（植物学专业论文）胁迫条件下迷迭香中氨基酸的研究.pdf

摘要 摘要 迷迭香( 尺d s 绷口，胁凇q 加i 门口凰l ) 是唇型科迷迭香属植物，原产于地中海地区，性喜 夏季温暖，冬无严寒，昼夜温差大的生境。迷迭香全身都是宝，已广泛应用于药品、化 妆品和食品方面，具有多方面的活性。目前。迷迭香已成为欧洲和亚洲普遍重视的资源 植物：该植物对土壤要求不严格，适合于荒山较贫瘠的土壤中栽培。当i ，j 对它的研究主 要集中于对其化学成分的分析、食品抗氧化剂和防腐剂的提取和医药卫生的应用、f 1 用 品的开发、精油的提取、育苗栽培等方面。关于迷迭香的生活史型的研究、不同生活史 型下生长的迷迭香中氨基酸的变化情况目前没有报道。本人在导师的指导下，根据植物 生活史型的概念、划分依据和研究意义，通过创造一种胁迫的环境，如温度胁迫、光照 胁迫、减少水肥等条件下生长的迷迭香，研究了在胁迫条件下迷迭香中氨基酸的变化， 得出了如下的结论。 1 、通过创造一种胁迫的环境，如温度胁迫、光照胁迫、水胁迫等模拟植物c 型生 活史型是可行的。 2 、经过p e g 胁迫处理、自然干旱处理、干旱恢复处理、水胁迫处理、光胁迫处 理、温度胁迫处理迷迭香植株，通过a c c q t a g 法检测到迷迭香中含有17 种氨基酸，分 别是：天门冬氨酸( a s p ) 、丝氨酸( s e r ) 、谷氨酸( g l u ) 、甘氨酸( g l y ) 、精氨酸( a 玛) 、组氨 酸( h i s ) 、苏氨酸( 1 1 1 r ) 、酪氨酸( t y r ) 、脯氨酸( p r o ) 、缬氨酸( v a l ) 、亮氨酸( l e u ) 、异亮氨 酸( i l e ) 、半胱氨酸( c y s 2 ) 、丙氨酸( a l a ) 、蛋氨酸( m e t ) 、苯丙氨酸( p h e ) 、赖氨酸( l y s ) ； 其中人体必需的氨基酸8 种。 3 、水胁迫处理( 如p e g 模拟水分胁迫处理、自然干旱处理、干旱恢复处理) ，由 所得的实验结果分析得到：测定得到1 7 种氨基酸中，迷迭香体内游离氨基酸的含量显 著增加。干旱过程中对迷迭香中游离氨基酸总量影响主要表现在s e r ，p r o 两种氨基酸 上，g 1 u ，m e t ，a s p 也有不同程度的变化，而其他种类氨基酸则没有明显的变化。在不 同浓度p e g 一8 0 0 0 水溶液处理下迷迭香中氨基酸的变化情况，迷迭香中含量较高的氨基 酸依次为谷氨酸、天门冬氨酸、丝氨酸、组氨酸，变化程度较大的氨基酸为：丝氨酸、 脯氨酸、谷氨酸、蛋氨酸、天门冬氨酸。其中起到主导作用的是丝氨酸、脯氨酸。 4 、高温胁迫处理，在2 5 、3 0 、4 0 下迷迭香中游离氨基酸的含量分别有不同 的变化，迷迭香中含量较高的有谷氨酸、丝氨酸、组氨酸和天门冬氨酸。在2 5 下生长 的迷迭香中游离氨基酸在处理前期没有明显的变化，中期游离氨基酸的含量达到最高， 后期开始下降。3 0 下迷迭香中游离氨基酸的含量变化趋势与2 5 下基本相同，只是后 期游离氨基酸的含量减少的更加明显。4 0 下，随着处理的时间的延长，迷迭香中游离 氨基酸的含量增加显著，由原来的2 0 8 2 2 m g 增加到4 3 4 0 8 m g 。 5 、低温胁迫处理，迷迭香中游离氨基酸的总量有所提高，但不是很明显，随着低 温胁迫程度的加深，迷迭香中游离氨基酸的总量提高明显。2 0 、1 5 、1 0 处理分别 比较对照2 5 处理提高了2 0 9 4 4 、2 4 3 9 7 、2 6 9 6 3 。其中天门冬氨酸、组氨酸、赖 摘要 氨酸增幅明显，在1 0 处理下比对照2 5 处理增加了7 2 2 4 5 、4 4 6 2 、4 7 6 0 1 。脯 氨酸2 0 、1 5 、1 0 处理分别比较对照2 5 处理提高了2 9 3 9 0 3 、6 9 4 6 7 2 j 4 1 9 7 8 6 。 6 、以不同光强( 2 级弱光、4 级正常光、6 级强光) 的光胁迫迷迭香，4 级光强处 理迷迭香中氨基酸的变化不是很明显，弱光和强光处理，均导致了迷迭香中每种氨基酸 的含量增加，变化比较大的有天门冬氨酸( a s p ) 、谷氨酸( g l u ) 和组氨酸( h i s ) ，其他种 类变化不明显。从总量上看，相对于正常光强比较，弱光处理导致迷迭香中游离氨基酸 总量增加最大，强光处理次之。由此可见弱光有利于氨基酸的积累，而使氨基酸的相对 含量提高，至于原因尚不清楚。 7 、经过全光照和无光照胁迫，检测迷迭香中氨基酸的结果与对照比较，全光照胁 迫和无光照胁迫导致迷迭香中游离氨基酸的含量增加，无光照胁迫导致迷迭香中游离氨 基酸含量增加明显。由检测结果可以看出天门冬氨酸( a s p ) 、丝氨酸( s e r ) 、谷氨酸 ( g 1 u ) 、甘氨酸( g 1 y ) 、丙氨酸( a l a ) 、亮氨酸( l e u ) 、赖氨酸( l y s ) 、酪氨酸( t y r ) 、组氨 酸( h i s ) 变化较大。其中天门冬氨酸( a s p ) 、丝氨酸( s e r ) 、谷氨酸( g l u ) 、组氨酸( h i s ) 的含量经过无光照胁迫增加比全光照胁迫高，甘氨酸( g l y ) 、丙氨酸( a l a ) 、亮氨酸 ( l e u ) 、赖氨酸( l y s ) 、酪氨酸( t y r ) 的含量经过无光照胁迫增加比全光照胁迫低。