作物杂志,2025, 第1期: 202–207 doi: 10.16035/j.issn.1001-7283.2025.01.025

所属专题: 果蔬花茶

• 生理生化·植物营养·栽培耕作 • 上一篇    下一篇

HPLC-ELSD法同时测定党参休眠过程中5种可溶性糖含量

唐顺莉(), 张延红(), 杜弢, 陈晖, 何春雨, 董婉琦   

  1. 甘肃中医药大学药学院,730000,甘肃兰州
  • 收稿日期:2023-05-20 修回日期:2023-07-25 出版日期:2025-02-15 发布日期:2025-02-12
  • 通讯作者: 张延红,主要从事药用植物育种和组织培养方面研究,E-mail:zhyh456789@163.com
  • 作者简介:唐顺莉,研究方向为药用植物超低温保存,E-mail:tangsunli890@163.com
  • 基金资助:
    国家自然科学基金(81960683);甘肃省高等学校产业支撑计划项目(2020C-09);甘肃省科技创新服务平台建设项(18JR2TA017);甘肃省民生科技专项(科技特派员专题)(20CX9NA070);中央引导地方科技发展专项资金项目(30440323);现代农业产业技术体系建设专项资金(CARS-21)

Simultaneous Determination of Contents of Five Kinds of Soluble Sugars in Codonopsis pilosula during Dormancy by HPLC-ELSD Method

Tang Shunli(), Zhang Yanhong(), Du Tao, Chen Hui, He Chunyu, Dong Wanqi   

  1. Department of Pharmacy, Gansu University of Chinese Medicine, Lanzhou 730000, Gansu, China
  • Received:2023-05-20 Revised:2023-07-25 Online:2025-02-15 Published:2025-02-12

摘要:

建立高效液相色谱―蒸发光散射(HPLC-ELSD)法同时测定党参5种可溶性糖含量的技术方法,探明可溶性糖在党参抗寒及休眠过程中发挥的作用。5种可溶性糖适宜的检测条件为Analysis Column(4.6 mm× 250 mm 5-Micron)色谱柱,流动相为乙腈:水(70:30)溶液,柱温35 ℃,流速1.0 mL/min;ELSD参数:雾化温度50 ℃,漂移管温度110 ℃,氮气流速2.2 mL/min,增益值1.0。在党参自然休眠过程中海藻糖只在休眠前期的根和休眠期的芽中检测到;棉子糖只在休眠前期的根中检测到;果糖和葡萄糖在休眠前期的叶中含量较高,蔗糖在休眠前期的根和休眠期的芽中含量较高,三者均在解除休眠后的芽中含量最高。本研究建立了高效的HPLC-ELSD法同时检测5种可溶性糖的技术体系,明确了海藻糖和棉子糖是党参抗寒的主要可溶性糖组分,其中海藻糖在根中合成并进一步转运至芽中。果糖、葡萄糖和蔗糖是党参根中储存的可溶性糖组分,也是萌发的物质和能量来源。

关键词: 党参, 可溶性糖组分, 高效液相色谱―蒸发光散射法, 休眠, 逆境生理

Abstract:

A method was developed for the simultaneous determination of contents of five soluble sugars in different organs of Codonopsis pilosula (Franch.) Nannf. during natural dormancy by HPLC-ELSD for investigating the role of soluble sugars in the cold resistance. The suitable detection conditions for the five soluble sugars were: Analysis Column (4.6 mm×250 mm 5-Micron), acetonitrile:water (70:30) solution as the mobile phase, column temperature of 35 °C, flow rate of 1.0 mL/min; ELSD parameters: nebulization temperature of 50 °C, drift tube temperature of 110 °C, nitrogen flow rate of 2.2 mL/min, gain value of 1.0. During the natural dormancy of C.pilosula, trehalose was only detected in roots (pre-dormant) and buds (dormant), raffinose was only detected in pre-dormant roots; fructose and glucose were found in higher levels in the leaves in the early stage of dormancy, and sucrose was found in higher levels in the roots in the early stage of dormancy and the buds in the dormant period. The highest levels of all three types of sugars were found in the buds after dormancy was released. This study established an efficient HPLC-ELSD technical system for the simultaneous detection of five soluble sugars, and confirmed that trehalose and raffinose are the main soluble sugar components of C.pilosula for cold resistance. Trehalose is synthesized in the roots and further transported to the buds. Fructose, glucose and sucrose are soluble sugar components stored in the roots of C.pilosula, and are also the source of substances and energy for germination.

