植物次生代谢物研究进展

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药用植物次生代谢工程研究进展

药用植物次生代谢工程研究进展

药用植物次生代谢工程研究概况摘要高等植物的次生代谢产物是许多天然药物的重要来源,随着对药用植物次生代谢合成途径日渐全面的认识,采取有效的代谢工程策略对植物次生代谢途径进行遗传改良,已经取得了诸多研究成果。

本文介绍了黄酮类化合物 ( flavonoids )、萜类化合物( terpenoids )及生物碱( alkaloid )这三种重要药用植物次生代谢产物的结构及生物合成途径,说明了次生代谢工程在提取高质量药用植物活性物质中的研究现状,为今后药用植物次生代谢产物的大规模研究和利用提供借鉴。

关键词植物药;次生代谢产物;代谢工程高等植物的次生代谢产物是许多天然药物的重要来源,植物药在国际医药市场中占有重要的地位。

由于许多植物的天然活性物质的结构特殊,很难用化学方法完全合成,因此这类物质的生产必须依赖于天然植物资源。

针对植物天然药物可持续发展问题,药用植物次生代谢产物的应用吸引了国内外众多研究者的关注。

植物次生代谢的概念最早于1891年由Kossel 明确提出。

次生代谢产物(Secondary metabolites) 是由次生代谢(Secondary metablism) 产生的一类细胞生命活动或植物生长发育正常运行的非必需的小分子有机化合物,其产生和分布通常有种属、器官、组织以及生长发育时期的特异性。

次生代谢产物可分为苯丙素类、醌类、黄酮类、单宁类、萜类、甾体及其甙、生物碱七大类。

还有人根据次生产物的生源途径分为酚类化合物、萜类化合物、含氮化合物( 如生物碱) 等三大类。

代谢工程( Metabolic engineering )是生物工程的一个新的分支,通过基因工程的方法改变细胞的代谢途径,主要是针对提高某种重要的次生代谢物或其前体的含量,以期在较广范围内改善细胞性能,满足人类对生物体的特定需求。

随着现代生物工程技术的发展,充分利用基因组学的研究成果,解析和调控植物次生代谢的生物合成途径,进而利用代谢工程的方法大幅度提高药用植物中目标产物的含量,不仅具有理论上的可行性,而且已经成为改造物种的有力工具1. 植物次生代谢产物合成途径了解植物次生代谢合成途径是实施次生代谢工程的基础。

