植物次生代谢产物的应用

植物次生代谢产物是植物对环境的一种适应，是在长期进化过程中植物与生物和非生物因素相互作用的结果。在对环境胁迫的适应、植物与植物之间的相互竞争和协同进化、植物对昆虫的危害、草食性动物的采食及病原微生物的侵袭等过程的防御中起着重要作用。 次生代谢过程被认为是植物在长期进化中对生态环境适应的结果，它在处理植物与生态环境的关系中充当着重要的角色。许多植物在受到病原微生物的侵染后，产生并大量积累次生代谢产物，以增强自身的免疫力和抵抗力。植物次生代谢途径是高度分支的途径，这些途径在植物体内或细胞中并不全部开放，而是定位于某一器官、组织、细胞或细胞器中并受到独立的调控。 它们是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。


3.1　在农药范畴的应用
化学生态学家提纯化感物质以制造“生物农药”[ 4 - 6, 8, 9, 11, 13 - 16, 20 ] 。



3.2　在植保方面的应用
从诱导抗逆角度看, 是化感物质在农药范畴的又一应用。植保专家开展的诱导抗逆剂的研制, 利用诱导抗逆剂调动植物体内的化感物质, 防控病、虫、草害[ 11, 13, 16 ] 。



3.3　在栽培技术方面的应用
把次生代谢产物解释为“化感作用”是化学生态学的一个分支, 主要在栽培技术上予以应用, 并取得不错的效果。化学生态学家对植物化感作用的研究应当侧重于对其环境的影响[ 5 ] : 1984 年Rice在《Allelopathy》第二版主张将植物化感作用定义为“植物或微生物的代谢分泌物对环境中其他植物或微生物有利或不利的作用”[ 2, 14, 15 ] , 这个定义现已被广泛接受。化感物质是生物体内产生的非营养性物质, 能影响其他植物生长、健康、行为或群体关系。化感物质是化感作用的媒介, 主要是植物的次生代谢物质。植物通过根系分泌、茎叶淋溶、挥发性气体物质以及植物残体的腐解等途径向周围环境释放化感物质, 对本身或周围植物、动物、微生物产生促进、抑制或非生命因素的抵抗作用[ 12, 15 ] 。国际植物化感学会( International Allelopathy Society, IAS) 2008 年在美国召开会议, 主题是“化感作用在农业、生态和环境中作用的研究进展与展望”。



目前, 植物化感作用的研究成果已在除草剂和杀菌剂方面取得进展。构建自身抗病、草害的农林生态系统, 在作物之间的轮作、间作、混作、套作中也得到了广泛应用[ 2, 5, 11, 12, 15 ] 。



3.4　在育种方面的应用
用于常规育种和生物工程育种, 前者是在生物或非生物胁迫条件下选育抗性品种; 后者

利用转基因工程创造新的、具有特殊功能的新物种。其基因的来源不限(可来自动物、植物、微生物源的基因) , 在这一方面, 人类已经取得了巨大进展。



3.5　在植物营养与施肥方面的应用
植物生理学家认为, 安全的人造胁迫是人类可参与的诱导抗逆, 是开启植物次生代谢途径的必要条件, 被专家称为是开启植物次生代谢途径的一把金钥匙。而植物营养充足供应是植物次生代谢途径正常运转的充分条件, 特别强调大量营养元素与螯合态的中微量营养元素的充分供应。



开启植物次生代谢途径并使其正常运转的必要条件是逆境环境/人造胁迫环境; 充分条件是根据不同作物养分需求供应充足的营养。药食同源平衡施肥法(一种不含任何农药的全面横向平衡施肥的肥料配方) [ 16 ] , 将植物营养与施肥与我国传统医学“黄帝内经”中“药食同源”、“不治已病治未病”的哲学理念融合, 已研制出能提前开启植物次生代谢的系列专用肥(如大豆重迎茬专用肥) 和与之配套的田间措施。这一技术可为作物健康生长提供“必要条件”和“充分条件”, 最终达到增强农作物抗逆性、农产品安全环保性、农产品品质优良性、农产品产量高产性、生产高效性六个方面和谐统一的效果[ 16 ]