Cyathea属植物种间变异的植物化学和荧光分析研究

摘要

蕨类植物属于Cyatheaceae家族，以其美丽的巨大叶子而闻名于世。它是蕨类植物中现存的第二大蕨类植物。它包括约500种，分为四属，即cyatheia, Alsophila, nemidaria和Sphaeropteris。其中，200种为新热带植物，大多数属于Cyathea属。蕨类植物以其独特的形态、广泛的地理分布和特有的地方性特点，一直吸引着研究人员和植物学家的关注。本研究采用定性化学试验的方法，分析了Cyathea属植物不同提取物的植物化学特征。通过初步的植物化学分析，测定了三种植物提取物中代谢物的存在与缺失。三种植物均含有显著的酚类、黄酮类、单宁类、心苷类、萜类、甾体、皂苷类和生物碱。研究结果为发现所研究的Cyathea属植物的化学成分奠定了基础，为定量估计Cyathea属植物的各种药理特性以及确定其生物活性原理的来源奠定了基础。

关键字

Cyathea;植物化学;药理学;代谢物

介绍

用……描述的无数生物物种一个物种的不同个体分布在地球上。人类的基本需求几乎完全依赖植物。到目前为止，大约有190万种植物被描述，估计地球上的物种总数超过1100万种[1]。蕨类植物是地球上的拓荒者，是3.5亿年前随处可见的植物之一，它们在石炭纪统治了地球。它具有简单的组织结构和独特的隐生繁殖方式。它们是生物多样性的重要组成部分，从海平面到山顶，从热带到亚极地都有[2]。

在自然系统中，植物面临着过量的拮抗剂，并具有无数的多种防御机制，它们能够应对各种生物和非生物胁迫[qh]3.]。植物产生多种天然产物或次生代谢物，它们是各种精细化学品的重要来源，具有保护植物免受捕食者和微生物病原体侵害的突出功能，因为它们具有毒性，对食草动物和微生物具有驱避作用[4]。植物化学物质是植物的生物活性物质，直接用于或作为生产药品的中间体，并与保护人类健康免受各种慢性退行性疾病的侵害有关。植物药一直是发展中国家传统治疗系统的一个主要组成部分，也是发展中国家历史和文化的一个组成部分[5]。

蕨类植物在中国是一个被忽视的植物群生物多样性就其经济价值而言。这并不是因为蕨类植物缺乏任何经济效用这一被误解的事实，而是真正的事实是，在评估蕨类植物及其同属植物对人类福利的潜力方面，没有得到足够的重视。然而，随着赫什伯格引入民族植物学[6为了研究原始社会人类与其植物环境之间存在的关系，人们在研究蕨类植物与人的关系，特别是它们的药用价值方面进行了许多尝试。Theophrastus(公元前327-287年)和Dioscorides(公元50年)提到了某些蕨类植物的药用特性。它们已经成功地应用于顺势疗法、阿育吠陀、乌纳尼和部落的药物系统中[7，8]。髓的Cyathea nilgirensisHolttum用于防止蛇咬伤[9]。它有中枢镇痛作用[10]和抗糖尿病活动[11]。鲜黄芪根茎Cyathea gigantea(墙。例钩)。Holttum与黑胡椒籽粉混合，与牛奶一起口服，每天两次，连续一周，空腹服用，以防止白色分泌物[8]。根茎是用来防止蛇咬伤的。空中部分c . gigantea具有抗炎作用[12]。的叶片c . gigantea被部落用作装饰。茎被剪下来用于种植附生兰花[13]。根状茎和孢子叶Cyathea crinita(钩)。科普尔铜镍合金。具有抗菌特性[9，14]。Gopalakrishnan等人筛选了玉米叶片上淀粉、总糖、氨基酸、蛋白质、叶绿素a、叶绿素b、总叶绿素和类胡萝卜素的存在C. criinita, C. gigantea和c . nilgirensis［15]。他们还使用流动相正丁醇:乙酸:水(12:3:5)研究了氯仿和乙醇提取物中存在的各种氨基酸的分布。贾纳基拉曼和约翰逊[16，17的紫外可见光谱和红外光谱研究nilgirensis, C. gigantea和c . crinita．怀着对印度药用蕨类植物的深切关注和相关性，以及对其药用价值的认识，本研究工作旨在揭示其定性植物化学的的剖面及理化性质nilgirensis, C. gigantea和c . crinita。

材料与方法

植物材料收集

本研究的标本是从印度南部泰米尔纳德邦的不同地区收集的。Cyathea nilgirensis在Kakkachi河、Tirunelveli山、Cyathea gigantea(墙。例钩)。Holttum从路边靠近Nadugani, Nilgiris山和Cyathea crinita(钩)。科普尔铜镍合金。来自南印度西高止山脉Palni山Shenbaganur的Anglade自然历史研究所。这些植物是根据“印度南部西高止山脉的蕨类植物区系”[18]。植物标本室标本保存在圣泽维尔学院植物标本室(XCH)， palayamkotai (c . nilgirensis- XCH 25423;c . gigantea- XCH 25422和c . crinita- XCH 25424)。