植物次生代谢物的研究进展及应用前景

植物次生代谢物的研究进展及应用前景

植物次生代谢物的研究进展及应用前景植物次生代谢物指的是植物不参与生长发育、呼吸、光合作用等基本生理代谢过程的化合物。

这些化合物不仅存在于植物体内,也在人类和动物的生理中发挥重要作用。

对于人类来说,植物次生代谢物不仅是药物来源,还可以应用于化妆品、香料、食品添加剂和颜料等领域,因此在科学研究和产业界应用方面引起了广泛关注。

一、植物次生代谢物的种类和合成途径植物次生代谢物种类繁多,包括表观遗传物质、多酚类化合物、萜类化合物、生物碱、酮类化合物等。

这些化合物的合成途径主要通过植物特定的酶系统进行,受到内部和外部环境的调控(如光照、营养元素含量、环境压力等)。

以多酚类化合物为例,多酚类化合物包括茶多酚、花青素等,这些化合物的合成主要受到苯丙氨酸途径和山梨醇磷酸途径的影响。

茶多酚的合成主要由苯丙氨酸途径中的芳香族氨基酸加氧酶(PAL)起始,经过多次酰基转移和加氧,形成儿茶素酸和黄酮类物质,最后通过加合反应形成茶多酚。

而山梨醇磷酸途径主要受到水杨酸途径和异源反应的影响,从而合成花青素。

二、植物次生代谢物的研究进展不同于植物基础生理代谢的研究,植物次生代谢物的合成和功能机制研究相对较少,但近年来在这个领域取得了重要突破。

1. 基因工程和代谢工程随着人类对植物基因组的了解和基因工程技术的发展,利用生物技术手段调控植物次生代谢物生合成已经成为热门研究方向。

代谢工程是通过转基因和突变,利用生物学手段刺激或者阻遏植物次生代谢物的生合成途径。

这些研究可以帮助我们更好地了解植物次生代谢物的合成途径和机理,指导其应用和开发。

2. 逆向生物学和大数据研究逆向生物学借助现代科技手段,利用人类对基因组和生物大数据的了解,从而解决科学难题。

逆向生物学也被应用到了植物次生代谢物的研究中,借助大数据技术和人工智能算法分析植物次生代谢物的生成机制,优化其生合成途径和产量。

三、植物次生代谢物的应用前景植物次生代谢物具有广泛的应用前景,主要涵盖医药、化妆品、食品等领域。

植物次生代谢物的研究进展

植物次生代谢物的研究进展

植物次生代谢物的研究进展植物次生代谢物的种类、合成途径及应用研究进展摘要:植物次生代谢是植物在长期进化过程中与环境相互作用的结果。

由初生代谢派生。

萜类、生物碱类、苯丙烷类为植物次生代谢物的主要类型,其代谢途径多以代谢频道形式存在,具有种属、生长发育期等特异性。

本文综述了植物次生代谢物的主要类型、合成途径及应用价值,同时对合理开发植物次生代谢资源做了展望。

关键词:次生代谢;生理功能 ; 应用进展The Type,Biosynthesis and Application Progress of theSecondary metabolism in PlantsAbstract: Plant secondary metabolism result from the process that plant is of long-term evolution and the environment interaction,Derived from primary metabolism.T erpenoids, alkaloids, benzene propane classes are the main kind of plant secondary metabolites.Its metabolic pathway mainly depend on metabolic channels and has the specificity of such as species, growth development period.Main types of plant secondary metabolites is reviewed in this paper, the synthesis methods and application value, at the same time of plant secondary metabolism resources reasonable development were discussed.Keywords: secondary metabolism ; physiological functions ; application progress0 前言植物次生代谢(secondary metabolism)的概念最早于1991年由Kossel明确提出,是由初生代谢(primary metabolite)派生的一类特殊代谢所产生的物质。