Key words: Codonopsis pilosula (Franch.) Nannf., Soluble sugar component, HPLC-ELSD, Dormancy, Stress physiology

图1

乙腈和水不同体积比的可溶性糖色谱图 1:果糖;2:葡萄糖;3:蔗糖;4:海藻糖;5:棉子糖。下同。

图2

不同漂移管温度的可溶性糖色谱图

表1

5种可溶性糖的回归方程、相关系数和线性范围

组分Composition 回归方程Regression equation 相关系数Correlation coefficient 线性范围Linearity range (mg/mL)
果糖Fructose y=2055.4x-31.834 0.9998 0.016~10
葡萄糖Glucose y=2326.7x-5.2971 0.9998 0.016~10
蔗糖Sucrose y=2530.5x+120.21 0.9991 0.016~10
海藻糖Trehalose y=2623.6x-57.838 1.0000 0.016~10
棉子糖Raffinose y=2250.1x-256.03 0.9990 0.016~10

图3

标准样品和党参样品色谱图 (a) 标准品;(b) 休眠前期根;(c) 休眠前期茎;(d) 休眠前期叶;(e) 休眠前期芽;(f) 休眠期芽;(g) 解除休眠后芽。

图4

休眠前期各器官内5种可溶性糖含量 不同小写字母表示差异显著(P < 0.05),下同。

图5

不同休眠时期芽内5种可溶性糖含量

[1] Reyes-Diaz M, Alberdi M, Piper F, et al. Low temperature responses of Nothofagus dombeyi and Nothofagus nitida, two evergreen species from south central Chile. Tree Physiology, 2005, 25(11):1389-1398.
pmid: 16105806
[2] Benina M, Obata T, Mehterov N, et al. Comparative metabolic profiling of Haberlea rhodopensis, Thellungiella halophyla, and Arabidopsis thaliana exposed to low temperature. Frontiers in Plant Science, 2013, 4:499.
[3] Ruan Y L. Sucrose metabolism: gateway to diverse carbon use and sugar signaling. Annual Review of Plant Biology, 2014, 65:33-67.
[4] 陈宏艳, 李小二, 李忠光. 糖信号及其在植物响应逆境胁迫中的作用. 生物技术通报, 2022, 38(7):80-89.
doi: 10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2021-1289
[5] 岳川. 茶树糖类相关基因的挖掘及其在茶树冷驯化中的表达研究. 北京: 中国农业科学院, 2015.
[6] 杨平, 李敏惠, 潘克俭, 等. 海藻糖的生物合成与分解途经及其生物学功能. 生命的化学, 2006, 26(3):233-236.
[7] Sharma M, Banday Z Z, Shukla B N, et al. Glucose-regulated HLP1 acts as a key molecule in governing thermomemory. Plant Physiology, 2019, 180(2):1081-1100.
doi: 10.1104/pp.18.01371 pmid: 30890662
[8] Saksena H B, Sharma M, Singh D, et al. The versatile role of glucose signalling in regulating growth, development and stress responses in plants. Journal of Plant Biochemistry and Biotechnology, 2020, 29(4):687-699.
[9] Cisse A. 蔗糖影响水稻耐热性的作用机理研究. 北京: 中国农业科学院, 2020.
