枸杞中的褪黑素含量及其積累特征

收稿日期：2023-12-16

基金項目：寧夏回族自治區(qū)自然科學基金項目（2022AAC03095）

作者簡介：楊建幫（1998-），男，寧夏同心人，碩士研究生，主要從事經(jīng)濟林栽培與生理等方面的研究。（E-mail）2225911860@qq.com

通訊作者：馮美，（E-mail）feng_m@nxu.edu.cn

摘要：為探究枸杞中的褪黑素含量及其積累特征，使用寧夏6個枸杞材料，通過高效液相色譜法測定褪黑素含量，分析枸杞不同器官、果實不同發(fā)育期、不同成熟期、不同材料、不同立地條件下的褪黑素含量，并分析土壤理化因子與枸杞不同器官中褪黑素含量間的關系。結果表明，枸杞不同器官中的褪黑素含量存在一定差異，其中褪黑素含量大小通常遵循花gt;葉gt;莖gt;根。在春果青果期與變色期的果實中檢測到褪黑素，在黃熟期與紅熟期的春果果實中未檢測到褪黑素；在秋果不同果實發(fā)育時期的果實中均檢測到褪黑素，在青果期果實中的褪黑素含量最高，之后隨著果實的發(fā)育，果實中的褪黑素含量逐漸下降，到果實成熟時又有所上升。寧杞菜1號各器官中的褪黑素含量顯著高于寧杞1號，在不同材料的枸杞葉片中，褪黑素含量排序為寧杞菜1號gt;寧杞7號gt;黃果枸杞gt;黑果枸杞gt;寧杞10號gt;寧杞1號。在鹽分含量高的立地條件下，枸杞各器官中的褪黑素含量顯著增加。以上結果表明，枸杞中含有豐富的褪黑素，對于同一枸杞材料而言，各器官中褪黑素含量的排序為花gt;葉gt;莖gt;根，褪黑素含量在果實發(fā)育過程中的青果期、變色期較高，秋果中各器官的褪黑素含量大于春果，枸杞在高鹽環(huán)境中有利于體內褪黑素的積累。

關鍵詞：枸杞；褪黑素；積累特征；鹽脅迫；果實發(fā)育

中圖分類號：S663.9文獻標識碼：A文章編號：1000-4440（2025）01-0169-06

ThecontentandaccumulationcharacteristicsofmelatonininLyciumbarbarum

YANGJianbang¹，YAOWenkong^1，2，YANGLi¹，F(xiàn)ENGMei^1，2

（1.SchoolofEnologyandHorticulture，NingxiaUniversity，Yinchuan750021，China;2.NingxiaModernFacilityHorticultureEngineeringTechnologyResearchCenter，Yinchuan750021，China）

Abstract：ToexplorethecontentandaccumulationcharacteristicsofmelatonininLyciumbarbarum，sixLyciumbarbarummaterialsinNingxiawereused，andthecontentofmelatoninwasdeterminedbyhighperformanceliquidchromatography.ThemelatonincontentindifferentorgansofLyciumbarbarum，atdifferentdevelopmentalstagesofthefruits，atdifferentmaturitystages，indifferentmaterialsandunderdifferentsiteconditionswasanalyzed.Moreover，therelationshipbetweensoilphysicalandchemicalfactorsandthemelatonincontentindifferentorgansofLyciumbarbarumwasanalyzed.TheresultsshowedthatthereweresomedifferencesinthecontentofmelatoninindifferentorgansofLyciumbarbarum，andthecontentofmelatoninusuallyfollowedtheorderofflowergt;leafgt;stemgt;root.Melatoninwasdetectedinspringfruitsatgreenfruitstageanddiscolorationstage，andmelatoninwasnotdetectedinfruitsatyellowripeningstageandredripeningstage.Melatoninwasdetectedinautumnfruitsatdifferentdevelopmentalstages.Melatonincontentwashighestinfruitsatthegreenfruitstage.Subsequently，asthefruitsdeveloped，themelatonincontentinthefruitsgraduallydeclined，andthenincreasedagainwhenthefruitsripened.ThecontentofmelatoninineachorganofNingqicaiNo.1wassignificantlyhigherthanthatofNingqiNo.1.Intheleavesofdifferentmaterials，themelatonincontentfollowedtheorderofNingqicaiNo.1gt;NingqiNo.7gt;Huangguowolfberrygt;Heiguowolfberrygt;NingqiNo.10gt;NingqiNo.1.Underhigh-saltconditions，thecontentofmelatoninineachorganofLyciumbarbarumincreasedsignificantly.TheaboveresultsindicatedthatLyciumbarbarumwasrichinmelatonin.ForthesameLyciumbarbarummaterial，theorderofmelatonincontentineachorganwasflowergt;leafgt;stemgt;root.Melatonincontentwashigherinthegreenfruitperiodanddiscolorationperiodduringfruitdevelopment.Themelatonincontentofeachorganinautumnfruitswashigherthanthatinspringfruits.Lyciumbarbaruminhighsaltenvironmentwasconducivetotheaccumulationofmelatonin.

