摘要: 对1年生喜树的生长规律、嫩叶和成熟叶中喜树碱(CPT)含量的季节变化、不同叶龄叶片喜树碱含量变化进行研究。结果表明,1年生喜树高生长、粗生长及生物量均呈S型曲线变化,生长速率最快出现在6月中旬~7月中旬;无论是嫩叶还是成熟叶,喜树碱含量均为单峰曲线,均在7月中旬含量达到最大值,在整个生长期内,嫩叶中喜树碱含量均高于同期成熟叶中的喜树碱含量;喜树叶片中喜树碱(CPT)含量与叶片的叶龄呈负相关,即叶龄越小,叶片中的喜树碱含量越高;叶龄越大,叶片中的喜树碱含量越低,叶龄为5天的嫩叶,其喜树碱含量最高。
关键词: 喜树; 生长; 喜树碱; 含量; 季节变化; 叶龄
中图分类号: S 792. 99, S 718. 43 文献标识码: A
文章编号: 1001 - 9499 (2018) 01 - 0013 - 04
喜树(Camptotheca acuminata)为珙桐科(Nyssaceae)喜树属(Camptotheca Decne.)植物,我国特有高大落叶乔木,主要分布于我国长江流域、西南各省区及印度部分地区,属国家二级保护树种[ 1 - 2 ]。喜树根、茎、叶、果实及种子中提取的喜树碱(Camptothecin, CPT)是迄今为止发现的唯一一种拓扑异构酶I(Topoisomerase I)的抑制剂,具有广谱抗癌活性,可用于胃癌、直肠癌、慢性粒细胞性白血病和急性淋巴性白血病的[ 3 - 6 ]。
近几年来,各国学者对喜树碱的生物活性成分进行了广泛的研究[ 7 - 16 ] ,喜树已成为世界性热门研究课题。已有文献报道了不同种源喜树中CPT含量、不同省区喜树叶中CPT含量、喜树各器官中CPT含量、喜树不同发育阶段叶片中CPT含量以及不同生长季节嫩叶和成熟叶中喜树碱的动态变化[ 13 , 17 - 22 ],且喜树各组织器官中,嫩叶中CPT含量可以达到植株地上部分平均含量的4倍[ 23 - 24 ],但对于1年生喜树生长发育以及不同叶龄喜树叶片中CPT含量研究较少。本文采用HPLC谱法对喜树嫩叶和成熟叶中CPT的含量以及不同叶龄叶片中CPT含量进行研究,同时对当年生喜树生长规律进行研究探讨,以期为药用喜树种植栽培,科学合理地开发喜树资源,以及喜树和喜树碱产业化生产,提高资源利用率和生产率提供理论依据。
1 材料与方法
1. 1 材料
供试材料为1年生喜树,种源为四川都江堰,种植地为上海市浦东新区划某绿化养护公司苗圃。以整个植株、植株新梢上的嫩叶(枝顶1~3位叶)和成熟叶作(枝条中下部叶,叶片深绿)为试验材料。
2016年4~11月份,分别于每月中旬及月底采集喜树嫩叶与成熟叶,采集时间均为早上9∶00。不同叶龄叶片喜树碱含量测定,每5天采集1次喜树叶片,采集时间均为早上9∶00。
所有采集后的样品均用清水洗净,60 ℃烘干,恒重,粉碎至60目,干燥器中保存备用。
1. 2 仪器与试剂
Jasco高效液相谱仪、975型紫外检测器、TG328A型电子天平、Heraeus Biofuge 22R型高速冷冻离心机、Buchi R210型旋转蒸发仪、索氏提取器。
乙腈(谱纯)、无水乙醇(分析纯)、95%乙醇和重蒸馏水。
1. 3 谱条件
谱Waters ODS柱(25 cm×4.6 mm);流动相:乙腈-水(V/V=4∶6);流速:1 mL/min;检测波长:254 nm;进样量:10 μL;柱温:25 ℃。
1. 4 标准曲线的配制
精密称取喜树碱对照品3.5 mg,置于100 mL容量瓶中,以乙腈-水(4∶6)为溶剂,超声溶解并稀释至刻度,摇匀、定容,备用。
1. 5 标准曲线的绘制
分别精密吸取喜树碱1.0、2.0、3.0……9.0 mL于10 mL容量瓶中,用相同溶剂定容至刻度,摇匀。按照上述谱条件,分别取稀释后样品及原标准溶液进行分析,每个样品重复测定3次,取峰面积的平均值。得峰面积(Y)与喜树碱浓度(X)的线性回归方程:Y=1 807.49X - 1 343,R2=0.999 5。
1. 6 喜树碱提取
精密称取干燥喜树叶粉3.000 g,用30 mL 95% 乙醇,索氏提取8 h, 提取3次,合并提取液。用移液管精密吸取提取液200 μL,移入2 mL离心管中,用95% 乙醇稀释6倍,12 000 r/min条件下离心5 min,精密吸取上清液,直接进样,计算喜树碱提取率。
1. 7 喜树生长测定
2016年4~11月,于每月中旬、月底选择10株喜树幼树,分别用卷尺和游标卡尺测定株高、基径。测定时间均为早上9:00。
喜树生物量测定:用TG328A型电子天平精确称定树根、茎、叶, 105 ℃左右烘干6 h,取出,精密称重至恒重。
2 结果与分析
2. 1 喜树高生长动态变化
由图1可以看出,1年生喜树高生长呈现慢-快-慢的“S”型变化趋势,即4~5月份高生长
速率较慢,6月份高生长速率迅速增大,6月中旬~7月中旬高生长最快,生长速率最大值出现在7月中旬,此时苗高为46.39 cm,生长速率为0.816 0 cm/d,后喜树生长速率逐渐降低,10月中旬后喜树高生长迅速减慢,11月末喜树高生长趋向停止。
2. 2 喜树粗生长(基径)动态变化
