得出芒柄花苷含量,产量公式如下:芒柄花苷产量/(m g瓶-1)=干重/(g瓶-1)芒柄花苷含量/(m gg-1)1.4 数据分析使用I BMS P S S2 0.0对试验数据进行分析,采用D u n c a n新复极差法(P0.0 5)进行多重比较,利用G r a p h p a dP r i s m5.0软件作图。2 结果与分析2.1 M e J A处理对芒柄花苷积累的影响2.1.1 M e J A浓度对芒柄花苷积累的影响添加5个浓度M e J A观察其对芒柄花苷积累的影响(图1),仅在0.4mm o l/L时显著降低了不定根的干重,与对照相比减少了4 0%(图1-A);过低的M e J A浓度(0.0 5mm o l/L)对芒柄花苷的含量没有显著影响,随着浓度升高,在浓度为0.2mm o l/L时芒柄花苷含量达到最高,为0.3 0 8m g/g,是对照含量的3 1 4%,之后增加M e J A浓度,芒柄花苷的含量有所下降,但仍然显著高于对照(图1-B)。M e J A浓度对芒柄花苷产量的影响与含量的变化相同,呈先升高后下降趋势,当M e J A浓度为0.2mm o l/L时,芒 柄 花 苷 的 产 量 达 到 最 高(图1-C),为0.1 5 9m g/瓶。2.1.2 M e J A添加时期对芒柄花苷积累的影响不定根生长至0、8、1 6、2 4、3 2、4 0d时分别加入0.2mm o l/L M e J A。M e J A抑制了不定根的生长,并且这种抑制作用随不定根生长时期的增加逐渐减弱,至3 2d时完全减弱,基本与对照持平(图2-A);01 第2期姜雯,等:茉莉酸甲酯和水杨酸对膜荚黄芪芒柄花苷积累的影响不定根生长的任一时期外施M e J A对芒柄花苷的积累均有显著的促进作用,且随着生长时期的增加芒柄花苷的含量呈先上升后下降趋势,当不定根生长到第3 2天时,添加芒柄花苷的含量达到最高(图2-B),为0.4 2 9m g/g;在黄芪不定根生长的中后期施加M e J A能有效提高芒柄花苷产量,在第3 2天施加M e J A诱导的芒柄花苷产量达到最高(图2-C),为0.2 2 5m g/瓶。图1 M e J A浓度对芒柄花苷积累的影响F i g.1 T h ee f f e c t o fM e J Ac o n c e n t r a t i o no no n o n i na c c u m u l a t i o n图2 M e J A添加时期对芒柄花苷积累的影响F i g.2 T h ee f f e c t o fa d d i t i o nt i m e so f M e J Ao no n o n i na c c u m l a t i o n2.1.3 M e J A处理时间对芒柄花苷积累的影响与对照组相比,M e J A处理2、4、6、8、1 0d时均显著提高了芒柄花苷含量(图3)。芒柄花苷含量随处理时间的增加呈先上升后下降的趋势,当处理时间 为6 d时,芒 柄 花 苷 含 量 达 到 最 高,为0.5 9 5m g/g,比对照增加了5 4 0%。11延 边 大 学 农 学 学 报第4 5卷 图3 M e J A处理时间对芒柄花苷积累的影响F i g.3 T h e e f f e c t o f t r e a t m e n t t i m e so f M e J Ao no n o n i na c c u m l a t i o n2.2 S A处理对芒柄花苷积累的影响5种浓度的S A处理对干重(图4-A)、芒柄花苷含量(图4-B)均无显著差异,说明S A处理对芒柄花苷的积累无作用。图4 不同浓度S A对芒柄花苷积累的影响F i g.4 T h ee f f e c t o fd i f f e r e n t c o n c e n t r a t i o n so fS Ao no n o n i na c c u m u l a t i o n2.3 S A与M e J A协同处理对芒柄花苷积累的影响在培养3 2d的不定根中加入0.2mm o l/LM e J A和00.4 mm o l/LS A时,只 有 中 浓 度(0.10.3mm o l/L)S A才能促进芒柄花苷的积累,并且S A浓度在0.1和0.2mm o l/L时芒柄花苷的含量达到最高(图5),为0.8 1 2m g/g,与对照(M e J A单独处理)相比芒柄花苷含量增加了3 9%。