植物次生代谢产物的研究进展

植物次生代谢产物的研究进展

植物次生代谢产物的研究进展植物次生代谢产物是指植物体内在生长发育、防御等过程中产生的非必需物质,具有广泛的生物学和药理学作用。

过去几十年,人们对植物次生代谢产物的研究不断深入,许多新型代谢产物被发现和研究,为人类医药和保健产业的发展做出了贡献。

一、植物次生代谢产物的种类植物次生代谢产物大约有10万种,其中包括黄酮类、生物碱、酚类、多糖类、皂甙等。

这些代谢产物可以分为两类,一类是用于生长和发育的生理代谢产物,另一类是为了应对外界环境的压力而产生出来的保护性代谢产物。

二、研究植物次生代谢产物的方法研究植物次生代谢产物的方法主要有物理化学方法、生化方法和遗传方法。

物理化学方法主要包括红外光谱、质谱和核磁共振等。

生化方法主要包括液相色谱、气相色谱和高效液相色谱等。

遗传方法主要是通过基因编辑技术,对植物进行编辑改造,从而生产出新型代谢产物。

三、植物次生代谢产物的应用植物次生代谢产物的应用非常广泛,其中最为重要的是在医药领域中的应用。

许多植物次生代谢产物具有重要的药理学作用,被作为药物制剂进行研究和开发,例如青翠藤素、阿司匹林等。

此外,植物次生代谢产物在食品、化妆品、农药等领域也有着重要的应用,例如黄酮类可以作为食品添加剂和化妆品原料,而生物碱则可以作为农药。

四、现阶段植物次生代谢产物研究的挑战虽然研究植物次生代谢产物已经取得了很多进展,但目前仍存在一些挑战和难点。

首先,对于许多植物次生代谢产物的合成途径和调控机制仍不清楚,这导致了研究受阻。

其次,人工合成这些复杂的代谢产物仍然是一个极具挑战性的任务,需要继续进行技术创新。

此外,这些代谢产物在体内的药理学和毒理学作用也需要进一步研究,以便更好地开发其在医药领域中的应用。

总的来说,研究植物次生代谢产物对于人类健康和生活有着极其重要的作用,未来也将会持续发展。

我们应该继续关注和支持这个领域的研究,为人类健康和福祉做出更大的贡献。

植物生物化学与植物代谢研究进展

植物生物化学与植物代谢研究进展

植物生物化学与植物代谢研究进展近年来,植物生物化学与植物代谢研究取得了长足的进展。

通过对植物生物化学及其代谢过程的研究,我们能够更好地理解植物的生长发育、适应环境以及产生次生代谢产物的机制。

本文将对植物生物化学与植物代谢的关键研究进展进行探讨。

一、植物生物化学的研究进展1. 植物次生代谢产物的合成与调控植物次生代谢产物是植物在生长发育过程中合成并具有特定生物活性的化合物,如生物碱、黄酮类化合物等。

通过对植物次生代谢合成途径及其调控机制的研究,可以为植物抗病虫害、适应环境以及生物活性物质的开发提供理论依据。

科学家们通过研究植物代谢途径中的关键酶的结构与功能,揭示了许多植物次生代谢物的合成途径和代谢调控机制。

2. 植物生长发育的信号转导与调控植物生长发育的过程受到多种内外因素的影响,如光信号、激素等。

研究发现,植物生长发育的信号转导与调控密切相关,其中激素是重要的调控因子之一。

植物激素的生物合成与信号传递机制已成为当前研究的一个热点。

科学家们通过基因组学和蛋白质组学技术,发现了许多参与植物生长发育的关键基因和蛋白质,并揭示了其调控网络。

二、植物代谢的研究进展1. 植物碳代谢途径的研究植物通过光合作用将二氧化碳转化为有机物质,并参与碳代谢途径进一步合成各种生物活性物质。

研究表明,植物碳代谢途径的调控与植物适应环境和发育的过程密切相关。

科学家们通过对植物碳代谢途径中关键酶的研究,揭示了植物碳代谢网络的结构与调控机制。

2. 植物氮代谢途径的研究植物氮代谢途径参与了许多重要的生理过程,如植物的生长发育、光合作用和免疫防御等。

研究发现,氮代谢途径中关键酶的表达和活性受到内外环境的调控,进而影响植物的生长发育和代谢产物的合成。

科学家们通过研究植物氮代谢途径中的关键基因和蛋白质,揭示了植物氮代谢调控的分子机制。

三、植物生物化学与植物代谢的应用前景1. 植物抗逆性的改良与提高植物在适应环境逆境的过程中会合成一系列次生代谢产物,这些代谢产物对植物具有重要的保护作用。

植物次生代谢产物研究进展及其在医药中的应用

植物次生代谢产物研究进展及其在医药中的应用

植物次生代谢产物研究进展及其在医药中的应用植物是自然界中的生命之源,生长中所产生的代谢产物不仅滋养人类,还具有广泛的药用价值。

植物代谢产物可以分为原生代谢产物和次生代谢产物两类,其中,次生代谢产物是植物对外界环境影响的产物,除了满足植物生长发育所需外,还带有药物、毒素、色素等特性,是植物界中重要的化学物质。

