茉莉酸甲酯對丹參毛狀根有效成分含量的影響

熊丙全 劉冬青 廖相建 鄭雪蓮

（1. 成都農業科技職業學院園林園藝分院，成都 611130；2. 電子科技大學生命科學與技術學院，成都 610054）

丹參（Salvia miltiorrhiza），別名紫丹參、血參、大紅袍、紅根等，來源于唇形科鼠尾草屬植物，以根入藥，其干燥根及根莖，是著名的活血化淤藥，也是大宗藥材之一［1］。目前，丹參野生資源不斷減少，栽培丹參逐漸成為市場供應的主要來源，而栽培丹參存在生長周期長、質量不可控、農藥殘留等問題，尋找一種替代資源尤為重要。利用發根農桿菌誘導丹參生成毛狀根的方法早在20世紀90年代就已建立，并且獲得了穩定的丹參毛狀根株系，且在毛狀根中及培養基中都相繼發現了丹參酮類、丹酚酸類化學成分［2-3］，且丹參毛狀根具有生長迅速、無激素依賴性、生長周期短等優點，是優良的丹參替代材料。但目前丹參毛狀根在規模化生產上還存在毛狀根質量不穩定、有效次生代謝產物含量低等問題，制約其工業化應用。研究者發現促進毛狀根生長及提高其有效成分的方法有很多，如基因克隆、改變培養基成分及其濃度、添加誘導子、前提物質、金屬離子及選擇生長調節劑等［4］，其中誘導子的利用可能是解決這一問題的較好途徑之一。有研究發現，茉莉酸甲酯（Methyl jasmonate，MJ）作為生物誘導子的一種，在植物次生代謝過程中起誘導信號轉導的作用，能有效刺激植物次生代謝產物的生物合成，能誘導包括萜類、黃酮類、生物堿類等化合物的積累［5］。本實驗以茉莉酸甲酯作為丹參毛狀根的誘導子，研究茉莉酸甲酯對丹參毛狀根中次生代謝產物含量的影響，確定茉莉酸甲酯的誘導作用，為丹參毛狀根培養的生產應用提供實驗依據。

1 材料與方法

1.1 材料

丹參（Salvia miltiorrhiza）材料分別采集于四川中江、山東等地，由電子科技大學生命科學與技術學院植物基因組工程實驗室根據不同產地來源培育成不同品系的無菌苗。選用Ds5品系。攜帶Ri質粒的卸甲根癌農桿菌（Agrobacterium tumefaciens）菌株C58C1（pRiA4）由上海師范大學開國銀教授惠贈，保存于電子科技大學植物基因組工程實驗室。

1.2 方法

1.2.1 丹參毛狀根的誘導培養 丹參毛狀根采用葉盤法，用根癌農桿菌C58C1感染丹參無菌苗獲得，誘導培養15-20 d，切取長度1-2 cm生長良好的毛狀根接入篩選培養基中，培養基配方為B5+500 mg/L Cef+篩選壓（50 mg/L Kan），置于25℃黑暗條件連續培養，每10 d繼代1次，繼代1-2次，培養20-30 d［6］。

切取丹參根系材料上長度約5 cm、旺盛生長的側根及主根，測定鮮重后轉入液體發酵培養基（1/2 B5+500 mg/L Cef）中進行發酵培養，每瓶放入3-5根，26℃，120 r/min，黑暗培養18 d；在丹參毛狀根液體培養基中加入濃度為200 μmol/L的MJ進行誘導處理，設置3次重復，未添加MJ為對照，觀察毛狀根誘導培養第5、10和15天的生長情況，分別取樣測定誘導培養10 d和15 d的毛狀根鮮重；培養15 d后，取樣測定毛狀根的干重，水溶性酚酸類化合物（迷迭香酸、丹酚酸B）和脂溶性丹參酮類化合物（丹參酮Ⅰ、丹參酮ⅡA）的含量。

1.2.2 茉莉酸甲酯用量及溶液配制 茉莉酸甲酯（MJ）以無水乙醇為助溶劑，配制成50%的母液，過0.22 μm微孔濾膜除菌，加入培養基中，使MJ終濃度為 200 μmol/L［7］。

1.2.3 丹參毛狀根樣品制備 將誘導培養一定時間的丹參毛狀根從培養基中取出，自來水沖去培養基，吸水紙吸干，40℃烘箱烘干至恒重，室溫冷卻，稱取干重，干燥后的毛狀根作為有效成分含量測定的材料，回流1 h得到樣品，測定其HPLC含量。

1.2.4 丹參毛狀根有效成分含量測定 將10 mg/mL的丹參毛狀根甲醇提取液用于HPLC檢測［8］。檢測條件為：色譜柱：十八烷基硅烷鍵合硅膠色譜柱，SP-120-5-C18-AP，4.6 mmID×250 mm；流動相A：0.2%磷酸水溶液；流動相B：乙腈；檢測波長：270 nm；流速：0.7 mL/min；柱溫：35℃；梯度洗脫條件：0-5 min：10%乙腈；5-10 min：10%乙腈-20%乙腈；10-15 min：20%乙腈-25%乙腈；15-40 min：25%乙腈-60%乙腈；40-60 min：60%乙腈；60-70 min：60%乙腈-100%乙腈；70-80 min：100%乙腈。色譜圖如圖1所示。