甘氨 酸( g 1 y ) 是光呼吸的副产物。 关键词迷迭香、c 生活史型、胁迫处理、a c c q t a g 、氨基酸 ab s t r a c t a b s t r a c t r o s e m a r y ( r d s p m 口，加凇q 历c 加口凰l ) i so n e 、o ft h eh e r bs p e i c e sb e l o n g st ot h ef a m i l yl a b i a t e 。a n d w h i c hi sn a t i v et ot h em e d i t e r m e a nr e g i o n 。 i ti ss u i t a b l et o1 i v ei nw a r ms e a s o ns u c ha ss p r i n ga n da u t u m n a n dt ol j v e i nt h et e m p e r a t u r ed i f f 色r e n c eb e t w e e mt h ed a ya n dn i g h t 。t h ew h o l eb o d yo fr o s e m a r yi s t r e a s u r e 。i ti sr e c e n t l ya p p l j e di nm e d i c i n e s ，f o o di n d u s t r y ，c o s m e t i c sa n di n t e 唱e n t s 。n o w ， r o s e m a r ) ， h a sb e c o m ea ni m p o r t a n tr e s o u r c ep l a n ti ne u r o p ea n da s i a ； t h i sp l a n tp a yl i n l ee m p h a s j so ns o i l ，i tc a n b ep l a n t e do nt h eb a n | e nh 川a n dl e a n n e s ss o j l 。n o wt h er e s e a r c ho fr o s e m a r yi sf o c u so nt h ea n a l y s i so f c h e m i c a lc o m p o s i t i o n、t h ee x t r a c to ff o o da n t i o x i d a n ta n df o o dp r e s e r v a t i v e 、 p h a r m a c e u t i cu s e 、 e x p l o r e o f c o m m o d i t y 、e s s e n t i a lo i le x t r a c t 、a n dc u l t j v a t i o no fr o s e m a r ya n ds oo n。a b o u tt h e r e s e a r c ho fr o s e m a r yo ft h el i f ec y c l ef o r m s 、a n da m i n oa c j dd i v e r s i f i t i o no fr o s e m a r yw h i c hl i v e si n d i 仟e r e n tl i f ec y c l e ，t h e r eh a sn or e p o r ta b o u t t ow i t ht h et u t o rg u i d e ， b a s e do np i a n tl i f ec y c l ef o m l c o n c e p t i o n 、 d i v i d ecr i t e r i aa n dt h es i g n i n c a n c er e s e a r c h ， t h r o u g hc r e a t i n gs t r e s sc o n d i t i o n ，f b re x a m p l e ： t e m p e r a t u r es t r e s s 、l i g h ts 仃e s s 、 w a t e rs t r e s sa n ds oo n 。t h ee x p e r i m e n ta r em a i n l ys t u d y i n gt h ed i v e r s i t y o f a m i n oa c i do f r o s e m a 叫u n d e rcl i f 色c y c l ef b r m ，t h er e s u l ti n d i c a t e s ： 1 s t i m u l a t i n gs t r e s se n v i r o n m e n t ，e s p e c i a l l yt e m p e r a t u r es t r e s s ， w a t e rs t r e s s ， l i g h ts t r e s s t h a tw e c a np l a n ti m i t a t ecl i f ec y c l ef o r m s 。 