CN106538563A - 人参皂苷混合物及其在作为植物生长调节剂中的应用 - Google Patents

人参皂苷混合物及其在作为植物生长调节剂中的应用 Download PDF

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张迎春
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    • A01NPRESERVATION OF BODIES OF HUMANS OR ANIMALS OR PLANTS OR PARTS THEREOF; BIOCIDES, e.g. AS DISINFECTANTS, AS PESTICIDES OR AS HERBICIDES; PEST REPELLANTS OR ATTRACTANTS; PLANT GROWTH REGULATORS
    • A01N45/00Biocides, pest repellants or attractants, or plant growth regulators, containing compounds having three or more carbocyclic rings condensed among themselves, at least one ring not being a six-membered ring

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Abstract

本发明公开了一种人参皂苷混合物及其在作为植物生长调节剂中的应用。本发明保护的人参皂苷混合物A,由人参皂苷Rg1、人参皂苷Re、人参皂苷Rh2和20(S)‑原人参三醇组成,所述人参皂苷Rg1、人参皂苷Re、人参皂苷Rh2和20(S)‑原人参三醇的质量配比为1‑2∶2‑4∶3∶1‑2。本发明保护的人参皂苷混合物B,由人参皂苷Rb1、人参皂苷Rd、人参皂苷Rb3和20(S)‑原人参二醇组成,所述人参皂苷Rb1、人参皂苷Rd、人参皂苷Rb3和20(S)‑原人参二醇质量浓度配比为1‑3∶1‑2∶2‑3∶1。人参皂苷混合物作为植物生长调节剂,具有较好的研究潜能和应用前景。

Description

人参皂苷混合物及其在作为植物生长调节剂中的应用
技术领域
本发明涉及生物技术领域,具体涉及一种人参皂苷混合物及其在作为植物生长调节剂中的应用。
背景技术
植物生长调节剂是在植物生长发育的某一时期及一定的环境条件下起到调节和控制植物代谢的作用的一类物种,在增强植物抗性、增产增收,提高品质等方面发挥了重要作用。传统的植物生长调节剂主要指人工合成的植物激素类物质。近年来,农作物绿色生产、食品安全问题受到越来越多的关注,传统植物生长调节剂在农药、化肥、除草剂等方面应用过程中的慢性毒害问题也受到越来越多的关注,天然新型植物生长调节剂的开发利用迫在眉睫。
近年来,很多学者报道了植物次生代谢产物的化感及植物免疫作用,这些成分很可能具有开发为新型植物生长调节剂的潜力,在中药中含有大量植物次生代谢产物,但相关领域的研究挖掘十分有限。
人参皂苷属于三萜皂苷类化合物,为人参、西洋参主要活性成分之一。人参皂苷可分为三类:一为原人参二醇型(Panaxadial,PD),如单体皂苷Ra1-3、Rb1-3、Rc、Rd、Rg3、Rh2、20(S)-原人参二醇(Protopanoxadiol,PPD)等;二为原人参三醇型(Panaxatrio,PT),如Re、Rf、Rg1、Rg2、Rh1、20(S)-原人参三醇(Protopanaxatriol,PPT)等;三为齐墩果烷型(Oleanane),如Ro、Rh3等。其中二醇型和三醇型皂苷占大多数。
发明内容