随着科学技术的不断提升,植物次生代谢产物的研究也在不断深入,其在医药领域的应用逐渐受到人们的重视。

一、植物次生代谢产物研究进展1. 植物次生代谢产物研究方法植物次生代谢产物的研究方法主要包括化学分离和结构鉴定、生物学测定和基因工程方法等。

其中化学分离和结构鉴定是研究次生代谢产物最基础的方法,通过对植物提取物的分离纯化和结构鉴定来确定代谢产物的存在和种类。

生物学测定则是通过对代谢产物的生物学作用和活性进行测定来验证代谢产物的生物学功能和应用价值。

2. 植物次生代谢产物类型和作用植物次生代谢产物种类繁多,包括生物碱、类黄酮、苯丙素、单萜类、二萜类、氨基酸及其衍生物等多类。

这些代谢产物在植物生长发育、环境适应、捕食与防御等过程中发挥着重要的作用。

例如,生物碱在草本植物中是重要的防御物质;类黄酮在植物中则起到了色彩和花色等美学角色;而单萜类和二萜类的化合物具有广谱的药理活性,被广泛用于医药、食品添加剂、化妆品等领域。

3. 植物次生代谢产物的生物合成途径植物次生代谢产物的生物合成途径复杂,需要多个酶和基因的协同作用。

近年来,基因工程技术的发展使得研究者们可以通过转基因技术来改变植物代谢产物的合成途径,以此来制造出更为纯净的代谢产物或产生人工合成代谢产物。

二、植物次生代谢产物在医药中的应用1. 植物次生代谢产物的药用价值植物次生代谢产物是自然界中的重要化合物,其中很多具有非常明显的药物活性。

例如,白藜芦醇在植物中作为一种黄酮类物质,具有抗氧化、增强免疫力、抗肿瘤等多重药理作用,并被广泛应用于药物和保健品中。

药用植物次生代谢产物积累规律的研究概况

药用植物次生代谢产物积累规律的研究概况

药用植物次生代谢产物积累规律的研究概况一、本文概述随着现代医药学的发展,药用植物作为天然药物的重要来源,其研究价值日益凸显。

药用植物的次生代谢产物,作为其主要活性成分,具有广泛的生物活性和药理作用,对于人类疾病的防治具有重要意义。

本文旨在探讨药用植物次生代谢产物的积累规律,以期为药用植物资源的合理开发和利用提供理论支撑。

本文首先介绍了药用植物次生代谢产物的概念和种类,阐述了次生代谢产物在药用植物中的重要性和作用。

接着,从生物合成途径、环境因素和遗传调控等方面,分析了次生代谢产物积累的影响因素,探讨了次生代谢产物积累的一般规律。

在此基础上,本文综述了近年来国内外在药用植物次生代谢产物积累规律研究方面的主要成果和进展,包括次生代谢产物积累与植物生长发育的关系、次生代谢产物积累与环境因子的关系、次生代谢产物积累的遗传调控机制等方面的研究。

通过对药用植物次生代谢产物积累规律的研究概况进行梳理和总结,本文旨在为药用植物资源的合理开发和利用提供理论支持和实践指导,推动药用植物次生代谢产物的研究向更深层次、更广领域发展,为人类的健康事业作出更大的贡献。

