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摘要 [目的]明确不同盐浓度对香菜光合色素的生理效应。[方法]以自行培养的香菜作为试验材料，采用紫外分光光度法研究了不同浓度的盐胁迫对香菜叶绿素a、叶绿素b、叶绿素总含量、类胡萝卜素及色素含量的影响。[结果]试验表明，Na+低浓度（50 mmol/L）胁迫时，香菜中叶绿素等有机物有所积累，100 mmol/L盐浓度处理的香菜中叶绿素含量最高，营养物质积累最多，当盐浓度超过200 mmol/L后香菜的生长受到明显的抑制作用。[结论]研究可为香菜生产的盐浓度调节提供参考依据。
关键词 光合色素；盐浓度；香菜
中图分类号 S636.9 文献标识码 A 文章编号 0517-6611（2014）26-09161-03
Effects of Salinity on Photosynthetic Pigment Production of Coriandrum sativum
QU Ying-min， LI Jing-mei et al
（College of Electronics and Information Engineering， Changchun University of Science and Technology， Changchun， Jilin 130022； College of Life Science and Technology， Changchun University of Science and Technology， Changchun， Jilin 130022）
Abstract [Objective] To determine physiological effect of different salt concentration on pigment of Coriandrum sativum. [Method] The different concentrations of Na+ making stress on indoor sand-culture Coriandrum sativum of chlorophyll a， chlorophyll b， total chlorophyll， carotenoids and pigment were measured by using the ultraviolet spectrophotometer. [Result] The results show that， when Na+ solution is in low concentration （50 mmol/L）， the chlorophyll content were increased than the control group. When under 100 mmol/L Na+ concentration， Coriandrum sativum has the highest content of chlorophyll in the most nutrients accumulation. High concentration （200 mmol/L） would inhibit the growth of Coriandrum sativum. [Conclusion] The study can provide reference basis for adjusting salt concentration in production of Coriandrum sativum.
Key words Photosynthetic pigment； Salt concentration； Coriandrum sativum
香菜（Coriandrum sativum）是一种种植历史久远、分布广泛、生长周期短、价格低廉的植物，它不仅是餐桌上的必备，而且在医药方面也有较多应用，中药多以香菜全草入药，对治疗麻疹、消化不良、感冒风寒、发热头痛、痢疾下泄等有良好的功效。對于香菜成分的分析，陆占国等采用气相色谱/质谱（GC/MS）对水蒸气蒸馏得到的香菜茎叶精油芳香成分进行了分析[1-2]，检测出86个成分，其中49种被鉴定，醇类和醛类化合物最多，分别为39.598%和31.955%，酯类化合物3.939%，碳水化合物6.582%。对于香菜功能性的研究，潘红艳等研究证明香菜无水乙醇提取物对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌有一定的抑制作用[3]；周凌霄等也证明了香菜浸出汁对部分细菌和霉菌的生长有较强的抑制作用[4-5]。
