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药用植物黄等Scutellaria baicalensis Georgi喜光、耐旱、耐寒,适应环境能力强,分布范围广,药材具有明显的道地性。黄芩素是黄芩中活性最强,是道地黄芩最主要的化学成分指标。研究和实践证明干旱和强光照等逆境是促进黄芩质量形成的主要因素。植物在环境胁迫下可产生大量的活性氧,诱导次生代谢产物合成,提高药材的质量。黄芩鲜根是活的生命体,根也是药用部位,本研究以黄芩鲜根为研究对象,探讨了 H202和活性氧载体Na2S204对黄芩药材质量的影响及机制。一、H2O2对黄芩药材质量的影响及机制1、0.002μmol/L、0.2μmol/L 和 20μmol/L H2O2 处理黄芩鲜根后,超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化物酶(POD)的活性略有下降。第3-5天高中剂量H2O2处理的黄芩根过氧化氢酶(CAT)活性下降了 71.4～85.7%。SOD、POD和CAT活性降低,使H2O2大量积累。2、H2O2可显著增强苯丙氨酸转氨酶(PAL)的活性和基因表达,特别是第5天PAL活性提高了 2.7倍,从而促进黄酮类成分的合成。H202也改变了黄芩素7-O-葡萄糖醛酸基转移酶(UBGAT)及β-葡萄糖苷酸酶(GUS)的活性变化,促进苷类物质向苷元转化。不同浓度的H202在不同时期显著增加或降低UBGAT和GUS的基因表达,其中第5天GUS活性提高了 3倍。3、0.002μmol/L和0.2μmol/L的H2O2处理组黄酮苷都有一定程度的升高,在第3天时黄芩苷的含量从6.28%升到6.80%,汉黄芩苷的含量从3.35%升到4.29%。20μmol/L H2O2处理组不同的是黄酮苷含量下降,而苷元类成分含量显著升高,特别是在第7天时,黄芩苷的含量从原来的6.82%降到6.15%,汉黄芩苷的含量从3.43%降到3.40%,但黄芩素的含量从0.19%升高到0.57%,汉黄芩素的含量从0.1 1%升高到0.30%。二、Na2S2O4对黄芩药材质量的影响及机制1、Na2S2O4 为O2-的载体。0.004μmol/L、0.4μmol/L 和 40μmol/L Na2S204处理黄芩鲜根后SOD酶活性略有下降,第3天到第9天CAT酶、POD酶活性显著降低,特别是第3天到第5天CAT酶活性降低了 80%-85%。SOD、POD和CAT活性降低,使H2O2大量积累。2、Na2S2O4处理组对PAL活性几乎无影响,但0.004μmol/L和0.4μmol/L Na2S2O4使PAL基因表达略有增加,40μmol/L Na2S2O4显著促进了 PAL基因表达,第3天PAL基因表达增强了 4.3倍,从而促进黄酮类成分的合成。Na2S2O4 处理组能够改变UBGAT和GUS的活性,促进苷类物质向苷元转化,但迟于H2O2处理组,因此Na2S2O4可能通过H2O2发挥作用。不同浓度的Na2S2O4在第3天显著增加或降低UBGAT和GUS的基因表达,但未显现剂量关系。3、Na2S2O4对PPO酶活性的影响迟于对抗氧化酶和PAL基因表达的影响。在处理第5天,0.004μmol/L和0.4μmol/L Na2S2O4处理组使PPO酶活性提高了 60～80%,促进多余的黄酮消除;40μmol/L Na2S2O4处理组PPO酶活性降低了 60%,促进黄酮的积累。4、0.004μmol/L和0.4μmol/L Na2S2O4处理组黄酮苷都有一定程度的升高,在第3天时变化最为显著,黄芩苷的含量从6.28%升到6.84%,汉黄芩苷的含量从3.35%升到4.12%,增加幅度高于苷元。40μmol/L Na2S2O4处理组黄酮苷含量下降,而苷元类成分含量显著升高,特别是在第3天,黄芩苷的含量从6.28%降到5.21%,汉黄芩苷的含量从3.35%降到2.83%,黄芩素的含量从0.28%升高到1.96%,汉黄芩素的含量从0.14%升高到1.24%,分别达到7倍以上。H2O2和Na2S2O4通过降低黄芩体内的抗氧化酶活性,使具有信使作用的H2O2大量积累,增强PAL的活性和摧因表达,调节GUS和UBGAT基因的表达和活性,加强了黄酮的合成和转化。最后,通过PPO调节黄酮的含量,维持氧化平衡。在活性氧的作用下,次生代谢产物含量显著升高,特别是活性较强的黄芩素等苷元类成分大幅度提高,提高了黄芩药材的质量。