二、药用植物次生代谢产物的合成途径与调控机制次生代谢产物是药用植物在生长发育过程中,为适应环境压力或完成特定生理功能而合成的一类非必需小分子化合物。

这些化合物通常具有显著的生物活性,如抗菌、抗病毒、抗氧化、抗肿瘤等,是许多中药材的主要药效成分。

因此,研究药用植物次生代谢产物的合成途径与调控机制,对于深入理解其药用价值和提高药材质量具有重要意义。

次生代谢产物的合成途径通常包括初生代谢产物的转化和专门的次生代谢途径。

初生代谢产物,如糖、氨基酸和脂肪酸等,通过一系列酶促反应转化为次生代谢产物。

这些反应可能涉及多个生物合成途径,如苯丙烷途径、黄酮途径、萜类途径等。

这些途径中的关键酶和调控因子在次生代谢产物的合成中发挥着重要作用。

调控机制方面,药用植物次生代谢产物的合成受到多种内外因素的调控。

植物次生代谢产物的代谢调控机制研究

植物次生代谢产物的代谢调控机制研究

植物次生代谢产物的代谢调控机制研究植物作为自主养生的生物体,其次生代谢代谢产物在植物生长发育和适应环境的过程中起着至关重要的作用。

通俗来说,次生代谢产物就是不参与细胞生长和发育的物质,而是为植物提供其它生物功能的,比如抗菌、抗氧化、抗超氧化、抗逆境等等。

在植物次生代谢代谢调控机制研究领域,近几年来取得了不小的进展。

一、植物次生代谢代谢产物的来源次生代谢产物来源于植物基因表达和环境压力之间的相互作用。

从基因组水平来看,植物次生代谢产物是由具有相似结构基因家族的同源酶催化形成的。

这些酶是来源于基因家族,通过基因名命名,如 CYP450 酶。

它们在植物细胞中的空间位置不同,在固体内质网中,质体和线粒体,体现了良好的空间分布和合作。

从环境压力的角度来看,植物次生代谢产物来自环境压力诱导的激素信号响应。

环境压力请求植物组织修复,例如干旱、甜菜田污染和铜沼泽污染等,这些压力都会使植物组织释放次生代谢产物以进行修复。

这些次生代谢产物的合成和新陈代谢将作为植物对外部环境压力的应对策略。

二、植物次生代谢代谢调控机制的研究方法在研究植物次生代谢代谢调控机制时,可以从基因表达方面入手。

传统的方法就是基于变异的高通量热扫描 (RNA-seq) 和微阵列分析技术研究植物触发次生代谢的通路。

这些方法的目的是标识在特定条件下植物基因的表达差异,以便更好地了解次生代谢代谢调控机制。

另外,还可以通过荧光融合技术研究次生代谢产物的运输和其他关键调控机制,以及光合作用和纤维素酶的调控。

三、植物次生代谢代谢调控机制的研究进展近年来,植物次生代谢代谢调控机制的研究进展非常快速,其中有多个方向值得关注。

目前,植物次生代谢代谢调控机制研究的关键成果如下:1.间层细胞的发现间层细胞是占据植物表皮中间地带的一组细胞,是植物中次生代谢产物积累的一个主要区域。

比如吲哚丙酮酸和花色苷等中生代谢产物的积累就与间层细胞的数量和空间分布密切相关。

2.基因组学研究对代谢通路的启发通过基因组学研究,我们能够发现某些基因家族的变异和定位可以启发新的代谢途径的发现,比如在白蜡树中,通过基因组学研究发现虽然软蜡酯只存在于桉树中,但是可以在白蜡树上利用其基因组派生催化代谢路径来合成。

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植物次生代谢物研究进展药用植物学廖凯1植物次生代谢物1.1植物次生代谢物定义植物的代谢产物可分为两类,即初生代谢产物(Primary metabolites)和次生代谢产物( secondary metabolites)。

初生代谢物是指维持植物体正常生命活动所必需的物质和能量代谢,包括合成代谢和分解代谢,初生代谢产生的代谢产物称为初生代谢产物(Primary etabolites),如糖类、脂类、氨基酸、核酸以及它们的多聚体(淀粉、多糖、蛋白质、RNA 和DNA等),这些物质的分子量一般很大,又称为大分子化合物。

而植物次生代谢的概念最早于1891年由Kossel明确提出,与初生代谢物(糖类、蛋白质和脂肪类)相比,次生代谢产物不是细胞生命活动或植物生长发育所必需的,其在已知的光合作用、呼吸、同化物运输以及生长分化等过程中没有明显的或直接的作用。

