影响药用植物次生代谢的因素(1)
植物代谢调控复习
第一章植物代谢调控：运用现代生物技术理论和方法研究植物代谢产物,尤其是次级代谢产物的人为调控生产的一门科学,是一门基于生物学和天然产物化学基础的交叉应用学科，旨在对于重要生物资源的再生和利用。
药用植物活性成分代谢调控的目的？①解决濒临灭绝的药用植物资源问题，对这些药用植物可采用人工驯化和规范化种植等方法生产。
②特殊生物资源的代谢调控生产技术，为工业化生产提供技术支持，比如采用组织快速繁殖和细胞培养的技术工业化生产紫草素。
③寻找不同于传统意义上的天然产物活性成分的生产方式，例如采用生物转化技术对一些植物活性物质结构修饰，得到理想的药用化合物。
第二章1.一次代谢：维持植物机体生命活动的代谢过程叫一次代谢。
糖类、脂肪、蛋白质在植物体内不可以相互转化。
糖类，蛋白质和脂肪是初级代谢产物，是植物维持生命活动的基本物质；2.二次代谢：以某些一次代谢产物为原料，经一系列特殊生物反应生成一些小分子物质的过生物碱、萜类和黄酮等是次级代谢产物，对生物的生存和适应具有重要的作用。
次生代谢物质结构的多样性决定了其生物活性的多样性，被人们作为寻找药物的源泉，例如人参中的人参皂苷，黄花蒿中的青蒿素以及红豆杉中的紫杉醇都被开发成治疗不同疾病的药物。
同位素跟踪/标记技术是早期的生物合成途径探索中采用的标记技术，现在普遍认为生物碱类物质是以氨基酸为合成前体，醋酸-丙二酸途径可以合成脂肪酸、酚类、蒽酮/蒽醌等物质。
1.氨基酸途径：以一些氨基酸为前体，经过一定的生物合成反应生成生物碱的合成途径。
不是所有的氨基酸都可以合成含氮类物质。
4.甲戊二羟酸途径：以甲戊二羟酸为前体，经过一定的生物合成反应生成萜类化合物和甾体类化合物的途径。
甲戊二羟酸是合成萜类化合物的前体，15个碳原子的焦磷酸金合欢酯FPP是合成倍半萜的前体，两分子FPP聚合成的30碳的角鲨烯是合成三萜和甾体物质的直接前体。
5. 桂皮酸—莽草酸途径：以莽草酸途径产生的芳香族氨基酸为前体，进一步合成桂皮酸，在经过不同分支途径合成苯丙素类化合物的途径。
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。
药用植物次生代谢与调控实验报告
药用植物次生代谢与调控实验报告一、实验目的：本实验旨在通过对药用植物的次生代谢及其调控因素的研究，探讨药用植物成分的变化规律及其调控机制，为药用植物的开发和利用提供科学依据。
二、实验材料与方法：实验材料：1.药用植物：选择其中一种药用植物作为实验材料，如金银花、人参等。
2.实验设备：显微镜、植物培养箱、高效液相色谱仪等。
实验方法：1.取药用植物的根、茎、叶等部位，进行分离和干燥。
2.利用高效液相色谱仪等技术，对药用植物进行成分分析，并跟踪不同发育阶段或不同生长环境下的成分变化。
3.对药用植物的次生代谢进行调控实验，如改变光照强度、添加适量的激素等，观察其对次生代谢的影响。
4.对实验结果进行统计学分析，并结合相关文献，讨论药用植物次生代谢及其调控机制。
三、实验结果：1.成分分析结果表明，药用植物在不同部位含有不同种类的次生代谢产物，如根部富含活性成分A，茎部富含活性成分B，叶部富含活性成分C等。
2.药用植物的次生代谢产物在不同发育阶段或不同生长环境下会发生变化，如在植物的开花期，药用植物的活性成分A的含量明显增加。
3.药用植物的次生代谢受到光照强度的影响，阳光照射下，药用植物的活性成分B的合成速度加快。
4.添加适量的激素能够促进药用植物次生代谢产物的合成，如加入激素X后，药用植物的活性成分C的含量明显增加。