Keywords：LyciumbarbarumL.;melatonin;accumulatingcharacteristics;saltstress;fruitdevelopment

褪黑素（Melatonin，MT）又稱褪黑激素，化學名稱為N-乙?；?5甲氧基色胺（N-acetyl-5-m￣e￣t￣h￣o￣x￣y￣t￣r￣y￣p￣t￣a￣m￣i￣n￣e￣），最初是由Lerner等^[1]從牛的松果體組織中檢測到的一類吲哚類化合物。研究發(fā)現(xiàn)，褪黑素具有很強的抗氧化性，對人體具有許多重要的生理功能，例如能增強機體免疫能力、減緩機體衰老、抗腫瘤、抗氧化和調節(jié)生理節(jié)律等^[2]。相關研究發(fā)現(xiàn)，人食用含有褪黑素的水果后，人體內會檢測到褪黑素的存在，而且人體的抗氧化能力會顯著提高^[3]。

枸杞（Lyciumbarbarum）是茄科枸杞屬多年生雙子葉落葉灌木，是栽培歷史悠久、適應性強的中國道地藥食同源植物之一，除果實外，其花、葉、根也有較高的藥用、食用價值^[4]。寧夏是中國枸杞的主要原產(chǎn)地，2022年寧夏回族自治區(qū)黨委政府提出實施產(chǎn)業(yè)振興戰(zhàn)略，確定了枸杞產(chǎn)業(yè)等自治區(qū)“六特”產(chǎn)業(yè)，提出要進一步挖掘枸杞的藥用價值，開發(fā)枸杞葉作為新食品原料等規(guī)劃^[5]。目前，在國內外的相關研究中，關于枸杞各器官中是否存在有益于人體的褪黑素的報道較少。2003年Chen等^[6]對中國100多種中草藥的花、種子、葉片、根和莖進行分析，并首次從枸杞中檢測出褪黑素，鮮重含量為540ng/g。2015年趙建芬等^[7]用高效液相色譜法從枸杞葉片中檢測出褪黑素，干重含量高達1.235×10⁴ng/g，說明在枸杞不同器官中可能存在豐富的褪黑素。植物種類、組織部位、生長時期和生長環(huán)境不同，植物中的褪黑素含量也不同^[8]。因此，本研究以寧夏地區(qū)主栽的枸杞為材料，測定不同器官、不同果實發(fā)育階段、不同材料、不同立地條件下枸杞中的褪黑素含量，探索枸杞中褪黑素的積累特征，以期為開發(fā)枸杞在食品、醫(yī)藥、保健行業(yè)的利用潛力及有效開拓枸杞中褪黑素積累的理論研究前景提供依據(jù)。

1材料與方法

1.1試驗地概況

試驗在寧夏回族自治區(qū)銀川市西夏區(qū)進行，西夏區(qū)平均海拔為1108m，屬于中溫帶干旱地區(qū)，具有典型的大陸性季風氣候，四季分明，晝夜溫差大，氣候干燥，多風沙，全生育期積溫（≥10℃）為3400～3800℃，氣溫日較差為12～15℃，年降水量為150～240mm，年蒸發(fā)量為800～1600mm，年平均日照時數(shù)為2800～3000h，年平均氣溫為5.3～10.1℃，無霜期為160～180d。取樣地位于西夏區(qū)鎮(zhèn)北堡鎮(zhèn)劉傳敬枸杞有機種植專業(yè)合作社枸杞園（38°38′20″N，106°6′56″E）和西夏區(qū)蘆花臺園林場寧夏農(nóng)林科學院枸杞研究所枸杞示范基地（38°24′N，106°10′E）。供試土壤的基本理化性質見表1。