光合色素即在光合作用中参与吸收、传递光能或引起原初光化学反应的色素，主要包括叶绿素、类胡萝卜素和藻胆素。叶绿素和类胡萝卜素存在于高等植物中，而藻胆素仅存在于藻类中。类胡萝卜素具有吸收传递光能的作用，同时，还可以在强光下逸散能量，保护叶绿素。类胡萝卜素总是和叶绿素一起存在于高等植物的叶绿体中，此外在果实、花冠、柱头等器官的有色体中也有发现。叶绿素直接参与光能的吸收、传递、分配和转化等过程，在医疗、食品、日化工业等领域已有广泛应用[6]。叶绿素的提取方法主要有以下几种：丙酮研磨法、抽滤法、有机溶剂浸泡法、超声波提取法、微波辅助提取法和超临界流动萃取法[7]。叶绿素具有改善便秘、降低胆固醇、抗衰老、排毒消炎、脱臭、抗癌抗突变等功能。因此，近年来关于叶绿素的提取国内外已经有不少报道[8-15]。随着研究的一步步深化，叶绿素的其他生理功能会被相继开发利用，对叶绿素的需求量也会日益增加，继而叶绿素的生产、分离、提取等工业也会逐渐受到重视。
笔者以自行培养的香菜作为试验材料，采用紫外分光光度法研究了不同浓度的盐胁迫对香菜叶绿素a、叶绿素b、叶绿素总含量、类胡萝卜素及色素含量的影响，明确盐浓度对香菜色素的生理效应，为香菜生产的盐浓度调节提供依据。 1 材料与方法
1.1 材料
香菜种（品种名称：速生油绿大叶香菜，常规种，纯度95.0%，发芽率80%）购自长春市双丰农业开发研究所；氯化钠（NaCl，分析纯，含量不少于99.5%）、丙酮（C3H6O）、無水乙醇（C2H5OH，分析纯），购自北京化工厂。
主要仪器设备：花盆，购于长春当地花鸟鱼虫市场；容量瓶（500、1 000 ml）；广口瓶（500 ml）；试管（20、50 ml）；离心管（5、50 ml）；移液管（10 ml）；量筒（100 ml）；烧杯（100 ml）；微量移液器（100、1 000 μl）；电子天平（感量0.000 1 g，型号：AL204），梅特勒-托利多仪器上海有限公司；恒温水浴锅（型号：HH-S6），金坛市医疗仪器厂；电热鼓风干燥箱（型号：GZX-9070 MBE），上海博讯实业有限公司医疗设备厂；紫外可见分光光度计（型号：U-2800），日本日立集团。
1.2 方法
1.2.1 香菜的种植、培育。
香菜种子购于农贸市场，首先使用研钵进行破种，采用温汤浸种方法进行预处理。先将种子用洁净纱布包扎好，放在25 ℃的恒温水箱中浸泡24 h。根据节气、湿度和天气情况，将种子进行播种，距离土壤表面约2 cm处，适度浇水，保持土壤松软。控制温度、水分、光照等条件。香菜种子第3天发芽，10 d后长出最初的2片子叶，将土壤放入相同规格的花盆中待移植。
4片真叶时，将生长状况基本相同的香菜苗进行标记，根据气温湿度情况，在傍晚将小苗进行分盆培养，间距3～4 cm，在室温进行培养。
用电子天平分别称取2.925、5.850、11.700、17.550 g NaCl固体，将称量好的NaCl分别放在烧杯中，用少量蒸馏水溶解。取一个1 000 ml容量瓶，检查是否漏水。然后把溶液转移到1 000 ml容量瓶中，用蒸馏水多次洗涤烧杯，并把洗涤液全部转移到容量瓶里，转移时用玻璃棒引流，加入适量蒸馏水，振摇。当加入蒸馏水液面离标线0.5～1.0 cm时，用滴管小心滴加，直到液面的凹面正与标线相切，塞紧瓶盖，混合均匀。将不同浓度的盐溶液倒入4个1 000 ml广口瓶中，分别标记1～4。
待分盆后的小苗生长情况稳定后，进行分组，一共分为5组，每组有6棵香菜苗。在每天的同一时刻，对1～5组分别用浓度为0、50、100、200、300 mmol/L的盐水进行灌溉，每棵苗灌溉约33 ml盐水，每组共灌溉200 ml盐水。保持适宜的温度、光照条件，处理20 d。
1.2.2 紫外分光光度法测量叶绿素。
每组取生长状态良好的香菜3株，每株取1个叶片，将叶片清洗干净、去除大叶脉，平均分为2组，每组0.2 g。分别剪碎置于相应试管中，分组标记。用纯丙酮溶液作提取剂，每个试管加入乙醇10 ml、丙酮10 ml，置于无光低温环境中，直至残渣无色。置紫外分光光度计上测645、662和470 nm波长下的吸光度，每个试管中的溶液测3次。再用Arnon法计算出叶绿素a、叶绿素b、叶绿素总量、类胡萝卜素和色素的含量。
