植物三萜皂苷生物合成中关键后修饰酶研究进展

植物三萜皂苷生物合成中关键后修饰酶研究进展
植物三萜皂苷生物合成中关键后修饰酶研究进展

西北植物学报,2014,34(10):2137-2144

Acta Bot.Boreal.-

Occident.Sin

. 文章编号:1000-4025(2014)10-2137-08 doi:10.7606/j

.issn.1000-4025.2014.10.2137收稿日期:2014-05-12;修改稿收到日期:2014-08-

31基金项目:国家自然科学基金(31260070

)作者简介:黄壮嘉(199

1-),男,在读硕士研究生,主要从事细胞工程研究。E-mail:18213461126@163.com*通信作者:葛 锋,博士,教授,主要从事天然产物研究。E-mail:gefeng@tsinghua.org

.cn植物三萜皂苷生物合成中关键后修饰酶研究进展

黄壮嘉,刘迪秋,葛 锋*,

陈朝银(昆明理工大学生命科学与技术学院,昆明650

500)摘 要:三萜皂苷是由三萜苷元、糖基、糖醛酸等组成的C30萜类化合物,是许多药用植物的主要活性成分,具有广泛的药理作用。三萜皂苷的生物合成包括前体和三萜皂苷骨架的形成以及调控皂苷结构多样性的后修饰。三萜皂苷的后修饰包括三萜骨架的氧化/羟基化和糖基化,分别由不同超基因家族编码的细胞色素P450单加氧酶和糖基转移酶进行催化。三萜皂苷通过后修饰最终可形成多种单体皂苷。目前,已在少数植物中识别和确认了个别与三萜皂苷生物合成相关的关键后修饰酶,发现了部分很可能参与后修饰过程的候选基因。该文就近年来国内外有关三萜皂苷生物合成途径关键后修饰酶的研究进行综述,为进一步开展相关研究和对合成精细途径的解析提供参考。

关键词:三萜皂苷;后修饰;P450单加氧酶;糖基转移酶中图分类号:Q946.83;Q789

文献标志码:A

Advances in Studies on Key 

Post-modification Enzymesin Triterpenoid Saponins Biosy

nthesisHUANG Zhuangjia,LIU Diqiu,GE Feng*

,CHEN Chaoy

in(Faculty 

of Life Science and Technology,Kunming University of Science and Technology,Kunming 650500,China)Abstract:Triterpene sap

onins are glycosides of cyclic C30terpenes which consist of triterpenoid sapo-genins,sugar,and uronic acid.They are major active ingredients of many 

medicinal plants,with a range ofpharmacological effects.The biosynthesis of triterpene sap

onins includes the formation of precursors andskeleton of triterpene saponins,as well as the post-modification that regulates the structure diversity

.Thepost-modification of triterpene saponins mainly 

includes the oxidation/hydroxylation and glycosylation oftriterpene skeleton,which are catalyzed by 

cytochrome P450monooxygenase and glycosyltransferase,re-spectively.They are encoded by different supergene family.By 

means of post-modification,triterpene sapo-nins can form a variety of monomer saponins in the end.Currently,several key 

post-modification enzymeswhich are relative to triterpene saponins biosynthesis have been identified and confirmed in a few p

lants,and a part of candidate genes that most likely 

involved in the post-modification process have been found.Studies on key 

post-modification enzymes in triterpenoid saponins biosynthesis were reviewed in this arti-cle,which provided a reference for further correlational research and analysis on fine synthesis pathway

.Key 

words:triterpene saponins;post-modification;P450monooxygenase;glycosyltransferase 三萜皂苷是许多药用植物如人参(Panax g

in-seng)、三七(Panax notoginseng)、积雪草(Centellaasiaica)和罗汉果(Siraitia g

rosvenorii)等的重要活性成分。已知豆类如大豆(Glycine max)、豌豆(Pisum sativum)和紫花苜蓿(Medicag

o sativa L.)等含有丰富的三萜皂苷[

1]

。三萜皂苷具有广泛的药

理作用,如抗血小板,降低胆固醇,抗肿瘤,抗HIV,抗炎,抗菌等,也可作为免疫佐剂、杀虫剂、杀真菌剂和抗利什曼虫剂使用[2]。另外,三萜皂苷元也表现出重要的生物活性,如大豆皂醇B有保肝功能[3],齐墩果酸和熊果酸具有抗炎和抗肿瘤活性[4]等。皂苷通常被称之为非挥发性的表面活性化合物,疏水性皂苷元和亲水性糖基的结合使皂苷具有两性且能够融入生物膜系统[5]。三萜皂苷具有复杂的结构,使得化学合成法在大规模生产中没有经济竞争力,通过超表达参与三萜皂苷生物合成途径关键酶基因的方法可使其产量增加[6]。但是,目前对于三萜皂苷生物合成后修饰酶的了解知之甚少。本文着重对三萜皂苷生物合成途径的关键后修饰酶细胞色素P450单加氧酶(P450)和糖基转移酶(glycosyl-transferase,GT)研究进展进行综述。

1 三萜皂苷的生物合成途径

植物三萜成分的分布是由不同三萜合成酶及其在细胞中的表达水平决定的[2]。萜类化合物由C5单元异戊烯基焦磷酸(IPP)构成。IPP可经胞质甲羟戊酸(MVA)途径和质体甲基赤磷酸(MEP)途径合成[7]。三萜皂苷骨架是通过类异戊二烯途径合成的[6]。鲨烯是三萜皂苷的前体物,由IPP通过牻牛儿基焦磷酸合成酶(GPS)、法呢基焦磷酸合成酶(FPS)和鲨烯合酶(SS)催化生成[8]。鲨烯环氧酶(SE)将鲨烯转化为2,3-氧化鲨烯,氧化鲨烯环化酶(OSCs)环化2,3-氧化鲨烯形成齐墩果烷型、达玛烷型、乌苏烷型和羽扇豆烷型三萜骨架[9]。最后通过在骨架上进行后修饰(如氧化/羟基化和糖基化)形成多种三萜皂苷。

2 三萜皂苷生物合成的关键后修饰酶一般情况下,那些采用次级代谢产物作为底物的酶不仅构成了植物细胞蛋白中的一小部分且在次生代谢物合成的最后几步中担当重要角色[2]。P450s为皂苷骨架添加功能基团(如羟基和羰基等),再通过UDP-糖基转移酶(UDP-glycosyltrans-ferase,UGTs)为皂苷元添加糖基而完成三萜皂苷的合成[5](图1)。UGTs是GTs最主要的亚家族(家族一)成员,负责皂苷的糖基化[10]。

P450s和GTs是植物中两类多基因家族,参与许多代谢过程。在植物中,P450s利用氧气和NAD(P)H催化三萜骨架区域专一性和立体专一性羟基化,扩大了其结构多样性[11-12]。P450s家族的多样

化不仅仅在于三萜底物的碳骨架,且在于反应的目标位置。皂苷共有的特点是存在一个糖链附着于皂苷元上,糖链在某些皂苷的生物活性中处于关键位置[6],可增加三萜的水溶性或改变其生物活性[7],因此糖基化反应非常重要。在植物三萜皂苷的生物合成中,糖基化反应比环化和氧化反应产生更多的结构多样性[13]。了解参与三萜骨架后修饰每一个特定步骤的酶类,可有效探究皂苷的生物多样性。2.1 大豆中参与三萜皂苷生物合成的后修饰酶大豆的皂苷元结构主要是大豆皂醇A和B。大豆皂醇A在olean-12-ene分子的C-3、C-21、C-22和C-24位有4个羟基,而大豆皂醇B在C-3、C-22和C-24有3个羟基[14]。根据皂苷元的成分,大豆皂苷可分为2类,A类皂苷和DDMP(2,3-dihydro-2,5-dihydroxy-6-methyl-4 H-pyran-4-one)皂苷[15]。A类皂苷是双糖链型皂苷,在大豆皂醇A的C-3和C-22位羟基上有2条糖链。大豆皂醇B在C-22结合DDMP部分和在C-3连结1条糖链作为DDMP皂苷的皂苷元[16]。A类皂苷Aa在C-22位上有乙酰木糖作为终端乙酰化糖,皂苷Ab有乙酰葡萄糖作为终端乙酰化糖[16]。拥有乙酰化糖的A类皂苷会造成一种苦涩的味道[17]。

Shibuya等[12]首先在大豆中鉴别出了1个编码三萜化合物羟化酶(CYP93E1)的cDNA,该酶在β-香树素和槐花二醇的C-24位分别进行羟基化后生成olean-12ene-3β,24-diol和大豆皂醇B。大豆皂醇B通过β-香树素在C-22和C-24位的两步羟基化完成生物合成。而CYP93E1对3-hydroxyolean-12-ene结构有底物专一性和区域专一性,只在C-24位甲基上进行羟基化。可能是由其他与CYP93E1相似的P450酶催化β-香树素或olean-12ene-3β,24-diol在C-22位的羟基化[11]。

大豆皂苷的生物合成由多种糖基转移酶参与[15]。Shibuya等[18]通过大豆和蒺藜苜蓿(Medi-cago truncatula)的表达序列标签(EST)信息,成功鉴别出在大豆中参与soyasaponinⅠ生物合成的GmSGT2和GmSGT3。这是有关糖基转移酶转移第二个或第三个糖基至三萜皂苷上的首篇报道。通过连续地添加葡糖醛酸、半乳糖和鼠李糖至大豆皂醇B上合成了SoyasaponinⅠ。体外分析显示GmSGT2(UGT73P2)从UDP-半乳糖中转移一个半乳糖基至大豆皂醇B单葡糖醛酸化物上合成so-yasaponinⅢ,随后GmSGT3(UGT91H4)从UDP-鼠李糖中转移一个鼠李糖基至大豆皂苷Ⅲ上合成

2西 北 植 物 学 报 34卷

soyasaponinⅠ。UGT73P2和UGT91H4不仅参与了大豆皂苷的生物合成且能分别生成带有二糖或三糖的三萜皂苷。该结果也指出三萜皂苷的糖链合成是通过糖基转移至皂苷元上的连续反应来实现。