1.2試驗材料

供試材料為寧夏回族自治區(qū)銀川市西夏區(qū)鎮(zhèn)北堡鎮(zhèn)種植的寧杞1號和寧夏回族自治區(qū)銀川市西夏區(qū)蘆花臺園林場種植的寧杞1號、寧杞7號、寧杞10號、寧杞菜1號及黃果枸杞、黑果枸杞的盛果期果樹，樹齡均為15年左右。

1.3試驗方法

1.3.1枸杞樣品的采集方法采用隨機區(qū)組設計，設3個重復，每個重復選擇代表性植株5株。2023年6月9日在鎮(zhèn)北堡樣地選取樹勢相同的寧杞1號材料，采摘其根、嫩莖、葉、花及春果的青果期、變色期、黃熟期、紅熟期等不同發(fā)育期的果實，各3份，用錫箔紙包裹后迅速放入液氮中冷凍，再置于干冰桶中帶回實驗室，于-80℃冰箱保存，用于不同器官、果實不同發(fā)育期褪黑素含量分析。此外，2023年6月9日在園林場樣地采用相同方法采摘寧杞1號、寧杞菜1號的根、嫩莖、葉、花各3份，用于不同品種褪黑素含量的分析；用相同方法采摘寧杞7號、寧杞10號、黃果枸杞、黑果枸杞幼葉各3份，用于不同材料枸杞葉片中褪黑素含量的分析。2023年9月，用相同方法在鎮(zhèn)北堡試驗地采摘秋果不同發(fā)育期的果實，與春果進行不同成熟期果實中褪黑素含量的對比分析。

1.3.2土壤樣品的采集土壤樣品于2023年6月9日采集。采集0～30cm土層土壤樣品，2個試驗地隨機取6個代表性的樣點，剔除石礫、植物殘根等雜物，過2mm篩以去除可見有機物，處理后的土壤用于理化性質的測定。

1.4測定指標及測定方法

1.4.1褪黑素含量的測定稱取約0.2g鮮樣，加入1mL80%甲醇研磨、過夜浸提后離心，取上清液。使用RigolL3000高效液相色譜儀，激發(fā)波長為280nm，發(fā)射波長為348nm。色譜柱為KromasilC18反相色譜柱（250.0mm×4.6mm，5μm），柱溫為30℃，走樣時間為45min，流速為0.8mL/min，進樣體積為10μL。流動向A為純甲醇，流動相B為0.1%甲酸溶液，流動相A和流動相B的體積比為3.5∶6.5^[9]，等度洗脫（流動相比例不變）。標準品為褪黑素（MT），購自上海源葉生物科技有限公司。

1.4.2土壤理化性質的測定土壤pH值用pH計測定，土壤全氮含量用凱氏定氮法測定，土壤全鉀含量、土壤速效鉀含量用火焰光度法測定，土壤全磷含量與土壤速效磷含量用鉬銻抗比色法測定，土壤速效氮含量用土壤速效氮試劑盒（擴散法）測定，土壤有機碳含量用土壤有機碳含量測試盒（有機碳光度法）測定，土壤全鹽含量用重量法測定^[10]。

1.5數(shù)據(jù)統(tǒng)計與分析

試驗數(shù)據(jù)用Excel2019進行整理，用Origin2022與GraphpadPism9.5繪圖，用SPSS25.0進行統(tǒng)計與分析。

2結果與分析

2.1寧杞1號春果與秋果果實不同發(fā)育期的褪黑素含量

如表2所示，寧杞1號春果僅在青果期、變色期檢測到了褪黑素，其含量（以鮮重計）分別為63.84ng/g、45.20ng/g；在寧杞1號黃熟期、紅熟期春果果實中均未檢測到褪黑素；寧杞1號秋果在青果期、變色期、黃熟期、紅熟期的褪黑素含量分別為447.05ng/g、72.81ng/g、35.04ng/g、45.38ng/g。在寧杞1號果實發(fā)育的過程中，秋果在青果期至黃熟期的褪黑素含量呈下降趨勢，至紅熟期褪黑素含量又有所升高。寧杞1號秋果青果期、變色期的褪黑素含量顯著高于春果相應發(fā)育期的含量。圖1為不同果實發(fā)育期寧杞1號的外觀。