1 0 w a c a c a c a c d r d f d f d f 2 r o s e m a r yw e r et r e a t e dw i t hp e g ， n a t u r a ld r o u g h t ， d r o u g h tr e w a t e r ， w a t e r ，ll g h t ，a n dhi g ho r t e m p e r a t u r e 。 u n d e ra c c q t a gw ed e t e c t l7 s p e j c e so fa m i n oa c i d 。a s p a n i ca c i d ( a s p ) ，s e r i n e s e r ) ，g l u t a m i c a c i d ( g l u ) ，g l y c i n ea c i d ( g l y ) ；a 唱i n i n e a c i d ( a r g ) ，h i s t i d i n ea c i d ( h i s ) ，t h r e o i n e t h r ) ，t y r o s i n ea c i d ( t y r ) ，p r 0 1 j n e a c i d ( p r o ) ，v a l i n ea c i d ( v a l ) ，l e u c i n ea c i d ( l e u ) ，i s o l e u c i n e l l e ) ，c y s t e i n ea c i d ( c y s 2 ) ，a l a n i n ea c i d ( a l a ) ，m e t h i o n i n ea c i d ( m e t ) ，p h e n y l a n i n ea c i d ( p h e ) ? l y s i n e l y s ) ，e s s e n t i a la m i n oa c i di s8s p e c i e s 3 r o s e m a r i n u so f 葡c i n a l i s w e r et r e a t e dw i t hw a t e rs t r e s s ( p e g n a t u r a ld r o u g h t d r o u g h t r e c o v e r y ) ，a m i n oa c i dw e r ee x t r a c t e da n da n a l y s e dw i t ha c c q t a g r e s u l t ss h o w e dt h a tc o n t e n t so ff r e e a m i n oa c i dw e r es i g n i f i c a n t l yi n c r e a s e du n d e rw a t e rs t r e s sc o n d i t j o n s ，s e ra n d p r op l a y e dt h ed o m i n a n t e f f e c t ，c o n t e n t so fa s p ，g l ua n dm e ti so b v i o u s t r e a t e dw i t hw a t e rs t r e s s ( p e g ) w e r ea n a l y z e dw i t ha c c q - t a g ，t h er e s o u l t ss h o wt h a t ：t h eh i g h e rc o n t e n to fr o s e m a r yo na m i n oa c i df o l i o w s ： g l u t a m i ca c i d ( g l u ) ， a s p a r t i ca c i d ( a s p ) ，s e “n ea c i d ( s e r ) ，h i s t i d i n ea c i d ( h i s ) ；t h em o r ec h a n g eo fr o s e m a r yo na m o n oa c i d f o l l o w s ：s e r - n e a c i d ( s e r ) ，p r o l i n ea c i d ( p r o ) ，g l u t a m i ca c i d ( g l u ) ，m e t h i o n i n ea c j d ( m e t ) ，a s p a n i c a c i d ( a s p ) ，s e r i n e a c i d ( s e r ) a n dp r 0 1 n ea c i d ( p r o ) p l a ya ni m p o r t a n tr o l ea m o n