Takada等[15]对Sg-3和Sg-4位点的连锁分析发现,这2个位点分别控制大豆皂醇A和B上C-3位糖基的糖链组成(即添加葡萄糖残基作为C-3的第三个糖基和添加树胶醛糖糖基作为C-3的第二个糖基)。控制A类皂苷Af生产的Sg-3位点映射为细胞色素(Chr-)10,控制DDMP皂苷βa生产的Sg-4位点映射为Chr-1。大豆种子胚轴中A类皂苷Ab和DDMP皂苷βa在C-3位的糖基化途径为:皂苷Af的前体物经过UGT73P2催化生成皂苷Af,随后经Sg-3催化生成皂苷Ab;皂苷γa前体物经过Sg-4催化生成皂苷γa,随后经UGT91H4催化生成皂苷βa。

即使大豆A类皂苷Aa、Ab和A0-αg在C-3位有相同的糖链序列,但它们在C-22位却有不同的糖链序列[15]。Sayama等[16]通过遗传分析证明其糖基化结构多样性由单基因位点Sg-1的复等位基因决定。它们的序列高度相似且都使无乙酰化的皂苷A0-αg糖基化,Sg-1a等位基因编码木糖基转移酶UGT73F4,而Sg-1b等位基因编码葡糖基转移酶UGT73F2。UGT73F4和UGT73F2分别催化添加Xyl和Glc基团至皂苷A0-αg的C-22位Ara resi-due上而形成皂苷Aa和Ab。通过同源模型和位点定向突变分析表明Sg-1a的Ser-138和Sg-1b的Gly-138蛋白质是与它们相关的特定糖供体的关键残基。Sg-1的共显性等位基因Sg-1a和Sg-1b分别控制皂苷Aa和Ab的积累[19]。同一位点的隐性等位基因Sg-10控制皂苷A0-αg的生物合成[20]。

图1 三萜皂苷生物合成的后修饰

DS.达玛烯二醇合成酶;LS.羽扇豆醇合成酶;α-AS.α-香树素合酶;β-AS.β-香树素合酶Fig.1 The post-modification of triterpenoid saponins biosynthesis

DS.Dammarenediol-Ⅱsynthase;LS.Lupeol synthase;α-AS.α-amyrin synthase;β-AS.β-amyrin synthase

9312

10期 黄壮嘉,等:

植物三萜皂苷生物合成中关键后修饰酶研究进展

2.2 人参中参与三萜皂苷生物合成的后修饰酶人参是五加科多年生草本植物,其根部含有药用活性成分人参皂苷[21]。人参皂苷可能是目前在分子水平上研究最深入的生物活性皂苷。它们的皂苷元可以分为达玛烷型和齐墩果烷型[2]。7种达玛烷型四环三萜化合物(人参皂苷Rb1、Rb2、Rc、Rd、Re、Rf和Rg1)是主要的人参皂苷成分,只有人参皂苷Ro是齐墩果烷型五环三萜化合物,由齐墩果酸合成[22-23]。达玛烷型人参皂苷依据皂苷元结构的不同可分为2组:原人参二醇型(Rb1、Rb2、Rc及Rd)和原人参三醇型(皂苷Rg1、Re、Rf和Rg2)[22]。研究表明,人参皂苷元(包括原人参二醇和原人参三醇)的生理活性比具有较大分子结构的人参皂苷更强[24]。

Han等[21]确认了原人参二醇合酶,它是一个CYP酶(CYP716A47),催化达玛烯二醇在C-12位的羟基化生成原人参二醇,CYP716A47基因能被茉莉酸甲酯(MeJA)诱导转录激活。体外酶活性测定显示CYP716A47催化达玛烯二醇氧化生成原人参二醇。CYP716A47可在添加达玛烯二醇的重组酵母中异位表达生成原人参二醇。而且在没有添加达玛烯二醇条件下,DS和CYP716A47在酵母中的共表达可生成原人参二醇。因此,CYP716A47是一个达玛烯二醇12-羟化酶,催化达玛烯二醇生成原人参二醇。另外,2个其它CYP716A亚家族基因(CYP716A52v2和CYP716A53v2)被分离鉴定[22]。CYP716A53v2编码一种原人参二醇6-羟化酶,催化原人参二醇C-6位羟基化形成原人参三醇。CYP716A47和CYP716A53v2mRNAs在人参的所有器官中积累,而CYP716A52v2mRNA仅在根茎中积累。在整个培养时期CYP716A52v2和CYP716A53v2mRNA都不受MeJA处理的影响,而MeJA处理可使CYP716A47mRNA在不定根中明显积累。当原人参二醇加入培养介质后,CYP716A53v2在重组酵母的异位表达导致原人参三醇的生成。体外酶活性测定显示,CYP716A53v2催化原人参二醇氧化生成原人参三醇。CYP716A53v2编码一个催化原人参二醇生成原人参三醇的原人参二醇6-羟化酶,该步骤是形成达玛烷型三萜苷元的重要步骤。

研究表明,CYP716A47和CYP716A53v2都不是多功能酶类[22]。多功能活性常在参与豆科植物五环三萜类化合物生物合成的CYP酶上发现[25]。CYP716A52v2与蒺藜苜蓿多功能氧化酶CYP716A12氨基酸序列有73%一致性[26],通过系统发育分析可知CYP716A52v2与CYP716A12、CYP716A15、CYP716A17的归类相同,这3种酶参与了齐墩果烷型三萜的生物合成[22]。达玛烷型皂苷元的糖基化也是人参皂苷拥有生物活性所必需的反应步骤[27],一般发生在皂苷元的C3、C6和C20位上[28]。原人参二醇可通过GT催化生成Rb1,原人参三醇可通过另一种GT催化生成Rg1[29]。达玛烯二醇的合成可作为人参皂苷生物合成的一个限速步骤,通过DS基因的超表达可促进人参皂苷的生物合成[2],而DS基因的沉默将导致人参皂苷的产量减少84.5%[30]。2.3 蒺藜苜蓿中参与三萜皂苷生物合成的后修饰酶Suzuki等[31]在经酵母提取物(YE)或MJ诱导的蒺藜苜蓿细胞悬浮培养物中检测到超过30种不同的三萜皂苷。来自苜蓿属的皂苷都具有β-香树素骨架,5种不同的三萜皂苷元,苜蓿酸、贝萼皂苷元、常春藤皂苷元以及大豆皂醇B和E已确定为蒺藜苜蓿皂苷的基本骨架[32]。基于其取代基的位置和氧化程度,可区分苜蓿的2类皂苷(皂苷元):(1)皂苷元(非溶血性皂苷)在C-24位上拥有OH而在C-28位上没有任何取代基;(2)皂苷元(溶血性皂苷)在C-28位上拥有COOH基团[26,33]。这些结果似乎指出C-24位的氧化和C-28位羧基的存在是互相排斥的[33]。

通过遗传学和生物化学相结合的方法,确定了1个参与蒺藜苜蓿皂苷生物合成的细胞色素P450基因(CYP716A12)[26]。CYP716A12是一种多功能酶,具有β-香树素28-氧化酶、α-香树素28-氧化酶和羽扇豆醇28-氧化酶活性[34]。此外,CYP93E2催化β-香树素在C-24位的羟基化生成24-OH-β-香树素[25]。Fukushima等[35]也确定了CYP716A12和CYP93E2是溶血和非溶血皂苷生物合成途径的关键酶。在其他没有表现出β-香树素氧化酶活性的候选P450酶中,CYP72A61v2基因的表达与CYP93E2的表达紧密相关,CYP72A68v2基因的表达与CYP716A12基因的表达紧密相关。通过组合表达方式可检测活性较弱的P450酶的活性,在转基因酵母中,蒺藜苜蓿CYP72A63和甘草CYP72A154共同在C-30位上对β-香树素进行修饰,CYP72A68v2催化齐墩果酸形成丝石竹酸,CYP72A61v2和大豆CYP72A61[36]将24-OH-β-香树素转换成为大豆皂苷元B。另外,目前还未能实现来自于植物的P450酶在转基因酵母中被组合表达生成目标萜类化合物。

Naoumkina等[37]用全面的基因表达聚类分析鉴定参与蒺藜苜蓿三萜骨架糖基化的候选基因。有

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4个候选UGTs在大肠杆菌中表达,其中UGT73F3对多种皂苷元表现出特异性且催化常春藤皂苷C-28位羰基的葡糖基化。在基因敲除系中3-Glc-28-Glc-苜蓿酸和3-Glc-Ara-28-Glc常春藤皂苷元水平的减少与UGT73F3在C-28位的体外区域专一性相关。苜蓿酸和贝萼皂苷元与常春藤皂苷元一样在C-28位具有羰基,通过UGT73F3的作用,此基团有可能被葡糖基化[37]。通过对蒺藜苜蓿转录谱和代谢谱的整合分析确认UGT73K1和UGT71G1为三萜糖基转移酶[38]。虽说在体外,UGT71G1首选黄酮类而不是三萜类作为底物,完整的转录谱和代谢谱却说明UGT71G1参与了三萜类的生物合成。UGT73K1可糖基化多种皂苷元,包括常春藤皂苷元和大豆皂醇B、E,UGT71G1则专门作用于苜蓿酸。目前这2个UGTs糖基化的位置还没有阐明,但UGT71G1的晶体结构与UDP-葡萄糖和苜蓿酸进行硅片对接模拟表明UGT71G1可转移1个葡萄糖分子至苜蓿酸C-3位的羟基上[39]。UGT71G1、UGT73K1和UGT73F3是蒺藜苜蓿主要的糖基转移酶,它们通过转移1个单糖分子到1个三萜皂苷元上生成带有单糖链的三萜皂苷[6]。