2.2不同枸杞材料褪黑素含量的差異分析

如圖2所示，園林場的寧杞1號、寧杞菜1號2個枸杞材料在花、葉、莖、根等不同器官中的褪黑素含量（以鮮重計）均表現(xiàn)為花gt;葉gt;莖gt;根，寧杞菜1號花、葉、莖和根中的褪黑素含量均顯著高于寧杞1號相同器官中的含量。寧杞菜1號花中的褪黑素含量為112.11ng/g，葉中的褪黑素含量為69.26ng/g，莖中的褪黑素含量為45.37ng/g，根中的褪黑素含量為36.75ng/g。寧杞1號花中的褪黑素含量為85.69ng/g，葉中的褪黑素含量為48.92ng/g，莖中的褪黑素含量為34.70ng/g，根中的褪黑素含量為28.11ng/g。

如圖3所示，在不同材料枸杞葉片中，褪黑素含量排序為寧杞菜1號gt;寧杞7號gt;黃果枸杞gt;黑果枸杞gt;寧杞10號gt;寧杞1號，其中寧杞菜1號、寧杞7號、黃果枸杞、黑果枸杞葉片的褪黑素含量無顯著差異，但均顯著高于寧杞10號、寧杞1號，寧杞10號與寧杞1號葉片的褪黑素含量無顯著差異。

2.3不同立地條件下寧杞1號的褪黑素含量

如圖4所示，2個試驗田中寧杞1號的褪黑素含量在不同器官間差異較大，鎮(zhèn)北堡寧杞1號花、葉、莖與根中褪黑素的鮮重含量分別為1043.07ng/g、969.11ng/g、905.33ng/g、802.65ng/g，園林場寧杞1號花、葉、莖與根中褪黑素的鮮重含量分別為85.69ng/g、48.92ng/g、34.70ng/g、28.11ng/g。鎮(zhèn)北堡的寧杞1號各器官中褪黑素的鮮重含量均顯著高于園林場寧杞1號相同器官中褪黑素的鮮重含量，為園林場的12.17～28.55倍。

2.4寧杞1號不同器官中褪黑素含量與土壤理化性質指標的相關性分析

對寧杞1號不同器官中的褪黑素含量與土壤pH值、全氮含量、全鉀含量、全磷含量、速效氮含量、速效鉀含量、速效磷含量、有機碳含量、總鹽含量進行相關性分析發(fā)現(xiàn)，寧杞1號根中的褪黑素含量與土壤pH值、全磷含量、速效鉀含量、全鹽含量呈極顯著正相關（Plt;0.01），與速效磷含量、全氮含量呈顯著正相關（Plt;0.05），與土壤中的全鉀含量、速效氮含量無明顯相關，與土壤中的有機碳含量呈極顯著負相關（Plt;0.01）。寧杞1號花、葉、莖中的褪黑素含量與土壤pH值、全磷含量、速效鉀含量、速效磷含量、全鹽含量在0.01或0.001水平呈現(xiàn)顯著正相關，與土壤全氮含量呈顯著正相關（Plt;0.05），與土壤全鉀含量、速效氮含量無明顯相關，與土壤有機碳含量呈極顯著負相關（Plt;0.001）（圖5）。