本发明的目的是提供一种人参皂苷混合物及其在作为植物生长调节剂中的应用。
本发明提供了一种人参皂苷混合物A,由人参皂苷Rg1、人参皂苷Re、人参皂苷Rh2和20(S)-原人参三醇组成,所述人参皂苷Rg1、人参皂苷Re、人参皂苷Rh2和20(S)-原人参三醇的质量配比为1-2∶2-4∶3∶1-2。
所述人参皂苷Rg1、人参皂苷Re、人参皂苷Rh2和20(S)-原人参三醇的质量配比具体可为1∶2∶3∶2。
所述人参皂苷Rg1、人参皂苷Re、人参皂苷Rh2和20(S)-原人参三醇的质量配比具体可为2∶4∶3∶1。
所述人参皂苷混合物A的用途为如下(a1)-(a10)中的至少一种:
(a1)调节植物根尖细胞增殖;
(a2)促进植物根尖细胞增殖;
(a3)调节植物根的生长;
(a4)促进植物根的生长;
(a5)调节植物对胁迫的抗性;
(a6)提高植物对胁迫的抗性;
(a7)调节植物对非生物胁迫的抗性;
(a8)提高植物对非生物胁迫的抗性;
(a9)调节植物对乙醇胁迫的抗性;
(a10)提高植物对乙醇胁迫的抗性。
本发明还保护人参皂苷混合物A的应用,为如下(a1)-(a10)中的至少一种:
(a1)调节植物根尖细胞增殖;
(a2)促进植物根尖细胞增殖;
(a3)调节植物根的生长;
(a4)促进植物根的生长;
(a5)调节植物对胁迫的抗性;
(a6)提高植物对胁迫的抗性;
(a7)调节植物对非生物胁迫的抗性;
(a8)提高植物对非生物胁迫的抗性;
(a9)调节植物对乙醇胁迫的抗性;
(a10)提高植物对乙醇胁迫的抗性。
本发明还保护一种产品,其活性成分为人参皂苷混合物A,所述产品的用途为为如下(a1)-(a10)中的至少一种:
(a1)调节植物根尖细胞增殖;
(a2)促进植物根尖细胞增殖;
(a3)调节植物根的生长;
(a4)促进植物根的生长;
(a5)调节植物对胁迫的抗性;
(a6)提高植物对胁迫的抗性;
(a7)调节植物对非生物胁迫的抗性;
(a8)提高植物对非生物胁迫的抗性;
(a9)调节植物对乙醇胁迫的抗性;
(a10)提高植物对乙醇胁迫的抗性。
本发明还保护一种人参皂苷混合物B,由人参皂苷Rb1、人参皂苷Rd、人参皂苷Rb3和20(S)-原人参二醇组成,所述人参皂苷Rb1、人参皂苷Rd、人参皂苷Rb3和20(S)-原人参二醇质量浓度配比为1-3∶1-2∶2-3∶1。
所述所述人参皂苷Rb1、人参皂苷Rd、人参皂苷Rb3和20(S)-原人参二醇质量浓度配比具体可为1∶2∶2∶1。
所述所述人参皂苷Rb1、人参皂苷Rd、人参皂苷Rb3和20(S)-原人参二醇质量浓度配比具体可为3∶1∶3∶1。
所述人参皂苷混合物B的用途为如下(b1)-(b4)中的至少一种:
(b1)调节植物根尖细胞增殖;
(b2)抑制植物根尖细胞增殖;
(b3)调节植物根的生长;
(b4)抑制植物根的生长。
本发明还保护所述人参皂苷混合物B的应用,为如下(b1)-(b4)中的至少一种:
(b1)调节植物根尖细胞增殖;
(b2)抑制植物根尖细胞增殖;
(b3)调节植物根的生长;
(b4)抑制植物根的生长。
本发明还保护一种产品,其活性成分为人参皂苷混合物B,所述产品的用途为如下(b1)-(b4)中的至少一种:
(b1)调节植物根尖细胞增殖;
(b2)抑制植物根尖细胞增殖;
(b3)调节植物根的生长;
(b4)抑制植物根的生长。
本发明还保护一种人参皂苷组合物,包括人参皂苷混合物A和人参皂苷混合物B。
所述人参皂苷组合物的用途为作为植物生长调节剂。
本发明还保护一种促进植物根生长的方法,包括如下步骤:使用人参皂苷混合物A处理植物。
本发明还保护一种提高植物对乙醇胁迫的抗性的方法,包括如下步骤:使用人参皂苷混合物A处理植物。
所述方法中,所述人参皂苷混合物A的使用浓度为10-200μg/mL。
所述人参皂苷混合物A的使用浓度具体可为10μg/mL。
