茉莉酸甲酯对荆芥抗氧化能力、腺毛密度及其分泌物的影响_师建玲.pdf

南京农业大学学报，（）：收稿日期：基金项目：中央高校基本科研业务费专项资金（）；中央高校基本业务费（种质资源）专项资金（）；南京农业大学中药全产业链创新研究（）；企业合作项目中药材种植技术作者简介：师建玲，硕士研究生。通信作者：唐晓清，教授，主要从事药用植物代谢与品质评价研究，：。师建玲，崔英静，夏威，等 茉莉酸甲酯对荆芥抗氧化能力、腺毛密度及其分泌物的影响 南京农业大学学报，（）：，（）：茉莉酸甲酯对荆芥抗氧化能力、腺毛密度及其分泌物的影响师建玲，崔英静，夏威，刘水龙，马召，唐晓清，王康才，李宇峰，顾斌杰（南京农业大学中药材研究所，江苏 南京；常熟市启帆农业科技有限公司，江苏 常熟）摘要：目目的的 本文旨在研究不同浓度茉莉酸甲酯（）及不同处理时间对荆芥次生代谢的影响，为优化荆芥栽培技术、提高其药用品质提供理论参考。方方法法 采用盆栽试验，测定 个 处理浓度（、）和 个处理时间（、）下荆芥抗氧化物质含量、抗氧化能力、腺毛密度以及腺毛分泌物等指标，初步确定有利于其药用品质提升的最佳浓度和处理时间组合。结结果果 处理的荆芥叶片总酚、总黄酮含量增加，抗氧化活性增强，且随着处理时间的延长呈先升后降的趋势，在 处理 时达到峰值。荧光显微镜下荆芥叶表皮腺毛在不同波长条件有不同响应，头状腺毛和盾状腺毛分别在紫外光（）和蓝光（）下具有荧光现象。处理的荆芥叶片头状腺毛和盾状腺毛密度显著增加。处理对荆芥腺毛分泌物各组分所占比例影响较大，其中单萜类化合物相对含量增加，倍半萜类含量下降。胡薄荷酮相对含量在 处理 以及 处理 时较对照均显著增加，薄荷酮含量变化与胡薄荷酮呈相反趋势。柠檬烯在 处理后相对含量下降。结结论论 能有效调控荆芥挥发性成分萜类化合物的代谢，提高植株抗氧化能力，以 处理 效果最优。关键词：茉莉酸甲酯；荆芥；抗氧化；腺毛密度；腺毛分泌物中图分类号：文献标志码：文章编号：（），（，；，）：（），.（，）（，），.，.，.（）（）（）（），.，南 京 农 业 大 学 学 报第 卷 .，：；荆芥（）为唇形科裂叶荆芥属一年生草本植物，以全草或花穗入药，具有解表散风、透疹消疮之功效，临床上用于治疗各种表征。荆芥叶表面存在一种特殊的表皮组织 腺毛，因其独特的形态特征和分布区域而具有特殊的物理性质，具有保护植物水分不散失、降低紫外线伤害、增加光反射率及防止叶面损伤等作用。分泌型腺毛可以合成、分泌、储存具有较高价值的生物化学物质以实现机体对病虫害的防御、吸引昆虫传粉、保持水分等。植物合成和积累次生代谢产物是其防御机制的一部分，同时也是药用植物入药的药效物质基础。荆芥地上部分富含挥发性成分，主要以单萜类为主，其占比超过挥发油总量的。现代药理研究表明，荆芥挥发油具有抗病毒、抗肿瘤、抗菌、抗炎等作用，其甲醇或水提物还具有良好的抗氧化作用。植物次生代谢产物的合成通过周围特定化合物或诱导物的存在而激活，而茉莉酸甲酯（，）作为一种新型植物信号分子，在植物抵御外界压力过程中发挥着至关重要的作用，是一种无处不在的“伤口激素”，能够激活或诱导防御基因的表达，刺激植物合成与防御机制相关的次级代谢产物。近年来，利用 调控植物次生代谢的报道越来越多，已在黄花蒿（）、丹参（）、铁皮石斛（）、红花（）等药用植物中取得相关研究进展。目前关于荆芥的研究主要集中在药理药效和逆境胁迫两方面，关于诱导子对药用植物荆芥是如何影响的尚未见报道。因此，本研究以荆芥为研究对象，探讨不同浓度 及其不同处理时间对苗期荆芥次生代谢产物的影响，分析其抗氧化活性、腺毛密度及其分泌物组分的变化，以期为生产中荆芥品质调控提供理论参考。材料与方法 植物材料供试植物种子经南京农业大学中药材研究所王康才教授鉴定为唇形科植物荆芥的种子。选取粒大饱满、大小一致的荆芥种子于 年 月 日播于装有栽培基质的塑料盆中，置于日光温室内发芽。待幼苗长至 左右（出苗 后），选取长势一致的植株留苗，每盆 株，总计 盆。