2.4 甘草中参与三萜皂苷生物合成的后修饰酶甘草甜素,一种来自于甘草植物地下部分的三萜皂苷,在全世界作为天然甜味剂使用[40]。其生物合成包括2,3-氧化鲨烯环化形成三萜骨架β-香树素,以及C-11、C-30位的氧化反应和C-3位羟基的糖基化反应[40]。Seki等[41]以转录谱为基础从甘草ESTs中成功鉴别出了CYP88D6,并进行了酶活分析研究。CYP88D6是甘草甜素生物合成最初始的P450基因,催化β-香树素在C-11位两步连续的氧化反应生成11-oxo-β-香树素,11-oxo-β-香树素可能是β-香树素和甘草甜素生物合成的中间物[41]。CYP88D6与β-AS在酵母中的共表达催化β-香树素氧化生成11-oxo-β-香树素。另外,CYP88D6的表达与甘草甜素的器官特异性积累模式相关,它在根部高度表达,并超过在茎部和叶子中的表达量[42]。另一个相关的P450基因CYP72A154在内源性生成11-oxo-β-香树素的工程酵母菌株中表达,催化11-oxo-β-香树素在C-30位三步连续氧化生成甘草次酸[40]。CYP72A514也被推测可能在C-22和C-29位上对11-oxo-β-香树素进行修饰[35]。此外,与大豆CYP93E1和蒺藜苜蓿CYP93E2一样,甘草CYP93E3也催化β-香树素C-24位的羟基化[11,41]。

通过GO类别分析,得知甘草中与糖基转移酶

有序列相似性的172个独立基因可分为45个类别[42]。其中有27个独立基因编码UDP-葡糖基转移酶,主要参与多种次级代谢物的合成;有11个独立基因编码葡糖基转移酶,可能参与甘草甜素生物合成的最后一步。有6个糖基转移酶基因的表达模式与CYP88D6具有相似性,分别为contig01209、contig03646、contig05219、contig09428、contig09463和contig09686。甘草甜素由皂苷元甘草次酸和两个葡糖醛酸单位组成,目前在甘草中尚未确认任何编码糖基转移酶基因的功能,上述6个独立基因将成为功能研究的主要对象。

2.5 其它植物中参与三萜皂苷生物合成的后修饰酶从石竹科王不留行(Saponaria vaccaria)发育种子的ESTs中发现UGT74 M1基因[43]。UGT74M1是一个三萜羧酸葡糖基转移酶,通过转移一个活性单糖如尿苷二磷酸葡萄糖至丝石竹酸(齐墩果烷型皂苷元)C-28位的羧基上形成一个酯键。UGT74M1与其它植物中可形成酯类的葡糖基转移酶有相似的序列。石竹科家族的大部分皂苷都来源于β-香树素,较常见的皂苷元有丝石竹酸和棉根皂苷元。丝石竹酸是一个在C-23和C-28位羧基化的β-香树素,与常春藤皂苷有非常相似的结构。在王不留行中存在单糖链和双糖链两种皂苷,根据它们的结构发现其合成步骤包括β-香树素在C-16、C-23和/或C-28位的氧化以及C-28位的糖基化。

燕麦(Avena sativa)生成抗菌性化合物燕麦素(三萜皂苷),由β-香树素氧化、取代及糖苷化后合成[44]。Qi等[45]确认了一个燕麦皂苷生物合成所需的基因CYP51 H10。CYP51H10酶属于CYP51甾醇脱甲基酶家族(最古老的细胞色素P450家族之一),在甾醇的合成中高度保留,仅在单子叶植物中被发现。Geisler等[46]用瞬时植物表达系统显示CYP51H10是一种多功能P450酶,能够修饰五环三萜骨架的C和D环生成12,13β-epoxy-3β,16β-dihydroxy-oleanane。利用分子模型和对接实验可知其C-16的羟基化有可能先于C-12,13的环氧化。

北柴胡是中国传统药用植物,柴胡皂苷是北柴胡的主要活性成分。为了生产柴胡皂苷,P450酶催化β-香树素氧化形成13,28-环氧基和C-11/C12双键结构或者在C-11/C12和C-13/C18上形成两个双键,UGT酶催化皂苷元C-3的糖基化[34]。通过454焦磷酸测序方法,在北柴胡中发现了246个P450s和102个GTs单一序列[47]。其中,2个P450s和3个UGTs被鉴定为最有可能参与柴胡皂苷生物

10期 黄壮嘉,等:植物三萜皂苷生物合成中关键后修饰酶研究进展

合成的候选基因,其表达模式与β-AS具有较大相似性。利用neighbor-joining树发现BcUGT3与UGT73家族的成员接近,特别是UGT73P2、UGT73F3和UGT73F1。Lin等[34]推测高氏柴胡(Bupleurumkaoi)齐墩果烷型皂苷元C-3的糖基化可由UGT85As进行催化。这几个候选基因目前正通过在大肠杆菌或酵母中的异源表达和在转基因北柴胡中的超表达以及基因沉默来确认其功能。

积雪草是伞形科多年生植物,具有很好的抗炎疗效,在商业上常作为伤口愈合剂使用[48]。它含有多种三萜皂苷,如斯理兰卡积雪草苷、积雪草苷、羟基积雪草苷等[49]。根据对羟基积雪草苷结构的判断,其后修饰很可能包括α-香树素C-2、C-3、C-6和C-24位的羟基化以及C-28位的羧基化[48]。经UGT催化,积雪草酸和羟基积雪草酸在C-28位的羧基上结合一个糖基后分别合成积雪草苷和羟基积雪草苷[48]。积雪草苷和羟基积雪草苷的共同特征之一是存在一个糖链(glc-glc-rha)连接于羰基部分。Kim等[48]从EST库中确认了24个P450s和13个UGTs候选基因。通过RT-PCR分析,有3个P450s(EST ID分别为35F09,46B07,50B04)和1个UGT(EST ID为35F01)被认为是最有可能参与积雪草皂苷生物合成的基因。

Tang等[50]使用测序技术在罗汉果果实发育的3个重要阶段开展基因表达谱分析,选出了7个P450s和5个UDP-葡糖基转移酶(UPDGs)基因作为最有可能参与罗汉果甜苷生物合成的基因。罗汉果甜苷为葫芦烷型三萜皂苷,是罗汉果果肉中最主要的生物活性成分。然而,关于罗汉果甜苷的生物合成了解甚少,特别是其合成途径的后期加工、修饰步骤。据推测P450s催化葫芦二烯醇C-6和C-12位的羟基化合成罗汉果醇,UPDGs催化罗汉果醇C-3和C-24位的糖基化形成罗汉果甜苷[50]。只有葡糖基转移酶而不是糖基转移酶,可催化罗汉果醇形成罗汉果甜苷。利用酿酒酵母对罗汉果中的罗汉果甜苷进行生物转化,证明了Exg 1是一个启动罗汉果甜苷转换的主要酶类[51]。

Luo等[29]通过系统发育分析在三七174个P450s和242个GTs中发现最有可能参与三七皂苷生物合成的候选P450(Pn02132和Pn00158)和UGT(Pn13895)基因。Pn00158的转录物与西洋参中参与人参皂苷生物合成的候选P450(contig00248)具有高度的同源性[28]。Pn02132的氨基酸序列与大豆CYP93E1接近[29]。此外,三七CYP716A53v1与人参CYP716A53v2有96.8%的同源性和97.86%的相似性[22]。系统进化分析表明有3个UGTs(Pn00082、Pn02086和Pn13895)归属于蒺藜苜蓿糖基转移酶(UGT73K1,UGT71G1)构成的群。其中,Pn13895因其与UGT71G1关系密切,被认为是负责三七皂苷生物合成重要的候选UGT[29]。此外,在三七中分离到一个名为UGRdGT的糖基转移酶,此酶催化人参皂苷Rd转换为人参皂苷Rb1[52]。Sun等[28]在西洋参cDNA文库中发现150个P450s和235个GTs单拷贝序列,经过MeJA诱导实验和基于RT-PCR检测的组织特异性表达模式分析,选出1个P450(contig00248)和4个UGTs(contig01001、contig14976、contig15451和contig16321)作为最有可能参与西洋参中人参皂苷生物合成的候选基因。

在燕麦和拟南芥(Arabidopsis thaliana)中,三萜生物合成途径的基因以代谢基因簇形式存在。在模式豆科植物百脉根(Lotus corniculatus)中也鉴定了一个类似的基因簇———侧翼基因组区域环氧角鲨烯环化酶AMY2基因簇(即编码两类不同的P450酶和据预测可能编码还原酶的基因簇)[53]。在AMY2催化下,百脉根生成一种新型三萜结构di-hydrolupeol,另外,一种新的P450酶(CYP71D353)被确认,此酶催化20-羟基羽扇豆醇连续三步氧化形成20-羟基白桦酸。

3 总结与展望

由于产量较低且不稳定以及自然资源有限等实际性问题,皂苷的商业应用常受到阻碍。通过体外培养,植物可进行无性繁殖且产量不受环境因素的影响,结合代谢工程,使特定基因过量表达来提高皂苷的产量,有可能成为解决药用皂苷不足的有效途径。目前,已有多种方法用于寻找和鉴定与三萜皂苷合成相关的基因。如EST分析可识别新基因和鉴定不同组织中的转录组[54-55];454焦磷酸测序技术为发现参与植物代谢的新基因提供更多的机会[47];表达谱和系统发育树分析也可对候选基因进行鉴别[50]。另外,酵母基因敲除突变体是研究皂苷修饰和葡糖苷酶功能专一性的重要工具[51]。在过去十年中已识别和确认了一定数量的三萜皂苷合成后修饰酶,但仍未实现在某种植物三萜皂苷生物合成途径中确认所有参与三萜皂苷合成的相关酶系及其编码基因。本文归纳了多种植物中与三萜皂苷生物合成后修饰相关的候选基因、ESTs以及其它独立基因,为三萜皂苷合成精细途径的研究提供参考。