所述人参皂苷混合物A的使用浓度具体可为50μg/mL。
所述人参皂苷混合物A的使用浓度具体可为100μg/mL。
所述人参皂苷混合物A的使用浓度具体可为200μg/mL。
本发明还保护一种抑制植物根生长的方法,包括如下步骤:使用人参皂苷混合物B处理植物。
所述方法中,所述人参皂苷混合物B的使用浓度为10-200μg/mL。
所述人参皂苷混合物B的使用浓度具体可为10μg/mL。
所述人参皂苷混合物B的使用浓度具体可为50μg/mL。
所述人参皂苷混合物B的使用浓度具体可为100μg/mL。
所述人参皂苷混合物B的使用浓度具体可为200μg/mL。
使用时,以上任一所述人参皂苷混合物A或人参皂苷混合物B可采用50%(体积百分比)乙醇水溶液溶解。
以上任一所述植物为双子叶植物或单子叶植物。所述双子叶植物可为伞形目植物。所述伞形目植物可为五加科植物。所述五加科植物可为人参族植物。所述人参族植物可为人参属植物。所述人参属植物具体可为人参。
本发明提供了一种人参皂苷混合物及其在作为植物生长调节剂中的应用。人参皂苷混合物通过调控植物不定根根长、分支及细胞增殖过程,从而达到调控植物生长、增强抗性的目的。人参皂苷混合物A可以显著促进逆境下人参不定根根尖干细胞的分裂,以填补植物干细胞自我修复应用领域的空白,增强逆境下植物受损干细胞的快速恢复。人参皂苷混合物B能够通过抑制植物不定根根尖分生区的分裂能力来抑制根长。人参皂苷混合物作为植物生长调节剂,具有较好的研究潜能和应用前景。
附图说明
图1为加入人参皂苷混合物A1后人参不定根根尖干细胞的增殖情况。
图2为加入人参皂苷混合物A2第10天乙醇胁迫下人参不定根根长。
图3为加入人参皂苷混合物A2第20天乙醇胁迫下人参不定根生长情况。
图4为加入人参皂苷混合物B1后人参不定根生长情况。
图5为加入人参皂苷混合物B1后人参不定根根尖干细胞的增殖情况。
图6为加入人参皂苷混合物B2后人参不定根根长增长量。
具体实施方式
以下的实施例便于更好地理解本发明,但并不限定本发明。下述实施例中的实验方法,如无特殊说明,均为常规方法。下述实施例中所用的试验材料,如无特殊说明,均为自常规生化试剂商店购买得到的。以下实施例中的定量试验,均设置三次重复实验,结果取平均值。以下实施例中的人参皂苷混合物A、人参皂苷混合物B及人参皂苷单体均采用50%(体积百分比)乙醇水溶液溶解。
人参皂苷Rg1的分子式为C42H72O14,结构式如下:
人参皂苷Re的分子式为C48H82O18,结构式如下:
人参皂苷Rh2的分子式为C36H62O8,结构式如下:
人参皂苷Rb1的分子式为C54H92O23,结构式如下:
人参皂苷Rd的分子式为C48H82O18,结构式如下:
人参皂苷Rb3的分子式为C53H90O22,结构式如下:
20(S)-原人参三醇(PPT)的分子式为C30H52O4,结构式如下:
20(S)-原人参二醇(PPD)的分子式为C30H52O3,结构式如下:
人参皂苷Rg1:上海融禾生物科技有限公司,CAS号:22427-39-0。
人参皂苷Re:上海融禾生物科技有限公司,CAS号:51542-56-4。
人参皂苷Rh2:上海融禾生物科技有限公司,CAS号:78214-33-2。
人参皂苷Rb1:上海融禾生物科技有限公司,CAS号:41753-43-9。
人参皂苷Rd:上海融禾生物科技有限公司,CAS号:52705-93-8。
人参皂苷Rb3:上海融禾生物科技有限公司,CAS号:68406-26-8。
20(S)-原人参三醇(PPT):上海融禾生物科技有限公司,CAS号:34080-08-5。
20(S)-原人参二醇(PPD):上海融禾生物科技有限公司,CAS号:30636-90-9。
液体培养基甲:MS+0.5mg·L-1KT+1.0mg·L-12,4-D。