yt h e m 4 t r e a t e dw i t hh i g ht e m p e r a t u r ew e r ea n a l y s i sw i t ha c c q t a g ，t h ec o n t e n to fr o s e m a r yo na m i n oa c i d h a v ed i f 俺r e n tv a r i e t yr e s p e c t i v e l yu n d e r2 5 ，3 0 ，4 0 ，t h eh i g h e rc o n t e n tf o l l o w s ：g l u t a m i c a c i d ( g 】u ) ，s e r i n ea c i d ( s e r ) ，h i s t i d i n ea c i d ( h i s ) ，a s p a n i ca c i d ( a s p ) t r e a t e dw i t h2 5 i nt h eb e g i n n i n gc o n t e n to f r o s m a 叫o nf 沱ea m i n oa c i dh a v en oo b v i o u sv a r i e t y ，i nt h em i d d l et h ec o n t e n ta 丌i v et h eh i g h e s t ，a n dl a t e r d e c e n d t h ec o n t e n to fr o s e m a 叫o na m i n oa c i du n d e r3 0 h a v et h es a m ea su n d e r2 5 ，t h eo n l y d i f 话r e n t i a t i o nb e t w e e nt h e mi st h a tt h er e d u c t i o nb e c o m em o r eo b v i o u s w i t ht h et i m ep r o l o n g s ，t h ec o n t e n t o fr o s e m a r yo na m i n oa c i di n c r e a s ep r o m i n e n t l y f r o m2 0 8 2 2 m g 儋a d dt o4 3 4 0 8m g 儋 5 t r e a t e dw j t hl o wt e m p e r a t u r es t r e s s m ，at o t a la m o u n to ft h ea m i n oa c i d sh a v ea ni n c r e a s i n gi nt h e r o s e m a r y ，b u ti ti s n 。tv e r yo b v i o u s c o e r c ed e g r e et od e e p e na l o n gw i t ht h e1 0 wt e m p e r a t u r e ，s w i mat o t a l a m o u n te x a l t a t i o no ft h ea m i n oa c i d si nt h er o s e m a uo b v i o u s t r e a t e dw i t h2 0 ，15 ，1 0 h a n d l e dt o r e l a t i v e l yc h e c ka g a i n s t2 5 p r o c e s s i n g st or a i s e2 0 9 4 4 ，2 4 3 9 7 ，2 6 9 6 3 r e s p e c t i v e l y a m o n gt h e m i 绪论 1 1 植物生活史型 1 绪论 1 1 1 植物生活史型理论的提出 生活史( 1 i f eh i s t o r y ) 与生活周期( 1 i f ec y c l e ) 是植物生活史研究中常用的概 念，但两者含义基本相同：植物的生活史( 1 i f eh i s t o r y ) 概念指植物一生或一个世代 中所表现出的重要特征 1 ，生活史( 1 i f ec y c l e ) 概念一般是指植物在一生中所经 历的生长发育和繁殖阶段的全过程，也称生活周期 2 ，如种子植物的生活史是指从 种子丌始经萌发产生幼苗、成年植株、开花、受精到果实形成，直至种子成熟为止的过 程i 在2 0 世纪9 0 年代以前植物生活史概念侧重植物有性生殖过程的描述，而对克隆生 殖过程关注不够。克隆生殖( 或无性生殖) 是指在自然条件下由一个植株通过无性的方 式产生具有潜在独立生存能力个体的过程 3 ，4 。克隆植物的无性生殖部位不仅仅局 限于地下构件，地上部分也存在克隆生殖的现象，且构件的扩张包括水平方向与垂直方 向两种情况 5 。克隆植物的水平构件常被称为分株，克隆生长也常被称为克隆生殖或 无性生殖 6 。当生长在异质生境内的时候，克隆植物的形态尤其是决定分株空间分布 的形态学性状，如间隔子长度、分枝强度和角度，能够对资源和环境条件的好坏产生适 应性的表型可塑反应 7 。