油菜素內酯對姜黃次生代謝產物合成的影響

管婧 李花 陳龍 劉建福 吳新泉

摘要要：【目的】姜黃是我國的傳統中藥材，被國家列入藥食同源目錄。通過噴施不同質量濃度的油菜素內酯（BR），分析外源BR對姜黃代謝產物的影響，為姜黃栽培提供理論依據。【方法】以姜黃盆栽苗為試驗材料，采用完全隨機分組試驗設計，葉面分別噴施0.01、0.05、0.1和0.2 mg/L BR后，檢測姜黃根狀莖的氨基酸、總黃酮、姜黃素類化合物和揮發油的含量。【結果】噴施0.1 mg/L BR后，姜黃總黃酮、姜黃素、去甲氧基姜黃素和雙去甲氧基姜黃素含量顯著提高，分別比對照提高128.99%、73.05%、99.56%和97.42%；0.01和0.05 mg/L BR顯著提高姜黃揮發油含量；亮氨酸與天冬氨酸含量在0.05 mg/L BR時達到最大值。【結論】噴施0.05～0.1 mg/L外源BR能夠促進姜黃次生代謝產物的生物合成，進而提高姜黃的藥材品質。

關鍵詞：姜黃；油菜素內酯；揮發油；代謝產物

中圖分類號：S685.99? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：B? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：2095-5774（2023）03-0172-05

Effect of Brassinolide on Synthesis of Secondary Metabolites in Turmeric（Curcuma longa L.）

Guan Jing1，Li Hua1，Chen Long1，Liu Jianfu1*，Wu Xinquan2

（1 Institute of Horticultural Science and Engineering，Huaqiao University，Xiamen，Fujian 361021，China；

2 Quanzhou Quanfeng Biotechnology Co.，Ltd.，Quanzhou，Fujian 362014，China）

Abstract：【Objective】Turmeric is a traditional Chinese medicinal herb in China，which has been included in the national list of medicinal and food sources. By spraying different concentrations of brassinolide （BR），the effect of exogenous BR on the metabolites of turmeric potted seedlings was explored，providing a theoretical basis for its cultivation. 【Method】Using potted seedlings of Curcuma longa L. as the experimental material，a completely randomized block design was used. After spraying 0.01 mg/L，0.05 mg/L，0.1 mg/L，and 0.2 mg/L BR on the leaves，the content of amino acids，total flavonoids，curcumin，and volatile oil in the rhizome of Curcuma longa L. were determined. 【Result】After spraying 0.1 mg/L BR，the contents of total flavonoids，curcumin，demethoxycurcumin，and didemethoxycurcumin all reached their maximum values，increasing by 128.99%，73.05%，99.56%，and 97.42%，respectively compared to the control；0.01 mg/L and 0.05 mg/L BR significantly increased the content of volatile oil in turmeric. The content of leucine and aspartic acid reaches maximum value after spraying 0.05 mg/L BR. 【Conclusion】Spraying appropriate 0.05-0.1 mg/L BR exogenous BR can promote the biosynthesis of secondary metabolites in turmeric，thereby improving the medicinal quality of turmeric.

Key words：Curcuma longa L.；Brassinolide；Volatile oil；Metabolites

姜黃（Curcuma longa L.）是姜科多年生草本植物，原產于印度和東南亞地區［1］。目前我國姜黃種植面積已經超過6 667 hm2，主要集中在四川、云南、廣東、福建等地。姜黃的藥用歷史可以追溯到五千年前，是印度瑜伽及傳統養生療法阿育吠陀的一種重要草藥。姜黃的藥用部位以根狀莖和塊根為主，其藥用成分主要為姜黃素類和揮發油，包括黃酮類化合物、甾醇類、多肽類、脂肪酸、生物堿及微量元素等活性成分，具有抗菌、抗炎、祛痰、止咳、平喘、抗腫瘤、調節免疫、抗衰老等藥理作用［2，3］。

油菜素內酯（Brassinolide，BR）是一種甾醇類激素，參與調控植物的各項生長發育過程［4］，可以促進細胞生長與分裂，增強光合作用，促進種子和幼苗生長，提高作物的品質，增強作物在逆境抗性等［5-7］。有研究表明，BR在提高藥用植物活性成分方面具有顯著作用，如促進青蒿中青蒿素合成［8］，提高半夏［9］、甘草［10］、黃芩［11］的生物活性成分含量，但對姜黃素和揮發油等姜黃次生代謝產物合成調控尚未見報道，本研究通過姜黃葉面噴施BR，測定根狀莖中氨基酸、總黃酮、姜黃素類化合物和揮發油等物質含量，分析BR對姜黃生物活性成分合成代謝的影響，也為外源激素提高姜黃藥用成分的應用提供理論依據。

1? 材料與方法

1.1 試驗材料

試驗在華僑大學廈門校區溫室內進行。供試材料為姜黃品種‘桂熱1號，由泉州市泉豐生物科技有限公司提供。2022年3月姜黃將根狀莖種植于上口直徑15 cm、高10 cm的花盆中，取草炭與菜園土按12混合作為栽培土，每盆裝土3 kg，培養3個月后，株高為60～70 cm，葉片為5～6片，選取長勢一致的幼苗用于試驗，試驗期間按常規進行水肥管理。