四、实验讨论：通过本实验的分析结果，可以得出以下结论：1.药用植物的次生代谢产物具有组织特异性，即不同部位富含不同种类的次生代谢产物。
2.药用植物的次生代谢产物在不同的发育阶段或不同的生长环境下会发生变化，这可能与植物的生理状态有关。
3.光照强度对药用植物的次生代谢产物具有影响，这可能与光合作用和色素合成相关。
4.激素对药用植物的次生代谢产物具有调节作用，这可能与激素参与植物的生长和发育有关。
五、实验总结：本实验通过对药用植物的次生代谢和调控进行研究，探究了药用植物成分的变化规律及其调控机制。
实验结果表明，次生代谢产物具有组织特异性，且受到环境因素和激素的调节。
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2、对次生代谢物成份种类影响
•
除了在次生代谢物含量上有显著差异以外，不一
样倍性植株有时在次生代谢物成份种类上也存在显著
差异。
•
对印度洋葱不一样细胞型中相关次生代谢物进行
比较研究、发觉不一样细胞型在成份种类上有显著差
异。
•
对欧蓍草(锯齿单)研究也说明了一样问题。发觉
生代谢影响
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一、植物多样性对次生代谢影响
•
长久野生或栽培植物品种，因为自然选择和入工
培育，产生了适应于不一样纬度、不一样海拔、不一
样土壤和不一样耕作制度植株生态型，形成了植物多
样性和生理代谢上复杂性。
• 不一样生态型同一个植物，即使现在处于同一年 纪、同一生长时期，是生长在同一立地条件下，其不 一样生态型个体次生代谢物含量仍有较大差异，而是
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第二节 环境原因对次生代谢影响
• 一、地理环境 • 二、光对次生代谢影响 • 三、温度对次生代谢影响 • 四、土壤原因对次生代谢影响
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一、地理环境
• （1） 海拔 • （2） 地理位置
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（1） 海拔
不一样海拔影响药用植物次生代谢产物形成。如：
成量(吴炳辅等，1986)。药用植物微量元素含量
与其生长土壤中该元素水平亲密相关。
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微量元素吸收
•
植物吸收土壤中微量元素，存在着主动吸收和被
动吸收问题。选择性地吸收和富集与植物基因相关，
次生代谢在中药生态农业中的作用及利用
次生代谢在中药生态农业中的作用及利用一、农业生产方式对药用植物次生代谢的影响植物的次生代谢是植物长期的进化过程中产生的，与植物对环境的适应密切相关，植物产生具有生态功能的次生代谢物帮助他在不同的环境条件下生存下来。
同时其代谢过程也极易受植物生存环境的影响，次生代谢产物的合成也可以被一些物理或化学的环境因子刺激或者改变，植物次生代谢产物的生物合成严格受到土壤、气候、农业措施、营养条件改变等影响。
在农业生产中可以根据现代植物生理学的理论，通过合理施肥、灌溉排水、控制栽培密度、改变栽培方式等实现对植物次生代谢的调节，达到少施化肥和农药、减少环境污染、生产出优质安全农产品的目标。
（一）施肥与次生代谢植物中不同种类次生代谢产物的合成和积累对各种营养元素的需求不同，合理施肥才是保证药用植物生长发育状况良好和次生代谢物含量符合要求的前提条件。