克隆植物的这种可塑反应显示出该种植物在不同生境中的空 间分布以及获取环境资源的能力的大小。在一定的范围内，克隆生殖对植物种群扩散所 起到的作用甚至大于有性生殖，克隆植物的生活史比非克隆植物更加复杂多变 8 ， 9 。 除了有性生殖和克隆生殖之外，营养生长过程贯穿于生命活动的始终，因此生活史 还可定义为物种的生长、分化、生殖、休眠和迁移等各种过程的整体格局，生活史对策 可以理解为生活史的各种成分和整体在进化过程中形成适应性 1 0 。祖元刚等认为一 个典型的植物生活史应包括植物的营养生长、有性生殖和克隆生殖3 个基本阶段 1 1 ， 重视植物的营养生长的地位，并与克隆生殖、有性生殖阶段置于同等高度，强调了植物 的营养生长过程在生活史研究中的重要作用，显示植物生活史具有动态的复杂性特征。 植物的生活史对策是对相对稳定的环境条件的长期适应，经过长期进化，有可能进 化出该生境条件下最优的生活史对策。但当环境条件逐步发生变化( 突变往往表现出破 坏性) ，植物的生活史性状( 尤其是形态性状) 也会产生相应的变化，表现为生活史变 异现象。这种差异主要表现在表型可塑性( p h e n o t y p i cp l a s t i c i t y ) 上，因此人们常常 把表型可塑性看作缓冲自然选择效应的一种力量，并逐步认识到表型可塑性是生物进化 变化的一种基本组分 1 2 1 4 。祖元刚等将植物这种生活史变异或表型可塑性的结果 与其生活史型联系起来，对植物生活史型的定义和基本模式进行了初步的研究，认为某 一种植物的生活史型既是多样性，又是动态的，将植物生活史型划分为v 生活史型、s 生 活史型、c 生活史型三个基本类型以及v s 生活史型、s v 生活史型、c s 生活史型、s c 生 活史型等四个具有混合特征的过渡类型( 见图1 和图2 ) 1 1 。 i 绪论 环境梯度e n v i r o n mc n t a l f a d i e n t 图1生态幅与植物生活史型关系模式图 f i g 1m o d e lo ft h er e l a t i o n s h i pb e t w e e ne c o 】o g i c a la m d l i tl l d e sa n dp l a n tl i f ec y c 】ef o r m s k 1 o 0 - 5一器c y i s c 蔷i f ec y c l ef 0 哪、；：1 一。 c n 士e 凹 0 j 一 环培檄唐r n “r m m 鲫t 爿1 盯盘d i 鲫t 图2 植物生活史型的过渡类型 f i g 2t r a n s i t i o n a lf o r mso fp l a n tl i f ec y c l ef o r m 1 1 2 植物生活史型的划分依据 ( 1 ) 植物生活史型的划分的环境参数分析 植物生活史型主要受环境因素的影响，不同的环境下植物生活史特征具有很大的可 塑性( g a l l o w a y ，1 9 9 5 ) 植物的生活史特征可分为均值和方差量两部分，均值反映了生 态对策的中心趋势，方差反映了植物在异质环境中的变异性( r e a l ，e 1 n e r ，1 9 9 2 ) 由此 可知，植物在异质环境中的变异可导致生活史对策的中心趋势发生变化，而不同的生活 史对策产生不同的生活史型，因此，可以根据环境因子的参数进行生活史型划分。 在某一生境中，环境因子的主要属性包括环境因子的均值和变异的程度两个方面， 前者表现为生态幅，后者表现为干扰。因此，植物生活史型主要是根据植物所处的生态 幅( e c o o g i c a la m p l i t u d e ) 和扰动( d i s t u r b a n c e ) 进行划分。具体来讲，生态幅是 针对某种生物的某一生态因子而言的，即每一种生物对每一个环境因素都有一个耐受的 i 绪论 生境特征是基本满足植物生长的光照、水分、温度和营养条件，外界因素对环境的 扰动程度最大，如光照、水分、温度和营养条件，外界因素对环境的扰动程度最大，如 光照、水分、温度的变化幅度较大，植物倾向于进行有性生殖。 ( 3 ) c 生活史型( c l o n a lr e p r o d u c t i o nf o r m ，c 型) 在极端胁迫的生境中，植物处于胁迫生态幅( s t r e s se c o l o g i c a la m p l i t u d e ) 在 所有的生态因子中，至少某一生态因子对植物的生长构成了胁迫。生境条件不适合植物 的生长和有性生殖，因此，植物的适合度低。植物在光合作用中积累的优先能量，仅能 用于促进无性生殖阶段的能量需求，不能满足植物营养生长阶段的能量需求，营养体不 发达，植物的有性生殖阶段也因能量的供应不足而处于抑制状态，因而产生数量濒危的 后代。 生境特征是不能满足植物生长所需的光照、水分、温度和营养条件等，外界因素对 植物的生长形成胁迫，植物倾向于进行克隆生殖。 1 1 4 研究植物生活史型的意义 该理论初步阐明了同一种植物在不同的生境中植物生活史型的多样性及其动态特 征。 从理论上讲：生活史型的理论使我们对生活史特征的了解更全面、更系统，它解决 了生活史与环境因子的关系，与初生代谢的关系，与能量分配格局的关系。