固体培养基甲:MS+0.5mg·L-1KT+1.0mg·L-12,4-D,7g·L-1琼脂粉。
Click- EdU Alexa647 Imaging Kit:Life technologies,货号:C10340)。
人参不定根:参考文献:张儒,张变玲,谢涛,等.响应面法优化人参不定根中总皂苷的提取工艺[J].天然产物研究与开发,2015(4):726-731.;公众可以从中国中医科学院中药研究所获得。
实施例1、人参皂苷混合物的制备
一、人参皂苷混合物A的制备
1、将人参皂苷Rg1、人参皂苷Re、人参皂苷Rh2和20(S)-原人参三醇(PPT)按照1∶2∶3∶2的质量比混合,得到人参皂苷混合物A1。
2、将人参皂苷Rg1、人参皂苷Re、人参皂苷Rh2和20(S)-原人参三醇(PPT)按照2∶4∶3∶1的质量比混合,得到人参皂苷混合物A2。
二、人参皂苷混合物B的制备
1、将人参皂苷Rb1、人参皂苷Rd、人参皂苷Rb3和20(S)-原人参二醇(PPD)按照1∶2∶2∶1的质量比混合,得到人参皂苷混合物B1。
2、将人参皂苷Rb1、人参皂苷Rd、人参皂苷Rb3和20(S)-原人参二醇(PPD)按照3∶1∶3∶1的质量比混合,得到人参皂苷混合物B2。
实施例2、人参不定根的获得
1、取人参种子,用70%(体积百分比)乙醇水溶液浸泡3min,然后用1%(体积百分比)次氯酸钠浸泡30min,灭菌的去离子水洗三遍,将胚状体从种子中转移出来,并在含有1%(质量百分比)蔗糖的1/2MS固体培养基丙中25±2℃培养两周(16h光照/8h黑暗)。
2、将步骤1培养的无菌苗的根切成1.0cm长,作为诱导人参不定根的外植体。将外植体在含3.0mg·L-1IBA的1/2MS(缺NH4NO3)固体培养基乙中25±2℃暗培养,培养4周后在外植体上形成了不定根,将这些不定根分离出来,继代到含3.0mg·L-1IBA的1/2MS(缺NH4NO3)液体培养基乙中25±2℃暗培养。大约3周左右继代一次,继代4次后,不定根生长快速稳定,可作为后续的实验材料使用。
实施例3、人参皂苷混合物A对人参不定根根尖干细胞增殖的促进作用
1、将实施例2得到的人参不定根接种于含有不同浓度实施例1制备的人参皂苷混合物A1的液体培养基甲中培养(人参皂苷混合物A1在培养体系中的浓度为0、10、50、100、200μg/mL),培养条件为转速100r·min-1,(25±2)℃,暗培养3天,每个处理浓度3个平行样品。
2、采用Click- EdU Alexa647 Imaging Kit试剂盒方法检测步骤1处理的人参不定根根尖干细胞的增殖情况。使用双光子激光共聚焦显微镜观察EdU及Hoechst33342标记的人参不定根。EdU激发光为650nm,发射光为670nm,Hoechst 33342的激发光为350nm,发射光为461nm。增殖细胞的细胞核为红色,其他细胞的细胞核为蓝色。观察红色细胞核的发光范围。结果如图1所示。结果表明,加入人参皂苷混合物A1,不定根增殖细胞增加,可显著性的增加不定根根尖干细胞数目。
3、采用等浓度的人参皂苷混合物A2替代人参皂苷混合物A1,按照步骤1、2进行实验和检测。结果表明,加入人参皂苷混合物A2,不定根增殖细胞增加,可显著性的增加不定根根尖干细胞数目。
4、分别采用等浓度的人参皂苷Rg1或人参皂苷Re或人参皂苷Rh2或20(S)-原人参三醇(PPT)替代人参皂苷混合物A1,按照步骤1、2进行实验和检测。结果表明,加入等浓度的人参皂苷Rg1或人参皂苷Re或人参皂苷Rh2或20(S)-原人参三醇(PPT),不定根增殖细胞数目与不做任何处理的不定根相比无显著性差异。
实施例4、人参皂苷混合物A对人参不定根抗性的促进作用