[10] 黄紫嫣, 王婧, 丁华, 等. 全自动还原糖测定仪法与斐林试剂滴定法对比研究. 湖北农业科学, 2019, 58(增2):398-402.
[11] 刘胜辉, 魏长宾, 孙光明, 等. 高效液相色谱法测定台农6号菠萝果实中的糖分. 食品科学, 2009, 30(12):162-164.
doi: 10.7506/spkx1002-6630-200912033
[12] 张淋洁, 王如伟, 何厚洪, 等. 高效液相色谱―蒸发光散射法测定铁皮石斛中单糖和双糖. 医药导报, 2013, 32(4):517-520.
[13] Gibson S I. Plant sugar-response pathways. Part of a complex regulatory web. Plant Physiology, 2000, 124(4):1532-1539.
[14] 王静, 王睛, 向文胜. 色谱法在糖类化合物分析中的应用. 分析化学, 2001, 29(2):222-227.
[15] 施红林, 王保兴, 杨光宇, 等. 高效液相色谱法测定烟草中的糖. 分析化学, 2002, 30(3):384.
[16] 李忠, 杨光宇, 黄海涛, 等. 高效液相色谱法测定烟草料液中的糖、甘油和丙二醇. 分析化学, 2002, 30(6):687-689.
[17] 郑春英, 李庆勇, 祖元刚. HPLC-ELSD法测定甘草中单糖的含量. 东北林业大学学报, 2006, 34(2):109-110.
[18] 徐瑾, 张庆合, 张维冰, 等. 液相色谱荧光衍生法在糖类物质分析中的应用. 色谱, 2003, 21(2):115-120.
[19] 刘云惠. 高效液相色谱内标法分离和测定植物中的单糖. 色谱, 2000, 18(6):556-558.
[20] 魏泱, 丁明玉. 液相色谱/蒸发光散射测定转基因烟草提取液中的海藻糖. 色谱, 2001, 19(3):226-229.
[21] 罗进, 夏敏, 叶能胜, 等. HPLC-ELSD同时测定食品中5种糖含量. 食品科学, 2010, 31(8):226-229.
doi: 10.7506/spkx1002-6300-201008051
[22] 辛秀兰, 李小萍, 马越, 等. HPLC-ELSD法测定红树莓果实中水溶性糖含量. 吉林农业大学学报, 2009, 31(5):624-627.
[23] 程勇, 李庆廷, 李剑政, 等. Prevail糖柱-HPLC-ELSD法测定烟草中水溶性糖. 烟草科技, 2010(3):32-37.
[24] 宋晓晖, 谢凯, 李艳丽, 等. HPLC-ELSD法测定梨果实中不同种类可溶性糖含量. 南京农业大学学报, 2012, 35(2):87-91.
[25] 李威涛, 郭建斌, 喻博伦, 等. 基于HPLC-RID的花生籽仁可溶性糖含量检测方法的建立. 作物学报, 2021, 47(2):368-375.
doi: 10.3724/SP.J.1006.2021.04110
[26] 曹进, 徐燕, 张永知, 等. 清开灵注射液HPLC/ELSD指纹图谱建立及质量相关性研究. 分析化学, 2004, 32(4):469-473.
[27] 詹园凤, 贺滉, 党选民. HPLC-ELSD法测定礼品西瓜果实可溶性糖的种类和含量. 南方农业学报, 2014, 45(11):2005- 2008.
[28] 黄熊娟. 钾氮肥施用量影响微胚乳超高油玉米产量及含油率机理的研究. 南宁:广西大学, 2006.
[29] Liu H L, Dai X Y, Xu Y Y, et al. Over-expression of OsUGE-1 altered raffinose level and tolerance to abiotic stress but not morphology in Arabidopsis. Journal of Plant Physiology, 2007, 164(10):1384-1390.
[30] Li Y, Lee K K, Walsh S, et al. Establishing glucose- and ABA- regulated transcription networks in Arabidopsis by microarray analysis and promoter classification using a Relevance Vector Machine. Genome Research, 2006, 16(3):414-427.