2西 北 植 物 学 报 34卷

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412西 北 植 物 学 报 34卷

长白山动植物介绍

长白山介绍 长白山脉是鸭绿江、松花江和图们江的发源地。是中国满族的发祥地和满族文化圣山。长白山脉的“长白”二字还有一个美好的寓意,即为长相守,到白头,代表着人们对忠贞与美满爱情的向往与歌颂。长白山最早见于中国4000多年前的文字记载中,《山海经》称“不咸山”,北魏称“徒太山”,唐称“太白山”,金始称“长白山”。 长白山脉区域总面积1964平方千米,核心区758平方千米,长白山系的最高峰是朝鲜境内的将军峰,海拔2749米。中国境内最高峰白云峰,海拔2691米,是中国东北的最高峰。 长白山植被垂直景观及火山地貌景观是首批进入《中国国家自然遗产、国家自然与文化双遗产预备名录》的国家自然遗产地。2010年曾先后被确定为首批国家级自然保护区、首批国家5A级旅游景区、联合国“人与生物圈”自然保留地和国际A级自然保护区。长白山及其天池、瀑布、雪雕、林海等等,曾经入选“吉尼斯”世界之最记录,其中更有中华十大名山、中国的五大湖泊、中国的十大森林等。长白山在生态、生物、地质和历史等诸多方面都具有突出的普遍价值和卓越的自然品质以及丰富的文化内涵。 动物资源 长白山景区野生动物种类繁多,资源丰富动物资源,有1225种,分属于73目219科。其中,森林昆虫害虫6目48科387种;森林昆虫天敌7目29科94种;圆口类1目1科3种;鱼类2目4科8种,两栖类2目6科13种,爬行类1目3科11种,鸟类18目48科277种;哺乳类6目19科58种;脊椎动物30目61科370种。在1225种野生动物中,属国家重点保护动物有50种。其中,国家一级保护动物有东北虎、金钱豹、梅花鹿、紫貂、黑鹳、金雕、白肩雕、中华秋沙鸭等;国家二级保护动物有豺、麝、黑熊、棕熊、水獭、猞猁、马鹿、青羊(斑羚)、鹗、鸢、峰鹰、苍鹰、雀鹰、花尾榛鸡等。在这些动物中,药用类15种,食用类14种,毛皮类2种,观赏类1种。 植物资源 长白山景区植物种类十分丰富,已发植物资源现的有2277种,分属73目246科。其中低等植物17目59科550种;高等植物56目187科1727种。高等植物中有36种珍稀濒危物种。其中,人参为国家一级保护植物,刺人参、岩高兰、对开蕨、山楂海棠、瓶尔小草为国家二级保护植物;长白松、草丛蓉、平贝母、松毛翠、牛皮杜鹃、苞叶杜鹃为国家三级保护植物。省一级保护植物有红松、偃松、钻天柳、东北红豆杉、西伯利亚刺柏等。名贵药用植物有人参、党参、云芝等。食用植物有山果类、野菜类、真菌类等。 长白山许多野生植物都因采挖过度,导致资源严重不足,濒临绝迹,如轮叶党参等。为了保护并推广长白山林下资源,长白山市集的种植基地全模拟野生环境,顶尖的种植技术,保证了珍稀物产的延续,也让越来越多的人知道了长白山脉“遍地宝藏”。 长白山市集团队,愿与您“看见生长,共同成长!”

三萜皂苷类理化性质

三萜皂苷类理化性质 三萜类成分是一类基本母核由30个碳原子所组成的萜类化合物,以游离形式或以与糖结合成苷或酯的形式存在于植物体内,具有多方面的生化活性,常将其作为重要制剂定性、定量分析的指标。如人参皂苷能催进RNA蛋白质的生物合成,调节机体代谢,增强免疫功能;柴胡皂苷有明显的中枢抑制、抗炎、降低血浆中胆固醇和甘油三酯等作用;七叶皂苷有明显的抗渗出、抗炎、抗淤血作用;甘草皂苷有促进肾上腺皮质激素样作用,并能防治肝硬化、抗动脉粥样硬化、抗溃疡;人参皂苷Rh2有抗肿瘤活性等。 一、结构特征及理化性质 (一)、结构特征 根据异戊二烯定则,三萜来成分系由6个异戊二烯单位聚合而成,一般根据三萜类成分碳环的有无和多少进行分类。目前已发行的三萜类成分,多数为四环三萜和五环三萜。三萜皂苷由三萜皂苷元与糖、糖醛酸(部分化合物还含有有机酸)所组成。糖大多数与皂苷元的C3-OH相连,少数情况C3-OH游离,二糖和其他位置的羟基相连。皂苷元分子中羟基大部分与糖结合,形成苷,少数可与有机酸结合,形成酯。 (二)、理化性质 1.物理性质 三萜皂苷分子大,不易结晶,大多数为白色或乳白色无定形粉末,仅少数为结晶体,皂苷元大多有完好的结晶。皂苷多数为具有苦味和辛辣味,且多具有吸湿性。三萜皂苷有降低水溶液表面张力的作用,其水溶液经常强烈振摇能产生持久性泡沫,不因加热而消失。三萜皂苷的熔点都很高,常在熔融前分解,分解点多在200℃-300℃之间。 2.溶解度 三萜皂苷一般可溶于水,易溶于热水、含水稀醇、热甲醇和热乙醇中,几乎不溶或难溶于丙酮、乙醚、苯等有机溶剂。皂苷在正丁醇或戊醇提取皂苷,可使之与亲水性杂质分离。三萜皂苷元能溶于石油醚、苯、乙醚、三氯甲烷等有机溶剂,而不溶于水。 3.金属盐类反应三萜皂苷的水溶液可与一些金属盐类,如铅盐、钡盐、铜盐等产生沉淀。酸性皂苷水溶液,加入中性盐类即生成沉淀;中性皂苷水溶液则需加入碱式醋酸铅或氢氧化钡等碱性盐类才能产生沉淀。 4.显色反应 三萜皂苷在无水条件下,与强酸(硫酸、磷酸、高氯酸)、中强酸(三氯乙酸)或Lewis

合成生物学研究进展及其风险

合成生物学研究进展及其风险 关正君魏伟徐靖 1合成生物学研究概况 合成生物学(synthetic biology)是在现代生物学和系统科学基础上发展起来的、融入工程学思想的多学科交叉研究领域。其包括了与人类自身和社会发展相关的研究方向和内容,为解答生命科学难题和人类可持续发展所面临的重大挑战提供了新的思路、策略和手段。2004年,合成生物学被美国麻省理工学院出版的Technology Review评为“将改变世界的十大新技术之一”。2010年12月,Nature杂志盘点出2010年12件重大科学事件,Science杂志评出的科学十大突破,合成生物学分别排名第4位和第2位。为此,世界各国纷纷制定合成生物学发展战略及规划,开展合成生物学研究,以抢占合成生物学研究和发展先机,促进了合成生物学基础研究和应用研究的快速发展。同时合成生物学的巨大应用潜力,还吸引了众多公司及企业参与到该领域的研究开发,推动着合成生物学产业化的进程。 合成生物学作为后基因组时代生命科学研究的新兴领域,其研究既是生命科学和生物技术在分子生物学和基因工程水平上的自然延伸,又是在系统生物学和基因组综合工程技术层次上的整合性发展。与传统生物学通过解剖生命体以研究其内在构造不同,合成生物学旨在将工程学的思想用于生物学研究中,以设计自然界中原本不存在的生物或对现有生物进行改造,使其能够处理信息、加工化合物、制造材料、生产能源、提供食物、处理污染等,从而增进人类的健康,改善生存的环境,以应对人类社会发展所面临的严峻挑战。 作为一个新的基础科学研究领域,合成生物学综合生物化学、生物物理和生物信息技术与知识,涵盖利用基因和基因组的基本要素及其组合,设计、改造、重建或制造生物分子、生物体部、生物反应系统、代谢途径与过程,乃至整个生物活动的细胞和生物个体。合成生物学使人们可以利用与物理学方法类似的模块构建和组装形成新的生命有机体,从而人工设计新的高效生命系统。中科院《2013年高技术发展报告》指出,DNA测序技术、DNA合成技术和计算机建模是支撑合成生物学发展的关键技术。近年来,大量物种的全基因组测序,为合成生物学家构建功能组件的底盘生物体系提供了丰富的遗传信息。快速、廉价的测序技术也促进了新的系统和物种的识别和解析。 2 合成生物学应用研究进展 2.1 合成生物学在医药工业领域的应用 2.1.1 天然药物合成生物学 天然药物合成生物学是在基因组学研究的基础上,对天然药物生物合成相关元器件进行发掘和表征,借助工程学原理对其进行设计和标准化,通过在底盘细胞中装配与集成,重建生物合成途径和代谢网络,从而实现药用活性成分定向、高效的异源合成,以解决天然药物