2 结果与分析
利用紫外分光光度计，测量香菜中的叶绿素在470、645和662 nm波长下的吸光度，通过Arnon法计算出叶绿素a、叶绿素b、类胡萝卜素、叶绿素总量及色素含量的浓度，进而利用SPSS软件单因子方差分析方法整理叶绿素a、叶绿素b、类胡萝卜素、叶绿素总含量和色素含量的数据，得表1。
2.1 不同盐浓度下香菜的叶绿素a含量
由表1和图1可以看出，NaCl浓度为100 mmol/L的条件下叶绿素a的含量最高，与对照组相比叶绿素a的含量在50～200 mmol/L的浓度范围均有增加，只有300 mmol/L浓度的NaCl溶液抑制了叶绿素a的生成，且各个组间的差异显著。从这组试验可以看出，低浓度NaCl溶液可以促进香菜的生长，而高浓度会抑制香菜生长。香菜的生长、叶绿素的合成都离不开酶的作用，低Na+浓度时，增强了酶的活性，加速了植物的生理代谢，积累有机物；而过高的Na+浓度超过了酶的活性限度，破坏了物质的循环途径、生产代谢，抑制了香菜的生长，盐浓度过高会使香菜渗透压失衡，破坏细胞结构造成失水枯萎，不能进行正常的生理活动。
3 讨论
在NaCl的胁迫下，香菜的生长状况、光合色素的积累均受到不同程度的影响。该试验用紫外分光光度法测定了叶绿素在470、645和662 nm波长下的吸光度。试验结果表明，盐溶液的浓度对香菜叶绿素a、叶绿素b、叶绿素总含量、类胡萝卜素、光合色素的合成有不同程度影响作用，NaCl浓度为100 mmol/L时叶绿素a、叶绿素b和叶绿素总含量最高，且各个组间差异显著。综上所述，盐浓度为100 mmol/L时，最适合植株的生长与营养物质的贮存，最有利于香菜中叶绿素等营养物质的合成和积累，若应用目的为获得大量的叶绿素，应采用100 mmol/L的NaCl溶液进行处理，可以作为提取叶绿素等物质的原材料。试验中检测叶绿素的紫外分光光度法具有测量相对偏差小、分析速度快、灵敏度较高、重复性好等优点，是检测植物微量元素的理想方法。
基于目前研究进展表明，叶绿素具有改善便秘、降低胆固醇、抗衰老、排毒消炎、脱臭、抗癌抗突变等功能，该试验利用紫外分光光度计来测量香菜在不同盐浓度下香菜中叶绿素的含量，增加了香菜的开发方向和应用领域，对人们饮食和健康具有重大意义。
参考文献
[1] 陆占国，郭红转，李伟.芫荽茎叶精油化学成分分析[J].食品与发酵工业，2006，32（2）：96-98.
[2] 陆占国，郭红转，李伟，等.超临界CO2萃取芫荽芳香成分及GC/MS解析[J].哈尔滨商业大学学报：自然科学版，2006，22（2）：37-39.
[3] 潘红艳，高唯，宫智勇.香菜中天然抑菌成分的提取及其抑菌效果研究[J].武汉工业学院学报，2012，3（31）：18-21.
[4] 周凌霄，杨荣华，岳富浩.芫荽抗菌作用研究[J].中国调味品，2001（2）：20-22.
[5] 陆占国，郭红转，孙胜敏.索氏提取芫荽茎叶精油的化学组成及其抗菌活性[J].化学研究，2007，18（1）：70-73.
[6] WEN A Q，THOMAS G J.UV Resonance Raman spectroscopy of differences in DNA organization of viruses[J].Bio-chemistry，1998，45：247.
[7] 刘颖芬，辛乃宏，刘洪岩.超临界CO2萃取技术在β-胡萝卜素提取中的应用研究[J].天津科技，2011（5）：14-16.
[8] 王宁芳.蔬菜中叶绿素的提取和检测[J].河北农业科学，2009，13（1）：166-168.
[9] 陈新香，蔡碧琼，黄明增，等.红薯叶叶绿素的提取工艺及稳定性[J].广州化工，2013，41（16）：72-75.
[10] 谢惠波，曹家松，龚红月，等.空心菜中提取叶绿素试验条件的研究[J].泸州医学院学报，2011，34（4）：358-360.
[11] 柳新平，王新明，周开文，等.叶绿素在肿瘤防治中的应用研究进展[J].中国肿瘤临床与康复，2007，14（3）：269-271.
[12] 王巍杰，贾晓冬.菠菜叶中叶绿素a和其他有效成份的分离提纯[J].河北理工学院学报，2006，28（2）：122-124.
[13] 张斌，李怀样，胡明波.鲜菠菜中叶绿素B的分离及荧光性质研究[J].临沂师范学院学报，2007，29（6）：54-56.