中药材生产的过程中，应当根据不同药用植物的营养特点和土壤供肥能力，确定施肥的种类、时间和数量，以基肥、有机肥、生物菌肥为主，土壤施肥和叶面施肥相结合。
对于药用植物而言，品质形成的养分需求规律比提高产量的养分需求规律更加重要，因为，药用植物的生产更加注重的是品质，且施肥对于药用植物产量和品质的影响经常是相矛盾的。
例如，通过比较道地和非道地野生苍术土壤的供肥能力发现，道地茅苍术土壤处于低钾水平，并通过苍术植株不同程度低钾胁迫受控实验分析显示，低钾胁迫组的株高、根茎粗、叶片数、分枝数、须根数、地上及地下鲜重与干重等指标均较正常组显著降低（P＜0.05）。
但是，低钾胁迫组挥发油组分显示出质量分数较大的组分数目显著增多、各组分的量趋于均衡、茅术醇与β-桉油醇2个主要成分的量显著下降（P＜0.05），表明适度低钾胁迫导致的苍术挥发油组分变化与道地药材苍术的挥发油特征相符。
还有不少学者关于苍术的施肥研究表明，适量增加氮、磷、钾肥施用量可以提高茅苍术根茎的产量，以钾肥为例，每亩12～15 kg为宜，随着施肥处理的不同，其组分的变化规律也不相同，不同施肥处理对茅苍术根茎中活性物质含量的影响较大。
药用植物次生代谢与化学分类
药用植物次生代谢(3)
• 影响药用植物次生代谢的因素 • 初生代谢和酶对药用植物次生代谢的影响 • 环境因素对药用植物次生代谢的影响 • 光照的影响：光质、光强和光照时间 • 温度的影响：适温有利于无氮物质的合成，高温有
利于生物碱、蛋白质等含氮物质的合成
• 土壤的影响：质地、水分、酸碱度、肥力状况及所
• 优良品种的选育 • 高产细胞系的选择和单细胞克隆技术的应用 • 转基因药用植物的应用 • 提高药用植物次生代谢物产量的途径 • 增加次生代谢的前体物质 • 提高代谢酶活力 • 诱导子（刺激剂）的作用 • 基因的（一）药用植物的化学成分：氨基酸和生物
碱类、糖及苷类、酚类及黄酮类、苯丙素类 化合物、鞣质、醌类化合物、萜类化合物及 挥发油、脂类、生物大分子（蛋白质和核 酸）；
• （二）不同植物类群化学成分（自学）
药用植物次生代谢(1)
• 代谢途径及产物 • 乙酰辅酶A途径：包括两条支途径（乙酸—丙二酸途径
和甲戊二羟酸途径）
• 莽草酸途径 • 氨基酸途径 • 复合途径 • 次生代谢的基础理论 • 次生代谢的全能性观点 • 次生代谢的多途径观点
药用植物次生代谢(2)
• 次生代谢的可调控性观点 • 次生代谢物分布特性 • 药用植物近缘种次生代谢物分布的相似性 • 药用植物次生代谢物分布的部位差异性 • 药用植物次生代谢物分布的复杂性 • 次生代谢物积累动态：积累具时效性，在生
含元素等
遗传因素对药用植物次生代谢的影响(1)
• （1）药用植物多样性 • （2）染色体与染色体组多态性 • ①对次生代谢物含量的影响； • ②对次生代谢物成分种类的影响
• 细胞培养技术与药用植物次生代谢产物的
生产
植物次生代谢产物及影响其积累的因素研究综述
生 物 都 能合 成 次 生代 谢 产 物 （ｅｏｄｒ ｔｂｌｅ） ｓｃｎａ ｍｅ ｏｉｓ。 ｙ ａ ｔ 植 物次 生 代谢 产物 是 由植 物体 通 过次 生代 谢途 径 合成
的小分子有机化合物 ， 通常由初生代谢产物派生而来 。
植 物 次生 代谢 产 物不 仅具 有 明显 的种 属特 异性 ，就是
在 植 物 当中几 乎无 处不 在 ＿。 ｌ ３ １
酚类物质广泛地存在于高等植物、苔藓 （ｒ ｐ ｙ Ｂｙ ｈ— ｏ
ｔ）地 钱 （ ｒｈ ｎｉ ｐ ｌｍ ｒｈ ） ａ、 Ｍａｃ ａ ｔ ｏ ｏ ａ 和微 生 物 中 ， 义 的 ａ ｙ ｐ 广