长白山植物资源

长白山野生药用植物 长白山是我国五大天然药库之一。野生经济植物达1460余种,其中药用植物800多种。主要有:人参、草苁蓉、木灵芝、药景天、平贝母、五味子、天麻、细辛、不老草等。 人参 野山参,一种名贵中药材,价值不菲。因其生长年代久远,故认为它品质最好、药效最佳。在多年的挖掘中,越发的减少,在吉林大部分地区绝迹。目前在长白山国家自然保护区内或周围的山区存在一些。按叶子的多少来分品级,最好的是六品叶。 草苁蓉 传说从前长白山里有个屯子,屯子里的人都得到了一种怪病,浑身水肿,起不来炕。有一天,一位头戴用紫色小花编的花冠的仙女指点大家吃了一种草药。大家的病就都奇迹般地好了。并且都比从前年轻了很多。于是人们就把这种草叫做“不老草”。不老草是仙人指给人类的礼物。据说用它泡酒,能延年益寿。这“不老草”就是草苁蓉. 木灵芝 木灵芝是灵芝的一个别名。灵芝自古以来就被认为是吉祥、富贵、美好、长寿的象征,有“仙草”、“瑞草” 之称,中华传统医学长期以来一直视为滋补强壮、固本扶正的珍贵中草药。民间传说灵芝有起死回生、长生不老之功效。 红景天 高山红景天:属珍稀濒危植物。生于海拔1700米-2600米环境恶劣多变的长白山苔原带,生命力极强,因而具有其它植物所没有的独特功能,具有快速补能、抗寒冷、抗疲劳、抗辐射、抗缺氧等功效,其“扶正固本”作用在某些方面优于人参。清朝作为宫廷供品,被康熙皇帝钦封为“仙赐草”。 平贝母 平贝母是我国东北地区的一种名贵药用植物。由于分布范围较狭窄,生长地区的林木不断受到砍伐,自然植被遭受破坏,林地环境恶化,加之不断采挖,因而野生植株逐渐减少。 五味子 北五味子宜寒冷气候,不受晚霜危害;宜生长在腐殖质土或疏松肥沃土壤;喜阴光照,不耐涝。在长白山区,北五味子分布于海拔1000米以下垂直地带,针阔灌多林植被,暗棕色森林土壤的构成的特殊生态环境,这一自然环境为北五味子创造了优良生态条件和营养成份的形成因素。 天麻 天麻是一种珍贵的药用植物,目前虽全国各大产区均已广为栽培。但其野生资源,由于长期采挖和森林的过度采伐,严重破坏了其生态环境,有的地区已濒临绝灭。 细辛 细辛又名细参、烟袋锅花。属马兜铃科,多年生草本植物。为常用中药。《神农本草经》列为上品。因其根细、味辛,故得名。 牛皮杜鹃:属珍稀濒危植物,高10-30厘米。长于海拔1700米至2400米的岳桦林带和高山苔原带。叶常绿,5至7月开花,花色淡黄,与洁白的余雪中相映,愈显美丽。 美人松:学名长白赤松,是长白山特有的观赏树种,常成片生长于瘠薄的火山灰土壤中。因其婷婷玉立,丰姿绰约,故被称为“美人松”。树高二三十米,桔黄色的树干光滑发亮;苍翠的枝条全部集中在树干顶部,形成美丽的伞状树冠;斜长的枝条酷似少女在招手致意。

鬼臼毒素生物合成研究进展_陆炜强

·综述· 鬼臼毒素生物合成研究进展 陆炜强,傅承新,赵云鹏 * (浙江大学生命科学学院濒危野生动植物保护生物学教育部重点实验室,浙江杭州310058) [摘要]鬼臼毒素(podophyllotoxin )是一种成功商品化的天然木脂素,其衍生物依托泊苷(etoposide )、替尼泊苷(tenipo-side )等在临床上广泛应用于抗肿瘤、抗病毒治疗。植物提取是鬼臼毒素的主要来源,面对野生资源压力,人们分别开展了植物野生变栽培、 植物细胞或器官培养、化学全合成等研究,以扩大鬼臼毒素来源。鬼臼毒素生物合成研究是开展植物规范化栽培和代谢工程的重要前提。20多年来尤其是近10年来,鬼臼毒素生物合成研究进展迅速,但鬼臼毒素的下游代谢以及整个合成途径基因水平的评述仍不足,因此作者专门针对鬼臼毒素的生物合成,对相关文献尤其是近10年的文献进行综述,重点介绍其合成途径关键环节的过程、主要产物、酶的特点与功能、已报道的酶编码基因等内容,以合理推测和概括鬼臼毒素的生物合成途径,同时对目前研究仍存在的问题和将来研究方向进行了讨论。 [关键词]鬼臼毒素;生物合成;规范化栽培;代谢工程[稿件编号]20101116002 [基金项目]国家科技支撑计划项目(2006BAI21B07);浙江省科技厅中药现代化专项(2006C13077)[通信作者]* 赵云鹏, Tel :(0571)88206463,E-mail :ypzhao @https://www.360docs.net/doc/3d16401040.html, [作者简介]陆炜强, Tel :(0571)88206463,E-mail :lwq-711@ 163.鬼臼毒素(podophyllotoxin , PTOX )是植物来源天然产物成功商品化的经典案例。从其发现至今已有近1个世纪的历史,其具有良好的抗肿瘤、抗尖锐湿疣、抗艾滋病毒活性 [1-3] ,虽然自身毒副作用较大,但其半合成衍生物在保证治 疗效果的同时,大大降低了毒性,在临床治疗淋巴癌、肺癌等多种癌症中得到广泛应用, 如依托泊苷(etoposide ,VP-16),替尼泊苷(teniposide ,VM-26),依托泊苷磷酸酯(etopophos ),azatoxin ,tafluposide 等[4]。鬼臼毒素的传统和主要来源是植物提取,来源植物主要分布于小檗科足叶草属Podophyllum 、桃儿七属Sinopodophyllum 、八角莲属Dysosma 、山荷叶属Diphylleia 、Jeffersonia 属,其他还有亚麻科亚麻属Linum ,柏科刺柏属Juniperus 、崖柏属Thuja 、Callitris 属,唇形科山香属Hyptis 、百里香属Thymus 、香科科属Teucrium 、荆芥属Nepeta 、Eriope 属等[5-7]。由于过度采挖、生境破坏和植物自身生长缓慢等原因,鬼臼类野生植物资源逐渐枯竭、物种濒危,已难以满足鬼臼毒素生产的需求,人工规范化栽培势在必行,但目前桃儿七S .hexandrum (异名:Podophyllum hex-andrum ,P .emodi )、八角莲D .versipellis 的栽培刚刚起步,其他来源植物的新资源开发程度也有待进一步深入 [8-10] 。此外,虽然化学全合成技术已经有所突破,但是 复杂的合成过程、极低的合成效率(约为5%),使人工全合成鬼臼毒素目前仍难以实现商业化 [3,11] 。近年来基于 生物技术的植物代谢工程快速发展,为鬼臼毒素替代资源的开发提供了更多途径,如植物细胞或器官培养、生物转化等,但仍存在效率低、成本高的共性问题,目前尚未产业化 [5,12-14] 。因此,要彻底解决鬼臼毒素的来源问题, 仍需要对上述3种途径的关键科学和技术问题深入研究。 实现药用植物规范化栽培和植物细胞或器官培养生产鬼臼毒素的前提之一是必须充分阐明鬼臼毒素的生物合成途径及其调控机制。因此,自20世纪80年代末以来,学者们以足叶草Podophyllum spp.、亚麻Linum spp.等植物的组织或细胞培养体系为研究系统,探讨了鬼臼毒素的生物合成途径,取得了长足进展。前人综述了不同时期鬼臼毒素生物合成不同方面的研究进展 [6,12,15-19] ,揭示了合成途径的大体 框架,为后续的研究提供了良好的基础和背景。但是前人的综述大多是对鬼臼毒素的资源、化学、药理、生物合成、细胞或器官培养等内容的全面评述,或者是对整个木脂素类生物合成的综述, 对于鬼臼毒素生物合成的论述不够全面、详细,比如对鬼臼毒素下游的代谢往往没有讨论,而且对近几年已有新进展的相关酶编码基因的分离、扩增、表达也较少涉及。因此,本文专门针对鬼臼毒素的生物合成,对相关文献尤其是近10年的文献进行综述,重点介绍其合成途径关键环节的过程、主要产物、酶的特点与功能、鬼臼毒素下游代谢、已报道的酶编码基因等内容,以期继续推动该领域的研究,实现优质种源筛选、株系改良、栽培和培养条件优化、生产体系调控,为鬼臼类植物规范化栽培和代谢工程的产业化奠定

天然药物化学-三萜皂苷的生物活性研究进展

三萜皂苷的生物活性研究进展 摘要:本文主要综述了三萜皂苷具有中枢神经系统作用、抗肿瘤活性、心脑血管系统作用、抗菌、抗病毒、降低胆固醇等活性,以及其它的活性,如抗炎、抗生育等作用。即系统地阐述了三萜皂苷的生物活性及其研究进展。 关键字:三萜皂苷、生物活性、中枢神经系统、抗肿瘤活性、心脑血管系统、抗菌、抗病毒活性。 三萜皂苷是由三萜皂苷元和糖组成的,常见的是五环三萜与四环三萜两类,主要分布在葫芦科、五加科、豆科、桔梗科、毛茛科、伞形科、石竹科、鼠李科、报春花科等植物中。药理学研究表明,三萜皂苷类化合物具有中枢神经系统作用、抗肿瘤作用、抗炎、抗过敏、抗菌、抗病毒、降胆固醇及心血管活性等。目前,三萜皂苷已成为天然产物研究中最活跃和进展最快的领域。下面就三萜皂苷的生物活性展开详细的综述。 1、对中枢神经系统的作用 三萜皂苷在中枢神经系统方面的作用主要有改善学习记忆功能、抗抑郁、镇静催眠、镇痛等功效。下面主要介绍它的学习记忆功能。 对学习记忆的影响在Morris水迷宫实验中发现,人参总皂苷有改善去卵巢所致大鼠记忆功能障碍的作用[1]。另外,人参皂苷能拮抗β淀粉样蛋白诱导的神经细胞凋亡,对β淀粉样蛋白引起的神经细胞毒性有一定的保护作用,提示人参皂苷可能有助于早老性痴呆(AD)和帕金森氏症等神经退行性疾病的治疗[2]。绞股蓝总皂苷对老龄大鼠学习记忆功能也有改善作用[3]。研究还发现,远志皂苷[4],黄精总皂苷[5]和胡芦巴总皂苷[6]可改善东莨菪碱所致记忆获得障碍,提示这些皂苷类化合物具有改善学习记忆障碍的作用。三萜皂苷改善学习记忆功能的机理可能有清除自由基,稳定膜系统和调节中枢神经系统单胺类递质。 2、抗肿瘤活性 文献报道一些三萜皂苷特别是具有羧基的该类化合物具有抗肿瘤活性,下面就三萜皂苷的体内抗肿瘤活性展开综述。 研究发现对荷HT-29结肠癌裸鼠给予黄芪皂苷AST,可明显抑制肿瘤生长,且没有给予常规抗肿瘤化疗药5-氟尿嘧啶(5-FU)和奥沙利铂后引起的体质量下降,死亡率升高等不良反应[7]。人参皂苷Rg3联合小剂量环磷酰胺,三苯氧胺,顺铂,分别作用于小鼠S-180肉瘤,荷MCF-7乳腺癌裸鼠,荷Hela宫颈癌,抑瘤效果显著,且均可使肿瘤微血管密度(MVD)和血管内皮生长因子(VEGF)表达量显著降低[8-10]。说明人参皂苷Rg3与化疗药联合应用有明显的抗血管生成协同作用,有显著抑瘤效果。对S-180腹水癌小鼠灌胃给予单体人参皂苷Rh2,可下调细胞间连接黏附分子(JAM)在肿瘤细胞的表达,抑制肿瘤组织血管

《走进神奇的长白山植物世界》2019章节测试题与答案

《走进神奇的长白山植物世界》2019章节测试 题与答案 第1章单元测试 1、享有山野菜故乡美誉的是哪座山? 答案:长白山 2、享有观赏植物摇篮的是哪座山? 答案:长白山 3、下面哪座山具有高山苔原带? 答案:长白山 4、长白山最高峰海拨是多少? 答案:2691米 5、长白山区森林覆盖率是? 答案:68% 第2章单元测试 1、榛的种仁出油率是?