可以分析植 物种内生态适应的形式和了解种内分化定型的过程和原因，对研究物种进化具有重要的 意义。 在实际应用方面：由于绝大多数的植物生态幅都有一定的宽度，其宽度越大植物所 具有的生活史型就越多，而在生态幅范围内植物的生活史型可以人为的加以调控，通过 部分的改变生态因子，如调节水分、肥力、光照、温度等，可以使植物的生活史型向不 同的方向转化。进一步明确植物生括史型与环境之间的关系、植物的初生代谢和次生代 谢与植物生活史型的关系。建立植物生活史型的植物形态结构、生长发育、繁殖特性、 生理代谢和环境因子的依据。 以获得营养体为目的的植物可进行v 型培养，可以使植物获得充分的肥料、水分和 良好的光照等。 以获得果实和种子为目的的植物可进行s 型培养。可以对植物的生长环境进行扰 动，包括间隔施肥，水分扰动等。 以获得次生代谢产物为目的的植物进行c 型培养，尽量创造一种胁迫的环境，如温 度胁迫、光照胁迫、减少水肥等。 1 2 迷迭香 1 2 1 迷迭香的生长的自然生境及一般形态特征 1 2 1 1 迷迭香的自然生境及分布 迷迭香属于唇型科迷迭香属植物n9 】，迷迭香原产于欧洲、非洲及地中海沿岸，主产 国是法国、西班牙、南斯拉夫和意大利等，现在全世界各国广泛栽培，据文献记载，在 i 绪论 三国魏文帝时期，迷迭香自西域引进我国妇们。该植物在长江以南地区均可生长。中科院 植物所、北京植物园于1 9 8 1 年首次成功的引种了迷迭香，植物栽培试验取得成功，接 着在烟台、连云港及杭州等地进行了小面积试种。现在贵州独立山县已成为生产迷迭香 的主要基地。目前，国外对迷迭香的研究与应用主要集中在食品工业、化妆品工业和医 药卫生方面，我国在近几年才开始有了初步的研究。 迷迭香是地中海式气候下发育的多年生灌木。所谓地中海式气候，即冬季温和湿 润、夏季炎热干燥的亚热带气候。这种气候出现的地区，除地中海沿岸外，主要在各大 陆的西部，即加里福尼亚沿岸及其一部分内陆地区智利中部、非洲的西南角以及澳大利 亚大陆的东南和西南沿岸。这一干旱的亚热带气候，在地中海区域内，以法国南部的蒙 蔽的历观察点为例，其四季平均温度为：冬季6 7 摄氏度，春季1 3 4 摄氏度，夏季 2 2 6 摄氏度，秋季1 5 2 摄氏度；年温差在1 5 摄氏度左右。八月份的最高温度可超过 3 0 摄氏度，而土表温度甚至可达4 0 摄氏度。白昼的大气湿度降低至2 0 ，而在夜间可 达9 0 。蒸发量大，在晴天中午1 米高处通常超过l 毫升小时。这里的降水由于处于气 旋雨带的边缘，故并不十分稳定，一般在5 0 0 7 5 0 毫米范围内，日照多，夏季尤甚，冬 季虽雨量充沛，但晴天也很多。在西班牙等国，天然的常绿枥林大部分遭到破坏，其退 化的灌丛主要由一些芳香植物占优势组成的矮生灌丛，迷迭香属就是其中的代表植物之 一。总之喜欢在日照良好、通风而排水顺畅的环境生长，喜温耐旱，不适应高温高湿的 环境，生长须选择高坡向阳地段，轻度碱地上种植生长较慢，雨水过多的月份，苗发苗 落叶，尤其是梅雨季节死亡率高达3 0 。耐寒性较好，一般气温在一1 0 以上能正常越 冬。低于此温度会受到一定程度的冻害。 1 2 1 2 迷迭香一般形态特征 迷迭香为多年生常绿小灌木，大略分为直立种和匍匐种，栽培大多以直立种为主。 植株一般4 0 一6 0 厘米，最高达卜2 米，有纤弱、灰白色的分支，全枝具香气。叶对生， 无柄，叶片成线形，似松针状，革质，长约2 5 一2 厘米，上面暗绿色、平滑，下面灰 色，被毛茸，全缘，肥厚多汁，叶片具强烈的辛辣味。茎部在第二年起会开始木质化。 花于叶腋，两性，紫红色，唇形，雄蕊四枚，子房四室；小坚果4 ，平滑，卵球形。花 期4 6 月。枝干褐色，表皮粗糙，幼枝呈四棱形，老枝近圆形，树冠膨大成球状；木质 分枝，在主茎上排列紧密；根系发达，主根入土层2 0 一3 0 厘米。 1 2 2 迷迭香的研究现状及应用前景 1 2 2 1 迷迭香的研究现状 ( 1 ) 化学成分分析方面 对于迷迭香化学成分的研究，国内外有大量的报道，迷迭香含有单萜、倍半萜、二 萜、三萜、黄酮、脂肪酸、多支链烷烃、鞣质及氨基酸等化学成份。b r i e s k o r nc h ， 】- o z e fs e t ，a e s c h b a c kr ，f e r r e r e sf ，s e n d r o ，韩宏星等分别于1 9 6 8 年、1 9 6 9 年、1 9 7 3 年、1 9 8 6 年、1 9 9 4 年、2 0 0 1 年，通过一定的化学分析方法，从迷迭香茎叶中分 l 绪论 离和鉴定了3 3 个黄酮类化合物；1 9 6 4 2 0 0 0 年由t a t e of 、f e l l i nm 、p e r f u m e r 、 f 1 a v o r is t 、f 1 a v o r i s t 、c a n e v ay 、a m i n aa d 、h o uh l 、h a v a s h it 、a r i s a w am 、 n a k a t a n i 、t a t e ot 等从迷迭香中分离鉴定数量最多的是萜类成分，包括单萜、倍半 萜、二萜及三萜类化合物，其中以二萜类化合物最具开发和研究价值；e 1d e e b l 9 9 3 年、t a k e n a k a 等1 9 9 7 年、韩宏星等2 0 0 1 年，鉴定出迷迭香中含有的有机酸为迷迭香酸、 咖啡酸、绿原酸、阿魏酸、l 一抗坏血酸等：采用g c m s 等方法b r i e s k o r nc h 、 g v o z d i k o v a 分别于1 9 7 0 、1 9 7 1 、1 9 9 0 年鉴定迷迭香叶中含有脂肪酸、直链或链烷烃和多 种氨基酸等。 ( 2 ) 迷迭香的抗氧化功能 目前，迷迭香的抗氧化功能主要应用于食品抗氧化剂和防腐剂。迷迭香干叶作为食 品香辛料有着悠久的历史，现代研究表明，迷迭香的非挥发性成分具有明显的抗氧化作 用，其主要有效成分鼠尾草酚的抗氧化活性和b h a 相当，迷迭香酚的抗氧化活性是b h t 和b h a 的5 倍。它是新一代纯天然抗氧化剂，彻底避免了合成抗氧化剂的毒副作用和高 温分解的弱点。一毒理实验和高温油炸实验证明，该产品具有安全、高效、耐热、广谱 等特点。迷迭香独特的抗氧化功能已在国外进行了广泛研究与应用，但我国在这方面研 究刚刚起步，其应用却几近空白。 ( 3 ) 迷迭香的药理作用 本草拾遗：“主恶气”。国药的药理学：“芳香健胃，亢进消化机能。” 中国药植图鉴：“强壮，发汗，健胃，安神”。有慢性胆囊瘘的狗以迷迭香碱5 一 1 0 m g k g 静脉注射，能促进胆汁的排泄。迷迭香碱还能加强大脑皮层的抑制过程，有 催眠、抗惊厥作用。5 2 0 m g k g 可降低麻醉猫血压，这是由于对心脏的抑制及扩血管 所致。它还能防止大鼠实验性胃溃疡，其毒性不大。迷迭香叶的挥发油对金色葡萄球 菌、大肠杆菌、霍乱弧菌等有显著的抗菌作用。迷迭香中所含的香叶木甙能降低毛细血 管渗透性和毛细血管脆性的增加，作用比芦丁强，并且毒性小u 引。 现代药理研究表明，迷迭香酸还具有抗氧化，抗血拴、抗血小板聚集、抗炎、抗 菌、抗小鼠s 1 8 0 肉瘤乜、抗病毒等多种药理作用。1 9 9 0 年德国n a t t e r m a n n 公司已将 迷迭香酸作为解热、镇痛j 抗炎药投放市场。迷迭香酸还具有免疫调节作用，给大鼠 1 m g k g 体重一1 0 0 m g k g 体重剂量，可以抑制被动皮肤过敏，给予1 0 m g k g 时可修复 动物体内细菌导致的热杀伤。对实验性关节炎有明显的抑制作用，能抑制胶原的合成和 再生，改善和治疗胶原性疾病心引。 新泽西州一所大学食品科学系的何志棠教授带领他的小组作了一系列的动物实验， 研究表明，迷迭香能很好地预防癌细胞的形成和发展，不管是内服还是外用，它都有能 够将癌症的患病机会减少到5 0 。此外，迷迭香还有助于放松肌肉，包括消化道和子宫 内的平滑肌，也正是因为如此，它常常被用来解除胃部的不适感和妇女经期的腹痛。 加拿大多伦多综合医院从事香草药效和芳香疗法研究的初濑川熏药剂师建议给有呼 l 绪论 系疾病、消化器官疾病、循环系统疾病， 是迷迭香，因为它具有杀菌，消除不安， 梢血管的血液循环等作用。 ( 4 ) 迷迭香有效成分的作用机理 关节肿痛症和外伤的患者送香草、鲜花的品种 消除疲劳，强壮心脏，促进废物代谢和促进木 现已公认迷迭香是一种高效的天然抗氧化剂。抗氧化剂按其作用原理可分为：1 ) 自 由基终止剂，大多数为酚类结构的化合物，如叔丁基羟基苯甲醚( b h a ) 、二叔丁基羟基 甲苯( b h t ) 、叔丁基氢醌( t b h q ) 和生育酚等；2 ) 还原剂，如抗坏血酸及其盐类、亚硫酸 及其盐类、核黄素等；3 ) 螯合剂，如e d t a 、柠檬酸、植酸等：4 ) 单线态氧抑制剂，如胡 萝卜素等。迷迭香抗氧化剂不但是一种自由基终止剂，而且是一种单线态氧抑制剂。从 迷迭香中提取的抗氧化成分除黄酮外，主要是鼠尾草酚、鼠尾草酸、迷迭香酸和迷迭香 酚，它们都具有二酚双萜的活性部位。此外，迷迭香中还含有迷迭香二酚、迷迭香醌等 多种不同的酚类，这些酚类物质之间以加合作用来表现整体的抗氧化性出引。并且这些成 分都不容易挥发，具有良好的热稳定性。研究显示，在密封的条件下，将迷迭香抽提物 以2 0 4 加热1 8 小时，或在2 6 0 下加热1 小时，其活性都不受影响：在2 0 4 露空加热 条件下，其抗氧化活力在半小时后仍能保留8 3 ，l 小时后能保留7 4 。由此可见，迷迭 香抽提物能耐受喷雾干燥、挤压及烘烤的高温叫川。迷迭香的这些抗氧化成分作为断链型 自由基终止剂，是通过捕获过氧自由基来抑制过氧化链式反应的进行，由于生成的酚氧 自由基相对稳定，它与类脂化合物反应很慢，从而阻断了自由基链传递和增长，抑制氧 化过程的进展比驯。 迷迭香酸最早由e l i s s 从迷迭香中被分离纯化。它是一种有一定生理活性的酚酸类 化合物陋”卵3 ，其结构特点是两个苯环上有四个一0 h 。因此，它是迷迭香中一种有效的抗氧 化成分。实验结果表明，迷迭香酸有温和的抗血栓作用，其机理可能与抗血小板聚集和 增加纤维蛋白溶解活性有关1 。黄炼栋等心钉报道，迷迭香酸的抗炎机理可能是，1 ) 与抑 制花生四烯酸代谢中的5 一脂氧化酶( 5 一l 0 ) 有关。2 ) 对补体依赖性p g l 2 的合成产生抑制 作用，干扰不同途径c 3 转化酶的活性。