裂葉荊芥花穗腺鱗代謝規(guī)律探究范文
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《植物科學學報》2016年第三期
摘要:
為揭示荊芥穗腺鱗在不同開花序列中數(shù)量性狀及內(nèi)含物的代謝規(guī)律，本實驗通過對荊芥穗不同開花序列的萼片進行腺鱗密度及半徑的測算，以腺鱗指數(shù)擬合評價其數(shù)量性狀的動態(tài)變化;同時對不同開花序列腺鱗內(nèi)含物中6種單萜類成分進行氣相色譜檢測與定量研究。結(jié)果顯示:腺鱗的主要發(fā)生階段為開花前期，并于開花期基本完成;荊芥穗開花后，腺鱗因受到外界因素的影響數(shù)量逐漸減少;以D10輪為界，腺鱗中對薄荷烷型單萜類成分的代謝過程存在明顯的物候迭代規(guī)律，并致使胡薄荷酮在腺鱗內(nèi)含物中蓄積。說明荊芥穗腺鱗于開花期基本完成其數(shù)量性狀增長及內(nèi)含物的合成，但薄荷酮、薄荷呋喃等化合物在開花后期仍處于旺盛代謝狀態(tài)，并且其含量變化可直接造成荊芥穗藥效性質(zhì)的改變，因此D10輪可作為荊芥。穗的采收節(jié)點。
關(guān)鍵詞:
荊芥穗;腺鱗;萜類代謝;氣相色譜儀
荊芥穗為唇形科植物裂葉荊芥的干燥花穗，《中國藥典》［1］記載荊芥穗具有解表散風、透疹、消瘡的功效，主治感冒、頭痛、麻疹、風疹、瘡瘍初起。曾南等［2］和李軍暉［3］研究表明，揮發(fā)油成分是荊芥穗的功效物質(zhì)基礎(chǔ)，且主要儲存于腺鱗中，故腺鱗的數(shù)量及內(nèi)含物成分的變化對荊芥穗品質(zhì)具有重要影響。筆者前期研究發(fā)現(xiàn)，荊芥穗中的腺鱗主要分布在花萼片上。腺毛是指植物中能分泌揮發(fā)油、樹脂、黏液等物質(zhì)的毛茸，由單細胞或多細胞構(gòu)成，其中含有多個分泌細胞并成輻射狀排列者為腺鱗［4］。腺毛廣泛存在于唇形科、茄科、菊科等植物中［5，6］，主要具有抵抗外界脅迫的作用，如干旱、紫外線、生物脅迫等。因此，腺毛內(nèi)含物常具有多種生物活性，并已受到眾多學者的關(guān)注［7－9］。裂葉荊芥為無限花序，并且開花過程有著較為嚴格的規(guī)律，即底花先開，頂花后開，故荊芥穗萼片的垂直空間順序，亦是其開花的物候順序。開花作為植物重要的物候期過程，對于花穗類藥材的品質(zhì)有著重要影響，故本實驗以腺鱗為維度，以期探究開花過程中腺鱗的代謝規(guī)律及其對荊芥穗藥材品質(zhì)的影響。
1儀器與材料
1.1植物材料及處理2015年8月1日從江蘇省南京市南京中醫(yī)大學藥苑采集10個荊芥穗，經(jīng)吳啟南教授鑒定為唇形科植物裂葉荊芥的花穗。將新鮮裂葉荊芥花穗用清水洗凈，并依據(jù)開花序列進行標記與區(qū)劃(圖1)，然后自然干燥、避光保存。
1.2儀器和試劑氣相色譜儀(美國安捷倫公司);體視顯微鏡(德國蔡司公司);全自動快速研磨儀(上海凈信實業(yè)發(fā)展有限公司);微型漩渦混懸器(上海振苯科學儀器有限公司);超聲波提取設(shè)備(昆山禾創(chuàng)超聲儀器有限公司);實驗室級超純水器(南京易普易達科技發(fā)展有限公司)。
2實驗方法
2.1腺鱗數(shù)量性狀研究
2.1.1荊芥穗萼片采集與區(qū)劃
2.1.2腺鱗密度與萼片直徑的測算
2.2腺鱗內(nèi)含物代謝規(guī)律研究
2.2.1標準品溶液制備
2.2.2供試品溶液制備
2.2.3氣相色譜檢測條件
2.2.4標準曲線繪制
2.2.5方法學考察
3結(jié)果與分析
3.1腺鱗數(shù)量性狀研究
荊芥穗萼片上腺鱗的數(shù)量是評價荊芥穗萼片中含有揮發(fā)油總量的直觀指標，但在實驗操作中很難保證荊芥穗萼片的完整性，從而造成統(tǒng)計偏差，故以下列公式對腺鱗總數(shù)進行模擬。為更好的反映腺鱗的數(shù)量性狀，對荊芥穗各開花序列下腺鱗指數(shù)E的變化情況進行分析發(fā)現(xiàn)(圖3)，腺鱗指數(shù)E隨著開花進程于0輪達到最大，之后逐漸緩慢減小。開花序列腺鱗內(nèi)含物中，各目標峰與其他雜質(zhì)峰分離度良好。說明設(shè)定的氣相色譜檢測條件可滿足本實驗要求。