答案:50% 2、桑的果实一次最好食用多少克? 答案:20-30克 3、催熟软枣猕猴桃果实的植物是哪种? 答案:黄花蒿 4、东方草莓在哪个国家被称为养颜的水果? 答案:日本 5、牛叠肚在民间的俗称是? 答案:婆婆头 第3章单元测试 1、金顶侧耳在民间最多的食用方法是? 答案:炒鸡蛋 2、松口蘑主要寄生在哪种松树的林下? 答案:赤松 3、每100克新鲜的蜜环菌子实体,蛋白质含量是多少克?

答案:1.7克 4、硫磺菌子实体的颜色通常是哪种颜色? 答案:橙红色 5、分株紫萁幼株与哪种蕨类幼株容易混淆? 答案:粗茎鳞毛蕨 6、展枝唐松草的俗名是? 答案:猫爪子 7、长期食用荠菜可主要防治哪种疾病? 答案:贫血 8、辽东樬木嫩茎叶与哪种植物的嫩茎叶容易混淆?答案:胡桃楸 9、朝鲜族人通常称桔梗为什么名字? 答案:道拉基 10、哪种野菜最适合抽烟的人食用? 答案:长裂苦苣菜

第4章单元测试 1、卷柏入药主要的功效是什么? 答案:止血 2、木贼通常生活在什么环境? 答案:林下 3、粗茎鳞毛蕨的俗名是什么? 答案:野鸡膀子 4、槲寄生入药主要功效是什么? 答案:失眠 5、五味子成熟的果实是哪种颜色? 答案:红色 6、辽细辛在临床应用时最多不能超过多少克?答案:5克 7、人参入药的器官是哪部分? 答案:根

微生物药物合成生物学研究进展

微生物药物合成生物学研究进展 武临专, 洪斌* (中国医学科学院、北京协和医学院医药生物技术研究所, 卫生部抗生素生物工程重点实验室, 北京100050) 摘要: 微生物次级代谢产物结构复杂多样, 具有抗细菌、抗真菌、抗肿瘤、抗病毒和免疫抑制等多种生物活性, 是微生物药物开发的源泉。当前, 微生物药物研究面临一些挑战: 快速发现结构新颖、生物活性突出的化合物; 理性化提高产生菌的发酵效价; 以及以微生物为新宿主, 实现一些重要天然药物的工业生产。合成生物学是在系统生物学和代谢工程等基础上发展起来的一门学科。本文对合成生物学在发现微生物新次级代谢产物、提高现有微生物药物合成水平和创制微生物次级代谢产物方面的研究进展进行了阐述。 关键词: 微生物药物; 合成生物学; 次级代谢产物; 生物合成 中图分类号: Q939.9; Q81; R914.5 文献标识码:A 文章编号: 0513-4870 (2013) 02-0155-06 Synthetic biology toward microbial secondary metabolites and pharmaceuticals WU Lin-zhuan, HONG Bin* (Key Laboratory of Biotechnology of Antibiotics of Ministry of Health, Institute of Medicinal Biotechnology, Peking Union Medical College and Chinese Academy of Medical Sciences, Beijing 100050, China) Abstract: Microbial secondary metabolites are one of the major sources of anti-bacterial, anti-fungal, anti- tumor, anti-virus and immunosuppressive agents for clinical use. Present challenges in microbial pharmaceutical development are the discovery of novel secondary metabolites with significant biological activities, improving the fermentation titers of industrial microbial strains, and production of natural product drugs by re-establishing their biosynthetic pathways in suitable microbial hosts. Synthetic biology, which is developed from systematic biology and metabolic engineering, provides a significant driving force for microbial pharmaceutical development. The review describes the major applications of synthetic biology in novel microbial secondary metabolite discovery, improved production of known secondary metabolites and the production of some natural drugs in genetically modified or reconstructed model microorganisms. Key words: microbial pharmaceuticals; synthetic biology; secondary metabolites; biosynthesis 来源于微生物的药物称为微生物药物(microbial medicine, microbial pharmaceuticals), 主要包括来源于微生物(特别是放线菌和真菌) 次级代谢产物的药物。 收稿日期: 2012-09-25; 修回日期: 2012-11-01. 基金项目: 国家“重大新药创制”科技重大专项资助项目(2012ZX09301002-001-016); 国家自然科学基金资助项目 (31170042, 81172964). *通讯作者 Tel: 86-10-63028003, E-mail: binhong69@https://www.360docs.net/doc/3d16401040.html,, hongbin@https://www.360docs.net/doc/3d16401040.html, 微生物药物例如抗生素, 在控制感染、免疫调节和治疗癌症等方面发挥了重要作用。目前, 已经从放线菌和真菌中发现了2万多种具有生物活性的次级代谢产物, 其中百余种成为微生物药物。随着对放线菌和真菌的持续开发利用, 直接从放线菌和真菌研制微生物新药难度越来越大, 主要原因在于: ①化合物排重难度很大(从微生物已经发现了25 000多种化合物); ②新微生物资源的分离培养工作没有突破性进展, 获得大量的、具有产生新次级代谢产物能 ·专题报道·

长白山自然保护区面积、所属省份、保护对象

吉林长白山国家级自然保护区,位于吉林省安图、抚松、长白三县交界处,总面积196465公顷。位于E127°42’55”-W128°16’48”,N41°41’49”-S42°51’18”,主要保护对象为温带森林生态系、自然历史遗迹和珍稀动植物。 1960年,建立长白山保护区。1986年,晋升为国家级自然保护区。属于自然生态系统类别中森林生态系统类型的自然保护区。 长白山国家级自然保护区是以保护典型的火山地貌景观和复杂的森林生态系统为主要对象,以保存野生动植物种质资源,保护、拯救和扩繁珍稀濒危生物物种,保持生态系统的自然演替过程,保障长白山乃至松花江、图们江、鸭绿江三大水系中下游广大地区的生态安全,保护全人类珍贵的自然遗产为根本目的,集资源保护、科研教学、绿色教育和生态旅游四大功能于一体的综合性自然保护区。 ①珍稀的动植物资源及其生境:如紫貂、东北虎、金钱豹、梅花鹿、人参、东北红豆杉、长白松等国家重点保护物种及其生存环境。 ②典型的火山地貌景观:长白山是典型的休眠火山,世界上最突出的四种地貌类型,即火山熔岩地貌、流水地貌、喀斯特(岩溶)地貌和冰川冰缘地貌。这些地貌的形成,揭示了地质演化的进程,是地球演化史中重要阶段的突出见证,具有重要的科学价值和审美价值。 ③珍贵的红松阔叶林带:保护区内红松阔叶林带是长白山寒温带典型的地带性植被,主要生长于气候较温和、降雨量较大、暗棕色森林土、海拔720~1100m 范围内,是长白山区动植物种类最多、植物生长最繁茂的典型林带,珍贵濒危药用植物野山参就生长在其中。该植被带中的红松、水曲柳、黄菠萝、紫椴等均为珍贵树种,是国家Ⅱ级保护植物。 ④独特的植被自然垂直分布景观:长白山随海拔的升高依次分布着针阔混交林、暗针叶林、岳桦林和高山苔原4个植被垂直分布带,具有巨大的科学价值和突出的美学价值。 ⑤丰富的生物物种资源:长白山生存着种类繁多的野生生物,种质基因资源丰富。已知的野生动物有1558种,分属于45目163科,其中属国家重点保护的

