三種人參屬藥用植物種子生根過程胚乳中人參皂苷的變化

鄭惠元，雷秀娟，王佳，逄世峰，王英平

（中國農業科學院特產研究所，長春 130112）

人參（Panax.ginseng C.A.Mey）、西洋參（P.quinquefolius L）、三七〔P.notoginseng（Burk.）F.H.chen〕為五加科多年生草本藥用植物。人參皂苷是人參屬植物中的活性成分，影響著多重代謝通路，廣泛分布于人參屬植物的根、莖、葉等不同部位，其中根中總皂苷含量最多，種子中較少。目前，有關研究主要集中在外源人參皂苷對種子萌發的影響上[1,2]，而種子生根過程中胚乳中皂苷的變化還未見報道。本研究鑒定了三者種子中的人參皂苷類型及其生根過程中的含量動態變化，為研究人參、西洋參、三七種子在生根過程中物質代謝的基本規律提供參考。

1 材料與方法

1.1 儀器與材料

1.1.1 儀器 1200-6310 高效液相色譜-質譜聯用儀、DAD 檢測器（Agilent 公司） ；超聲波清洗器（KQ5200E，昆山超聲儀器有限公司）；低溫高速離心機（X-30R，貝克曼庫爾特商貿有限公司）。

1.1.2 材料 人參、西洋參裂口種子于2017年4月購自吉林省撫松縣；三七新鮮果實于2017年11月購自云南省文山市，洗去果肉，15 ℃沙藏50 d，完成形態后熟和生理后熟。選取大小一致、飽滿的種子播種于蒸餾水濕潤過的雙層濾紙上，放入培養箱內，設置溫度為20 ℃，保持濾紙的濕潤。取未萌發、露白及胚根長2 mm、5 mm、8 mm 的種子，剝取胚乳，按照不同的階段裝進相應的離心管中待用。

1.2 方法

1.2.1 色譜條件 色譜柱：TC-C1（84.6 mm×250 mm，5m）；流動相：2.5 mmol/L 乙酸銨（w/v）和0.05‰氨水（v/v）水溶液（A）-乙腈（C）；梯度洗脫（表1）；流速：1 mL/min；柱溫：35 ℃；檢測波長：203 nm；進樣體積：10L。

表1 流動相洗脫條件Table 1 Elution conditions of the mobile phase

1.2.2 供試品溶液制備 取人參、西洋參、三七胚乳于50 ℃烘干至恒重，研成粉末。準確稱取樣品0.100 0 g 置于5 mL 離心管中，加入2 mL 甲醇，室溫超聲提取30 min（功率500W、頻率40 kHz），靜置過夜。吸取上清液1 mL，10 000 r/min 離心10 min，過0.22m PTFE濾膜，在“1.2.1”項色譜條件下進樣。

2 結果與分析

2.1 3種人參屬藥用植物種子生根過程胚乳皂苷的分布

人參種子生根過程中共發現8 種皂苷，達瑪烷型人參皂苷5 種、齊墩果烷型皂苷3 種；西洋參種子生根過程中共發現皂苷8 種，達瑪烷型人參皂苷4 種、齊墩果烷型皂苷3 種、擬人參皂苷F11 1 種；三七種子生根過程中共發現皂苷5 種，達瑪烷型人參皂苷2 種、齊墩果烷型皂苷3 種。三者共有的皂苷分別是人參皂苷Rb1、竹節參皂苷Iva、齊墩果烷型皂苷（具體未知）。見表2。

表2 3種人參屬藥用植物種子生根過程胚乳皂苷的分布Table 2 Distribution of endosperm ginsenoside’s in rooting process of

表2 3種人參屬藥用植物種子生根過程胚乳皂苷的分布Table 2 Distribution of endosperm ginsenoside’s in rooting process of

注：○.發現；-.未發現Note:○.Found;-.No found.

?

