馬鈴薯葉中茄尼醇含量與生育期及品種的關系

侯雨佳,曾學勤,郝晉彬,侯先槐

(1.華南師范大學 生命科學學院,廣東廣州 510631;2.山西忻州一中,山西 忻州034000;3.山西忻州師范學院 附屬中學,山西忻州 034000)

茄尼醇(Solanesol)是廣泛存在于高等植物、哺乳動物和微生物體內的一種天然產物,其含量在煙葉、馬鈴薯葉和桑葉中尤為突出[1,2]。作為合成泛醌類藥物不可替代的關鍵中間體,茄尼醇是藥物合成的重要原料,如輔酶Q10[3,4]。隨著國際市場上輔酶Q10等藥物用量的日益增加,茄尼醇的需求量也相應地顯著增加[5]。目前市售茄尼醇產品主要從煙葉中提取。日本首先成功地從廢煙葉中提取茄尼醇,自2003年以來,我國已有少數(shù)廠家能從煙葉中提取茄尼醇并合成輔酶Q10。但煙葉成本高,又與煙草行業(yè)爭原料,從桑葉中提取茄尼醇存在與蠶農的矛盾?，F(xiàn)已有研究證明馬鈴薯葉中含有茄尼醇,但馬鈴薯葉在收獲馬鈴薯后,卻因無人收購而被視為廢棄物處理。現(xiàn)在我國馬鈴薯種植面積年約500萬hm2,居世界第一位[6]。正如陳愛國等指出,中國對茄尼醇在基礎理論及農業(yè)方面的研究幾乎是空白,與日、美等國相比存在較大差距[1]。因此,茄尼醇原料供應體系及調控茄尼醇含量農藝措施兩方面的研究已逐漸成為新的熱點。為此,本文研究了馬鈴薯不同品種和不同生育期葉片中茄尼醇的含量,以期為合理利用馬鈴薯葉,使其變廢為寶、增收致富開辟新的道路,亦為馬鈴薯資源的綜合利用提供一定的理論依據。

1 材料和方法

1.1 實驗材料

實驗材料采自山西省忻州市試驗點,實驗品種共7種。其中,東北白、紫花白和靜石2號用于研究不同生育期馬鈴薯葉茄尼醇含量的變化,分別在現(xiàn)蕾前、盛花期、膨大期及收獲期采摘成熟葉片;而晉薯2號、晉薯3號、晉薯7號和晉薯10號用于分析不同品種之間馬鈴薯葉中茄尼醇的含量,均在收獲期采摘。

1.2 實驗方法

1.2.1 樣品采收

采收的葉片在18～23℃、濕度20%～45%條件下陰干粉碎,保持水分含量為10%～15%。

1.2.2 樣品提取

采用索格林特提取器回流提取的方法,以正己烷為提取溶劑,加熱回流提取,加熱溫度75℃,提取時間8 h,然后蒸餾回收正己烷得提取浸膏。

1.2.3 浸膏中茄尼醇含量檢測方法

用高效液相色譜儀(HPLC)測定浸膏中茄尼醇含量。色譜條件:安捷倫1100高效液相色譜儀,DAD檢測器;色譜柱:安捷倫Zorbax SB-C18柱(4.6 mm ×250 mm,5 μ m);流動相:100%甲醇 ;洗脫方式:等梯度洗脫;流速:1 mL?min-1;進樣量:10 μ L;洗脫時間 :60 min;柱溫:35 ℃;檢測波長:210 nm。并計算各品種的茄尼醇濃度。

1.2.4 馬鈴薯葉中茄尼醇定性定量分析

定性采用保留時間定性法[2](標準樣法);定量采用外標法[2](峰面積比值法)。

2 結果與分析

2.1 不同生育期、不同品種馬鈴薯葉中茄尼醇含量變化

不同品種馬鈴薯在4個生育期的茄尼醇含量見圖1。從圖1可以看出,葉片中茄尼醇含量均表現(xiàn)為現(xiàn)蕾前略高于盛花期,盛花期之后呈現(xiàn)遞增趨勢,收獲期含量達到最高。

圖1 不同生育期、不同品種馬鈴薯葉中茄尼醇含量Fig.1 Solanesol contents of potato leaves of different development periods and varieties

2.2 同一生育期、不同品種馬鈴薯葉中茄尼醇含量比較

從圖 2可以看出,“晉薯2號”、“晉薯 3號”、“晉薯7號”和“晉薯10號”四個品種馬鈴薯收獲期采摘的葉中茄尼醇含量具有明顯差異,其中,晉薯3號含量最高,為0.7925%,而晉薯10號含量最低,為0.2912%。

圖2 同一生育期、不同品種馬鈴薯葉中茄尼醇含量Fig.2 Solanesol contents of potato leaves of different varieties at the same stage