[31] 王成君, 林建平, 岑沛霖. 高效液相色谱法快速检测海藻糖. 江南大学学报(自然科学版), 2005, 4(5):86-89.
[32] Dos Santos T B, Budzinski I G F, Marur C J, et al. Expression of three galactinol synthase isoforms in Coffea arabica L. and accumulation of raffinose and stachyose in response to abiotic stresses. Plant Physiology and Biochemistry, 2011, 49(4):441- 448.
doi: 10.1016/j.plaphy.2011.01.023 pmid: 21330144
[33] Yue C, Cao H L, Wang L, et al. Effects of cold acclimation on sugar metabolism and sugar-related gene expression in tea plant during the winter season. Plant Molecular Biology, 2015, 88(6):591-608.
doi: 10.1007/s11103-015-0345-7 pmid: 26216393
[34] 张丹. 木薯海藻糖合成酶基因MeTPS1-3的克隆与功能分析. 海口:海南大学, 2013.
[1] 李忠南,张晓慧,王越人,张艳辉,邬生辉,许正学,李光发. 玉米DH系第一代种子休眠性的遗传[J]. 作物杂志, 2020, (1): 194–198
[2] 谢坤, 白静, 王效睦, 等. 水稻种子休眠性的研究进展[J]. 作物杂志, 2015, (5): 6–10
[3] 刘春华, 王鹏, 夏超, 等. 种子休眠与萌发相关激素突变体研究进展[J]. 作物杂志, 2014, (3): 139–142
[4] 李石初. 玉米褐斑病调查研究初报[J]. 作物杂志, 2003, (2): 45–46
[5] 卢淑雯. 节能型日光温室冬春茬西芹高效栽培技术[J]. 作物杂志, 2002, (2): 23–24
[6] 肖世和, 张秀英. 白粒小麦抗穗发芽遗传育种的研究[J]. 作物杂志, 1999, (2): 5–6
[7] 李军. 马铃薯克新11及栽培技术[J]. 作物杂志, 1997, (1): 23–23
[8] 厉德宇. 杂交早稻催芽的好办法[J]. 作物杂志, 1986, (2): 5–5
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[1] 赵广才,常旭虹,王德梅,陶志强,王艳杰,杨玉双,朱英杰. 小麦生产概况及其发展[J]. 作物杂志, 2018, (4): 1 –7 .
[2] 权宝全,白冬梅,田跃霞,薛云云. 不同源库关系对花生光合特性及产量的影响[J]. 作物杂志, 2018, (4): 102 –105 .
[3] 黄学芳,黄明镜,刘化涛,赵聪,王娟玲. 覆膜穴播条件下降水年型和群体密度对张杂谷5号分蘖成穗及产量的影响[J]. 作物杂志, 2018, (4): 106 –113 .
[4] 黄文辉, 王会, 梅德圣. 农作物抗倒性研究进展[J]. 作物杂志, 2018, (4): 13 –19 .
[5] 赵云,徐彩龙,杨旭,李素真,周静,李继存,韩天富,吴存祥. 不同播种方式对麦茬夏大豆保苗和生产效益的影响[J]. 作物杂志, 2018, (4): 114 –120 .
[6] 陆梅,孙敏,任爱霞,雷妙妙,薛玲珠,高志强. 喷施叶面肥对旱地小麦生长的影响及与产量的关系[J]. 作物杂志, 2018, (4): 121 –125 .
[7] 王晓飞,徐海军,郭梦桥,肖宇,程薪宇,刘淑霞,关向军,吴耀坤,赵伟华,魏国江. 播期、密度及施肥对寒地油用型紫苏产量的影响[J]. 作物杂志, 2018, (4): 126 –130 .
[8] 朱鹏锦,庞新华,梁春,谭秦亮,严霖,周全光,欧克维. 低温胁迫对甘蔗幼苗活性氧代谢和抗氧化酶的影响[J]. 作物杂志, 2018, (4): 131 –137 .
[9] 高杰,李青风,彭秋,焦晓燕,王劲松. 不同养分配比对糯高粱物质生产及氮磷钾利用效率的影响[J]. 作物杂志, 2018, (4): 138 –142 .
[10] 商娜,杨中旭,李秋芝,尹会会,王士红,李海涛,李彤,张晗. 鲁西地区常规棉聊棉6号留叶枝栽培的适宜密度研究[J]. 作物杂志, 2018, (4): 143 –148 .