由图2可以看出,1年生喜树粗生长亦呈现慢-快-慢的“S”型变化趋势,即4~5月份高生长速率较慢,6月份高生长速率迅速增大,6月中旬~7月中旬高生长最快,生长速率最大值出现在7月中旬,此时,苗基径为5.55 mm,生长速率为0.121 7 mm/d,后喜树粗生长速率逐渐降低,10月中旬后喜树粗生长迅速减弱,11月末喜树基径粗生长趋向停止。
2. 3 喜树总生物量动态变化
由图3可以看出,1年生喜树总生物量也呈现慢-快-慢的“S”型变化趋势,即4~5月份总生物量增长速率较慢,6月份增长速率迅速增大,6月中旬~7月中旬生物量增长最快。
总生物最大值出现在7月中旬,此时总生物量为2.796 5 g/株,增长速率为0.070 3 g/d· 株,后喜树总生物量增长速率逐渐降低,buchi10月中旬后喜树总生物量增长迅速下降,11月末喜
树基径粗生长趋向停止。
2. 4 喜树叶片中喜树碱含量的季节性变化
由图4可以看出,在喜树1年生长过程中,嫩叶和成熟叶中喜树碱含量均为单峰曲线。从4~7月份,嫩叶与成熟叶中喜树碱含量均呈上升趋势,其中嫩叶在7月中旬含量达到最大值,为0.912 9‰,成熟叶中喜树碱含量亦在7月中旬达到最大值,为0.591 68‰。后嫩叶与成熟叶中喜树碱含量均呈降低趋势,嫩叶与成熟叶中喜树碱含量均在11月份最低,分别为0.141 8‰和0.079 1‰。比较显示,嫩叶与成熟叶中喜树碱含量均在6月下旬、7月中旬含量最高,与其他月份相比差异显著(P
2. 5 喜树不同叶龄叶片中喜树碱含量变化
由图5可以看出,叶片中CPT含量与叶龄(展开天数)呈负相关,叶龄愈小,喜树碱含量愈高,叶龄愈大,CPT含量愈低。叶龄5天时,CPT含量出现最大值,为2.098 2‰,叶龄为10天的喜树叶,CPT含量为1.983 9‰,后随着叶片叶龄逐渐增大,CPT含量却出现急剧降低的变化趋势,当叶龄为70天时,CPT含量最低,为0.092 3‰。
3 结论与讨论
刘丽杰等[ 13 ]对处于不同发育阶段的当年生喜树叶中CPT含量变化的研究发现,其成熟叶CPT含量在6月份达到最高值,此后逐渐减少,在8~9月份之间CPT含量略有增加。Liu等[ 26]研究结果显示,喜树叶片中CPT含量从4月至10月平均每月下降11%;张玉红等[ 27 ]经研究发现,喜树嫩叶中CPT含量为一单峰曲线,在7月份达到最高值。郭勇[ 28 ]等研究显示,喜树是嫩叶还是成熟叶,在生长期内,其CPT含量变化均为双峰曲线,分别在6月和9月达到峰值,其中以6月份CPT含量最高。张显强等[ 15 ]经研究发现,喜树叶片中的CPT含量4~5月份逐渐上升,6~11月,CPT含量均不高,且不断下降。本研究喜树生长期内,无论是嫩叶还是成熟叶,CPT含量变化均为单峰曲线,且CPT含量变化与喜树生理变化过程一致,这一研究结果与张玉红[ 27 ]的研究结论相同,对于不同叶龄喜树叶中喜树碱含量,叶龄为5天的喜树叶中含量最高,后逐渐降低,这与郭勇[ 28 ]的研究结论相同。研究表明,轻度遮荫,喜树叶片喜树碱含量较全光照的有所提高[ 29 - 30 ],适当低磷胁迫可以增加幼苗及叶片中喜树碱含量[ 31 ],不同土质可影响喜树幼苗生长及叶片中的喜树碱含量,花土栽培较适合喜树幼苗的生长和叶片中喜树碱产量的提高[ 31 ]。
参考文献
[1] 曹淑燕, 李映珍. 喜树生物学特性与栽培技术[J]. 广州林业科技, 2000, 23(1): 118 - 120.
[2] 中国科学院中国植物编辑委员会. 中国植物志[M]. 北京: 科学出版社, 1983.
[3] Wall M E, Wani M C, Cook C E, Palmer K H, McPhail A T, Sim G A.Plant antitumor agents. I.The isolation and structure of camptothecin, a novel alkaloidal leukemia and tumor inhibitor from Camptotheca acuminata[J]. J Amer. Chem. Soc., 1966, 88(16): 3 888 - 3 890.
[4] Hisang Y H, Herizberg R, Hecht S, Liu L F.Camptothecin induces protein-linked DNA Breaks via mammalian DNA topoisomerase I[J].J bioal Chen, 1985(27): 4 873-4 878.
[5] Hisang Y, Liu L F.Identification of Mammalian DNA topoi-somerase I as an intracellular target of the anticancer drug camptothecin[J].Cancer Research, 1998(48): 1 772-1 726.
[6] Fortune J M, Velea L, Graves D E, Utuugi T, Yamada Y, Osheroff N. DNA Tipoisomerases as targets for the anticancer drug TAS-
发布评论