1、将实施例2得到的人参不定根接种于固体培养基甲中,(25±2)℃暗条件下培养20天。检测第10天时各组人参不定根的根长,检测第20天时人参不定根的生长及分支情况。每组设置3个平行样本。
实验组I:将实施例2得到的人参不定根接种于含有100μg/mL人参皂苷混合物A2和1μM乙醇的固体培养基甲中。
实验组II:将实施例2得到的人参不定根接种于含有100μg/mL人参皂苷混合物A2和5μM乙醇的固体培养基甲中。
实验组III:将实施例2得到的人参不定根接种于含有100μg/mL人参皂苷混合物A2和10μM乙醇的固体培养基甲中。
实验组IV:将实施例2得到的人参不定根接种于含有100μg/mL人参皂苷混合物A2和50μM乙醇的固体培养基甲中。
实验组V:将实施例2得到的人参不定根接种于含有100μg/mL人参皂苷混合物A2和100μM乙醇的固体培养基甲中。
实验组VI:将实施例2得到的人参不定根接种于含有100μg/mL人参皂苷混合物A2和200μM乙醇的固体培养基甲中。
每个实验组添加一组对照,对照组固体培养基甲中不含有人参皂苷混合物A2,含有等浓度的乙醇。
每个实验组添加一组空白对照:空白对照组固体培养基甲中不含有人参皂苷混合物A2和乙醇。
第10天的检测结果如图2所示。第20天的检测结果如图3所示。结果表明,加入人参皂苷混合物A2可以增加乙醇胁迫下人参不定根的根长和分支,增加其抗逆性。
2、采用等浓度的人参皂苷混合物A1替代人参皂苷混合物A2,按照步骤1进行实验和检测。结果表明,加入人参皂苷混合物A1可以增加乙醇胁迫下人参不定根的根长和分支,增加其抗逆性。
3、分别采用等浓度的人参皂苷Rg1或人参皂苷Re或人参皂苷Rh2或20(S)-原人参三醇(PPT)替代人参皂苷混合物A2,按照步骤1进行实验和检测。结果表明,加入等浓度的人参皂苷Rg1或人参皂苷Re或人参皂苷Rh2或20(S)-原人参三醇(PPT),人参不定根的根长和分支与空白对照相比无显著性差异。
实施例3和实施例4的结果表明,人参皂苷混合物A可以显著增加植物根尖干细胞数目,提高在乙醇胁迫下根的抗逆性,对植物生长具有正向调控作用。
实施例5、人参皂苷混合物B对人参不定根生长及不定根根尖干细胞的抑制作用。
1、将实施例2得到的人参不定根接种于含有不同浓度实施例1制备的人参皂苷混合物B1的固体培养基甲中培养(人参皂苷混合物B1在培养体系中的浓度为0、10、50、100、200μg/mL),(25±2)℃暗条件下培养20天,每个处理浓度3个平行样品。检测第20天时人参不定根的生长及分支情况,结果如图4所示。
2、采用Click- EdU Alexa647 Imaging Kit试剂盒方法检测步骤1处理的人参不定根根尖干细胞的增殖情况。使用双光子激光共聚焦显微镜观察EdU及Hoechst33342标记的人参不定根。EdU激发光为650nm,发射光为670nm,Hoechst 33342的激发光为350nm,发射光为461nm。增殖细胞的细胞核为红色,其他细胞的细胞核为蓝色。观察红色细胞核的发光范围。结果如图5所示。
结果表明,加入人参皂苷混合物B1可以显著降低不定根的根长和分支,抑制根尖细胞的增殖,显著性的降低不定根根尖干细胞数目。
3、采用等浓度的人参皂苷混合物B2代替人参皂苷混合物B1,按照步骤1、2进行实验和检测。结果表明,加入人参皂苷混合物B2可以显著降低不定根的根长和分支,抑制根尖细胞的增殖。
4、分别采用等浓度的人参皂苷Rb1或人参皂苷Rd或人参皂苷Rb3或20(S)-原人参二醇(PPD)替代人参皂苷混合物B1,按照步骤1、2进行实验和检测。结果表明,加入等浓度的人参皂苷Rb1或人参皂苷Rd或人参皂苷Rb3或20(S)-原人参二醇(PPD),人参不定根的根长及根尖细胞增殖情况与不做处理的人参不定根相比无显著性差异。
实施例6、人参皂苷混合物B对人参不定根生长的抑制作用。
