茉莉酸甲酯和生長素對苦玄參苷積累的影響

何志鵬 閆國躍 謝陽姣 李耀燕

摘要：【目的】研究植物生長調節物質對人工種植苦玄參中苦玄參苷積累的影響，為苦玄參人工種植化學調控措施的制定提供參考。【方法】采用不同濃度的茉莉酸甲酯（MeJA）和生長素（IAA）對苦玄參植株進行葉面噴施和浸根處理，測定其苦玄參苷IA、IB及苦玄參總苷積累量。【結果】MeJA葉面噴施和浸根處理均以20 mg/L對苦玄參苷IA的調控效果最佳，此時苦玄參苷IA積累量最高，分別達0.63%和0.62%，均顯著高于清水對照（CK）（P<0.05，下同）。2 mg/L MeJA葉面噴施對苦玄參苷IB的促進作用最強，隨MeJA濃度增加其促進作用減弱；浸根處理時，隨MeJA濃度增加其促進作用逐漸加強，至20 mg/L時苦玄參苷IB積累量達峰值0.34%。兩種處理方式下，苦玄參總苷積累量均在MeJA濃度為20 mg/L時最高，葉面噴施整體優于浸根處理。IAA葉面噴施時，隨其濃度增加，苦玄參苷IA積累量先降低后升高，濃度為100 mg/L時苦玄參苷IA積累量最高，達0.68%，顯著高于CK和其他濃度處理；浸根處理時，苦玄參苷IA積累量的變化趨勢與葉面噴施相反，濃度為10 mg/L時促進作用最強，隨IAA濃度增加苦玄參苷IA積累量逐漸降低。兩種處理方式均以IAA 50 mg/L對苦玄參苷IB的促進作用最強。IAA對苦玄參總苷積累量的影響與其對苦玄參苷IA的影響趨勢相似，葉面噴施時100 mg/L的促進作用最強，浸根處理則以50 mg/L時苦玄參總苷積累量最高。兩種處理方式相比，IAA浸根處理優于葉面噴施。【結論】MeJA和IAA均可通過葉面噴施和浸根處理促進苦玄參苷的積累，其中，MeJA宜選擇20 mg/L進行葉面噴施， IAA宜選擇50 mg/L進行浸根處理。

關鍵詞： 茉莉酸甲酯；生長素；苦玄參苷；積累

中圖分類號： S567.53 文獻標志碼：A 文章編號：2095-1191（2016）09-1470-05

Abstract：【Objective】The present study was conducted to investigate the impact of methyl jasmonate（MeJA） and indole-3-acetic acid（IAA） on accumulation of picfeltrarraenins in planted Picria felterrae Lour. individuals， in order to provide a reference for development of chemical regulation measures for planted individuals of the species. 【Method】Different concentrations of MeJA and IAA solutions were sprayed onto leaf surface and soaked roots of P. felterrae Lour. individuals， and accumulated amount of picfeltrarraenin IA and IB and total picfeltrarraenins were measured. 【Result】When the concentration of MeJA solution was 20 mg/L， the strongest regulative effect on picfeltrarraenin IA was achieved for both foliage spray and root soaking， the accumulative amount of picfeltrarraenin IA reaching the maximum levels， 0.63% and 0.62% respectively， significantly higher than that induced by clean water control（CK）（P<0.05， the same below）. MeJA at 2 mg/L showed the strongest stimulative effect on accumulation of picfeltrarraenin IB， and this effect became weakened as the concentration increased； as regards root soaking， the promoting effect strengthened with increase in MeJA concentration， and accumulative amount of picfeltrarraenin IB reached the highest level 0.34% when concentration was 20 mg/L. The accumulative amount of total picfeltrarraenins reached the highest level when the MeJA concentration was 20 mg/L for both treatments， the overall effect of foliage spray was better than that of root soaking. For foliage spray with IAA solution， accumulative amount of picfeltrarraenin IA decreased firstly and then increased as concentration of IAA solution increased， and reached the maximum level 0.68% at 100 mg/L which was significantly higher than that induced by other concentrations and CK. For root soaking with IAA solution， accumulation of picfeltrarraenin IA showed a reverse trend relative to that for foliage spray， and stimulative effect of IAA reached the maximum level at 10 mg/L of IAA， accumulation of picfeltrarraenin IA dropped as IAA concentration increased. Both foliage spray and root soaking showed the strongest stimulative effect on accumulation of picfeltrarraenin IB at 50 mg/L of IAA. The effect of IAA on total picfeltrarraenins accumulation was similar to its effect on picfeltrarraenin IA， the stimulative effect reaching the highest level（i.e. the content of total picfeltrarraenins accumulation was at its peak） at 100 mg/L for foliage spray and at 50 mg/L for root soaking. Root soaking with IAA solution was better than foliage spray. 【Conclusion】Both MeJA and IAA can stimulate accumulation of picfeltrarraenins via foliage spray or root soaking. The best stimulative effect may be achieved when 20 mg/L of MeJA is used through foliage spray or 50 mg/L of IAA via root soaking.