酚类化合物主要包括黄酮类 、 简单 酚类和醌类等。 黄酮
江 西 林 业 科 技
２ １ 第 ３期 ０ ２年
植物次 生代 谢产 物及 影响其积 累的 因素研 究综述
李 彦 ， 东， 周晓 楼浙辉 肖 ， 相元
（． １ 南京林业大学森林资源与环境学院， 江苏南京 ２ ０ ３ ； ． １０ ７ ２ 江西省林业科 学院， 江西南 昌 ３０ １ ） ３０ ３
由于所 处 的生 长环境 不 同 ，对环 境将会 产 生不 同的反 应。 同一植 株不 同部位 各次 生代 谢产 物含 量不 同 ， 同 不
等） 的芳香二氧化物。 醌类的存在是植物呈色 的主要原 因之一醌 和紫草宁口。 ４ 酚类化合物对很多食品及饮料的色泽 、 １ 味 道及 风 味有 着较 大 的贡 献 。一些 类黄 酮化 合 物还 具有
在同一植物体 内也不是普遍存在 ，而是限制于一些特
可将其分为三大类 ： ①萜类 （ ｒｅｅ ， ｔ ｐｎ ）包括单萜 、 ｅ 倍半 萜 、 素苷 、 色 柠檬 素 、 葫芦 素 、 强心 烯 、 羟酸 内脂 、 胡 萝 类
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。
植物生物化学的次生代谢物与药用价值
植物生物化学的次生代谢物与药用价值植物作为我们生活的一部分，不仅是地球上最重要的生物资源之一，还是许多药物的来源。
植物生物化学研究的一个重点是探索植物的次生代谢物以及它们在药用领域的价值。
本文将从植物生物化学的角度出发，介绍一些常见植物的次生代谢物，以及它们在药用领域的应用。
一、碱类化合物碱类化合物是植物中常见的次生代谢物之一，在药物领域有着广泛的应用。
著名的阿司匹林就是从柳树皮提取的植物碱制成的。
此外，我国常见的小蓟中含有丰富的黄酮类物质，有清热解毒、抗菌消炎的功效，被广泛用于中药制剂中。
二、鞣质鞣质是一类具有收敛作用的化合物，广泛存在于树木的果实、叶片中。
植物中的鞣质在制革、酿酒等工业中有着重要的应用价值。
此外，鞣质还具有收敛、抗菌和抗炎等功能，被广泛应用于中药制剂中，如黑豆中含有的脲鞣质可以用于治疗腹泻等症状。
三、挥发性油挥发性油是植物中常见的次生代谢物之一，具有浓郁的香味。
香茅和薄荷中的挥发性油具有镇痛、镇静的作用，可以用于中药配方中。
此外，薰衣草中的挥发性油具有抗菌、祛痘的功效，被广泛用于美容护肤产品中。
四、生物碱生物碱是一类具有生物活性的次生代谢物，在中药研究中占据重要的地位。
中医药理论认为，生物碱可以对人体产生多种效应，包括镇痛、抗肿瘤等。
哪吒母、青蒿中的生物碱是世界范围内广泛应用的抗疟疾药物。
五、黄酮类物质黄酮类物质是植物中常见的次生代谢物之一，在药物研究中有着重要的地位。
黄酮类物质具有抗氧化、抗菌、抗炎等多种生物活性，被广泛应用于中药制剂中。
比如，经典的黄酮类化合物——大黄素，在中药中有强效的泻药作用。
六、生物多酚生物多酚是植物中含量较高的次生代谢物之一，具有很强的抗氧化活性。
常见的生物多酚包括儿茶素、花青素等。
儿茶素广泛存在于茶叶中，被认为对预防心血管疾病、癌症等具有保护作用。
花青素具有抗氧化、抗炎等多种生物活性，被广泛应用于保健品和美容产品中。
总结：植物中的次生代谢物具有丰富的化学结构和多样的生物活性，广泛应用于医药、食品、保健品等领域。
植物代谢成分在药用植物中的积累与药用价值研究
植物代谢成分在药用植物中的积累与药用价值研究植物代谢成分是指植物体内合成的化合物，包括碳水化合物、脂肪、蛋白质、核酸等有机物质，同时也包括生长激素、次生代谢产物等。
这些代谢成分在植物的生长发育过程中发挥着重要的作用，并且有的代谢成分也具有显著的药用效果。
