野菊花水提物對果蠅熱耐受能力的影響

鄭藝欣 李奕君 林 埔 孔祥佳 謝 勇

(福建中醫藥大學藥學院，福建 福州 350122)

?

野菊花水提物對果蠅熱耐受能力的影響

鄭藝欣 李奕君 林 埔 孔祥佳 謝 勇

(福建中醫藥大學藥學院，福建 福州 350122)

為了研究野菊花對機體熱耐受能力的影響，選取1%，3%，5%和7%濃度的野菊花水提物(WE-FCI)喂養果蠅，進行熱暴露試驗和熱適應試驗。結果表明：在熱暴露試驗中，不同濃度的野菊花水提物均可顯著延長雌性果蠅的半數致死時間(LT50)、平均存活時間(T)及最高存活時間(Tmax)，當WE-FCI濃度≥3%時才能提高雄性果蠅的熱耐受能力；在熱適應試驗中，不同濃度WE-FCI對果蠅熱耐受指標的影響無明顯規律，整體上3% WE-FCI能夠穩定提高果蠅的LT50、T及Tmax。說明野菊花具有提高機體熱耐受能力的作用，該結果為野菊花消暑飲料的研發提供了科學依據。

野菊花；水提物；熱暴露試驗；熱適應試驗；果蠅

野菊花(FlosChrysanthemiIndici，FCI)是可藥食兩用的菊科植物，味苦辛、性涼，富含黃酮、綠原酸以及揮發性化合物等活性物質，具有抗氧化、抗炎免疫、抗腫瘤等功效[1-3]。傳統醫學認為野菊花具有疏風清熱、消腫解毒、清火解暑的功效[4]，常用于配制解暑的涼茶。然而，關于野菊花“解暑作用”的藥理研究尚未見報道，急需進一步研究與驗證。目前，消暑功能的評價主要是通過動物試驗，以提高動物熱耐受能力為指標。果蠅具有繁殖速度快、生命周期短以及可大規模篩選等優點[5-6]，常用于熱耐受(解暑)動物模型的研究[7]。例如，張玖等[7]研究表明金銀花及其水提物可以顯著提高果蠅的熱耐受能力，證實其防暑作用；郭俊生等[8]研究熱暴露和熱習服(熱適應)對果蠅壽命和HSP70的影響，其結果中提及苦丁茶和紅茶提取液可以顯著提高熱暴露果蠅的存活時間(增幅22.13%，18.85%)；李向輝等[9]將苦丁茶與微量元素、維生素復合制成強化苦丁茶飲料，其具有提高熱暴露果蠅耐熱力的作用，為研制新型防暑飲料提供依據。因此，本研究擬以野生型黑腹果蠅為試驗對象，開展熱暴露試驗(Heat Exposure，HE)和熱適應(Heat Acclimatization，HA)試驗，研究野菊花水提物(Water Extract from FCI，WE-FCI)對果蠅熱耐受能力的影響，以期進一步完善對野菊花功效的認識。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

果蠅(W[1118]；P{w[tmc]y[tmDint2]=Ep 8y23}EY05008)：由廈門海洋三所提供；

野菊花、玉米粉、蔗糖：市售；

瓊脂粉、丙酸、酵母粉等均為分析純；

基礎培養基：玉米粉17 g，蔗糖13 g，瓊脂粉1.5 g，蒸餾水130 mL，酵母粉1.5 g，丙酸0.8 mL。

1.2 培養基的制備

采用熱水浸提法制備1%，3%，5%，7%野菊花水提物(按干物質計)，浸提時間為30 min。分別將基礎培養基中130 mL蒸餾水等量替換不同濃度的菊花水提物，對應1% WE-FCI組、3% WE-FCI組、5% WE-FCI組和7% WE-FCI組。以基礎培養基為空白對照組。

1.3 熱暴露試驗

隨機選取10 h內羽化未交配的果蠅，雌雄分開，移入基礎培養基中培養，3 d后分別移入各組培養基繼續培養3 d。培養條件：溫度26 ℃，濕度50%，暗∶光=12 h∶12 h，50只/瓶。將7日齡果蠅移入空瓶后暴露于(36±1) ℃ 高溫中，每隔15 min觀察并記錄果蠅的存活情況，計算半數致死時間(LT50)、平均存活時間(T)和最高存活時間(Tmax)[8,10]。

(1)LT50：每組中果蠅死亡數量達到一半所用的時間；

(2)T：每組全部果蠅死亡時間的加權平均值；

(3)Tmax：每組最后30 min內果蠅死亡時間的加權平均值。

1.4 熱適應試驗

隨機選取10 h內羽化未交配的果蠅，雌雄分開，移入基礎培養基中培養，3 d后分別移入各組培養基中培養3 d，除HE-空白對照組外其余各組果蠅每天于(36±1) ℃高溫中熱適應30 min。培養條件：溫度26 ℃，濕度50%，暗∶光=12 h∶12 h，50只/瓶。隨后，將果蠅移入空瓶中暴露于(36±1) ℃高溫中，每隔15 min觀察并記錄果蠅的存活情況，計算LT50、T和Tmax[9]。