合成生物学的研究进展

第!期中!国!科!学!基!金"# !! !学科进展与展望! 合成生物学研究的进展 !!"中国科学院院士$ 本文于!%%&年’!月!"日收到$张春霆" !天津大学生命科学与工程研究院"天津(%%%)!# "摘!要#!本文简要介绍了合成生物学发展的历史背景与定义"它的主要研究内容"包括基因线路$合成基因组$合成药物与生物基产品或材料等%探讨了合成生物学与基因工程的异同"介绍了合成生物学在中国的发展情况"讨论了伦理道德与安全问题"最后展望了合成生物学的发展前景% "关键词#!合成生物学!基因线路!合成基因组!合成药物!合成生物基产品或材料!合成*+,序列 !!合成生物学的历史背景与定义 ’--%年人类基因组计划启动!随后模式生物基因组计划也快速实施!产生了大量的基因组*+,序列信息"由于新技术的出现!又促进了转录组学#蛋白质组学和代谢组学等的产生和发展"这一切又催生了一系列新兴交叉学科!如生物信息学和系统生物学等"基础研究的成果最终要转化为生产力!而合成生物学在!’世纪初的出现则是上述学科发展的一个合乎逻辑的结果"那么什么是合成生物学呢$合成生物学网站是这样介绍的%合成生物学包括两重意义%&’’新的生物零件&./01’#组件&234563’和系统的设计与构建(&!’对现有的#天然存在的生物系统的重新设计!以造福人类社会&711.%))89:; 173156<5=>=?9$=0?)’"维基百科全书是这样描述的%合成生物学旨在设计和构建工程化的生物系统!使其能够处理信息#操作化合物#制造材料#生产能源#提供食物#保持和增强人类的健康和改善我们的环境&711.%))3:$@5A5.325/$=0?)@5A5)B9173156*<5=>=; ?9’" "!合成生物学的主要研究内容 "#!!基因线路$$%&%’())(*)+(’% 说起基因线路或基因回路!最早可追溯到C/6=<和D=:=2关于半乳糖操纵子模型的经典工作" !"#$%&杂志在!%%%年发表了基因振荡和基因双稳态两个基因线路!被认为是奠基性的工作"现在则 已发表了大量的有关基因线路的工作!本文不拟详加介绍"一个典型的基因线路是基因双稳态线路+’,!由两个蛋白质编码基因与两个相对应的启动子组成"线路是这样设计的%蛋白质’的表达抑制了蛋白质!的表达!系统只有蛋白质’存在(反之!蛋白质!的表达抑制了蛋白质’的表达!系统只有蛋白质!存在"可在双稳态线路中加入诱导物!促使系统在两个稳定状态之间任意翻转"基因线路有广泛的应用!因篇幅所限不能展开介绍!下面只介绍(个应用例子" &’’大肠杆菌照相术+!, 首先从集胞兰细菌基因组中克隆两个基因并转入大肠杆菌!使之能生成对光敏感的藻青素!简称E F G"接着利用大肠杆菌中双组份信号转导系统’()*+,-./!将与E F G共价结合的脱辅基蛋白与’()*的组氨酸激酶结构域融合构成一个嵌合体!成为一个光敏部件"同时!将0-.1基因与2"3*基因融合!通过在2"3*基因上游引入0-.1启动子使其表达依赖于,-./"通过这一基因线路!2"3*基因的表达就会受光调控"当有红光照射时&相当于被摄物体的光亮部分’!’()*的自磷酸化被抑制!从而,-./不能被磷酸化激活!2"3*基因关闭!由涂抹在琼脂基片上的菌苔形成的底片保持原色"当没有红光照射时&相当于被摄物体的黑暗部分’!过程正好相反!’()*的自磷酸化被激活!从而使2"3*基因被磷酸化的,-./激活而表达!其产物为半乳糖苷酶!催化菌苔中的B;?/>&一种化合物’反应生成

皂苷的概述

皂苷 皂苷概述 皂苷是苷元为三萜或螺旋甾醇类化合物的一类糖苷。苷元为三萜类化合物则称为三萜皂苷,如为螺旋甾烷类化合物则称为甾烷皂苷。皂苷类化合物主要分布于陆地高等植物中,其中甾体皂苷主要存在于薯蓣科、百合科和玄参科等;三萜类皂苷主要存在于五加科、豆科、远志科及葫芦科等。有许多植物的皂苷含量很高,如甘草根含有2%-12%的皂苷,皂树皮含有10%的皂苷,七叶树种子含有高达13%的七叶皂苷,薯蓣的球状根茎含有丰富的甾体皂苷,是人工合成激素的重要原料。此外,海星、海参等海洋生物也存在皂苷类化合物。皂苷根据苷元连接糖链数目的不同,可分为单糖链皂苷,双糖链皂苷及三糖链皂苷。在一些皂苷的糖链上,还通过酯键连有其他基团。 在皂苷的化学结构中,由于苷元具有不同程度的亲脂性,糖链具有较强的亲水性,使皂苷成为一种表面活性剂,用力振荡其水液可产生持久性的泡沫。一些富含皂苷的植物提取物被用于制造乳化剂、洗洁剂及发泡剂等。此外,一些皂苷对细胞膜具有破坏作用,表现出毒鱼、灭螺、溶血、杀精及细胞毒等活性。皂苷的表面活性作用受其连接糖链数日的影响,一般单糖链皂昔的溶血,灭螺作用更强,双糖链皂

苷的作用稍弱。皂苷的溶血作用也与昔元有关,如以人参三醇为昔元的皂昔其有明显溶血作用,而以人参二醇为苷元的人参皂苷则具有抗溶血作用。 可用一些颜色反应对皂苷进行初步鉴定,最常用的颜色反应为Liebermann-Burchard反应,其方法如下:在试管中将少量样品溶十乙酸酐,再沿试管壁加入浓硫酸,如两层液体交界面呈紫红色则为阳性反应。 1 皂苷的存在形式和分布 皂苷由皂苷元和糖、糖醛酸或其他有机酸所组成。组成皂苷的糖常见的有:葡萄糖、半乳糖、鼠李糖、阿拉伯糖、木糖和其他戊糖类。根据苷元又可分为两大类:三萜类皂苷和类固醇类皂苷。三萜又可分为四环三萜和五环三萜,其中以五环三萜为常见。四环三萜型皂苷中以达玛烷型皂苷研究较多,且较深入;五环三萜型皂苷中作药用的以齐墩果烷型皂苷研究最多。类固醇皂苷中又分为螺固醇型皂苷和呋喃固醇型皂苷,以螺固醇型皂苷生理活性为显著。 类固醇类皂苷主要存在于单子叶植物百合科的丝兰属和知母属,以及菝葜科、薯蓣科、龙食兰科等;双子叶植物中也有发现,如豆科、玄参科、茄科等。三萜皂苷在豆科、五加科、伞形花科、报春花科、葫芦科等植物中比较普遍。很多重要的中药如人参、三七、绞股蓝、柴胡、黄芪、远志、

长白山火山喷发后对周围自然地理环境造成的影响

班级:10级地理科学一班 姓名:曹海灯 学号:201011010101 长白山火山爆发后对周围自然环境环境的影响 长白山蜿蜒于吉林省东南边陲,其幅员辽阔,山体博大,火山地貌的分布面积达10000多平方公里,火山锥体面积约8000平方公里,是我国近代活动的三大火山群之一。因植被繁茂,物种丰富,文化面貌独特,被联合国确定为“人与生物圈”保留地。本文将从长白山火山爆发后对周围地貌,水系及植被三个方面的影响来论述。 一、长白山火山爆发后对周围地貌的影响 据地质学家考证,长白山是古华夏大陆的一部分。大约在6亿年前,这里是一片汪洋大海,经过多次的造山运动后,海水逐渐退出这片大陆,由于多重内外作用地质动力,地壳发生了一系列断裂、抬升和多次回旋,大量的玄武岩浆沿着地壳裂缝喷流出地表,开始了长白山漫长的火山喷发历史。长白山火山几经喷发、几经休眠。火山喷发物堆积在火山口周围,形成以天池为中心的火山锥体,经过多年强烈的风蚀作用、寒冬风化作用、流水侵蚀、以及大范围的冰川作用,形成了门类齐全的地貌类型和绚丽多姿的垂直景观带,塑造了长白山如今古老而美丽的山体。 长白山火山地貌形态复杂,分为长白山中心火山锥体、山麓倾斜熔岩高原和熔岩台地三大地貌单元。由于火山喷发的浮岩形成的形态

各异、陡峭的山峰环绕长白山天池,长白山火山地貌呈现巍峨壮丽的景观。鸭绿江大峡谷是国内规模最大也是世界罕见的典型火山峡谷地貌景观,位于长白山南麓、鸭绿江源头。大峡谷原是火山爆发形成的巨大断裂地沟,后经雨水剥蚀、风蚀作用而形成“V”字型峡谷。它绵延曲折,南北长20公里,宽200多米,谷深却达170米,中间还有分支。峡谷两岸树高林密,谷顶被原始森林覆盖,谷内发育的峭壁景观千姿百态,神韵各异,栩栩如生。 二、长白山火山爆发后对周围水系的影响 长白山水资源丰富,素有“万水之源”美誉。由于长白山海拔高、坡度大、峡谷多,形成了众多美不胜收的瀑布景观。长白瀑布落差68米,是世界海拔最高的火山湖瀑布。温泉是长白山另一特产。长白山温泉由于火山作用形成,属于高热温泉,多数泉水温度在摄氏60度以上,最热泉眼可达82度。放入鸡蛋,顷刻即熟。长白山温泉有“神水之称”,含有大量硫化氢和多种微量元素,对关节炎、皮肤病疗效尤其显著。镶嵌在长白山山巅的火山湖天池,是世界上最大、最深、海拔最高的火山湖。天池又名龙潭、图们泊,意为万水之源,是中朝两国的界湖,位于长白山火山锥体的顶部,是长白山火山喷发后,经过漫长地质年代积水而成的湖,著名的松花江即发源于此。天池略呈椭圆形,湖面海拔2194米,南北长4.85公里,东西宽3.37公里,平均水深204米,最深处373米,总蓄水量20.4亿立方米,湖水主要来自大气降水。周围坏绕2500米以上的山峰16座,长白山天池如晶莹的蓝宝石,镶嵌在群峰之中。

中药化学三萜皂苷实例总结

中药化学三萜皂苷实例总结

碱性由强到弱的一般顺序: 胍基>季铵碱>N-烷杂环>脂肪胺>芳香胺≈N-芳杂环>酰胺≈吡咯 不同类型黄酮苷元在水中的溶解行为: 花色素﹥二氢黄酮﹥异黄酮﹥黄酮(醇)﹥查耳酮 1)黄酮(醇)、查耳酮为平面型分子,分子与分子排列紧密,分子间引力较大,故难溶于水; 2)二氢黄酮(醇)非平面型分子,分子与分子间排列不紧密,分子间引力降低,有利于水分子进入,故溶解度稍大; 3)花色素为离子型结构,具有盐的通性,亲水性较强,在水中的溶解度较大。