提取物的制备

收集的Cyathea品种用自来水彻底清洗，然后用蒸馏水。将它们吸在吸墨纸上，在室温下阴暗干燥。将遮荫干燥的植物样品用机械研磨机磨成细粉。用180ml石油醚、氯仿、丙酮和乙醇，在不超过沸点的温度下，用索氏萃取器连续提取30 g粉状样品8-12小时。将粉末用蒸馏水煮沸3小时，直接制得水提物，用Whatman 1号滤纸过滤。提取液采用旋转蒸发器在40°C的真空条件下浓缩。

定性植物化学筛选

根据Harborne描述的方法，对选定的Cyathea种的各种提取物进行不同的定性化学试验，以检测植物成分的存在，即:类固醇、生物碱、酚类化合物、心脏糖苷、类黄酮、皂素、单宁、蒽醌、香豆素、儿茶素、萜类和氨基酸[19]。

物理化学参数

提取值和荧光分析按标准方法测定[20.]。浓缩物被转移到预先称重的玻璃瓶中，在气流下完全干燥。水萃取物被收集到预先称重的玻璃罐中并冷冻干燥。以起始植物为原料，测定了每一种干燥提取物的产率。然后将其保存在7°C的黑暗中，直到需要进行分析。植物粉本身的荧光特性和经过各种化学试剂处理后的荧光特性₂所以₄， Con. HCl, CH_3.COOH, NaOH和5% FeCl_3.在可见光和365nm紫外辐射下观察。颜色的变化被记录下来。

结果

对五种提取物的12种不同代谢物进行了初步的植物化学分析nilgirensis, C. gigantea和c . crinita．三种植物均有显著的次生代谢产物，即甾体、生物碱、酚类、心脏糖苷、黄酮类、皂苷、单宁和萜类(表1)。香豆素只存在于c . gigantea儿茶素仅在c . nilgirensis．所选提取物中均未发现蒽醌和氨基酸的存在Cyathea物种。

表1。Cyathea属植物化学成分研究。

c . nilgirensis5种提取物中酚类和心苷类成分均呈阳性，4种提取物中黄酮类和萜类成分呈阳性。在三种不同的提取物中均含有类固醇、生物碱和皂苷c . nilgirensis而单宁和儿茶素只存在于黄芪的乙醇提取物中c . nilgirensis．在五种不同的提取物中c . nilgirensis，乙醇提取物c . nilgirensis结果表明，代谢物的存在频率最高(75%)，其次是丙酮50%，石油醚41.66%，氯仿33.33%和25%。

在用于提取植物成分的各种溶剂中c . gigantea乙醇提取液中植物化合物含量最高，为66.66%，其次是丙酮提取液，为50%，水提液为41.66%。结果证明酚类物质、萜类物质和心糖苷存在于所有五种被测试的提取物中c . gigantea。在三种不同的提取物中测定了皂苷的存在，其次是类固醇、生物碱和单宁的存在。香豆素仅存在于乙醇提取物中c . gigantea．

植物化学研究c . crinita在三种不同的提取物中发现了酚类物质、皂苷、单宁和萜类物质，而在两种提取物中发现了类固醇和黄酮类物质。生物碱和心苷证实它们只存在于乙醇提取物中。粗提物中，醇提物检测到植物成分的频率最高(58.33%)，而其他粗提物检测到的化合物最少。

在初步植物化学图谱的基础上，构建了叶状图Cyathea种表现出两个分支，即，C₁和C₁．进化支C₁是由c . nilgirensis和c . gigantea而进化支C₂展现了独特的存在c . crinita（图1)。

不同提取物的干重产率nilgirensis, C. gigantea和c . crinita在(表2)。提取值的测定结果为鉴别该植物材料的质量和纯度提供了依据。荧光分析nilgirensis, C. gigantea和c . crinita在可见光和紫外光下进行的植物粉末显示出或多或少相似的特性(图2)。荧光分析揭示了不同化学试剂和溶剂的相似和不同的颜色特征。

表2。所研究Cyathea品种的干重产量。

讨论

采用植物化学分析方法，对黄芪的全植物提取物进行了分析nilgirensis, C. gigantea和c . crinita揭示各种已知具有药用和生理活性的活性成分的存在。结果表明，黄酮类化合物、单宁、心脏苷、萜类、类固醇、皂苷和生物碱等植物化学物质均存在。特定物种中植物成分的存在与否取决于用于提取的有机溶剂和所选物种的生理方面Cyathea．在本研究中，乙醇提取物显示出最大代谢物的存在c . nilgirensis(8/12),c . gigantea(8/12),c . crinita(7/12)与其他溶剂相比。