1.5 數據統計與分析

上述試驗平行測定6次，試驗數據以平均值±標準差表示，單因素方差分析采用DPS軟件LSD法，使用Excel作圖。

2 結果與分析

試驗過程中，試驗組與對照組果蠅精神狀態良好，未見不良反應或異常死亡現象。這說明野菊花水提物(WE-FCI)對果蠅健康無危害，可以繼續下一步研究。

2.1 熱暴露試驗

圖1～3分別為野菊花水提物(WE-FCI)對熱暴露試驗中果蠅LT50、T及Tmax值的影響。就雌性果蠅而言，隨著WE-FCI濃度的增大，高溫下果蠅LT50和T呈先升后降的趨勢，濃度為5%時達到最大，分別是HE-空白對照組的1.38倍和1.45倍；與HE-空白對照組相比，不同濃度的WE-FCI均可顯著提高果蠅的Tmax，但是濃度≥3%后各試驗組組間差異不顯著(P>0.05)。就雄性果蠅而言，相比于HE-空白對照組，WE-FCI濃度為1%時，不影響果蠅的LT50、T及Tmax值；其濃度≥3%才對果蠅的熱耐受指標產生顯著影響(P<0.05)，濃度為7%處達到最大，分別比HE-空白對照組高出13.46%，14.16%，24.19%。另外，與雌性果蠅相比，WE-FCI雄性果蠅存活時間的增幅作用較小。這可能與機體本身的性別差異有關，研究[11]表明，在高溫或低溫下生物的熱耐受能力會降低，但是雌性果蠅的熱耐受能力高于雄性果蠅。

同一列中字母不同表示差異性顯著，P<0.05

同一列中字母不同表示差異性顯著，P<0.05

同一列中字母不同表示差異性顯著，P<0.05

綜上可知，相比于HE-空白對照組，不同濃度的WE-FCI可顯著延長熱應激下雌性果蠅的壽命，濃度≥3%的WE-FCI對雄性果蠅的存活時間具有提高作用。結果表明，一定劑量的野菊花水提物具有提高機體熱耐受能力的作用，提示其具有開發野菊花消暑飲料的潛力。

2.2 熱適應試驗

生物對不利生存環境應力的適應性對物種的生存和進化至關重要。研究[11-12]表明，熱適應作用可以增強果蠅的適應性能力，前期熱適應處理果蠅能夠提高熱應激下果蠅的存活率，甚至延長果蠅的壽命或降低衰老速率。圖4～6分別為野菊花水提物對熱適應試驗中果蠅LT50、T及Tmax的影響，結果顯示，熱適應處理的雌性果蠅(HA-空白對照組)的LT50、T及Tmax明顯高于未熱適應處理的雌性果蠅(HE-空白對照組)，表明熱適應處理能夠提高機體的適應性能力，降低熱應激下果蠅的死亡率，這與上述的論述一致；但是，對雄性果蠅來說，對照組與空白組的熱耐受指標的差異不顯著(P>0.05)，表明熱適應處理不會影響熱應激下雄性果蠅的熱耐受能力，引起該現象的原因有待進一步研究。

同一列中字母不同表示差異性顯著，P<0.05

Figure 4 Effect of WE-FCI onLT50of Drosophila melanogaster in heat hardening test

同一列中字母不同表示差異性顯著，P<0.05

同一列中字母不同表示差異性顯著，P<0.05

Figure 6 Effect of WE-FCI onTmaxof Drosophila melanogaster in heat hardening test

另外，由圖4可知，相比于HA-空白對照組，WE-FCI濃度為1%時，對果蠅的LT50值影響不顯著；濃度為3%，5%時，可以顯著提高果蠅的LT50值；濃度為7%時，對雌性果蠅的LT50值有提高作用，對雄性果蠅的LT50值無顯著性影響(P>0.05)。WE-FCI對果蠅T值的影響(圖5)與LT50值的相似，與HA-空白對照組相比，WE-FCI濃度高于3%時可以顯著提高果蠅的T值(P<0.05)。圖6顯示，1%～7% WE-FCI可以顯著延長雌性果蠅的Tmax，但是沒有明顯的劑量-效應關系，3%和7% WE-FCI的效果較好，分別比HA-空白對照組高出11.51%和12.39%；相比于HA-空白對照組，1% WE-FCI未能延長雄性果蠅的Tmax，3% WE-FCI對雄性果蠅Tmax的影響最為顯著，但隨著濃度的增大，其影響作用減弱。

綜上，相比于HA-空白對照組，在熱適應作用下，3% WE-FCI能夠顯著提高果蠅的熱耐受能力，濃度過低或過高其作用效果減弱。認為，在熱適應試驗中，不同濃度的WE-FCI對果蠅LT50、T及Tmax的影響與熱暴露試驗的結果有所出入，可能與熱適應改變其影響果蠅熱耐受能力的作用途徑有關，具體的作用機制尚未明確。