试验设计将 盆试验材料随机分为 组，分别设置（）、（）、（）、（）个浓度茉莉酸甲酯处理，待幼苗长至 左右（出苗 后），进行 处理。采用叶面喷施的方法进行处理，用含有（体积分数）乙醇水溶液的 处理液喷施荆芥植株至叶片滴水为止，对照喷施含 乙醇水溶液的蒸馏水，并将其移至另一个日光温室。由于茉莉酸甲酯具有挥发性，因此试验在 喷施后，需要给植株套上透明塑料袋，于 后摘下，以保证植株对 的充分吸收。于处理后 （）、（）、（）、（）、（）分别取样，对照也在相同的时间点取样，用于相关指标的测定。试验方法 酚类物质的提取 将荆芥叶片在室温下阴干，粉碎并过孔径为 筛。称取样品 ，加入 甲醇溶液，超声提取 ，于 、离心 ，转移上清液至离心管内，保存备用。每个处理重复 次。总酚和黄酮含量测定 总酚含量采用 法，进行测定，以没食子酸（）为对照品，线性回归方程为：（，）；总黄酮含量采用亚硝酸钠氯化铝比色法测定，以芦丁（）为对照品，线性回归方程为：（，）。每个处理重复 次。，二苯基三硝基苯肼（）自由基清除率的测定 吸取 节甲醇提取液 ，依次加入 、甲醇溶液，混合均匀置黑暗条件下反应 ，在 处测定其吸光值。每个处理重复 次，结果以 自由基清除率（）表示，（），第 期师建玲，等：茉莉酸甲酯对荆芥抗氧化能力、腺毛密度及其分泌物的影响式中：为待测样品清除 自由基的吸光度；为待测样品与 甲醇混合溶液的吸光度值；为 和 甲醇混合溶液的吸光度值。，联氮双乙基苯并噻唑啉磺酸（）自由基清除能力的测定 采用 等的方法，以 羟基，四甲基色烷羧酸（，）为对照品，线性回归方程为：（，）。每个处理重复 次。腺毛密度测定 取荆芥由顶部往下第 轮完整的叶片，置于荧光显微镜下观察其上、下表皮腺毛，随机选取 个视野，每个视野面积约 ，拍照并统计密度，每处理重复 次。腺毛分泌物的提取 采用 等和 等的方法并稍做修改。称取 新鲜叶片，依次放入 个盛有 二氯甲烷的烧杯中浸提，每个烧杯浸提 次，每次浸提 取出，待叶片表面二氯甲烷挥发干净后再进行下一次浸提。合并 次浸提液与润洗液，用无水硫酸钠过滤，滤液于旋转蒸发仪 减压浓缩并定容至 ，避光保存待测。腺毛分泌物分析 使用三重四极杆气相色谱质谱联用仪（，）检测。分析条件：色谱柱（，）。升温程序：从 起，保持 ；以 升至 ，保持 ；以 升至 ，保持 ；以 升至 ，保持 。载气为氦气，流速 ，分流比，进样量 。质谱条件：离子源，离子源温度 ，接口温度 ，电子能量 ，扫描范围（）。根据 质谱标准数据库进行成分鉴定，并采用峰面积归一法计算腺毛提取物中各成分的相对百分含量。数据处理利用 和 软件进行数据处理和分析，采用 法分析处理间差异显著性，用 软件绘图。图 茉莉酸甲酯对荆芥叶总酚、总黄酮含量的影响.）：；：；：；：；）不同小写字母代表同一处理时间不同处理浓度之间差异显著（）；不同大写字母代表同一浓度不同处理时间之间差异显著（）。下同。；结果与分析 茉莉酸甲酯对荆芥叶片中总酚、总黄酮含量的影响由图 可见：茉莉酸甲酯处理 时，喷施 （）总酚含量显著增加（），是对照（）的 倍；喷施 （）和 （）与 无显著性差异（）。处理 时，各处理总酚含量显著性增加，其中在 处理 时含量最大，较同时间 提高了。随着处理时间的延长，各处理总酚含量均呈先增高后降低的趋势，和分别在 和 时出现峰值。能够显著促进荆芥叶总黄酮的积累，与总酚变化不同的是在处理 时，各处理总黄酮含量较对照均显著增加，以 处理增幅最大，与 处理之间无显著差异。处理 时，总黄酮含量与总酚含量变化一致。处理 时，总黄酮含量达到最大值，为南 京 农 业 大 学 学 报第 卷 的 倍。由此可见，外源喷施茉莉酸甲酯能够刺激荆芥次生代谢产物的积累，显著增加总酚和总黄酮含量。茉莉酸甲酯对荆芥抗氧化能力的影响由图 可见：同一处理时间下，除 和 处理 外，其他 处理 自由基清除率均较 显著增加。在处理 和 时，各浓度处理 自由基清除率快速升高，但处理之间无显著差异。处理 时，处理 自由基清除率高于 处理，而在 时，高于 处理。