黄酮类化合物因分子中多具有酚羟基,故显酸性,可溶于碱性水溶液。 酸性由强至弱的顺序:7,4′-二OH>7-或4′-0H>一般酚羟基>5-OH。 考察挥发油的化学常数:酸值、酯值和皂化值。 (1)酸值:是代表挥发油中游离羧酸和酚类成分含量的指标。以中和1g挥发油中游离酸性成分所消耗氢氧化钾的毫克数表示。 (2)酯值:是代表挥发油中酯类成分含量的指标。以水解1g挥发油中所含酯需消耗氢氧化钾的毫克数表示。 (3)皂化值:是代表挥发油中游离羧酸、酚类成分和结合态酯总量的指标。以皂化1g挥发油所消耗氢氧化钾的毫克数表示。皂化值是酸值和酯值之和。考察影响生物碱旋光性的因素。 生物碱的旋光性受手性碳原子的构型、测定溶剂、pH、温度及浓度等的影响。麻黄碱在水中呈右旋,在氯仿中呈左旋;烟碱中性条件下呈左旋,在酸性条件下呈右旋。 『答案解析』(见PPT) 光谱方 法 缩写作用 质谱MS 可用于确定分子量及求算分子式和提供其他结构碎片信息 红外光 谱 IR 提供官能团信息 紫外光 谱 UV 主要用于推断化合物的骨架类型 核磁共振1H-NMR,13C-NMR 提供质子(碳原子)的类型、数目及相邻原子或原子团的信息,用于结 构测定

第八章 三萜类化合物

第八章三萜类化合物 三萜皂苷结构中多具有羧基,所以又常被称为()皂苷。 不符合齐墩果烷结构特点的是 A. 属于三萜 B. C23、C24连接在C4位上 C. C29、C30连接在C20上 D. A、B、C、D、E环都是六元环 E. C29、C30分别连接在C19、C20上 E 皂苷多具有下列哪些性质 A. 吸湿性 B. 发泡性 C. 无明显熔点 D. 溶血性 E. 味苦而辛辣及刺激性 ABCDE 不符合皂苷通性的是 A. 大多为白色结晶 B. 味苦而辛辣 C. 对粘膜有刺激性 D. 振摇后能产生泡沫 E. 大多数有溶血作用 A 下列成分的水溶液振摇后能产生大量持久性泡沫,并不因加热而消失的是 A. 蛋白质 B. 黄酮苷 C. 蒽醌苷 D. 皂苷 E. 生物碱 D 某中药水提液,在试管中强烈振摇后,产生大量持久性泡沫,则该提取液中可能含有:A.皂苷 B.蛋白质 C.单宁 D.多糖 A 皂苷在哪些溶剂中溶解度较大

A. 热水 B. 含水稀醇 C. 热乙醇 D. 乙醚 E. 苯 ABC 可以用于皂苷元显色反应的试剂是 A. 醋酐-浓硫酸 B. 冰醋酸-乙酰氯 C. 苦味酸钠 D. 三氯醋酸 E. 五氯化锑 ABDE Liebermann-Burchard反应所使用的试剂是 A. 氯仿-浓硫酸 B. 冰醋酸-乙酰氯 C. 五氯化锑 D. 三氯醋酸 E. 醋酐-浓硫酸 E 有关皂苷的氯仿-浓硫酸反应叙述正确的是 A. 应加热至80℃,数分钟后出现正确现象 B. 氯仿层呈红色或篮色,硫酸层呈绿色荧光 C. 振摇后,界面出现紫色环 D. 氯仿层呈绿色荧光,硫酸层呈红色或篮色 E. 此反应可用于纸色谱显色 D 某天然化合药物的乙醇提取物以水溶解后,用正丁醇萃取,正丁醇萃取液经处理得一固体成分,该成分能产生泡沫反应,并有溶血作用,此成分对呈阴性反应。 A Liebermann反应 B Salkowiski反应 C Baljet反应 D Molish反应 C 鉴别三萜皂苷和甾体皂苷的方法有 A. 三氯醋酸反应 B. SbCl5反应 C. 发泡试验 D. 与胆甾醇反应 E. Liebermann-Burchard反应 ACE

长白山植物学野外实习植物名录

长白山植物学野外实习中所见的植物名录 松科 1、黄花落叶松——落叶松属,条形落叶,叶背面有白色气孔线 2、长白松(美人松)——松属,针叶细直,簇生。种鳞近纺锤形 3、鱼鳞云杉——云杉属,树干高大圆满通直, 4、红皮云杉——云杉属,叶四棱形,四面有气孔线,种鳞倒卵形 5、红松——松属,针叶5针一束 6、臭冷杉——冷杉属,长条状块裂或不规则鳞片状裂,具较明显的树 脂瘤;具圆形叶痕;冬芽圆球形,有树脂。叶通常排成两列,线形,长1-3厘米,表面光绿色,背面具两条白色气孔带,大部分叶之先端凹缺,果枝和主枝上的部分叶先端尖;球果卵状圆柱形或近圆柱形熟时紫褐色,无梗,种鳞肾形或扇状肾形,长短于宽,稀近相等,上部宽圆,微内曲,具不规则细齿,两侧圆或耳状,基部狭成细柄状,鳞背露出部分密被短毛;种翅楔形,淡褐色,子叶4-5。花期4-5月; 7、冷杉——冷杉属,叶线形,扁平 8、椴木——叶互生,基部偏斜,有锯齿,坚果或核果 9、沙松——冷杉属,树冠宽圆锥形,老树宽伞形。幼树皮淡褐色不裂,老 树皮灰褐或境褐色浅纵裂。一年生枝淡黄灰色无毛,有光泽。叶条形,先端突尖或渐尖,无凹缺,上面深绿色有光泽,背面沿吕脉两侧各有1条白色气孔带。球果圆柱形,熟时淡黄褐色;种鳞背面露出。 杨柳科 10、香杨——杨属,小枝圆柱形黄色,幼枝有粘性,带香气。叶有明显皱纹 11、山杨——杨属,叶柄扁,较长。叶缘锯齿较大,树皮青色喜生于山坡 12、圆叶柳——柳属,高山匍匐小灌木,叶革质,圆形花序 13、大黄柳——柳属,小枝粗,叶长大,革质,表面有皱纹 胡桃科 14、胡桃楸——胡桃属,喜生于山间谷地。叶集于枝顶,羽状复叶,小叶 9-17枚,长椭圆形,叶缘具细锯齿,叶顶端钝尖,叶基阔楔形或圆。 核果卵状,坚硬。叶痕猴脸形 桦木科 15、白桦——桦木属,树皮白色,皮孔黄色。叶三角状卵形或菱状卵形, 先端渐尖,花单性,雌雄同株 16、黑桦——桦木属,叶片卵形、卵状椭圆形或菱状卵形基部广楔形式近 圆形,先端渐尖,边缘具不整齐尖锯齿,表面绿色,稍具光泽,无毛

以长白上为例阐述植被的垂直地带分布特征

长白山为例阐述植被的垂直地带分布特征 摘要:植被分布具有地带性规律,包括纬向和经向规律,还包括因高度不同而呈现的垂直地带性规律,它是山地植被的显著特征。一般来说,从山麓到山顶,气温逐渐下降,而湿度、风力、光照等其它气候因子逐渐增强,土壤条件也发生变化,在这些因子的综合作用下,导致植被随海拔升高依次成带状分布。本文通过以长白山为例,阐述植被的垂直地带分布特征,并对由此产生的景观特征进行分析。 关键词:长白山;植物分布;垂直地带;景观特性 长白山是我国东北第一高山,最高峰白云峰为海拔2619m,由于受海洋湿气团的影响,降雨量较丰富,气候湿润,适于植物生长,种类繁多,植被垂直分布明显,植被垂直地带性是欧亚大陆从温带到寒带植被水平地带性的缩影。,植被类型多样性,是目前地球上为数不多的保存完整自然生态系统之一。 1.植物垂直分布地带性 植被带大致与山体的等高线平行,并有一定的垂直厚度,这种植被分布规律称为植被分布的垂直地带性。 1.1植物垂直地带和水平地带的联系 在一个足够高的山体,从山麓到山顶更替着的植被带系列,大体类似于该山体所在的水平地带至极地的植被地带系列。例如,在西欧温带的阿尔卑斯山,山地植被的垂直分布和自温带、寒温带到寒带的植被水平带的变化大体相似。我国温带的长白山,从山麓至山顶所看到的落叶阔叶林、针阔叶混交林、云冷杉暗针叶林、岳桦矮曲林、小灌木苔原的植被垂直带,也是同自我国东北向太平洋沿岸的前苏联远东地区,直到寒带所出现的植被纬度地带性相一致。因此,植被的垂直分布类似水平分布的“缩影”。 而两者间仅是外貌结构上的相似,而绝不是相同。如亚热带山地垂直分布的寒温性针叶林与北方寒温带针叶林,在植物区系性质、区系组成、历史发生等方面都有很大差异。这主要因亚热带山地的历史和现代生态条件与极地极不相同而引起的。山地植被垂直带的组合排列和更替顺序构成该山体植被的垂直带谱。不同山体具有不同的植被带谱,一方面山地垂直带受所在水平带的制约,另一方面也受山体的高度、山脉走向、坡度、基质、局部气候等因素影响。总之,位于同一水平植被带中的山地,其垂直地带性总是比较近似的。 1.2植物垂直分布的特点 地球上不同地区的植被垂直带千差万别,但植被的垂直分布可以概括出以下规律: 1. 基带为当地典型的植被带。如暖温带落叶阔叶林地区垂直带的基带为落叶阔叶林; 2. 在各森林地带内,随着海拔高度的升高与随着纬度的增加,植被类型的变化大体一致。 3. 干旱、半干旱地区的山地植被,从基带的荒漠过渡到水分条件较好的植被类型,但超过一定的高度以后,低温的限制作用变得越来越突出。如天山中部北坡从山麓到山顶依次

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