因此多年来曾一直被认为是植物体内的废物。

随着研究的不断深入,表明植物次生代谢物的形成多与植物的抗病、抗逆有关,在处理植物与生态环境关系上充当着重要的角色。

并且通过对植物次生代谢的调控,改变次生代谢物的含量,可提高植物的防御能力,大量有益的次生代谢物还可用于医药生产和人类疾病的防治等方面。

植物的次生代谢是植物体利用初生代谢产物,在一系列酶的催化作用下,进一步进行合成或分解代谢,产生的代谢产物称为次生代谢产物,如生物碱、糖苷、黄酮类、挥发油等,由于这些化合物分子量一般很小(2500以下),又称为小分子化合物,习惯上称为天然产物(Natural Products)。

次生代谢是一类特殊而且复杂的代谢类型,通常认为植物的次生代谢是通过渐变或突变获得的一种适应生存的方式,是植物体在长期的进化过和中对生态环境适应的结果。

它们通过降解或合成产生,不再对代谢过程起作用。

1.2 植物次生代谢产物的分类植物次生代谢产物种类繁多,在来源、结构和功能方面均有不同之处。

目前己知的结构达3万余种。

植物次生代谢产物根据结构异同可分为酚类(phenolic)、萜类(terpene)和含氮化合物(nitrogen—containing compound) 等三大类。

各大类再根据其化学结构和性质又可分为黄酮类、简单酚类、醌类、挥发油类、萜类、生物碱类和胺类等,其中前三种属于酚类,生物碱类和胺类则包含在含氮化合物中。

广义的酚类化合物分为黄酮类、简单酚类和醌类。

黄酮类是一大类以苯色酮环为基础,具有C6—C3—C6结构的酚类化合物.其生物合成的前体是苯丙氨酸和马龙基辅酶A。

一般可分为花色苷、黄酮醇和黄酮三类。

花色苷主要包括花色苷和花色素等。

花色苷主要分布于花瓣中,在植物的细胞内一般是以糖苷的形式存在,与糖基解离的花色苷剩余部分则称为花色素。

花色素的功能主要作为诱引色,吸引昆虫或动物采食,协助传粉和传播种子。

另外在一些植物的果实、叶片、茎干和根中也存在花色苷。

很多黄酮类成分用于心血管疾病的治疗,如槐树槐米中的芦丁用于治疗毛细血管脆性引起的出血症及辅助治疗高血压,许多异黄酮是植保素。

黄酮醇和黄酮与花色素的结构非常相似,大部分呈淡黄色或象牙白色,和花色素一样也是植物花的呈色物质。

这些物质还存在于植物叶片内,对动物起拒食剂的作用,也可以吸收大量紫外线,保护叶片不受其危害。

简单酚类是含有一个被羟基取代苯环的化合物,广泛分布于植物叶片及其它组织中。

某些成分有调节植物生长的作用,有些是植保素的重要成分。

如在某些植物的抗病过程中具有重要作用的原儿茶酸和绿原酸的衍生物一植保素;对植物生长有严重抑制作用的单宁类化合物一没食子鞣质。

这类化合物甚至可以抑制周围其他植物的生长,形成植物异株相克现象。

醌类由苯式多环羟碳氢化合物(如萘、葸等)衍生的芳香二氧化合物,存在于所有主要植物类群中。

它也是植物呈色的主要原因之一,有些醌类是抗菌的主要成分,如紫草栓皮层中的紫草宁,存在于胡桃中的胡桃醌等。

萜类化合物萜类是由异戊二烯单元(5碳)组成的化合物,通过异戊二烯途径(又称甲羟戊酸途径) 合成。

现在已研究发现,在植物细胞器质体中存在着第二条途径——丙酮酸/磷酸甘油醛途径,胡罗卜素、单萜和二萜通过该途径合成.两条途径差异就是异戊烯基焦磷酸(IPP)形成机制不一样.甲羟戊酸途径IPP前体为甲羟戊酸,而丙酮酸/磷酸甘油醛途径的前体是在转酮酶的作用下,由丙酮酸和3一磷酸甘油醛缩合而成的5一磷酸木酮糖,丙酮酸提供2C骨架,而3一磷酸甘油醛则提供3C骨架。

