3个乌桕品种叶片花青素成分研究

摘要  以“连桕1号”“云台红桕”和“云台金桕”为研究对象，利用超高效液相色谱-质谱联用技术定性定量分析其叶片转色前和转色后花青素成分与含量。结果表明：3个乌桕品种中共检测到14种花青素物质，分别为锦葵花素、天竺葵色素、飞燕草素、芍药色素、矢车菊素半乳糖苷、异鼠李素、矢车菊素、矢车菊素双葡萄糖苷、矮牵牛色素、槲皮素、芦丁、原花色素B4、双聚原矢车菊苷元和山奈酚，其中矢车菊素半乳糖苷、芦丁为3个乌桕品种叶片转色后共有的主体成分。矢车菊素半乳糖苷是“云台红桕”转色后叶片呈现红色的主要色素成分；芦丁是“云台金桕”叶片变黄的主要原因。花青素类型主要为芦丁类、矢车菊素类和其他类。叶片转色后矢车菊素类含量由高至低依次为“连桕1号”>“云台红桕”>“云台金桕”，叶片转色后芦丁类含量由高至低依次为“云台金桕”>“连桕1号”>“云台红桕”。

关键词  乌桕；新品种；叶片；花青素；超高效液相色谱-质谱联用技术

中图分类号  R284.1  文献标识码  A  文章编号  0517-6611（2024）18-0171-05

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2024.18.037

开放科学（资源服务）标识码（OSID）：

Study on Anthocyanins Components in the Leaves of Three Sapium sebiferum Varieties

ZHENG Xu， LIU Xing-man，ZHAO Wen-jing et al

（Lianyungang Academy of Agricultural Sciences， Lianyungang， Jiangsu 222000）

Abstract  Using “Lianjiu No.1”， “Yuntaihongjiu” and “Yuntaijinjiu” as research objects， the anthocyanin components and content of their leaves before and after color transformation were qualitatively and quantitatively analyzed using ultra-high performance liquid chromatography-mass spectrometry technology.The results showed that a total of 14 anthocyanins were detected in leaves from three varieties， including malvidin，pelargonidin，delphinidin，peonidin，cyanidin 3-galactoside，isorhamnetin，cyanidin，cyanidin 3，5-diglucoside，petunidin，quercetin，rutin，procyanidin B4，procyanidin B2 and kaempferol. Cyanidin 3-galactoside and rutin were the main anthocyanin components of three varieties. The cyanidin 3-galactoside was the main pigment component for the red colored leaves of “Yuntaihongjiu”; rutin was the main reason for the yellow colored leaves of “Yuntaijinjiu”. The main anthocyanins types in three varieties were rutins， cyanidins and others. After the color change of leaves， the content of cyanidins from high to low was in order of “Lianjiu No.1”>”Yuntaihongjiu”>”Yuntaijinjiu”. After the color change of leaves， the content of rutins from hight to low was in order of “Yuntaijinjiu” > “Lianjiu No.1” > “Yuntaihongjiu”.

Key words  Sapium sebiferum;New variety;Leaves;Anthocyanins;Ultra-high performance liquid chromatography-mass spectrometry

基金项目  中央财政林业科技推广示范资金项目（苏〔2021〕TG12）；江苏省苏北专项（SZ-LYG202142）；连云港市财政局专项资金项目（QNJJ2205）。

作者简介  郑旭（1994—），男，江苏连云港人，助理研究员，硕士，从事观赏树种栽培技术研究。

*通信作者，高级农艺师，硕士，从事农业新品种、新技术推广与应用。

收稿日期  2023-07-14

乌桕属大戟科（Euphorbiaceae）多年生高大落叶乔木，在我国栽培和利用历史已有1 000多年，以黄河流域为界，纬度较低地区为乌桕主产地［1-2］。乌桕是集能源、药用、材用、观赏为一体的多用途树种，具有较高的经济价值、推广应用价值。此外，乌桕树冠高大整齐，叶色秀丽，秋叶深红、紫红或金黄，可用于行道树、园景树，也可孤植、丛植或列植于广场绿地或森林公园的池畔、水旁等地方，形成良好的观赏效果［3］。

花青素是一种广泛存在于植物体中的天然色素，具有抗炎、抗肥胖、抗氧化等生物功效。研究发现在植物体内主要存在6类花青素，分别为飞燕草素、矮牵牛素、锦葵色素、天竺葵素、矢车菊素和芍药色素［4-5］。花青素不仅赋予植物色彩，还可以增强植物耐逆境胁迫以及繁殖后代的能力［6-7］。李玲［8］和薛莉［9］对叶片色素和花色研究发现，矢车菊素类花青苷、矮牵牛色素是红色植物的主导色素。目前关于乌桕皮油和梓油等资源开发利用［10-12］、抗逆机理［13］、繁育［14-16］、遗传学［17-19］等方面研究较多，但关于乌桕叶片花青素的研究报道较少，仅见部分乌桕品种叶片色素含量或者花色苷等化学成分的分析［20-23］。鉴于此，笔者以“连桕1号”“云台红桕”和“云台金桕”为研究对象，利用超高效液相色谱-质谱联用技术研究3个乌桕品种叶片花青素的含量、种类、比例变化特性，为乌桕叶色改良和利用开发价值提供参考。