1、将实施例2得到的人参不定根接种于含有不同浓度实施例1制备的人参皂苷混合物B2固体培养基甲中培养(人参皂苷混合物B2培养体系中的浓度为0、10、50、200μg/mL),(25±2)℃暗条件下培养3天,每个处理浓度3个平行样品。检测第3天时人参不定根的增长情况,结果如图6所示。
结果表明,与不加入人参皂苷混合物B2(CK)相比,加入人参皂苷混合物B2可以抑制人参不定根的生长。
2、采用等浓度的人参皂苷混合物B1替代人参皂苷混合物B2,按照步骤1进行实验和检测。结果表明,人参皂苷混合物B1可以抑制人参不定根的生长。
3、分别采用等浓度的人参皂苷Rb1或人参皂苷Rd或人参皂苷Rb3或20(S)-原人参二醇(PPD)替代人参皂苷混合物B2,按照步骤1进行实验和检测。结果表明,加入等浓度的人参皂苷Rb1或人参皂苷Rd或人参皂苷Rb3或20(S)-原人参二醇(PPD),人参不定根的根长与不做处理的人参不定根相比无显著性差异。
实施例5和实施例6的结果表明,人参皂苷混合物B可以显著抑制植物根尖干细胞的生长,降低根长的生长速度,对植物生长具有负向调控作用,具有开发成为新型除草剂的潜能。

Claims (10)

1.一种人参皂苷混合物A,由人参皂苷Rg1、人参皂苷Re、人参皂苷Rh2和20(S)-原人参三醇组成,所述人参皂苷Rg1、人参皂苷Re、人参皂苷Rh2和20(S)-原人参三醇的质量配比为1-2∶2-4∶3∶1-2。
2.权利要求1所述人参皂苷混合物A的应用,为如下(a1)-(a10)中的至少一种:
(a1)调节植物根尖细胞增殖;
(a2)促进植物根尖细胞增殖;
(a3)调节植物根的生长;
(a4)促进植物根的生长;
(a5)调节植物对胁迫的抗性;
(a6)提高植物对胁迫的抗性;
(a7)调节植物对非生物胁迫的抗性;
(a8)提高植物对非生物胁迫的抗性;
(a9)调节植物对乙醇胁迫的抗性;
(a10)提高植物对乙醇胁迫的抗性。
3.一种产品,其活性成分为权利要求1所述的人参皂苷混合物A,所述产品的用途为为如下(a1)-(a10)中的至少一种:
(a1)调节植物根尖细胞增殖;
(a2)促进植物根尖细胞增殖;
(a3)调节植物根的生长;
(a4)促进植物根的生长;
(a5)调节植物对胁迫的抗性;
(a6)提高植物对胁迫的抗性;
(a7)调节植物对非生物胁迫的抗性;
(a8)提高植物对非生物胁迫的抗性;
(a9)调节植物对乙醇胁迫的抗性;
(a10)提高植物对乙醇胁迫的抗性。
4.一种人参皂苷混合物B,由人参皂苷Rb1、人参皂苷Rd、人参皂苷Rb3和20(S)-原人参二醇组成,所述人参皂苷Rb1、人参皂苷Rd、人参皂苷Rb3和20(S)-原人参二醇质量浓度配比为1-3∶1-2∶2-3∶1。
5.权利要求4所述人参皂苷混合物B的应用,为如下(b1)-(b4)中的至少一种:
(b1)调节植物根尖细胞增殖;
(b2)抑制植物根尖细胞增殖;
(b3)调节植物根的生长;
(b4)抑制植物根的生长。
6.一种产品,其活性成分为权利要求4所述的人参皂苷混合物B,所述产品的用途为如下(b1)-(b4)中的至少一种:
(b1)调节植物根尖细胞增殖;
(b2)抑制植物根尖细胞增殖;
(b3)调节植物根的生长;
(b4)抑制植物根的生长。
7.一种人参皂苷组合物,包括权利要求1所述的人参皂苷混合物A和权利要求4所述的人参皂苷混合物B。
8.一种促进植物根生长的方法,包括如下步骤:使用权利要求1所述的人参皂苷混合物A处理植物。
9.一种提高植物对乙醇胁迫的抗性的方法,包括如下步骤:使用权利要求1所述的人参皂苷混合物A处理植物。
10.一种抑制植物根生长的方法,包括如下步骤:使用权利要求4所述的人参皂苷混合物B处理植物。
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