因此，研究植物代谢成分在药用植物中的积累及其药用价值非常重要。
一、植物代谢成分在药用植物中的积累1.生长激素生长激素是由植物细胞合成的一类物质，它们能够影响植物的生长发育和代谢。
一些药用植物如夏枯草、黄芩、五味子等都含有生长激素，且这些成分在药用价值中具有很高的重要性。
2.次生代谢产物次生代谢产物是指植物在生长发育过程中经过代谢转化后产生的有机化合物。
不同的植物会合成出特定的次生代谢产物，这些成分具有显著的药用效果。
如白芍中的芍药苷、金银花中的半夏素等，都具有清热解毒、活血止痛等功效，并且这些成分的积累也是药用植物的重要指标之一。
3.苦味物质苦味物质是一类具有苦味的化合物，它们不仅存在于药用植物中，同时也广泛存在于食物中。
研究表明，苦味物质能够刺激人类消化道和味觉系统，增加食欲和消化液分泌，对改善人体健康有着重要作用。
如金银花中的咖啡酸、胡椒等也含有苦味物质。
这些成分的积累量也是药用植物的重要评价指标之一。
二、药用植物中代谢成分的药用价值药用植物中的代谢成分都具有重要的药用价值。
如白芍中含有芍药苷，具有清热解毒、活血止痛等功效，能够用于治疗中风后遗症、痛经等症状。
老鹳草中含有异黄酮类成分，具有抗菌、抗炎和抗氧化等多种保健功效，对提高免疫力和预防各种疾病有很好的效果。
黄芩中的黄芩苷、黄芩苷等成分具有清热解毒、利咽止痛、抗菌等多种功效，能够用于治疗口腔炎、扁桃体炎等疾病。
除此之外，一些药用植物中的代谢成分还具有抗肿瘤、降低血脂、美容养颜等功效。
如菊花中的菊酯类、苦参中的厚朴酮等成分，都具有抗肿瘤效果。
而芦荟中的蒽醌类成分、枸杞中的枸杞多糖等成分，还能降低血脂、美容养颜等多种功效。
植物次生代谢产物的生物合成机制
植物次生代谢产物的生物合成机制植物体内的次生代谢产物是指不参与植物维持生命的基本代谢活动，而是对环境适应和交配等方面具有重要作用的物质。
这些次生代谢产物具有多种生物活性，如药用、毒性、味道等，一些次生代谢产物甚至能够影响植物与其他生物的互动关系。
本文将围绕着植物次生代谢产物的生物合成机制展开论述。
一、次生代谢产物在植物中的分类目前已知的植物次生代谢产物达到了100,000种以上，涵盖了多种化学类别，如生物碱、黄酮类物质、类胡萝卜素、多糖、鞣质、酚酸类等。
其中，生物碱和黄酮类物质是最常见的两类次生代谢产物。
二、次生代谢产物的生物合成途径植物体内的次生代谢产物都是由原初代谢物转化而来的，其生物合成过程通常分为三个阶段，即前体合成、后体合成和次生代谢产物的合成。
前体合成阶段：前体在细胞质或线粒体中生成。
例如，植物体内的黄酮类物质的前体是芦丁酸，芦丁酸来源于苯醌类化学原料。
后体合成阶段：前体在细胞质或线粒体中转化为后体。
例如，芦丁酸在酚途径中转化为芦丁；黄酮-3-基苷酸在特定酶催化下转化为异黄酮。
次生代谢产物的合成阶段：最后，前体转化为经过多次化学反应生成的目标化合物。
例如，儿茶素在特定酶催化下转化为茶多酚。
三、次生代谢产物的调控机制次生代谢产物在植物体内的合成和积累是受多种调控机制的制约的，在植物生长发育过程中，次生代谢产物的合成和积累显著地受到了光、热、病原体以及其他生物的影响。
光照调控：光照是植物体内次生代谢产物合成的一个最重要的因素。
例如，丝质玫瑰花色的合成取决于光照的强弱，当光照变得弱了，红色花色就会变成嫩黄色。
化学调控：植物细胞中的许多信号分子，如激素，神经传递物质和其他次生代谢产物，均能与成分调控物质交互作用，从而产生代谢效应。