圖1 丹參毛狀根丹酚酸類成分以及丹參酮類成分的色譜圖

2 結果

2.1 茉莉酸甲酯誘導條件下丹參毛狀根表型變化

分別觀察茉莉酸甲酯誘導的丹參毛狀根（MJ+）和未被茉莉酸甲酯誘導的丹參毛狀根（MJ-）在誘導培養5、10和15 d后的生長量及液體培養情況。結果（圖2和表1）表明，隨培養時間增加，丹參毛狀根分支數量逐漸增加：從誘導培養第5天起，隨培養時間增加，相較對照（MJ-），MJ+處理條件下丹參毛狀根生長量逐漸增加，誘導培養15 d時丹參毛狀根鮮重顯著高于對照，且毛狀根表皮色澤顯著加深。以上結果表明，MJ+處理條件下，可以促進丹參毛狀根生長，并可調控丹參毛狀根次生代謝產物合成、積累，從而可能影響丹參毛狀根次生代謝產物組分、含量改變，因此，進一步測定MJ+處理條件下丹參毛狀根中主要次生代謝產物含量。

圖2 MJ+處理條件下丹參毛狀根生長表型對比變化結果

表1 MJ+處理條件下丹參毛狀根鮮重統計（x-±s，n=3）

2.2 茉莉酸甲酯對毛狀根中丹參酮類成分含量的影響

分別測定MJ-、MJ+培養15 d丹參毛狀根中2種脂溶性丹參酮類化合物（丹參酮Ⅰ、丹參酮ⅡA）含量（圖3）。通過茉莉酸甲酯的處理，丹參毛狀根中丹參酮Ⅰ的含量達0.0523 mg/g，是對照的1.53倍；丹參毛狀根中丹參酮ⅡA的含量達到0.1062 mg/g，是對照的1.16倍。由結果可見，茉莉酸甲酯誘導毛狀根，能有效地提高丹參毛狀根中丹參酮Ⅰ和丹參酮ⅡA的含量。

圖3 茉莉酸甲酯誘導的丹參毛狀根中丹參酮類成分的含量變化（x-±s，n=3）

2.3 茉莉酸甲酯對毛狀根中酚酸類成分含量的影響

分別測定MJ-、MJ+培養15 d的丹參毛狀根中2種水溶性酚酸類化合物（迷迭香酸、丹酚酸B）的含量（圖4）。通過茉莉酸甲酯處理，丹參毛狀根中迷迭香酸的含量達51.724 mg/g，是對照的1.37倍；丹參毛狀根中丹酚酸B的含量達到52.054 mg/g，是對照的4.43倍。結果表明，茉莉酸甲酯誘導毛狀根，可顯著提高其迷迭香酸和丹酚酸B的含量。

圖4 茉莉酸甲酯誘導的丹參毛狀根中酚酸類成分的含量變化（±s，n=3）

3 討論

已有研究表明，誘導子對丹參毛狀根次生代謝產物生產效率及積累量有影響［9］。茉莉酸甲酯作為植物次生代謝過程中起誘導信號傳導作用的物質，也是毛狀根培養的生物誘導子之一，有研究者發現利用茉莉酸甲酯作為誘導子，可有效提高曼陀羅、顛茄等物種毛狀根中次生代謝產物的積累和釋放［5，10］；王學勇等［7］通過實驗也證明了茉莉酸甲酯能有效提高丹參酮類成分在丹參毛狀根中的積累并刺激其向培養基中釋放，但尚未有試驗證明茉莉酸甲酯對丹參毛狀根中酚酸類化合物的積累是否有正效應。

本實驗通過對比茉莉酸甲酯誘導的丹參毛狀根（MJ+）和未被茉莉酸甲酯誘導的丹參毛狀根（MJ-）中酚酸類化合物及丹參酮類化合物的含量，結果發現茉莉酸甲酯誘導的丹參毛狀根的丹參酮類化合物丹參酮Ⅰ和丹參酮ⅡA分別是MJ-的1.53倍和1.16倍，酚酸類化合物迷迭香酸和丹酚酸B分別是MJ-的1.37倍和4.43倍，其中丹酚酸B的效果尤為顯著，達到了4.43倍，由此進一步證實了茉莉酸甲酯能有效提高丹參毛狀根中丹參酮類成分的積累，并首次證明酚酸類成分的合成和積累也有顯著提高，說明通過茉莉酸甲酯誘導可以實現丹參有效次生代謝產物的高效生產，為丹參毛狀根的工業化應用提供了試驗依據。由丹參毛狀根生長情況可看出，隨培養時間增加，次生代謝產物的含量逐漸增加，在確定茉莉酸甲酯對丹參毛狀根中有效成分含量積累的正效應后，其誘導培養的最佳時間則需要進一步探索。

4 結論

茉莉酸甲酯能有效提高丹參毛狀根中丹參酮類成分的積累，可顯著提高酚酸類成分的合成和積累，通過茉莉酸甲酯誘導實現丹參有效次生代謝產物的高效生產。