3討論

在不同植物種類、植物的不同生長階段、植物的不同器官及不同外界環(huán)境條件下，褪黑素含量存在較大差異^[11]。枸杞果實為間歇式成熟型果實，在生產(chǎn)上一般按照果實成熟期將其分為春果枸杞、夏果枸杞和秋果枸杞。6-7月初成熟的枸杞果實為春果枸杞，7月上旬至8月成熟的枸杞果實為夏果枸杞，9-10月成熟的枸杞果實為秋果枸杞。本研究發(fā)現(xiàn)，枸杞中的褪黑素含量在不同材料、不同器官、果實的不同發(fā)育期及不同立地條件下均存在差異。在枸杞各器官中，花中的褪黑素含量最高，其次是葉、莖中的褪黑素含量，而根中的褪黑素含量最少，這與劉定等^[12]對芍藥和Erland等^[13]對貫葉連翹的花瓣、根系、葉片的研究結果相似。植物中的褪黑素含量受到生長環(huán)境（包括季節(jié)、光照度、光周期等^[14]）的影響，本研究發(fā)現(xiàn)，枸杞果實中的褪黑素含量較低，且在春果與秋果的不同果實發(fā)育時期，褪黑素含量差異較大，說明枸杞果實中的褪黑素含量受到季節(jié)、發(fā)育時期的影響。吳艷迪^[15]在研究美樂葡萄果實發(fā)育過程中褪黑素含量的變化時發(fā)現(xiàn)，在葡萄果實轉色初期，果實中的褪黑素含量最高，之后隨著果皮顏色的加深，褪黑素含量下降，到成熟時，果實中的褪黑素含量又上升。Korkmaz等^[16]通過研究2個辣椒品種果實不同發(fā)育時期褪黑素含量的變化發(fā)現(xiàn)，在2個品種辣椒果實成熟過程中，褪黑素含量在開花期最大，隨后呈現(xiàn)下降趨勢，但在果實紅熟期時又有所增加，這與本研究中秋果果實不同發(fā)育時期褪黑素含量的變化趨勢相似。已有大量研究發(fā)現(xiàn)，品種不同是植物中褪黑素含量差異的一個重要因素。本研究發(fā)現(xiàn)，不同材料枸杞葉片中的褪黑素含量也有一定差異，這與前人對桑樹^[17]、葡萄^[18]、草莓^[19]、辣椒和番茄^[20]的研究結果一致。一般而言，不同植物品種之間的褪黑素含量差異受到遺傳因素和非遺傳因素的影響^[21]，而本研究中所用不同材料的枸杞均來自園林場試驗基地，因此不同材料枸杞中褪黑素含量的差異可能主要受到遺傳因素的影響。褪黑素具有調控植物生長、提高植物抵抗多種逆境脅迫的能力^[22]。目前，研究者對青稞^[23]、擬南芥^[24]、黃瓜^[25]、葡萄^[14]等植物的研究結果證實，在鹽堿脅迫條件下可以提高植物內源褪黑素含量。因此，我們在開發(fā)枸杞葉新食品原料的過程中，可以適當對枸杞采取鹽脅迫栽培措施，從而促進枸杞葉片中褪黑素含量的積累，得到高褪黑素含量的原料。在本試驗中，鎮(zhèn)北堡試驗地土壤的總鹽含量約為園林場試驗田的2倍，其各器官中的褪黑素含量為園林場各器官中褪黑素含量的12.17～28.55倍，與上述研究結果相似。寧夏枸杞含有多種活性物質，藥用價值較高，全身是寶，其根、莖、葉、花、果實均可入藥，通過對枸杞褪黑素含量及其積累特征的分析，對進一步挖掘枸杞的藥用價值具有重要意義。

4結論

本研究發(fā)現(xiàn)，枸杞中含有豐富的褪黑素，明確了褪黑素在枸杞中的積累特征：在不同枸杞材料間，褪黑素含量有差異。對于同一枸杞材料而言，各器官中褪黑素含量的排序為花gt;葉gt;莖gt;根。在果實發(fā)育過程中，青果期、變色期的褪黑素含量較高，秋果各器官中的褪黑素含量大于春果，高鹽環(huán)境有利于枸杞中褪黑素的積累。

參考文獻：

[1]LERNERAB，CASEJD，TAKAHASHIY，etal.Isolationofmelatonin，thepinealglandfactorthatlightensmelanocytes[J].JournaloftheAmericanChemicalSociety，1958，80（10）：2587.

[2]ARNAOMB，HERNNDEZ-RUIZJ.Melatonininflowering，fruitsetandfruitripening[J].PlantReproduction，2020，33（2）：77-87.

[3]REITERRJ，MANCHESTERLC，TANDX.Melatonininwalnuts：influenceonlevelsofmelatoninandtotalantioxidantcapacityofblood[J].Nutrition，2005，21（9）：920-924.