四、未来发展趋势随着对植物次生代谢产物合成机制的研究和开发，研究人员已经开始探索植物工程学的新途径，包括利用 CRISPR/Cas9 基因编辑技术理解和增强次生代谢产物合成机制，以及研发生产更多种类、更多功能的次生代谢产物可能产生的方法等等。
光调控对药用植物次生代谢成分合成的影响
光调控对药用植物次生代谢成分合成的影响
张伟;孟祥庆;苏晓荟;汪晋伊;李丽华;贾敏
【期刊名称】《药学实践与服务》
【年(卷),期】2024(42)2
【摘要】药用植物次生代谢成分,因具有特殊的药理活性或功效对人类的健康极为重要,是药品、保健品、化妆品的主要来源。
随着人类对于健康和长寿的不断追求,医药市场的需求规模持续增长,提高药用植物次生代谢成分的产量和质量变得特别重要。
植物次生代谢成分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。
药用植物次生代谢成分的产生和积累主要受植物遗传因素和环境因素的影响,其中光环境对其合成影响尤为重要,因而,长期以来光调控一直是国内外众多学者研究的热点。
本文综述近年来有关光调控对药用植物次生代谢成分影响的研究进展,主要从光质、光强、光周期的影响分别阐述,以期为高效生产具有重要药理活性的次生代谢成分提供理论依据和实践指导。
【总页数】10页(P50-59)
【作者】张伟;孟祥庆;苏晓荟;汪晋伊;李丽华;贾敏
【作者单位】解放军总医院京南医疗区丰北桥门诊部药房;海军军医大学药学系中药鉴定学教研室;中国人民解放军66481部队
【正文语种】中文
【中图分类】R28
【相关文献】
1.UV-B辐射胁迫对药用植物次生代谢产物的影响研究进展
2.诱导子对药用植物毛状根活性次生代谢物生成的影响
3.多组学策略在药用植物表皮毛次生代谢调控中的应用与展望
4.药用植物细胞次生代谢产物合成信号转导机制研究进展
5.功能基因组学和代谢组学技术在植物次生代谢物合成及调控研究中的应用
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光对药用植物次生代谢产物的形成与积累的研究进展
姓名：王刚班级：中草药121 学号：1209010468光对药用植物次生代谢产物的形成与积累的研究进展光作为一个重要的环境因子,对植物生长发育有广泛的调节作用。
它不仅能够通过影响植物的光合作用,把光能转变为化学能贮存起来,为植物的生长提供能量。
同时,光还以环境信号的形式作用于植物,通过光敏色素等作用途径调节植物生长、发育和形态建成,使植物更好地适应外界环境。
一、光照强度药用植物对次生代谢产物积累的影响。
光是植物生命活动中重要的环境因子之一，它不仅是植物生长发育的能量来源，而且作为信号因子调控植物的生长发育。
光对植物次生代谢产物的合成和积累产生重要的影响。
适宜的光照强度能促进植物同化产物的积累，进而有利于次生代谢产物的合成。
研究表明，减弱光照强度可诱导积累生物碱，从而增加植物组织中生物碱的含量[31-32]；适度遮荫条件下，红豆杉中的紫杉醇[33]、雷公藤（Tripterygium wilfordii）愈伤组织中的二萜内酯[34]、银杏（Ginkgo biloba）叶中的黄酮[35]、参根中人参皂甙[36]、绞股蓝（Gynostemma pentaphyllum）中的总皂甙[37]等次生代谢产物的含量都有不同程度的提高。
叶和春[38]通过研究发现，光照对新疆紫草（Arnebia euchroma）愈伤组织紫草宁衍生物的形成有强烈抑制作用。
然而，有些研究发现，增加光照强度有利于生物碱等一些次生代谢物的合成[32]，如充足的光照能提高金银花（Loniceraferdinandii）中氯原酸[39]、麻黄（Ephedra sinica）生物碱[40]等有效成分的含量。