图5 S A对M e J A诱导的芒柄花苷积累的影响F i g.5 T h ee f f e c t o fS Ao nM e J A-i n d u c e do n o n i na c c u m u l a t i o n3 讨论与结论膜荚黄芪不定根培养是获取芒柄花苷的可行途径之一,但是其含量较低1 5。M e J A不仅诱导了黄芩苷的含量1 6,还使总异黄酮含量增加1 7。由M e-J A浓度对芒柄花苷积累的影响(图1-B)可知,M e-J A也具有显著提高芒柄花苷含量的作用,其中,添加0.2mm o l/LM e J A时黄芪不定根中芒柄花苷的含量最多,而过高浓度的M e J A会影响芒柄花苷的积累,这可能是与高浓度的M e J A引起了氧化胁迫,抑制细胞生长有关1 8。有研究表明,在龙眼胚性悬浮细胞添加0.0 5mm o l/L M e J A时柯里拉京含量达到最高1 9;在香菇菌板添加0.0 1mm o l/L M e J A时多糖积累量达到最高2 0,说明不同次生代谢产物积累所需的M e J A浓度有所不同。M e J A诱导次生代谢产物积累量也受到材料本身状态和诱导时长的影响。晏小霞等2 1的研究结果表明,姜黄素在姜黄种植1 9 0d喷施M e J A时的积累达到最高;类黄酮和胡萝卜素在苋菜悬浮细胞培养第4天时添加M e J A,其含量达到最高2 2。此外,管桐等2 3报道,M e J A处理3d后红景天苷的含量和生产量达到最大值;采用土培法种植颠茄实生苗时,M e J A处理2 8d后莨菪碱和东莨菪碱含量达到最高2 4。说明M e J A的添加时期和处理时间对次生代谢物的积累产生重要影响。该研究结果表明,利用0.2mm o l/LM e J A处理黄芪不定根时,芒柄花苷积累达到最佳时的添加时期和处理时间分别为培养3 2d(图2)和处理6d(图3)。21 第2期姜雯,等:茉莉酸甲酯和水杨酸对膜荚黄芪芒柄花苷积累的影响S A对黄芪不定根中芒柄花苷的积累无显著直接促 进 作 用(图4)。但 中 浓 度 的S A(0.10.3mm o l/L)却促进了M e J A诱导的芒柄花苷积累的影响(图5)。类似地,一定浓度的S A也分别促进了M e J A诱导的假马齿苋芽苦艾素A的积累2 5和M e J A诱导的颠茄莨菪碱与东莨菪碱的积累2 6。可以推测S A通过与M e J A协同作用提高了黄芪不定根中芒柄花苷的积累,该试验的最佳处理为培养3 2d的 不 定 根 中 加 入0.2 mm o l/L M e J A+0.1mm o l/LS A后处理6d,芒柄花苷的含量与未处理的对照相比含量提高了7 2 6%。参考文献:1 彭露茜,郭彦龙.中国黄芪地理分布和未来适生区预测J.四川农业大学学报,2 0 1 7,3 5(0 1):6 0-6 8.2 黄立群.黄芪活性成分的药理活性研究进展J.赤峰学院学报(自然科学版),2 0 0 9,2 5(0 9):1 1 9-1 2 0.3 鲁晓平,毛宇,张艳.各中药及有效成分对新生儿缺氧缺血性脑病保护作用研究进展J.内蒙古民族大学学报(自然科学版),2 0 1 8,3 3(0 6):5 3 2-5 3 6.4 邹泰基,彭涛.单味中药有效成分治疗糖尿病研究进展J.湖北民族大学学报(医学版),2 0 2 1,3 8(0 1):8 5-8 7.5 韩多红,晋玲,张勇.N a C l胁迫对膜荚黄芪种子萌发和幼苗生理特性的影响J.中草药,2 0 1 2,4 3(1 0):2 0 4 5-2 0 4 9.6 扈飞凡.植物生物转化技术在生物药物中的应用技术J.赤峰学院学报(自然科学版),2 0 0 8,2 4(1 1):1 6-1 8.7 王国迪,赵丽,尉吉乾,等.植物次生代谢产物对烟粉虱影响的研究进展J.河南科技学院学报(自然 科学版),2 0 1 8,4 6(0 3):8-1 4.8 秦嘉泽,全雪丽,田海丽,等.长白山野生膜荚黄芪不定根总黄酮积累规律研究()J.北方园艺,2 0 1 4,3 1 9(1 6):1 5 8-1 6 0.9 李琰,崔蕾,雷嘉敏,等.不同浓度有机物对雷公藤不定根生长和次生代谢产物含量的影响J.植物科学学报,2 0 1 4,3 2(0 2):1 7 4-1 8 0.1 0 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