[14] 李菲，任美燕，耿慧欣，等.小麦叶片光合色素提取方法比较[J].生物学教学，2011，36（12）：36-37.
[15] 郑国栋，欧阳文，颜苗，等.叶绿素及其衍生物的药理研究进展[J].中南药学，2006，4（2）：146-148.
关键词 光合色素；盐浓度；香菜
中图分类号 S636.9 文献标识码 A 文章编号 0517-6611（2014）26-09161-03
Effects of Salinity on Photosynthetic Pigment Production of Coriandrum sativum
QU Ying-min， LI Jing-mei et al
（College of Electronics and Information Engineering， Changchun University of Science and Technology， Changchun， Jilin 130022； College of Life Science and Technology， Changchun University of Science and Technology， Changchun， Jilin 130022）
Abstract [Objective] To determine physiological effect of different salt concentration on pigment of Coriandrum sativum. [Method] The different concentrations of Na+ making stress on indoor sand-culture Coriandrum sativum of chlorophyll a， chlorophyll b， total chlorophyll， carotenoids and pigment were measured by using the ultraviolet spectrophotometer. [Result] The results show that， when Na+ solution is in low concentration （50 mmol/L）， the chlorophyll content were increased than the control group. When under 100 mmol/L Na+ concentration， Coriandrum sativum has the highest content of chlorophyll in the most nutrients accumulation. High concentration （200 mmol/L） would inhibit the growth of Coriandrum sativum. [Conclusion] The study can provide reference basis for adjusting salt concentration in production of Coriandrum sativum.
Key words Photosynthetic pigment； Salt concentration； Coriandrum sativum
香菜（Coriandrum sativum）是一种种植历史久远、分布广泛、生长周期短、价格低廉的植物，它不仅是餐桌上的必备，而且在医药方面也有较多应用，中药多以香菜全草入药，对治疗麻疹、消化不良、感冒风寒、发热头痛、痢疾下泄等有良好的功效。對于香菜成分的分析，陆占国等采用气相色谱/质谱（GC/MS）对水蒸气蒸馏得到的香菜茎叶精油芳香成分进行了分析[1-2]，检测出86个成分，其中49种被鉴定，醇类和醛类化合物最多，分别为39.598%和31.955%，酯类化合物3.939%，碳水化合物6.582%。对于香菜功能性的研究，潘红艳等研究证明香菜无水乙醇提取物对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌有一定的抑制作用[3]；周凌霄等也证明了香菜浸出汁对部分细菌和霉菌的生长有较强的抑制作用[4-5]。