Key words： methyl jasmonate（MeJA）； indole-3-acetic acid（IAA）； picfeltarraenin； accumulation

0 引言

【研究意義】苦玄參藥材為玄參科植物苦玄參（Picria felterrae Lour.）的干燥全草（國家藥典委員會，2015），具有消腫止痛、抗菌、消炎、鎮痛等作用（王奇志等，2010；曾金強等，2010；陳君等，2013），在廣西作為藥用已有200多年的歷史（蔣妮等，2013），是婦炎凈膠囊、萬通炎康片等知名中成藥的主要原料之一。苦玄參主要藥效成分為苦玄參苷IA和IB（王力生，2004），其含量是評價苦玄參藥材優劣的重要指標。由于苦玄參野生資源隨著環境的破壞越來越少，人工種植成為苦玄參藥材的主要來源，但苦玄參經人工種植后苦玄參苷IA和IB含量普遍降低，藥材質量下降。提高苦玄參苷IA和IB的含量，是保證人工種植苦玄參藥材質量的關鍵。化學調控可顯著促進許多植物次生代謝物質的合成（任昂，2012；朱宏濤等，2014），是提高人工種植藥材藥效成分含量的方法之一。因此，獲得提高苦玄參苷含量的有效化控措施對人工種植苦玄參藥材質量的提高具有重要意義。【前人研究進展】前人對苦玄參的生長條件、病蟲害防治和抗逆性能等進行了大量研究（黃海連等，2013；蔣妮等，2013；謝陽姣和何志鵬，2013；謝陽姣等，2013），但在苦玄參藥效物質含量的提高方面研究較少。化學調控措施是促進植物生長發育和提高植物次生代謝物質的一條重要途徑，在促進藥用植物生長和提高藥效物質含量方面已被廣泛應用。謝陽姣和何志鵬（2013）采用乙烯利對苦玄參生長進行調控，發現乙烯利可顯著促進苦玄參植株生長，提高苦玄參生物產量。生長素（IAA）作為一種重要的植物激素，可參與調節植物生長發育的許多過程（付偉等，2013；翟開恩，2014）；茉莉酸甲酯（MeJA）廣泛存在于植物體中，可作為信號轉導分子激發植物防御基因的表達（叢漢卿等，2016），也對某些藥用植物的主要藥用成分，如大型藥用真菌中的靈芝三萜苷（任昂，2012）、三七中的總皂苷（朱宏濤等，2014）的合成具有促進作用。謝陽姣等（2013）研究表明，MeJA對提高苦玄參的抗病蟲、抗旱澇等逆境脅迫能力也具有重要作用。【本研究切入點】本課題組前期利用IAA調控苦玄參的生長，發現其效果較好，但IAA對苦玄參苷積累的影響尚未明確；MeJA對靈芝三萜苷等的合成具有調控作用，但對苦玄參苷的作用和施用措施等仍需進一步研究。【擬解決的關鍵問題】采用葉面噴施和浸根的處理方式，研究MeJA和IAA兩種常用生長調節物質對苦玄參中苦玄參苷積累的影響，為提高人工種植苦玄參藥材的藥用活性物質尋求有效的化學調控措施，也為提高人工種植苦玄參藥材的質量提供指導。

1 材料與方法

1. 1 試驗材料

根據《中華人民共和國藥典》（國家藥典委員會，2010）規定，本研究以苦玄參種子種植后的全株作為試驗材料。苦玄參種子由廣西梧州中恒集團股份有限公司提供，為經該公司鑒定并長期種植的栽培種。

試驗用植物生長調節劑為MeJA和IAA，均為化學純，購于Sigma-Aldrich公司。

1. 2 試驗方法

1. 2. 1 試驗設計 （1）MeJA濃度及施用方式：參考前期預實驗結果，設3個MeJA濃度，分別為2、20和200 mg/L，以清水為對照（CK），3次重復，共12個處理；每處理均采用葉面噴施和浸根2種施用方式（CK不進行葉面噴施處理），共21個處理。（2）IAA濃度及施用方式：參考前期預實驗結果，設3個濃度，分別為10、50和100 mg/L，與（1）共用CK，3次重復，共9個處理；每處理均采用葉面噴施和浸根2種施用方式，共18個處理。