根据萜类分子结构通常分为低等萜类和高等萜类,由2个,3个或4个异戊二烯单元分别组成产生的单萜、倍半萜和二萜称为低等萜类,其中由2个异戊二烯单元头尾相连形成单萜、由3个异戊二烯单元构成倍半萜、由4个异戊二烯单元构成二萜和多萜。

甾类化合物和三萜的合成前体都是含30个碳原子的鲨烯,为高等萜类。

现已知的萜类已超过2万种。

单萜和倍半萜是植物挥发油的主要成分,也是香料的主要成分。

许多倍半萜和二萜化合物是植保素。

一些萜类成分具有重要的药用价值。

如倍半萜成分青蒿素是目前治疗疟疾的最佳药物,抗癌药物紫杉醇是二萜类生物碱,存在于裸子植物红豆杉中。

甾类化合物由1个环戊烷并多氢菲母核和3个侧链基本骨架组成。

植物体内三萜皂苷元和甾体皂苷元分别与糖类结合形成三萜皂苷。

如人参皂苷和薯蓣皂苷等。

含氮有机化合物中最大的一类次生代谢物质是生物碱,是一类含氮的碱性天然产物,已知的达5 500种以上。

按其生源途径可分为真生物碱、伪生物碱和原生物碱。

真生物碱和原生物碱都是氨基酸衍生物,但后者不含杂氮环。

伪生物碱不是来自氨基酸,而是来自萜类、嘌呤和甾类化合物。

许多生物碱是药用植物的有效成分,如小檗碱、莨菪碱等,还有些是植保素。

现已深入研究的有烟草的烟碱、吡咯啶生物碱、毒藜碱,毛茛科的小檗碱,曼陀罗的莨菪碱、东莨菪碱等。

含氮有机化合物还有胺类,是NH中的氢的不同取代产物,根据取代基数目分为伯、仲、叔和季胺四种。

现已鉴定结构的约100种,在种子植物中分布广泛,常存在于花部,具臭味。

非蛋白氨基酸,即不组成植物蛋白的氨基酸,以游离的形式存在。

目前已鉴定结构的达400多种,对动物常有毒性,多集中于豆科植物中。

由于与蛋白氨基酸类似,易被错误地结合进正常蛋白质,导致蛋白质功能的丧失;生氰苷一类由脱羧氨基酸形成的O.5糖苷,它是植物生氰过程中产生HCN 的前体。

其本身无毒性,当含生氰苷的植物被损伤后,则会释放出有毒的氢氰酸(HCN)气体。

现已鉴定结构的达30种左右,存在于多种植物内,最常见的有豆科植物、蔷薇科植物等。

如苦杏仁苷和亚麻苦苷。

生氰苷与植物趋避捕食有关.芥子油苷主要存在于芸薹属植物,其经硫葡糖苷酶水解,生成糖苷配基,然后自发分解为异硫氰苷和腈。

这些产物对草食动物有毒。

但植物未受伤害之前芥子油苷和硫葡糖苷酶是分隔开的。

其他除了上述的主要三大类外,植物还产生多炔类、有机酸等次生代谢物质,多炔类是植物体内发现的天然炔类,有机酸广泛地分布于植物各个部位。

1.3影响植物次生代谢的因素影响植物次生代谢的水平的因素主要可分为两类,生物因素和非生物因素。

生物因素和非生物因素同时影响着植物的次生代谢。

植物面对的生物环境比较复杂,包括昆虫和草食动物乃至人类的侵害、致病微生物的危害、植物之间的相互竞争和协同进化以及与真菌的共生关系等等。

在植物与这些生物环境的相互作用过程中,次生代谢及其产物均发挥着重要的作用。

很多植物中的次生代谢产物对食草动物、昆虫等具有一定的防御作用。

来源于莽草酸或者芳香氨基酸的次生代谢产物中,有很多化合物在防御机制中发挥着重要作用。

芥子油苷是一类含硫和氮的化合物,目前至少有100种不同的结构被确定。