3 結論

熱暴露試驗和熱適應試驗結果表明：一定濃度的WE-FCI可以延長果蠅的存活時間，具有提高果蠅熱耐受能力的作用，濃度過低或過高其作用效果減弱。在熱適應作用下，不同濃度的WE-FCI對果蠅LT50、T及Tmax的影響與熱暴露試驗結果有所不同，可能與其作用途徑改變有關。WE-FCI影響果蠅熱耐受能力的作用機制尚未明確，有待進一步探討與研究。

[1] LI Xi-can, HU Qiu-ping, JIANG Shu-xia, et al. FlosChrysanthemiIndiciprotects against hydroxyl-induced damages to DNA and MSCs via antioxidant mechanism [J]. Journal of Saudi Chemical Society, 2015, 19(4): 454-460.

[2] 曹小燕, 楊海濤. 野菊花總黃酮清除自由基的活性[J]. 江蘇農業科學, 2014(10): 307-309.

[3] 施劍明, 殷嫦嫦, 殷明, 等. 野菊花總黃酮聯合順鉑對人骨肉瘤MG-63細胞抑制作用[J]. 中成藥, 2014, 36(10): 2 013-2 017.

[4] 江蘇新醫學編. 中藥大辭典[S]. 上海: 上海科學技術出版社, 1986: 2 128.

[5] 萬永奇, 謝維. 生命科學與人類疾病研究的重要模型——果蠅[J]. 生命科學, 2006(5): 425-429.

[6] PARKASH R, RANGA P, AGGARWAL D D. Developmental acclimation to low or high humidity conditions affect starvation and heat resistance of Drosophila melanogaster [J]. Comparative Biochemistry and Physiology, 2014, 175: 46-56.[7] 張玖, 戴艷玲. 金銀花及其水提物對果蠅耐熱能力的影響[J]. 中國野生植物資源雜志, 1997(3): 33-34.

[8] 郭俊生, 趙法, 王楓, 等. 熱暴露對果蠅壽命及熱應激蛋白(Hsp70)含量的影響[J]. 解放軍預防醫學雜志, 1998(4): 247-249.

[9] 李向輝, 郭俊生, 趙法, 等. 強化苦丁茶提高熱耐受能力的觀察[J]. 解放軍預防醫學雜志, 2001, 19(2): 92-94.

[10] VILLEPONTEAU B, MATSAGAS K, NOBLES A C, et al. Herbal supplement extends life span under some environmental conditions and boosts stress resistance[J]. PLoS One, 2015, 10(4): 0 119 068-0 119 087.

[11] STEPHANIE S B, VANESSA K, NEDA N M, et al. Temperature and photoperiod affect stress resistance traits in Drosophila melanogaster[J]. Physiological Entomology, 2014, 39(3): 237-246.

[12] LETICIA N A, PABLO S, ALEJANDRA C S, et al. Survival of heat stress with and without heat hardening in Drosophila melanogaster: interactions with larval density [J]. The Journal of Experimental Biology, 2012, 215(13): 2 220-2 225.

Effect of water extract from Flos Chrysanthemi Indici on heat tolerance of drosophila melanogaster

ZHENG Yi-xinLIYi-junLINPuKONGXiang-jiaXIEYong

(SchoolofPharmacy,FujianUniversityofTraditionalChineseMedicine,Fuzhou,Fujian350122,China)

In order to investigate the effect of water extract fromFlosChrysanthemiIndici(WE-FCI) on the heat tolerance of organism, drosophila melanogaster was feed with 1%, 3%, 5%, 7% WE-FCI, respectively, to conduct heat exposure test and heat acclimatization test. The results showed: In heat exposure test, WE-FCI could significantly prolong the median lethal time (LT50)、the average survival time (T)and the maximum survival time (Tmax) of female drosophila melanogaster,which were compared to HE-control group; When the concentration of WE-FCI was ≥3%, it would improve the heat tolerance of male drosophila melanogaster. Under heat acclimatization test, different concentrations of WE-FCI influencing the drosophila melanogaster’s heat tolerance index had no obvious regulation; In the whole, 3% WE-FCI could stably improve theLT50,TandTmaxof drosophila melanogaster. It suggested that FCI can increase the heat tolerance of drosophila melanogaster exposed to high temperature environment, which can provide scientific basis for the research and development of FCI heat-relieving drink.

FlosChrysanthemiIndici; water extract；heat tolerance; heat exposure test; drosophila melanogaster

福建省科技廳高校產學研合作項目(編號：2016Y4006)

鄭藝欣，男，福建中醫藥大學在讀本科生。

謝勇(1976—)，男，福建中醫藥大學副教授，博士。

E-mail: xieyong824@126.com

2016—06—06