1. 2. 2 材料培養 2014年11月收集苦玄參種子，于2015年2月底播種，5月移栽（6片真葉，株高10 cm左右），7月收獲。為排除土壤復雜系統對施用效果的干擾，試驗材料采用水培方式進行培養。水培裝置為定制的方形水管，內徑20 cm，長度110 cm，孔徑8 cm，每個培養箱22個孔徑（株），每處理用1個培養箱。水培液為改良的霍格蘭氏營養液，每10 d更換1次；水泵驅動水循環解決供氧問題。

1. 2. 3 處理方法 配制待試濃度的處理液，選擇傍晚時施用。葉面噴施方式：以噴霧器噴濕葉片正反兩面；浸根處理方式：將培養箱里的營養液換為處理液，處理時間為1 h，處理結束后用清水清洗1次，換營養液繼續培養。IAA為移栽新根發根后15 d開始進行處理；MeJA為移栽新根發根后30 d開始進行處理；之后隔15 d后再處理1次，共處理2次。種植管理除待試因素外，其余為常規管理。所有試驗材料收獲后，懸掛陰干，粉碎過20目篩，封口袋密封待測。

1. 3 測定指標及方法

以苦玄參苷IA和IB及苦玄參總苷（苦玄參總苷為IA與IB之和）作為評價指標，苦玄參苷IA和IB測定方法參照《中華人民共和國藥典》2010版（國家藥典委員會，2010）的高效液相色譜法并進行優化。

儀器設備：Agilent 1260高效液相色譜儀。試劑：乙腈（色譜純試劑），甲醇（分析純試劑），水（超純水，自制）。

色譜條件：色譜柱：Agilent ZORBAX SB-C18（4.6 mm×250.0 mm，5 μm）；流動相∶乙腈—水（35∶65）；檢測波長：264 nm；柱溫：35 ℃；流速：1.0 mL/min；進樣量20 μL。

標準品：苦玄參苷IA和IB，購自中國藥品生物制品檢定所。

標準溶液的配制：精密稱取苦玄參苷IA對照品5.17 mg、玄參苷IB對照品4.95 mg，分別置于25.0 mL容量瓶中，用甲醇溶解并定容至刻度，制成母液。從苦玄參苷IA和IB的母液中各量取2.5 mL置于5.0 mL容量瓶中，制成混合標準溶液。

待測樣品提取和測定：取苦玄參全草粉末1 g，精密稱定，置具塞錐形瓶中，精密加入60%甲醇25.0 mL，密塞，稱定重量，超聲30 min，冷卻后再稱定重量，用60%甲醇補足減失的重量，搖勻、過濾，取續濾液過0.45 μm微孔濾膜過濾。與標準溶液采用同樣的色譜條件測定，外標一點法計算樣品含量。

1. 4 統計分析

采用SPSS 13.0對數據進行統計分析，采用S-N-K方差法檢驗各處理差異顯著性。

2 結果與分析

2. 1 不同濃度MeJA葉面噴施和浸根處理對苦玄參苷積累的影響

2. 1. 1 對苦玄參苷IA積累的影響 由圖1可看出，以不同濃度MeJA處理苦玄參，葉面噴施對苦玄參苷IA積累的效果整體優于浸根處理。無論是葉面噴施還是浸根處理，均以20 mg/L的效果最佳，此時苦玄參苷IA的積累量最高，分別達0.63%和0.62%，均顯著高于CK（P<0.05，下同）；200 mg/L葉面噴施對苦玄參苷IA的積累也有促進作用，顯著高于CK，但與20 mg/L處理無顯著差異（P>0.05，下同）；2和200 mg/L浸根處理對苦玄參苷IA的積累則表現為抑制作用。

2. 1. 2 對苦玄參苷IB積累的影響 由圖2可看出，無論是葉面噴施還是浸根處理，不同濃度MeJA均可對苦玄參苷IB的積累產生促進作用。葉面噴施時，2 mg/L的促進作用最強，此時苦玄參苷IB積累量最高，達0.36%；隨著MeJA濃度升高，促進作用減弱，至200 mg/L時苦玄參苷IB積累量與對照無顯著差異。浸根處理時，隨著MeJA濃度的增加，促進作用逐漸加強，至20 mg/L時苦玄參苷IB積累量達峰值（0.34%），濃度繼續增加至200 mg/L時苦玄參苷IB積累量與20 mg/L處理無顯著差異。由此可知，葉面噴施宜選擇濃度2 mg/L、浸根處理宜選擇濃度20 mg/L；與浸根處理相比，葉面噴施所需濃度較低，且最優濃度下苦玄參苷IB積累量最高，放葉面噴施方式為首選處理方式。