光合色素即在光合作用中参与吸收、传递光能或引起原初光化学反应的色素，主要包括叶绿素、类胡萝卜素和藻胆素。叶绿素和类胡萝卜素存在于高等植物中，而藻胆素仅存在于藻类中。类胡萝卜素具有吸收传递光能的作用，同时，还可以在强光下逸散能量，保护叶绿素。类胡萝卜素总是和叶绿素一起存在于高等植物的叶绿体中，此外在果实、花冠、柱头等器官的有色体中也有发现。叶绿素直接参与光能的吸收、传递、分配和转化等过程，在医疗、食品、日化工业等领域已有广泛应用[6]。叶绿素的提取方法主要有以下几种：丙酮研磨法、抽滤法、有机溶剂浸泡法、超声波提取法、微波辅助提取法和超临界流动萃取法[7]。叶绿素具有改善便秘、降低胆固醇、抗衰老、排毒消炎、脱臭、抗癌抗突变等功能。因此，近年来关于叶绿素的提取国内外已经有不少报道[8-15]。随着研究的一步步深化，叶绿素的其他生理功能会被相继开发利用，对叶绿素的需求量也会日益增加，继而叶绿素的生产、分离、提取等工业也会逐渐受到重视。
笔者以自行培养的香菜作为试验材料，采用紫外分光光度法研究了不同浓度的盐胁迫对香菜叶绿素a、叶绿素b、叶绿素总含量、类胡萝卜素及色素含量的影响，明确盐浓度对香菜色素的生理效应，为香菜生产的盐浓度调节提供依据。 1 材料与方法
1.1 材料
香菜种（品种名称：速生油绿大叶香菜，常规种，纯度95.0%，发芽率80%）购自长春市双丰农业开发研究所；氯化钠（NaCl，分析纯，含量不少于99.5%）、丙酮（C3H6O）、無水乙醇（C2H5OH，分析纯），购自北京化工厂。
主要仪器设备：花盆，购于长春当地花鸟鱼虫市场；容量瓶（500、1 000 ml）；广口瓶（500 ml）；试管（20、50 ml）；离心管（5、50 ml）；移液管（10 ml）；量筒（100 ml）；烧杯（100 ml）；微量移液器（100、1 000 μl）；电子天平（感量0.000 1 g，型号：AL204），梅特勒-托利多仪器上海有限公司；恒温水浴锅（型号：HH-S6），金坛市医疗仪器厂；电热鼓风干燥箱（型号：GZX-9070 MBE），上海博讯实业有限公司医疗设备厂；紫外可见分光光度计（型号：U-2800），日本日立集团。
1.2 方法
1.2.1 香菜的种植、培育。
香菜种子购于农贸市场，首先使用研钵进行破种，采用温汤浸种方法进行预处理。先将种子用洁净纱布包扎好，放在25 ℃的恒温水箱中浸泡24 h。根据节气、湿度和天气情况，将种子进行播种，距离土壤表面约2 cm处，适度浇水，保持土壤松软。控制温度、水分、光照等条件。香菜种子第3天发芽，10 d后长出最初的2片子叶，将土壤放入相同规格的花盆中待移植。
4片真叶时，将生长状况基本相同的香菜苗进行标记，根据气温湿度情况，在傍晚将小苗进行分盆培养，间距3～4 cm，在室温进行培养。
用电子天平分别称取2.925、5.850、11.700、17.550 g NaCl固体，将称量好的NaCl分别放在烧杯中，用少量蒸馏水溶解。取一个1 000 ml容量瓶，检查是否漏水。然后把溶液转移到1 000 ml容量瓶中，用蒸馏水多次洗涤烧杯，并把洗涤液全部转移到容量瓶里，转移时用玻璃棒引流，加入适量蒸馏水，振摇。当加入蒸馏水液面离标线0.5～1.0 cm时，用滴管小心滴加，直到液面的凹面正与标线相切，塞紧瓶盖，混合均匀。将不同浓度的盐溶液倒入4个1 000 ml广口瓶中，分别标记1～4。
待分盆后的小苗生长情况稳定后，进行分组，一共分为5组，每组有6棵香菜苗。在每天的同一时刻，对1～5组分别用浓度为0、50、100、200、300 mmol/L的盐水进行灌溉，每棵苗灌溉约33 ml盐水，每组共灌溉200 ml盐水。保持适宜的温度、光照条件，处理20 d。
1.2.2 紫外分光光度法测量叶绿素。
每组取生长状态良好的香菜3株，每株取1个叶片，将叶片清洗干净、去除大叶脉，平均分为2组，每组0.2 g。分别剪碎置于相应试管中，分组标记。用纯丙酮溶液作提取剂，每个试管加入乙醇10 ml、丙酮10 ml，置于无光低温环境中，直至残渣无色。置紫外分光光度计上测645、662和470 nm波长下的吸光度，每个试管中的溶液测3次。再用Arnon法计算出叶绿素a、叶绿素b、叶绿素总量、类胡萝卜素和色素的含量。
2 结果与分析
利用紫外分光光度计，测量香菜中的叶绿素在470、645和662 nm波长下的吸光度，通过Arnon法计算出叶绿素a、叶绿素b、类胡萝卜素、叶绿素总量及色素含量的浓度，进而利用SPSS软件单因子方差分析方法整理叶绿素a、叶绿素b、类胡萝卜素、叶绿素总含量和色素含量的数据，得表1。