1.2 試驗方法

在姜黃株高30 cm左右時進行葉片噴施BR處理；BR設置4個濃度處理，分別為0.01、0.05、0.1、0.2 mg/L，以蒸餾水為對照；每個處理5盆，重復3次，隔7 d噴施1次，共噴3次，噴施時間在1700左右，以葉片正反面濕潤，葉尖掛水珠為止。噴施結束7 d后進行取樣，截取各處理姜黃根狀莖，清洗干凈后，將根狀莖切成約5 mm薄片，放入55 ℃烘箱中24 h烘至恒重，使用打粉機研磨成粉末后經20目篩網過篩，放入密封罐常溫陰涼處保存。

1.3 測定指標與方法

姜黃氨基酸（亮氨酸與天冬氨酸）含量測定采用茚三酮顯色法［12］，總黃酮含量測定采用蘆丁比色法［13］，姜黃素類化合物（姜黃素、去甲氧基姜黃素和雙去甲氧基姜黃素）含量測定采用HPLC法［14］，揮發油含量采用水蒸餾法提取［15］。

1.4 數據分析

采用Microsoft Excel 2019軟件進行數據處理，采用Origin 2019軟件進行作圖，采用SPSS Statistics 22軟件進行顯著性差異分析。

2? 結果與分析

2.1 BR對姜黃氨基酸含量的影響

BR能夠提高姜黃根狀莖中氨基酸的含量（圖1），亮氨酸與天冬氨酸的含量均隨著BR的濃度增加先升高后降低。噴施BR后，亮氨酸與天冬氨酸含量均顯著提高，且各處理中天冬氨酸含量均高于亮氨酸含量；0.05 mg/L BR時，亮氨酸與天冬氨酸含量達到最大值，分別比對照提高483.23%和494.46%；0.1 mg/L和0.2 mg/L處理含量下降。因此，0.05 mg/L BR有利亮氨酸與天冬氨酸的合成。

2.2 BR對姜黃總黃酮含量的影響

總黃酮是藥用植物的主要活性成分，其含量受到植物生長環境因子的影響［13］。由圖2可知，噴施0.01～0.10 mg/L BR后，顯著提高了姜黃中總黃酮含量，且隨著BR濃度的升高而升高；0.1 mg/L BR時，姜黃總黃酮含量達到最大值，比對照提高128.99%。0.2 mg/L BR時，總黃酮含量高于對照，但與對照差異不顯著。因此，0.1 mg/L BR有利姜黃總黃酮的合成。

2.3 BR對姜黃中姜黃素類化合物含量的影響

姜黃進行BR處理后，姜黃中姜黃素類化合物的含量得到提高，其中姜黃素含量高于去甲氧基姜黃素和雙去甲氧基姜黃素含量（圖3）。隨著BR濃度的增加，姜黃素類化合物含量表現出先升高后下降；0.1 mg/L BR時，姜黃素、去甲氧基姜黃素和雙去甲氧基姜黃素含量均達最大值，分別比對照提高73.05%、99.56%和97.42%。0.2 mg/L BR時，姜黃素類化合物含量高于對照，但與對照差異不顯著。因此，噴施0.1 mg/L BR有利姜黃素類化合物的合成。

2.4 BR對姜黃揮發油含量的影響

由圖4可知，隨著噴施BR濃度的增加，姜黃揮發油含量表現為先升高后降低；0.01～0.05 mg/L BR顯著提高姜黃揮發油含量；0.01 mg/L BR時，揮發油含量達到最大值為0.493 mL/g，比對照提高20.86%。0.1 mg/L BR時，揮發油含量與對照差異不顯著；0.2 mg/L BR時，姜黃揮發油含量最小，為0.323? mL/g，比對照組降低20.86%，且差異顯著。因此，0.01～0.05? mg/L BR有利姜黃揮發油的合成。

3? 結論與討論

油菜素內酯（BR）是一類廣泛存在于植物中的甾醇類激素，自從作為第六大植物激素被發現以來廣受關注。油菜素內酯在植物的生長發育、提高植物初生代謝產物和次生代謝產物含量方面都有重要的作用，參與植物各個生長過程的調控［4］。油菜素內酯通過提高卡爾文循環關鍵酶的活力及基因表達而提高植物的光合效率，通過影響其合成的關鍵基因對次生代謝產物起調控作用［10］。外源油菜素內酯通過促進青蒿素生物合成關鍵基因ADS、CYP71AV1和DBR2的表達而促進青蒿中青蒿素的合成，對藥用植物青蒿中的倍半萜類次生代謝產物—青蒿素的生物合成具有重要的調控作用［8］；申雨肖等［9］施用油菜素內酯顯著促進半夏生物堿的含量；王孟珂［16］發現EBR能顯著提高銀杏葉片中黃酮類化合物的含量；EBR具有調節植物生長發育和次生代謝的作用，特別是對類黃酮化合物的合成和積累有顯著的促進作用。

姜黃是中國的傳統中藥，其功效成分為揮發油和姜黃素。揮發油主要以萜類化合物為主，還有姜黃酮、姜油烯等；酚性成分主要有姜黃素類化合物等［17］。姜黃次生代謝產物的生成受到苯丙烷代謝和萜類代謝等多條合成途徑關鍵酶基因的調控［18］，同時也受到植物激素的影響；2，4-表油菜素內酯（EBR）可通過誘導苯丙氨酸解氨酶、肉桂酸-4-羥化酶、香豆酸輔酶A連接酶活性上升，增加總酚和類黃酮含量［19］。本研究表明姜黃噴施0.05～0.10 mg/L油菜素內酯可能顯著提高苯丙烷合成途徑代謝，促進姜黃素類化合物、萜類物質、氨基酸和總黃酮物質的合成。

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（責任編輯：馮新）