2. 1. 3 對苦玄參總苷積累的影響 由圖3可看出，葉面噴施時，隨MeJA濃度增加，苦玄參總苷積累量呈先升高后降低的趨勢，其中濃度為20 mg/L時苦玄參總苷積累量達峰值，顯著高于其他濃度處理和CK。浸根處理時，2 mg/L MeJA對苦玄參總苷積累有抑制作用，20和200 mg/L MeJA對苦玄參總苷積累有促進作用，且濃度為20 mg/L時苦玄參總苷積累量最高。兩種處理方式相比，葉面噴施整體優于浸根處理。

2. 2 不同濃度IAA葉面噴施和浸根處理對苦玄參苷積累的影響

2. 2. 1 對苦玄參苷IA積累的影響 由圖4可知，葉面噴施時，隨IAA濃度增加，苦玄參苷IA積累量先降低后升高，IAA濃度為100 mg/L時苦玄參苷IA積累量最高，達0.68%，顯著高于CK和其他濃度處理。浸根處理時，苦玄參苷IA積累量的變化趨勢與葉面噴施相反，IAA濃度為10 mg/L時的促進作用最強，隨IAA濃度增加，苦玄參苷IA積累量逐漸降低。與MeJA相反，IAA浸根處理方式較葉面噴施所需濃度較低，產生的苦玄參苷IA含量較高，兩種方式應優先選擇浸根處理。

2. 2. 2 對苦玄參苷IB積累的影響 由圖5可看出，無論是葉面噴施還是浸根處理，均以50 mg/L對苦玄參苷IB的促進作用最強，顯著高于CK和其他濃度處理。兩種處理方式相比，浸根處理優于葉面噴施。

2. 2. 3 對苦玄參總苷積累的影響 由圖6可看出，不同濃度IAA對苦玄參總苷積累量的影響與其對苦玄參苷IA的影響趨勢相似。葉面噴施的促進作用隨IAA濃度的增加而增大，100 mg/L的促進作用最強；浸根處理時苦玄參總苷積累量隨IAA濃度的增加呈先增后減的變化趨勢，50 mg/L時苦玄參總苷積累量達峰值，濃度繼續增大至100 mg/L時則呈抑制作用。兩種處理方式相比，浸根處理優于葉面噴施。

3 討論

植物體內萜類化合物的合成受各種信號轉導途徑的調控，在信號轉導過程中，植物內源激素扮演誘導子作用來誘導信號的轉導（任昂，2012）。通過外施植物生長調節劑，可起到內源生長素的作用，進而促進化合物的合成。苦玄參苷為四環三萜苷類化合物，其合成的具體信號轉導過程及受何種激素誘導仍不清楚。本研究選擇常用植物生長調節劑MeJA和IAA處理苦玄參植株，探討其對苦玄參苷積累的影響，結果表明，在一定濃度范圍內，MeJA和IAA對苦玄參苷的積累均有促進作用。MeJA對苦玄參苷的促進作用與其對靈芝三萜苷（任昂，2012）、三七總皂苷（朱宏濤等，2014）的調節作用相似，同時還可促進苦玄參抵抗病蟲害、干旱、水澇等逆境脅迫的能力（謝陽姣等，2013）；而IAA作為一種重要的植物生長調節物質，在促進苦玄參植株生長的同時，對苦玄參苷的積累也有一定促進作用。

苦玄參苷的積累部位主要為苦玄參葉和花苞，根中幾乎檢測不到苦玄參苷，其主要合成部位應該在地上部分（陳君等，2007），根部是否適合進行化控處理則需進一步驗證。本研究采用葉面噴施和浸根處理兩種常用的施肥方式，結果顯示，兩種處理方式下，不同濃度的MeJA和IAA均可對苦玄參苷的積累產生影響，其調控作用隨濃度的變化而不同。這可能是植物生長調節劑通過苦玄參根部吸收后被運輸到地上部分，進而參與了誘導苦玄參苷合成的信號轉導途徑。由于植物生長調節劑對活性物質合成的促進作用受濃度限制，且不同生長調節劑對生命過程的調節方式不同，因此不同的處理方式均應選擇適宜的濃度。本研究結果表明，MeJA宜采用葉面噴施處理，而IAA采用浸根處理方式更優。此外，本研究中植物培養采用的是水培方式，植物根部對生長調節物質的吸收未受太多干擾，若采用土壤種植時，其適宜濃度可能會有所變化。因此，后續研究應對土壤種植最佳調節劑濃度的選擇作進一步探究。

4 結論

本研究結果表明，MeJA和IAA均可通過葉面噴施和浸根處理兩種方式促進苦玄參苷的積累。其中，MeJA在兩種處理方式下的最佳濃度均為20 mg/L，且以葉面噴施效果較佳；IAA葉面噴施的最佳濃度為100 mg/L，浸根處理的適宜濃度為50 mg/L，以浸根處理方式效果較佳。

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（責任編輯 王 暉）