1  材料与方法

1.1  试验材料

试验材料为3株树龄12年、生长健壮、长势基本一致、秋季转色后叶色分别为紫红色、鲜红色和金黄色的乌桕单株“连桕1号”“云台红桕”和“云台金桕”，来源于连云港市农业科学院东辛实验基地乌桕种质资源库。于2021年9月14日和11月10日10：00取样2次，每个处理3次重复，因树冠由外到内、由上到下叶片遮挡程度不同，其内部光照强度、温度以及叶片生态功能都相对较弱，导致树冠各部位叶片花青素含量有所差异，所以该研究选取树冠1/2处相同部位叶片，更具有代表性。

标准品锦葵花素、天竺葵色素、飞燕草素、芍药色素、矢车菊素半乳糖苷、异鼠李素、矢车菊素、矢车菊素双葡萄糖苷、矮牵牛色素、槲皮素、芦丁（芸香苷）、原花色素B4、双聚原矢车菊苷元和山奈酚购于sigma公司，所有标准品纯度≥98%。数据采集仪器系统主要包括超高效液相色谱仪（Vanquish，UPLC，Thermo，USA）和高分辨质谱仪（Q Exactive，Thermo，USA）。

1.2  试验方法

1.2.1

色谱和质谱条件。色谱柱为Waters HSS T3（50 mm×2.1 mm，1.8 μm）；流动相A相为超纯水（含0.1%甲酸），B相为乙腈（含0.1%甲酸）；流速0.3 mL/min；柱温40 ℃；进样量2 μL；洗脱梯度：0 min水/乙腈（95∶5，V/V），1 min水/乙腈（95∶5），6 min水/乙腈（70∶30），7 min水/乙腈（5∶95），8 min水/乙腈（5∶95），8.1 min水/乙腈（95∶5），10 min水/乙腈（95∶5）。采用电喷雾离子源（ESI），鞘气4 053.0 kPa；辅助气10 032.5 kPa；离子喷雾电压3 000 V；温度350 ℃；离子传输管温度320 ℃。扫描模式为单离子检测（SIM）模式；扫描方式为负离子。

1.2.2  定性分析。精确称量0.1 ～ 0.5 g样品，加入1 mL甲醇∶水∶甲酸的混合物（70∶30∶1，V/V/V）；将样品高速涡旋并超声处理20 min。2 000 r/min离心10 min，重复提取2次；将上清液通过0.22 μm的尼龙过滤器过滤，上机。

1.2.3  定量分析。精密称取锦葵花素、天竺葵色素、飞燕草素等14种花青素标准品，溶于甲醇，依次配制成50、100、200、300、500、800、1 000、2 000 ng/mL，每个浓度上样20 μL，测定目标峰面积。在“1.2.1”色谱和质谱条件下，以标准品浓度为自变量（X）、峰面积为因变量（Y）进行线性回归，建立锦葵花素、天竺葵色素、飞燕草素等14种花青素标准曲线进行定量分析（表1），重复3次，计算各成分含量。

2  结果与分析

2.1  不同乌桕品种叶片花青素鉴定

利用液相色谱-质谱联用技术对3个乌桕品种秋叶花青素成分进行定性分析，根据各成分保留时间、预期分子量和检测分子量，结合标准品和样品总离子流色谱图（图1～2）对其主要成分进行结构鉴定，共检测到14种花青素成分（表2），分别是锦葵花素、天竺葵色素、飞燕草素、芍药色素、矢车菊素半乳糖苷、异鼠李素、矢车菊素、矢车菊素双葡萄糖苷、矮牵牛色素、槲皮素、芦丁、原花色素B4、双聚原矢车菊苷元、山奈酚。

2.2  不同乌桕品种叶片花青素含量

以“连桕1号”叶片转色前锦葵花素含量测定为例，首先将采取的乌桕叶片进行预处理，取样重复3次，接着将已处理的样品上机测定，使用已事先建立标准曲线的液质联用仪进行液相分离和质谱鉴定，进而得到锦葵花素总离子流色谱图，通过仪器读取和数据处理得到“连桕1号”叶片转色前锦葵花素浓度为3.260 ng/mL，换算单位得0.007 mg/kg。

3个乌桕品种叶片花青素含量见表3。叶片转色前，“连桕1号”的14种花青素物质中含量占其花青素总量1%以上（含1%）的主体成分共4种，其中芦丁占94.914%；“云台红桕”中主体成分共5种，芦丁占92.120%；“云台金桕”中主体成分共1种，芦丁占97.582%。芦丁为3个品种共有主体成分。

3个乌桕品种叶片主体成分中，芦丁含量相差不大，但“连桕1号”和“云台金桕”中芦丁含量分别是“云台红桕”的1.31和1.66倍；“云台金桕”中飞燕草素含量分别是“连桕1号”和“云台红桕”的1.90和1.16倍。“云台红桕”中矢车菊素半乳糖苷含量分别是“连桕1号”和“云台金桕”的1.80和3.09倍。“连桕1号”和“云台红桕”中槲皮素含量分别为“云台金桕”的2.70和3.31倍。

叶片转色后，“连桕1号”的14种花青素物质中含量占其花青素总量1%以上（含1%）的主体成分共2种，其中矢车菊素半乳糖苷和芦丁分别占87.534%和10.532%，合计98.066%。“云台红桕”中主体成分有2种，其中矢车菊素半乳糖苷和芦丁分别占87.910%和9.234%，合计97.144%。“云台金桕”中主体成分共5种，芦丁、矢车菊素和矢车菊素半乳糖苷分别占74.795%、11.099%和10.233%，合计96.127%。矢车菊素半乳糖苷和芦丁为3个品种共有主体成分。矢车菊素半乳糖苷主要存在于“连桕1号”和“云台红桕”中，“云台金桕”中含量较少。