2.2 人參種子生根過程胚乳中皂苷含量的變化

對檢測到的8 種人參皂苷的峰面積進行了積分，由圖1 可知，含量最高的是一種齊墩果烷型皂苷（具體未知），在整個生根過程中先升高再下降；人參皂苷Re沒有顯著變化；人參皂苷Rb1 和姜狀三七R1 則先下降后迅速上升，伸長至5 mm時不再顯著升高；竹節參皂苷Iva 則逐漸下降；丙二酰基人參皂苷Rb1 和Rd 逐漸升高；丙二酰基人參皂苷Re 在胚根生長至2 mm 前緩慢升高，5 mm 后無顯著變化。

圖1 人參種子生根過程中胚乳皂苷含量的變化Fig.1 Changes of saponin content in endosperm of P.ginseng during rooting

2.3 西洋參種子生根過程胚乳中皂苷含量的變化

對8 種人參皂苷的峰面積進行了積分，含量最高的是人參皂苷Ro和齊墩果烷型皂苷（具體未知），在整個生根過程中均呈先升高趨勢，胚根伸長至5 mm 時迅速下降；人參皂苷Re 沒有顯著變化；人參皂苷Rb1和Rc 峰面積緩慢升高；胚根生長至2 mm 時，竹節參皂苷Iva 無顯著變化，隨后急劇上升，5 mm 時開始緩慢下降；人參皂苷Rg1 在2 mm 前峰面積先緩慢升高，5 mm后緩慢下降；擬人參皂苷F11 作為西洋參特有的皂苷之一在種子生根過程中先逐漸積累，胚根伸長至5 mm 時出現了下降的現象。見圖1。

圖2 西洋參種子生根過程中胚乳皂苷含量的變化Fig.2 Changes of saponin content in endosperm of P.quinquefolius during rooting

2.4 三七種子生根過程胚乳中皂苷含量的變化

對5 種人參皂苷的峰面積進行了積分，在三七種子的胚乳中人參皂苷Ro和齊墩果烷型皂苷（具體未知）的含量最高，與西洋參相同，但在整個生根過程中均呈緩慢上升趨勢；人參皂苷Rb1 的含量低于前兩種，但變化趨勢一致；竹節參皂苷Iva 的峰面積沒有顯著變化；人參皂苷Rd在胚根伸長至5 mm時出現了小幅度的增加，隨后下降。見圖3。

圖3 三七種子生根過程中胚乳皂苷含量的變化Fig.3 Changes of saponin content in endosperm of P.notoginseng during rooting

3 討論

本研究中含量最高的均為齊墩果烷型人參皂苷，其中，竹節參皂苷Iva 和具體未鑒定出的一種齊墩果烷型在三者的胚乳中均有分布，在人參胚乳中還鑒定出姜狀三七皂苷R1，西洋參和三七中還鑒定出人參皂苷Ro。這個結果與前人所研究的三者均以達瑪烷型人參皂苷為主[3,4]有所差異，可能與研究材料的不同有關。本研究還發現，西洋參胚乳中的Rb1、Re 的含量要高于人參，這與鄭友蘭等[5]在根中的發現一致。三七胚乳中的Rb1 含量高于Rd，這與張元杰等[6]的研究結果相似。

在三萜皂苷的合成途徑中，酶起到了重要的作用，達瑪烷型人參皂苷是經達瑪烯二醇合成酶（Dammarenediol synthase, DS）催化下生成達瑪烯二醇（dammarenediol-II），達瑪烯二醇再經達瑪烯二醇C-12 羥化酶（D12H）和糖基轉移酶的催化下生成原人參二醇型人參皂苷，也可以由原人參二醇C-6 經化酶（P6H）和糖基轉移酶的催化下生成原人參三醇型人參皂苷[7]。其中，達瑪烯二醇合成酶直接決定著人參皂苷的合成量，糖基轉移酶決定著多樣性和功能[8]。齊墩果烷型人參皂苷Ro 則是在-香樹素合成酶（ -amyrin synthase，-AS）和糖基轉移酶（Glycosyltransferase，GT）的催化下生成的[9]。可見皂苷合成的過程主要是在酶的調控下進行的，種子在萌發生根過程中不斷吸水胚乳內的酶活性也隨之增加，因此，三者胚乳中的皂苷含量總體呈上升趨勢，當胚根伸長至5 mm 時，人參、西洋參中皂苷含量上升不再明顯，有些皂苷含量開始減少，這可能與胚乳中的物質大量輸送到種胚供給胚根的生長，使得皂苷合成酶活性降低有關。