植物组织破坏后芥子油苷被黑芥子酶水解并释放出异硫氰酸醋、硫氰酸醋、睛等防御物质。

芥子油苷的气味和味道降低了植物对食草动物如鸟和昆虫的适口性。

多数植物还具有较强的诱导防御能力,即植物被取食后某些次生代谢产物迅速增加,增强植物的防御能力。

此外,植物除了直接用次生代谢物对外界进行防御外,有些植物还有利用次生代谢产物进行间接防御的能力,通常是释放挥发性信号物质来吸引取食者的天敌。

红叶瞒取食利马豆的叶片后,能激发受害植物释放挥发性物质,吸引肉食性螨来捕食红叶螨。

植物间的化感作用是近年来颇受重视的研究领域,它主要是指植物产生并向环境释放次生代谢产物从而影响周围植物生长和发育的过程。

具有化感潜势的次生代谢产物呈现高度的化学多样性,萜类途径产生的众多复杂化合物通常被认为是高效的化感物质,而其他次生代谢产物如生物碱、非蛋白氨基酸等也被发现具有化感潜势。

化感作用包括促进和抑制两个方面,在范围上包括种群内部和物种间的相互作用。

植物释放毒性物质到环境中并抑制同种植物萌发和生长的现象称为自毒作用,自然条件下能在时间上和空间上调节种群格局,避免种内竞争,形成更好的空间分布。

多种作物如小麦、水稻、玉米、绿豆、向日葵、油彩籽、芦笋、胡萝卜、黄瓜等被证明存在自毒作用[2],并引起诸如土地贫瘠和作物减产等许多生态和经济问题。

菊科植物在自然生态系统中多具有攻击性而易形成单一群落,是物种间化感作用的典型例证,关于其化感作用已有较多报道[3]。

生物人侵是当今生态学的一个重大问题,虽然人侵植物影响邻近植物的机制还不十分清楚,但化感作用可能和这种人侵有关。

菌根是自然界中一种极为普遍和重要的共生现象,自然界中约有90%的维管植物都能形成菌根[4]。

近年来许多研究表明菌根真菌及共生过程影响植物的次生代谢,导致植物的次生代谢产物发生变化,而这些次生代谢产物在植物和菌根真菌之间形成的共生关系中起着特别重要的作用。

致病微生物的侵袭是危害植物生存的又一重要因素,次生代谢产物在提高植物抗病能力方面也起着举足轻重的作用。

从植物中提取的许多次生代谢物质都具有抵抗多种微生物的活性,它们主要分为两类,一类是组成型表达的物质,称为植物抗毒素,另一类是诱导型表达的物质,称为植保素,通常在微生物侵染2一3d后才出现。

植保素只存在于维管植物中,多见于单子叶植物,少数分布在双子叶植物和裸子植物中,目前已经在25科植物中发现了超过20种植保素[5]。

简单酚类,如香豆素、咖啡酸、没食子酸、阿魏酸、类黄酮和单宁具有抗真菌、细菌和病毒的活性,这些物质可作为植物抗毒素、植保素甚至物理屏障如木质素的合成前体。

水杨酸在对抗微生物方面有重要和复杂的作用。

萜类的情况比较复杂,如树脂中的单萜组分可能是抵抗病原微生物的毒素,而二萜组分则可能作为防御病原真菌的物理屏障。

非生物因子如温度、水分、光照、大气、盐分、养分等都会对植物的生长产生各种各样的影响。

植物对这些环境条件的适应可以发生在形态结构上,也可以发生在生理代谢上,而次生代谢产物则成为后一种适应的物质基础之一,很多次生代谢产物都会因环境的影响而变化。

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