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大青叶为十字花科Brassicaceae菘蓝属Isatis 2年生草本植物菘蓝Isatis indigotica的干燥叶,具有清热解毒、凉血消斑的功效[1],主要含有生物碱类、黄酮类、多糖、有机酸、氨基酸等活性成分[2]。其中,靛玉红是《中华人民共和国药典》2020版(一部)中大青叶的指标成分。研究表明:大青叶中的靛蓝、靛玉红具有抗病毒、抗肿瘤等多种药理活性[3];黄酮类化合物具有抗菌、抗氧化作用[4];多糖类化合物具有一定的免疫调节作用[5];氨基酸类化合物具有体外抗内毒素作用[6]。
近年来关于菘蓝的研究集中在水分、氮素、盐胁迫等对其生长、生理的影响,鲜见光强对大青叶生长、化学成分及抗氧化活性影响的研究报道。光是影响植物生长的重要环境因素之一,能调控植物的生长、发育和形态建成[7];此外光强与植物茎、叶的生长及形态结构有密切关系,直接决定植物的生长和产量,影响植物体内次生代谢物的生物合成和积累。植物可通过调节自身形态和生理特性从而调节光合性能以适应不同环境。根据“光照-寒热药性”假说[8],大青叶性寒,推测强光照条件更适合其基原植物菘蓝的栽培。鉴于此,本研究通过设置不同光强梯度,研究了光强对菘蓝生长、药材大青叶化学成分与抗氧化活性的影响,进一步验证“光照-寒热药性”假说,以期为菘蓝栽培提供依据。
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从表1可见:100%全光照组的菘蓝株高、叶长、叶宽、叶片数,均显著高于20%全光照组(P<0.05),但与60%全光照组无显著差异;其中60%全光照组的叶长、叶片数显著高于20%全光照组(P<0.05),但株高、叶宽无显著差异。随着光强降低,菘蓝叶面积逐渐减少,100%全光照组的叶面积最大,与60%全光照组和20%全光照组存在显著差异(P<0.05)。随着光强降低,菘蓝叶柄长逐渐升高,20%全光照组叶柄长最大,与100%全光照组和60%全光照组存在显著差异(P<0.05)。
处理 株高/cm 叶长/cm 叶宽/cm 叶柄长/cm 叶片数/片 单片叶面积/cm2 100%全光照 27.30±2.82 a 25.57±1.59 a 5.97±0.74 a 4.68±0.71 c 13.20±1.23 a 75.55±10.60 a 60%全光照 26.60±2.28 ab 25.47±2.33 a 5.30±0.64 ab 5.85±1.02 b 12.50±1.27 a 56.06±12.66 b 20%全光照 24.95±1.69 b 23.27±1.61 b 4.93±0.91 b 9.01±1.27 a 10.50±1.72 b 46.93±10.51 b 说明:不同字母表示同一指标不同处理间差异显著(P<0.05) Table 1. Morphology of I. indigotica under different light intensities
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靛蓝和靛玉红的标准曲线方程见表2。不同光强处理下大青叶靛蓝和靛玉红质量分数见表3。靛蓝质量分数随着光强减弱而降低,100%全光照组靛蓝质量分数最高,与60%全光照组和20%全光照组差异显著(P<0.05)。但随着光强减弱,靛玉红质量分数先升高再降低,60%全光照组的靛玉红质量分数最高,与100%全光照组和20%全光照组差异显著(P<0.05),但100%全光照组与20%全光照组的靛玉红质量分数无显著差异。
活性成分 回归方程 决定系
数R2质量浓度/
(mg·L−1)靛蓝 y=53 115x−11 584.0 0.999 9 3.125 00~50.000 00 靛玉红 y=45 271x+869.3 0.999 9 0.156 25~10.000 00 说明:x为对照品的质量浓度,y为峰面积积分值 Table 2. Standard curves for indigo and indirubin
处理 靛蓝/(mg·g−1) 靛玉红/(mg·g−1) 100%全光照 8.095±0.126 a 0.307±0.004 b 60%全光照 7.042±0.276 b 0.377±0.015 a 20%全光照 5.310±0.229 c 0.314±0.002 b 说明:不同字母表示同一指标不同处理间差异显著(P<0.05) Table 3. Contents of indigo and indirubin of isatidis folium under different light intensities
从表4可见:靛蓝在低、中、高浓度下加样回收率分别为96.604%、95.999%、95.526%,RSD为0.562%;靛玉红在低、中、高浓度下加样回收率分别为95.279%、95.793%、97.544%,RSD为1.195%。说明该方法满足检测要求。
化合物
名称称样
量/g样品
量/μg对照品加
入量/μg测得
量/μg平均回
收率/%RSD/% 靛蓝 0.100 14.203 5.436 19.454 96.604 0.562 10.873 24.641 95.999 16.309 29.782 95.526 靛玉红 0.100 0.563 0.274 0.824 95.279 1.195 0.548 1.094 95.793 0.822 1.365 97.544 Table 4. Recoveries at low, medium and high concentration levels
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从表5可见:不同光强处理的大青叶总黄酮、总多糖质量分数随着光强减弱而降低,100%全光照组的大青叶总黄酮、总多糖质量分数均最高,与60%全光照组和20%全光照组差异显著(P<0.05)。总游离氨基酸质量分数随着光强减弱而升高,20%全光照组的总游离氨基酸质量分数最高,与60%全光照组和100%全光照组差异显著(P<0.05)。
处理 总黄酮/