[4]魏雪松，王海洋，孫智軒，等.寧夏枸杞化學成分及其藥理活性研究進展[J].中成藥，2018，40（11）：2513-2520.

[5]胡冬梅.寧夏大力發(fā)展“六特”產(chǎn)業(yè)[N].中國食品安全報，2022-07-26（A03）.

[6]CHENGF，HUOYS，TANDX，etal.MelatonininChinesemedicinalherbs[J].LifeSciences，2003，73（1）：19-26.

[7]趙建芬，楊海貴，李靜儀.HPLC-UV法檢測蘆薈、枸杞葉和桑葉中的褪黑素[J].食品工業(yè)，2015，36（2）：266-270.

[8]劉定.芍藥褪黑素積累規(guī)律及其合成基因TDC功能的初步研究[D].揚州：揚州大學，2017.

[9]王旭，任琳，鄒曉莉，等.同時測定保健食品中褪黑素和維生素B6的高效液相色譜方法研究[J].現(xiàn)代預防醫(yī)學，2012，39（23）：6245-6247，6250.

[10]鮑士旦.土壤農(nóng)化分析[M].3版.北京：中國農(nóng)業(yè)出版社，2000：189-193.

[11]王蕊，楊小龍，須暉，等.高等植物褪黑素的合成和代謝研究進展[J].植物生理學報，2016，52（5）：615-627.

[12]劉定，趙大球，陸春良，等.采用高效液相色譜-串聯(lián)質譜法檢測芍藥中褪黑素含量[J].分子植物育種，2017，15（4）：1527-1534.

[13]ERLANDLAE，CHATTOPADHYAYA，JONESAMP，etal.Melatonininplantsandplantculturesystems：variability，stabilityandefficientquantification[J].FrontiersinPlantScience，2016，7：1721.

[14]BYEONY，PARKS，KIMYS，etal.Light-regulatedmelatoninbiosynthesisinriceduringthesenescenceprocessindetachedleaves[J].JournalofPinealResearch，2012，53（1）：107-111.

[15]吳艷迪.葡萄褪黑素含量變化及其合成基因SNAT原核表達分析[D].北京：中國農(nóng)業(yè)科學院，2018.

[16]KORKMAZA，DEGER，CUCIY.Profilingthemelatonincontentinorgansofthepepperplantduringdifferentgrowthstages[J].ScientiaHorticulturae，2014，172：242-247.

[17]鄭莎.桑樹褪黑素及其異構體生物合成機制研究[D].重慶：西南大學，2021.

[18]卞鳳娥.葡萄中的褪黑素及外源褪黑素的抗逆功能[D].泰安：山東農(nóng)業(yè)大學，2017.

[19]STRTZM，CEREZOAB，CANTOS-VILLARE，etal.Determinationofthemelatonincontentofdifferentvarietiesoftomatoes（Lycopersiconesculentum）andstrawberries（Fragariaananassa）[J].FoodChemistry，2011，127（3）：1329-1334.

[20]RIGAP，MEDINAS，GARCA-FLORESLA，etal.Melatonincontentofpepperandtomatofruits：effectsofcultivarandsolarradiation[J].FoodChemistry，2014，156：347-352.

[21]WANGC，YINLY，SHIXY，etal.Effectofcultivar，temperature，andenvironmentalconditionsonthedynamicchangeofmelatonininmulberryfruitdevelopmentandwinefermentation[J].JournalofFoodScience，2016，81（4）：M958-M967.

[22]王博美.外施褪黑素對低氮下小麥生長的調控效應及其機理[D].楊凌：西北農(nóng)林科技大學，2018.

[23]徐寧莉.非生物脅迫對青稞褪黑素等功能成分影響及代謝組學分析[D].蕪湖：安徽工程大學，2023.

[24]李幟奇，袁月，苗榮慶，等.鹽脅迫鹽芥和擬南芥褪黑素含量及合成相關基因表達模式分析[J].生物技術通報，2023，39（5）：142-151.

[25]吳鵬，呂劍，郁繼華，等.褪黑素對鹽堿復合脅迫下黃瓜幼苗光合特性和滲透調節(jié)物質含量的影響[J].應用生態(tài)學報，2022，33（7）：1901-1910.

（責任編輯：徐艷）