3.2腺鱗內(nèi)含物代謝規(guī)律的定量研究
3.2.1氣相色譜檢測條件
3.2.2標準曲線繪制及方法
學考察由各標準品線性回歸方程(表1)可見，各標準品濃度在線性范圍內(nèi)與氣相色譜峰面積的線性關(guān)系良好，相關(guān)系數(shù)大于0.9990;定量與檢測限、精密度及穩(wěn)定性檢測結(jié)果顯示(表2)，各化合物含量的RSD值均小于3%。說明本實驗建立的同時測定腺鱗中6種萜類的方法具有良好的系統(tǒng)適用性。
3.2.3腺鱗內(nèi)含物代謝規(guī)律定量分析
3.2.3.1腺鱗揮發(fā)油中主要萜類物質(zhì)總含量
3.2.3.2對薄荷烷型單萜
3.2.3.3其他烯萜類化合物對荊芥穗不同開花序列
3.2.3.4六種萜類化合物含量的主成分分析
結(jié)果顯示(表3)前3個因子的特征值大于1，累計方差貢獻率為89.239%，說明前3個因子可以反映腺鱗內(nèi)含物中6種萜類成分含量的總體情況，故提取這3個因子為主成分。呋喃與薄荷酮也相對集中，說明這兩組成分在不同開花序列腺鱗中的含量變化趨勢相對一致;而檸檬烯與其他5種萜類成分在載荷圖中的離散程度較高，表明檸檬烯與其他萜類成分的代謝途徑可能不同。
4討論
4.1腺鱗數(shù)量性狀
腺鱗的數(shù)量性狀于開花前期至開花期階段變化最為顯著，且此物候過程中荊芥穗萼片半徑增加明顯，而腺鱗密度相對減少;腺鱗指數(shù)E亦有增加，并于0輪達到峰值。說明開花前期是腺鱗自然增長的主要階段，并于0輪時已基本完成;0輪后腺鱗指數(shù)逐漸下降，這可能是腺鱗受到風、雨水、昆蟲等多種環(huán)境因素的影響而導致其數(shù)量下降。
4.2腺鱗內(nèi)含物代謝規(guī)律
在開花過程中，腺鱗揮發(fā)油中主要萜類物質(zhì)的總含量呈持續(xù)上升趨勢，但其主要形成時期為開花前期。其中，對薄荷烷型單萜類成分的代謝過程存在明顯的物候迭代規(guī)律，即D10輪前腺鱗主要以d-檸檬烯作為反應(yīng)底物并經(jīng)多步合成為胡薄荷酮，D10輪后腺鱗中胡薄荷酮逐步轉(zhuǎn)化為dl-薄荷酮與薄荷呋喃等下游產(chǎn)物。胡薄荷酮與dl-薄荷酮被認為是荊芥穗發(fā)揮抗炎作用的藥效成分之一，故二者的積累對荊芥穗藥性的形成具有重要作用，但薄荷呋喃存在較明顯的肝毒性，入藥時需要限量控制［12－14］。故若以D10輪作為荊芥穗采收的節(jié)點，即開花至D10輪時進行荊芥穗的采收，可在保證有效成分含量的同時，減少相關(guān)毒性化合物的生成。腺鱗分泌細胞合成的次生代謝產(chǎn)物可經(jīng)胞吐作用儲存于分泌細胞與外層角質(zhì)層之間，并且不再進入分泌細胞參與代謝［15，16］。由于腺鱗分泌的胡薄荷酮與其下游產(chǎn)物之間存在空間與時間上的錯位阻隔，致使腺鱗中胡薄荷酮大量蓄積。胡薄荷酮是多種萜類物質(zhì)合成的中間體，其在荊芥穗中的單一積累表明相比薄荷(MenthahaplocalyxBriq．)等其他唇形科植物，裂葉荊芥擁有更加簡單的萜類合成背景，并且具有高效靶向合成某種單一萜類物質(zhì)的潛力，同時也是優(yōu)良的基因工程改造對象。
綜上分析，腺鱗內(nèi)含物的合成及其數(shù)量性狀的增長階段主要為開花前期至開花期;以D10輪為界，腺鱗內(nèi)含物中對薄荷烷型單萜類成分的代謝過程存在明顯的物候迭代規(guī)律;以D10輪作為荊芥穗的采收節(jié)點，可在較大程度上保證荊芥穗的有效性和安全性。
參考文獻:
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［3］李軍暉．荊芥揮發(fā)油對炎癥介質(zhì)白三烯拮抗作用的研究［D］．成都:成都中醫(yī)藥大學，2004．
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作者:蔣征 王紅 張小龍 樂巍 戴仕林 吳啟南 單位:南京中醫(yī)藥大學藥學院 江蘇省中藥資源產(chǎn)業(yè)化過程協(xié)同創(chuàng)新中心 中藥資源產(chǎn)業(yè)化與方劑創(chuàng)新藥物國家地方聯(lián)合工程研究中心