清除能力与 自由基清除率变化相似，处理较 显著增加。处理 时，和 处理与 无显著差异，但在处理 以后，较 显著增加。随着处理时间的延长，呈先升高后降低的趋势，并且在 达到最大值，较 显著增加，为 的 倍。图 茉莉酸甲酯对荆芥叶抗氧化能力的影响.荆芥叶抗氧化物质与抗氧化能力相关性分析前期研究结果显示，荆芥叶抗氧化物质含量和抗氧化能力在 处理 时最强，因此本试验对处理时间为 时的不同 浓度和 时的不同处理时间进行抗氧化物质与抗氧化能力相关性分析（表、表）。处理 时，不同 浓度的总黄酮含量与 清除能力呈极显著正相关，与 自由基清除率相关性大。浓度为 时，不同处理时间的总酚含量与 自由基清除率显著相关，自由基清除率与 清除能力显著相关，总酚含量与 清除能力呈极显著正相关。表 处理 时各浓度 处理荆芥抗氧化物质与抗氧化能力的相关性分析 .指标总酚含量 总黄酮含量 自由基清除率 自由基清除能力 总酚含量 总黄酮含量 自由基清除率 自由基清除能力 ：，表 喷施 后不同处理时间荆芥叶片抗氧化物质与抗氧化能力相关性分析 .指标总酚含量 总黄酮含量 自由基清除率 自由基清除能力 总酚含量 总黄酮含量 自由基清除率 自由基清除能力 茉莉酸甲酯对荆芥叶片腺毛密度的影响由图 可见：荆芥叶表面具有 种毛状体结构：非腺体腺毛（）、头状腺毛（）、盾状腺毛（），第 期师建玲，等：茉莉酸甲酯对荆芥抗氧化能力、腺毛密度及其分泌物的影响其中 和 具有分泌功能。荆芥叶表面腺毛在不同波长条件下产生不同的响应，和 在紫外光下具有荧光现象，而 在蓝光条件下产生强烈荧光。在叶上表皮排列稀疏，主要存在于下表皮；在叶两面均大量存在，叶上、下表皮 密度均大于 密度（图）。图 荧光显微镜下荆芥叶片毛状体结构.（、）：叶上表皮；（、）：叶下表皮；、：紫外光下叶表皮 种毛状体结构（：头状腺毛，：非腺体腺毛）；、：蓝光下叶表皮盾状腺毛（）。（，）：；（，）：；，：（：，：）；，：（）图 荆芥叶上表皮（）和下表皮（）种腺毛密度.（）（）.）表示处理时间分别为、。下同。，）不同小写字母代表头状腺毛密度处理间差异显著（）；不同大写字母代表盾状腺毛密度处理间差异显著（）。，南 京 农 业 大 学 学 报第 卷从图 可见：处理下，荆芥叶表皮腺毛密度增加。处理 时，叶上表皮 密度变化差异不显著；处理 时，处理 密度增加并显著高于其他处理组；处理 和 时，密度变化从大到小依次为、处理，其中在 处理 时达到最大值，为 ；处理 时，各浓度处理 密度均显著高于。随着处理时间的延长，处理 密度呈先升后降的趋势，与 处理均在处理 时达到峰值，在处理 时达到最大值。叶上表皮 在处理 时各浓度处理之间差异不显著；处理 时，各浓度处理 较 显著增加，其中以 处理增幅最大，其他处理之间差异不显著。图 处理下荆芥叶腺毛分泌物组分总离子流图.柠檬烯；薄荷酮；胡薄荷酮 与上表皮相比，下表皮盾状腺毛分布较紧密。不同处理时间，各浓度处理下表皮 密度发生不同程度增加，除处理 ，其他各处理时间均以 处理变化最显著，在 处理 时达到最大值，为。处理 和 时，低浓度（）和高浓度（）处理叶下表皮 密度高于其他 个处理。下表皮 密度变化趋势与上表皮相似，在各处理时间，处理下 密度高于，但以 处理差异最显著。总体分析，在各处理阶段，处理能够促进荆芥叶上、下表皮 和 密度增加，并在 处理 时达到峰值。随着处理时间的延长，荆芥叶表皮分泌型腺毛发生不同程度的增加。茉莉酸甲酯对荆芥腺毛分泌物组分的影响总离子流图（图）显示，不同浓度 处理不同时间下荆芥叶腺毛分泌物组分发生变化，其成分组成及其相对百分含量变化见表。不同处理时间下，从 中分别鉴定出（）、（）、（）、（）、（）种化合物，分别占总组分的、，各处理检出物均达到 以上。其中胡薄荷酮为主要成分，其比例在 中为，其余检出物中相对含量最大且比例超过 的化合物有：苯乙烯（）、柠檬烯（）、薄荷酮（）、乙二酸异丙酯（）、正十三烷（）、反式乙酸香芹酯（）、石竹烯（）、