植物酚类化合物包括类黄酮、单宁、糖苷、香豆素、蒽醌、木脂素和木质素。它们可以作为植物抗毒素，抗食性和吸引传粉者。此外，它们也是植物色素沉着的贡献者[21]。酚类物质在体外也被认为是强大的抗氧化剂，并被证明比维生素C、E和类胡萝卜素更有效[22]。酚类物质被认为通过保护DNA免受二聚化和断裂而提供一种防止UV-B损伤和随后的细胞死亡的手段[23]。因此，高海拔地区的植物在暴露于低温等一些胁迫因素下，偏O值降低₂压力、紫外线辐射增加和不利的水环境通常会增加抗氧化剂的积累[24]。他们研究了三种Cyathea从西高止山脉和南印度的高海拔地区收集的数据也显示出高含量的酚类化合物，本研究的结果与先前的观察结果相吻合。

黄酮类化合物是蕨类植物中一类重要的次生代谢产物，包括生物黄酮类、同型黄酮类、黄酮苷类和黄酮醇苷类。蕨类植物中发现的阿门托黄酮和银杏黄酮具有抗细胞毒性应激的神经保护活性。这一特性表明它们可能用于治疗神经退行性疾病，如中风和阿尔茨海默病[25]。它们还具有广泛的生物活性，如抗菌、抗炎抗癌、保肝、抗血栓、抗敏和血管扩张作用。许多这些生物功能都归因于这些化合物清除自由基的特性[26-28]。单宁是很好的抗菌剂，可以沉淀蛋白质，因此在外部使用时可以在皮肤上提供防水层或保护皮肤底层并限制水分的流失[29]。特别是，含有单宁的药物被用作抗寄生虫剂、抗氧化剂、癌症治疗和螯合膳食铁[30.-33]。已知糖苷可以降低血压[34]。

生物碱是最有效和最具治疗意义的植物代谢物之一[35]。它们是植物中最大的植物化学物质群之一，对人类有重大影响，导致了强效止痛药的发展[36]。植物生物碱被用作止痛和抗痉挛的基本药物[37]。它们也被用作抗抑郁药(吗啡)、兴奋剂(咖啡因)、麻醉剂(可卡因)、抗肿瘤药物(长春碱)及抗疟疾药物(奎宁)[38，39]。

萜类化合物是许多植物精油的主要成分[40]。它们是蕨类植物中一个多样化的类群，包括三萜、二萜、半萜苷和氯烷二萜苷。萜类化合物在广泛的治疗中具有重要的医学意义，包括对人类癌细胞系具有细胞毒性和抗炎活性[41]。类固醇和皂苷是萜类化合物的衍生物。类固醇可以作为下游次生产物生物合成的中间体，被认为是植物中香砾石内酯的生物合成前体。类固醇存在于每一种生物体中，表明它们在化学系统中起着重要作用[42，43]。皂苷具有多种药用特性，如溶血、抗血毒素等。消炎、抗癌、杀螺、杀虫等抗菌［44-47]。皂苷作为一种有价值的佐剂也引起了人们的极大兴趣[48]。定性植物化学分析结果证实，所研究的Cyathea属植物中存在酚类物质、黄酮类物质、单宁类物质、心苷类物质、萜类物质、甾体物质、皂苷类物质和生物碱。本研究结果表明，所研究的Cyathea属植物可作为抗氧化、抗癌、抗菌、抗炎、杀虫和溶血剂。

Talukdar等人进行了定性植物化学分析c . gigantea和Cyathea brunoniana［49]。结果证实石油醚、乙酸乙酯、丙酮和甲醇提取物中存在类固醇、黄酮类化合物和皂苷。生物碱和单宁在测试提取物中没有显示出它们的存在。在本研究中，甾体、黄酮类、皂苷、生物碱和单宁在不同的提取物中均有存在nilgirensis, C. gigantea和c . crinita．本研究的结果与以前的观察结果相反。Kiran等进行了初步的植物化学筛选c . gigantea并证实了三萜，固醇，皂苷和类黄酮的存在。在本研究中还发现了黄酮类化合物和皂苷巨柏。因此，结果与先前的观察结果直接吻合。的保肝活性c . giganteaKiran等人也证实了这一点。[50]。的其他药理特性Cyathea物种未被探索。本研究的结果为寻找研究对象的化学成分铺平了道路Cyathea物种，这可能导致定量估计，也在定位来源的生物活性原理的各种药理学性质。

药品的理化评价是检测药品掺假或处理不当的重要指标。萃取值可用于测定耗尽的药物，并有助于估计可溶于特定溶剂的特定成分[51]。正确鉴别和保证原料的质量，是确保草药质量可复制的必要先决条件，从而有助于其安全性和有效性[52]。选用不同的化学试剂对所选Cyathea属植物粉末进行荧光分析。每种化合物的荧光颜色都是独一无二的。非荧光化合物如果与荧光杂质混合也会发出荧光。与本研究类似，Kala等人先前也将荧光特性作为表征南印度不同药用植物的工具。所研究的Cyathea属植物的荧光分析结果可用于鉴别药物的纯度医药行业［53]。

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