2.1 不同盐浓度下香菜的叶绿素a含量
由表1和图1可以看出，NaCl浓度为100 mmol/L的条件下叶绿素a的含量最高，与对照组相比叶绿素a的含量在50～200 mmol/L的浓度范围均有增加，只有300 mmol/L浓度的NaCl溶液抑制了叶绿素a的生成，且各个组间的差异显著。从这组试验可以看出，低浓度NaCl溶液可以促进香菜的生长，而高浓度会抑制香菜生长。香菜的生长、叶绿素的合成都离不开酶的作用，低Na+浓度时，增强了酶的活性，加速了植物的生理代谢，积累有机物；而过高的Na+浓度超过了酶的活性限度，破坏了物质的循环途径、生产代谢，抑制了香菜的生长，盐浓度过高会使香菜渗透压失衡，破坏细胞结构造成失水枯萎，不能进行正常的生理活动。
3 讨论
在NaCl的胁迫下，香菜的生长状况、光合色素的积累均受到不同程度的影响。该试验用紫外分光光度法测定了叶绿素在470、645和662 nm波长下的吸光度。试验结果表明，盐溶液的浓度对香菜叶绿素a、叶绿素b、叶绿素总含量、类胡萝卜素、光合色素的合成有不同程度影响作用，NaCl浓度为100 mmol/L时叶绿素a、叶绿素b和叶绿素总含量最高，且各个组间差异显著。综上所述，盐浓度为100 mmol/L时，最适合植株的生长与营养物质的贮存，最有利于香菜中叶绿素等营养物质的合成和积累，若应用目的为获得大量的叶绿素，应采用100 mmol/L的NaCl溶液进行处理，可以作为提取叶绿素等物质的原材料。试验中检测叶绿素的紫外分光光度法具有测量相对偏差小、分析速度快、灵敏度较高、重复性好等优点，是检测植物微量元素的理想方法。
基于目前研究进展表明，叶绿素具有改善便秘、降低胆固醇、抗衰老、排毒消炎、脱臭、抗癌抗突变等功能，该试验利用紫外分光光度计来测量香菜在不同盐浓度下香菜中叶绿素的含量，增加了香菜的开发方向和应用领域，对人们饮食和健康具有重大意义。
参考文献
[1] 陆占国，郭红转，李伟.芫荽茎叶精油化学成分分析[J].食品与发酵工业，2006，32（2）：96-98.
[2] 陆占国，郭红转，李伟，等.超临界CO2萃取芫荽芳香成分及GC/MS解析[J].哈尔滨商业大学学报：自然科学版，2006，22（2）：37-39.
[3] 潘红艳，高唯，宫智勇.香菜中天然抑菌成分的提取及其抑菌效果研究[J].武汉工业学院学报，2012，3（31）：18-21.
[4] 周凌霄，杨荣华，岳富浩.芫荽抗菌作用研究[J].中国调味品，2001（2）：20-22.
[5] 陆占国，郭红转，孙胜敏.索氏提取芫荽茎叶精油的化学组成及其抗菌活性[J].化学研究，2007，18（1）：70-73.
[6] WEN A Q，THOMAS G J.UV Resonance Raman spectroscopy of differences in DNA organization of viruses[J].Bio-chemistry，1998，45：247.
[7] 刘颖芬，辛乃宏，刘洪岩.超临界CO2萃取技术在β-胡萝卜素提取中的应用研究[J].天津科技，2011（5）：14-16.
[8] 王宁芳.蔬菜中叶绿素的提取和检测[J].河北农业科学，2009，13（1）：166-168.
[9] 陈新香，蔡碧琼，黄明增，等.红薯叶叶绿素的提取工艺及稳定性[J].广州化工，2013，41（16）：72-75.
[10] 谢惠波，曹家松，龚红月，等.空心菜中提取叶绿素试验条件的研究[J].泸州医学院学报，2011，34（4）：358-360.
[11] 柳新平，王新明，周开文，等.叶绿素在肿瘤防治中的应用研究进展[J].中国肿瘤临床与康复，2007，14（3）：269-271.
[12] 王巍杰，贾晓冬.菠菜叶中叶绿素a和其他有效成份的分离提纯[J].河北理工学院学报，2006，28（2）：122-124.
[13] 张斌，李怀样，胡明波.鲜菠菜中叶绿素B的分离及荧光性质研究[J].临沂师范学院学报，2007，29（6）：54-56.
[14] 李菲，任美燕，耿慧欣，等.小麦叶片光合色素提取方法比较[J].生物学教学，2011，36（12）：36-37.
[15] 郑国栋，欧阳文，颜苗，等.叶绿素及其衍生物的药理研究进展[J].中南药学，2006，4（2）：146-148.