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《华南农业大学》 2018年
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两种玉兰花蕾油细胞形态发生与挥发油产量和成分关系的研究

胡明丽  
【摘要】:望春玉兰(Magnolia biondii Pampan.)和宝华玉兰(Magnolia zenii Cheng)为木兰科木兰属植物。望春玉兰为中华人民共和国药典收录的传统中药材“辛夷”的主要品种。挥发油是望春玉兰中重要的药效物质。宝华玉兰外形与望春玉兰极为相似,同样含有丰富的挥发油,但其花蕾是否具有类似于望春玉兰的药用价值还没有研究报道。挥发油是在望春玉兰和宝华玉兰花器官的油细胞中合成和积累的。油细胞是木兰科植物普遍具有的结构特征,它的分布特点和结构发育特征均与挥发油的含量和质量密切相关。此外,环境气候的变化以及提取分析方法的不同也会对挥发油的成分产生一定的影响。为了探讨望春玉兰和宝华玉兰油细胞的结构发育特性与挥发油产量和质量的关系,本研究采用了组织透明法、石蜡切片法、半薄切片法和超薄切片法对油细胞的分布以及结构发育进行了详细的观察研究。同时,采用GC-MS分析法对不同发育阶段以及不同提取方法下望春玉兰和宝华玉兰挥发油成分进行了比较研究。重点分析不同发育阶段的花蕾挥发油含量及其化学成分积累动的态规律,比较两者挥发油组成成分的异同,以及油细胞的结构和发育特性与挥发油含量之间的相关性。同时,对环境因素对挥发油含量和组成成分的影响进行分析,从而确定药材望春玉兰的最佳采收期,并对宝华玉兰药用价值进行评估。研究结果可为望春玉兰和宝华玉兰花蕾药用价值的评价、适时采收和开发利用提供科学的数据和有价值的参考资料。1油细胞的分布及其发育特性与挥发油的合成场所油细胞在望春玉兰和宝华玉兰营养器官(茎,叶)和生殖器官(花)中均有分布,且以花中的分布为主。同时,按照油细胞中挥发油积累的动态变化,我们将油细胞分为了无挥发油期,挥发油形成期,挥发油积累期,挥发油饱和期和挥发油解体期等五个时期。在油细胞的发育过程中,我们按照油细胞的形态变化,将其分为油细胞原始细胞阶段,油细胞液泡化阶段,油细胞成熟阶段和油细胞解体阶段。此外,根据油细胞细胞壁的变化,在超微水平上将其分为了初生纤维素壁层阶段,木栓化壁层形成阶段和内纤维素壁层形成阶段三个阶段。超微结构显示,初生纤维素壁前期阶段在细胞质和质体上均有嗜锇滴的出现,随着油细胞的发育,细胞质中的嗜锇滴逐渐减少,而质体中的嗜锇滴逐渐增多。当油细胞发育至内纤维素壁层形成阶段时,细胞壁与质膜之间出现大量嗜锇滴,而此时质体解体,释放出储存的嗜锇滴。最终细胞中两种来源的嗜锇滴通过杯形构造或者直接融合两种方式进入油囊。因此,我们认为,细胞质和质体是挥发油的主要合成场所。2油细胞的形态特征、分布密度与挥发油含量的相关性在望春玉兰中,油细胞的形态特征、分布密度与挥发油含量有着密切的关系。在2016年2月,花蕾干重(0.53 g/个)和油细胞密度(217.92 n/mm~2)均达到最高,且大部分油细胞处于挥发油饱和期,挥发油含量也最高(3.25%)。而在盛花期(2016年3月),花蕾干重下降(0.43 g/个),油细胞密度降低(145.42 n/mm~2),挥发油慢慢降解,导致挥发油含量低至1.45%。在宝华玉兰中,油细胞的形态特征、分布密度与挥发油含量同样也有着密切的关系。在2013年10月,挥发油饱和期油细胞数量最多,油细胞的密度最大(164.50个/mm~2),挥发油含量达到最大(11.61%);至11月份,挥发油含量显著降低(5.02%)。至盛花期(2014年3月),油细胞多处于挥发油解体期,油细胞密度最低(23.75个/mm~2),油含量也最低(3.07%)。3不同发育阶段挥发油成分的变化在望春玉兰中,主要药效成分为bornyl acetate(乙酸冰片酯)、camphor(樟脑)、1,8-cineole(1,8-桉叶素)、linalool(芳樟醇)、limonene(柠檬烯)、α-pinene(α-蒎烯)和β-pinene(β-蒎烯)7种,总含量在10个样品中(2015年6月-2016年3月)分别为9.64%、45.26%、22.05%、32.45%、31.48%、26.83%、44.19%、48.52%、47.26%和15.12%。其中,在2016年1月-2月有效成分含量较高。在宝华玉兰中,相对含量较高的成分为farnesol(金合欢醇),camphor(樟脑),δ-cadinene(δ-杜松萜烯),γ-muurolene(γ-依兰油烯),caryophyllene(石竹烯),α-amorphene和α-cadinol(α-杜松醇)。此外,共检测到12种与望春玉兰相同化合物,分别为α-pinene(α-蒎烯)、camphene(莰烯)、limonene(柠檬烯)、1,8-cineole(1,8-桉叶素)、linalool(芳樟醇)、camphor(樟脑)、terpinen-4-ol(松油烯-4-醇)、bornyl acetate(乙酸冰片酯)、germacrene D(大根香叶烯D)、α-cadinol(α-杜松醇)、farnesol(金合欢醇)和trans-farnesal(反式金合欢醛)。其中包含望春玉兰中大部分主要的药效成分,如bornyl acetate(乙酸冰片酯)、camphor(樟脑)、1,8-cineole(1,8-桉叶素)、linalool(芳樟醇)、limonene(柠檬烯)和α-pinene(α-蒎烯),且总含量在2013年10月最高(23.35%),其次是2014年1月(22.47%)。因此,宝华玉兰花蕾中同样具有望春玉兰花蕾中大部分有效成分,但总含量低于望春玉兰。4望春玉兰最佳提取分析方法通过对三种提取方法(水蒸气蒸馏法-乙醚萃取-GC-MS,水蒸气蒸馏法-二氯甲烷萃取-GC-MS,顶空固相微萃取-GC-MS)进行比较分析发现,水蒸气蒸馏法-乙醚萃取-GC-MS方法不仅对望春玉兰主成分1,8-cineole(1,8-桉叶素)有非常好的定性定量效果,而且对大部分成分都有良好的定性效果,是适合于望春玉兰挥发油的提取分析方法。5望春玉兰的最佳采收期通过对望春玉兰花蕾不同发育阶段的干重,挥发油含量以及有效药用成分三者的比较发现,在2016年1月-2月,望春玉兰花蕾有较高的干重、挥发油含量和有效药用成分总含量,为药材的最佳采收期。6宝华玉兰的经济价值评估宝华玉兰花蕾含有丰富的药用成分和香料成分,主要为farnesol(金合欢醇)、γ-muurolene(γ-依兰油烯)、camphor(樟脑)、δ-cadinene(δ-杜松萜烯)、trans-farnesal(反式金合欢醛)、α-cadinol(α-杜松醇)、germacreneD(大根香叶烯D)、caryophyllene(石竹烯)、carotol(胡萝卜醇)、1,8-cineole(1,8-桉叶素)、terpinen-4-ol(松油烯-4-醇)和linalool(芳樟醇)等,这些成分均具有很好的药理药效作用,其中一些成分可作为香料物质原料开发和利用。
【学位授予单位】:华南农业大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2018
【分类号】:R284;S567.19

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