(mg·g−1)总多糖/
(mg·g−1)总游离氨基
酸/(mg·g−1)100%全光照 54.01±2.88 a 13.41±0.05 a 38.81±0.71 c 60%全光照 43.87±0.27 b 7.74±0.13 b 45.59±0.47 b 20%全光照 31.09±0.93 c 5.41±0.06 c 57.53±0.68 a 说明:不同字母表示同一指标不同处理间差异显著(P<0.05) Table 5. Contents of total flavonoids, total polysaccharides and total free amino acid of isatidis folium under different light intensities
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从表6可知:100%全光照组大青叶提取液对DPPH自由基的清除能力最强,DPPH IC50最低,60%全光照组的清除能力次之,20%全光照组的清除能力最弱。20%全光照组的DPPH IC50显著高于60%全光照组和100%全光照组(P<0.05),但60%全光照组与100%全光照组DPPH IC50无显著差异。
处理 DPPH IC50/(g·L−1) 100%全光照 4.51±0.27 b 60%全光照 4.80±0.32 b 20%全光照 6.61±0.24 a 说明:不同字母表示不同处理间差异显著(P<0.05) Table 6. Antioxidant activity of isatidis folium extracts under different light intensities
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从表7可见:大青叶总黄酮、总多糖、靛蓝之间呈正相关,其中靛蓝和总黄酮呈显著正相关(P<0.05),相关系数为0.999;总游离氨基酸与总黄酮、总多糖、靛蓝、靛玉红均呈负相关,其中总游离氨基酸与总黄酮、靛蓝呈显著负相关(P<0.05),相关系数分别为−0.998、−1.000。DPPH IC50与总黄酮、总多糖、靛蓝、靛玉红呈负相关,其中DPPH IC50与总黄酮、总游离氨基酸、靛蓝的相关系数分别达−0.955、−0.968,但均未达到显著水平;DPPH IC50与总游离氨基酸呈正相关,其相关系数达0.972,但未达到显著水平。
项目 总黄酮 总多糖 总游离
氨基酸靛蓝 靛玉红 DPPH IC50 总黄酮 1 总多糖 0.946 1 总游离氨基酸 −0.998* −0.923 1 靛蓝 0.999* 0.930 −1.000* 1 靛玉红 0.003 −0.322 −0.067 0.049 1 DPPH IC50 −0.955 −0.807 0.972 −0.968 −0.299 1 说明:*表示显著相关(P<0.05) Table 7. Correlation analysis of chemical composition and antioxidant activity for isatidis folium
从表8可见:大青叶总多糖与叶宽、叶面积呈显著正相关(P<0.05),相关系数分别为0.998、0.999;总游离氨基酸与株高呈显著负相关(P<0.05),相关系数为−0.997。
项目 株高 叶长 叶宽 叶柄长 叶片数 叶面积 总黄酮 0.991 0.924 0.966 −0.986 0.984 0.959 总多糖 0.893 0.750 0.998* −0.879 0.874 0.999* 总游离氨基酸 −0.997* −0.947 −0.947 0.995 0.995 −0.938 靛蓝 0.996 0.941 0.953 −0.993 −0.993 0.944 靛玉红 0.138 0.384 −0.257 −0.168 −0.168 −0.282 说明:*表示显著相关(P<0.05) Table 8. Correlation analysis of chemical composition and morphology for isatidis folium
Effects of light intensity on growth, chemical composition and antioxidant activity of Isatis indigotica
doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.20220263
- Received Date: 2022-04-02
- Accepted Date: 2022-10-23
- Rev Recd Date: 2022-09-27
- Available Online: 2023-04-03
- Publish Date: 2023-04-20
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Key words:
- Isatis indigotica /
- isatidis folium /
- light intensity /
- indigo /
- indirubin /
- total flavonoids /
- total polysaccharides /
- total free amino acid
Abstract:
Citation: | LI Xinyao, HUANG Jiabin, GUO Qiaosheng, LIU Lijun, GONG Min, SU Yong, LU Lixian, ZHAO Kun. Effects of light intensity on growth, chemical composition and antioxidant activity of Isatis indigotica[J]. Journal of Zhejiang A&F University, 2023, 40(2): 356-364. doi: 10.11833/j.issn.2095-0756.20220263 |