2.3 不同區(qū)域、不同土壤質地對馬鈴薯葉中茄尼醇含量的影響

東北白采于五臺縣陳家莊,紫花白和靜石2號采于五寨縣孫家坪,晉薯系列均采于神池烈堡鄉(xiāng)。3塊采樣地的土壤養(yǎng)分情況見表1。

表1 三個采樣地的土壤養(yǎng)分調查結果Table 1 Investigation result of soil nutrient of three sites

神池烈堡鄉(xiāng)土壤中全氮和堿解氮含量均為最高,而其有效磷含量則為最低;五寨縣孫家坪土壤的全氮含量比神池烈堡鄉(xiāng)略低,但堿解氮的含量卻顯示最低,而其有效磷含量則為3塊采樣地中最高;五臺縣陳家莊土壤的全氮含量較前二者略低,而其堿解氮和有效磷含量均居中。調查時同時發(fā)現(xiàn),五臺縣陳家莊和五寨縣孫家坪鄉(xiāng)的馬鈴薯塊莖公頃產量較高,而神池烈堡鄉(xiāng)則表現(xiàn)為葉片產量較高,造成馬鈴薯塊莖公頃產量卻較低。可見,不同品種的茄尼醇含量有所差異還可能與土壤養(yǎng)分有一定關系。因為氮肥的主要作用是促進植株營養(yǎng)體枝葉的生長,有效磷主要是促進果實、莖的生長。因此,可以考慮適當多施磷肥通過提高塊莖公頃產量以提高葉片產量及茄尼醇含量。

3 結論與討論

新陳代謝是生命體的主要特征,生命體在新陳代謝的基礎上進行生長、發(fā)育、繁殖等生理活動。葉是馬鈴薯進行光合作用的器官,通過光合作用將二氧化碳和水這些無機物合成有機物,供給生命體物質和能量。茄尼醇是馬鈴薯葉在光合作用暗反應過程中所產生的光合產物碳水化合物轉化的次生代謝產物[1],也稱天然產物。次生代謝產物是在新陳代謝過程中積累的中間有機小分子,是植物在長期進化中與生態(tài)環(huán)境相互作用、相互適應的結果,在生命活動過程中扮演著重要的角色。

不同生育期、不同品種馬鈴薯葉中茄尼醇含量的結果表明,盡管“東北白”、“紫花白”、“靜石2號”是三個不同的品種,但茄尼醇含量均表現(xiàn)出了相同的規(guī)律,即在整個馬鈴薯生育期的進程中,馬鈴薯葉中茄尼醇含量在盛花期最低,現(xiàn)蕾期略高于盛花期,盛花期之后茄尼醇含量逐漸增高,并在收獲期達到最高。作為提取茄尼醇的原料,收獲期采摘葉片最為合適,亦不影響馬鈴薯塊莖的產量。而盛花期茄尼醇含量降低,這可能與馬鈴薯在開花過程中,大量的光合產物由供應營養(yǎng)生長轉為輸入到生殖生長為中心,從而影響到茄尼醇的代謝過程有關,導致其含量略微下降。伴隨著花朵的凋謝,光合產物在生育后期得到迅速積累,有機物逐漸轉化,葉中茄尼醇含量相應增加,故又呈現(xiàn)回升趨勢。

同一生育期、同一地塊的不同品種馬鈴薯葉中茄尼醇含量研究結果中發(fā)現(xiàn),在土壤養(yǎng)分環(huán)境相似的同一地塊條件下、收獲期四個品種馬鈴薯葉中茄尼醇的含量不同?？梢?馬鈴薯品種亦是導致葉中茄尼醇含量不同的因素之一。有關不同區(qū)域、不同土壤質地對馬鈴薯葉中茄尼醇含量的影響有待作進一步的探討。

目前,世界上茄尼醇的提取原料主要是煙葉,其中茄尼醇含量在0.5%～1.0%之間[7,8]。雖然煙葉中茄尼醇含量相對較高,但用煙葉做原料提取茄尼醇時,存在與煙廠爭原料的問題,成本較高。與本文中7個品種在收獲期所提取的茄尼醇含量比較可以發(fā)現(xiàn),大部分品種的馬鈴薯葉茄尼醇含量在收獲期都能達到0.3%以上,特別是“晉薯3號”馬鈴薯葉中茄尼醇含量高達近0.8%。由此可見,馬鈴薯是一種“雙產值”產品,不僅可以提供馬鈴薯塊莖,還可以將其葉片充分利用,作為茄尼醇的豐厚原料,加上其成本低,取材更為廣泛、便捷,可以顯著提高馬鈴薯種植的附加值,變廢為寶。

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