3 ) 抗氧化及消除自由基。 ( 5 ) 应用方面 食品工业：主要用于食品抗氧化剂和防腐剂的应用。 迷迭香的抗氧化性最早发现于五十年代初期，但因为当时注重合成抗氧化剂的应 用，使得迷迭香抗氧化剂的研究工作停滞了近2 0 年，直到六十年代术陆续出现了有关 迷迭香抗氧化剂的报道和专利。 ， 美国和日本是研究迷迭香抗氧化剂最早的国家。美国f d a 组织的研究表明，目前最 常用的人工合成食品抗氧化剂b h t 对人体的肝脏和脏外器官( 如：肠道粘膜、肺等) 的 酶有诱发作用，而且b h t 很有可能通过增加微粒体酶将消化了的食品转化为有毒物或致 癌物。因此，寻求高效、安全的食品抗氧化剂已成为国际食品界的当务之急。 r 本用迷迭香的9 5 乙酸提取物制成防止香精香料变质的添加剂，并添加于类胡萝 l 绪论 卜索等天然食用色素，防止其氧化褪色。中国科学院经过十几年对迷迭香的研究，不但 完成了引种栽培的实验，在抗氧化有效成分提取、分离和结构鉴定，抗氧化效能实验， 生产工艺流程和超临界c 0 2 萃取工艺的研究，以及迷迭香精油产量成分、香气特征的研 究等方面，都取得可喜的成果。王夺元等。m 3 研究发现，迷迭香酚和鼠尾草酚对单重态氧 有很强的猝灭作用，为从天然植物中选择高效抗氧化剂提供了基础数据。 迷迭香干叶作为食品香辛料有着悠久的历史，现代研究表明，迷迭香挥发性成分有 着明显的抗氧化的作用；迷迭香提取物及二萜酚类成分具有明显的抗癌生物活性。迷迭 香的主要抗氧化成分有：迷迭香酚、表迷迭香酚、异迷迭香酚、迷迭香酸、迷迭香二 酚、鼠尾草酚、鼠尾草酸等。美国在7 0 年底末获得专利( 专利号3 9 5 0 2 6 6 ) ，并推出 “r m ”、“p r i s t i n e ”、“h e r b u l o x ”等迷迭香抗氧化剂产品。日本p c t i n t p 等于1 9 9 3 年 通过大量的添加试验和病理学研究表明，迷迭香食品抗氧化剂既具有很好的抗氧化作 用，又有抗微生物作用，并且对人体无害，是当代公认的第三代食品抗氧化剂。目前己 广泛用于鱼类、油炸食品、肉类和食用油的长期储存，如在腊肠中添加迷迭香食品抗氧 化剂，既能延长保质期，又能增加风味；f r a n c e s c op 等于1 9 9 3 在冻牛肉汉堡中加0 3 的鲜迷迭香茎叶，不但能保护其未被氧化，而且味道更加鲜美，达到改善口感的目的。 医药卫生： p a r i sa 等于1 9 9 3 年大量的研究表明迷迭香中所含有的二萜酚类成分能抗h 工v 的生物 活性，大量研究表明，其抗h 工v 的生物活性与二萜酚的邻位酚羟基有密切关系，对该类 化合物进行结构修饰，有望开发出新的抗爱滋病药物。川； h u a n gm t 、h o n gc t 等于1 9 9 4 年研究发现，迷迭香提取物具有抗肿瘤的作用： 迷迭香干叶7 0 乙醇提取物对尿酶和k b 细胞有明显的抑制活性，其二萜酚类化合物 具有明显的抑制k b 细胞和尿酶的作用，且无明显的细胞毒素，有望开发出新的治疗尿结 石和抗癌的药物。性1 。 h o f l e r1 9 8 7 、j o y e u x1 9 9 0 、张亮等1 9 9 1 年的研究发现迷迭香具有抗肝炎和保肝的 作用；迷迭香酸具有明显的解热、镇痛、抗炎、抗氧化、抗血栓和溶解纤维蛋白的活 性，本品还有望开发成为抗血栓新药挫m ；陈淑珍等”研究迷迭香酸对大鼠中性粒细胞自 由基生成和溶酶体酶释放的影响，结果显示迷迭香酸对大鼠中性粒细胞呼吸爆发和脂质 过氧化及通过降低细胞内c a 2 + 浓度而抑制溶酶体酶的释放。另有报道。h 3 ，迷迭香酸对 h ：0 ：引起的大鼠红细胞溶血和脂质过氧化有显著的抑制作用，对由v i t c n a d p n a 或f e 2 + 半胱氨酸诱一发的大鼠脑、肝、肾微粒体的脂质过氧化也都有很强的抑制作用。 迷迭香中含有大量的黄酮类成分，现代药理研究表明，该类成分多数具有明显抗氧 化和心血管方面作用，对其深入研究，有望开发成为新一代治疗心脑血管系统疾病的药 物引。 西班牙已用迷迭香水提取物开发出具有防治脱发、秃发、头皮屑及刺激头发生长增 加头发韧性作用的专利沈发水( s p a n ，e s 2 0 0 2 5 8 9 ) ： l 绪论 在欧洲国家，1 9 9 3 年用迷迭香提取物和富硒水开发出治疗静脉曲张、痔疮、湿疹、 牛皮癣、银屑病和皮肤感染的药物； 迷迭香精油具有抑制胰岛素释放和提高血糖的作用； 近年来又开发出治疗脂肪过多性肥胖症的专利减肥产品等。 日用品： h i s a t o m i 等( 1 9 9 7 ) 的专利表明迷迭香酸能抑制透明质酸酶的活性，透明质酸是一 种结缔组织的粘多糖，它有助于阻滞入侵的微生物及毒性物质侵入后在表皮内扩散，从 而迷迭香酸可保持透明质酸在表皮细胞长时间存在，因此迷迭香酸是化妆品中优良的添 加剂。 c h e no m l 等( 1 9 9 7 ) 发现迷迭香酸有很强的抗氧化活性，在国际上迷迭香酸用于化妆 品已有多项专利。e n g l b e r g e rw 。玎1 等( 1 9 9 8 ) 认为迷迭香酸可抑制格兰氏阴性菌大肠杆 菌的生长。真菌试验表明，迷迭香酸可抑制人的表层真菌一红色毛藓菌和深层真菌一白 念珠菌。因此这产