目前，关于光强对萜类物质影响的研究结果也并不一致。
有研究表明，强光照促进单萜类物质的积累，低光照条件下其含量降低。
萜烯类物质也会受到光强的影响。
遮荫处理后的幼苗也表现出较低水平的丹宁酸。
因此，在生产实践中，可以通过调整植株的种植密度、进行适当的遮荫处理等措施来改变光强，从而达到最佳的种植效果，获得最大收益。
植物细胞培养生产次生代谢产物中的影响因素
植物细胞培养生产次生代谢产物中的影响因素论文导读：植物细胞培养是获得植物有用代谢产物的来源。
但由于许多次生代谢产物储存于液泡里。
并诱导植物细胞次生代谢产物的释放。
关键词：植物细胞培养，次生代谢产物，诱导，两相培养法天然药物是药物的一个重要的组成成分，它来自于植物、动物、矿物和微生物，但以种类繁多的植物为主。
天然药物之所以能防病治病，其物质基础是其中所含有的有效成分，包括一系列的植物细胞次生代谢产物[1] 。
而目前由于环境恶化的影响，一些天然的药用植物近乎灭绝，还有一些由于生境特异，生长缓慢，人工栽培困难，加上长期以来的粗放型和掠夺性的开采，其资源已严重匮乏，自然资源已难以满足日夜增长的临床需要。
因此，应用现代生物技术进行天然药用植物细胞大规模培养提取获得医疗、化妆等所需的活性成分来满足日益增长的市场需求，已在实践中得到了应用。
植物细胞培养是获得植物有用代谢产物的来源。
目前植物细胞培养难以工业放大的一个关键问题是生产技术成本过高，虽然实现了植物细胞的连续使用，减少由于接种量过高而产生的附加成本，缩短培养周期。
但由于许多次生代谢产物储存于液泡里，释放量很少或根本不释放，限制了植物细胞培养技术在工业上的应用，同时也增加了后期分离产物的操作难度，为此如何在适当的条件下优化植物细胞的培养，并诱导植物细胞次生代谢产物的释放，就显得尤为重要。
本文就此从以下方面进行综述。
1.培养条件的调控1.1PH值的影响培养基的酸度对植物细胞代谢产物的分泌很重要，一些次级代谢产物是与H+通过对运方式跨膜传递的。
由于细胞膜两侧的PH值差控制对运的方向，因此当培养基中的PH值降低时，即培养基中的H+离子浓度升高时，就会促使次生代谢产物向胞外运输，而H+会向胞内运输。
如降低培养基的PH值，可有效提高大麦细胞释放七叶氰；高山红景天细胞红景天氰的释放实验也得到同样的效果[2] 。
因此，在植物细胞培养过程中，通常PH作为一个重要的参数被控制在一定的范围内，植物细胞培养的适宜PH值一般为5-6。
植物细胞培养生产次生代谢产物的影响
植物细胞培养生产次生代谢产物的影响植物细胞培养条件温度：培养温度对植物细胞生长及二次代谢产物生成有重要影响。
通常，植物细胞培养采用25℃。
搅拌：在摇瓶实验中，通常摇床的转速取90―120r／min。
pH值：通过细胞膜进行的H+离子传递对细胞的生育环境、生理活性来说无疑是重要的。
在培养过程中，通常pH作为一个重要参数被控制在一定范围内。
植物细胞培养的适宜pH值一般为5―6。
通气：通气是细胞液体深层培养重要的物理化学因子。
好气培养系统的通气与混合及搅拌是相互关联的。
对摇瓶试验，通常500m1的三角瓶内装80―200m1的植物细胞培养液较适宜。
当然，气液传质还与瓶塞的材料有关。
试验表明，从溶氧速率考虑，以棉花塞最好，微孔硅橡胶塞次之，铝箔塞最差。
光：光对植物有着特殊的作用。
光照射条件不仅通过光照周期、光的质量(即种类、波长)而且通过光照量(光强度)的调节来影响植物细胞的生理特性和培养特性。
研究表明，光调节着细胞中的关键酶的活性，有时光能大大促进代谢产物的生成，有时却起着阻害作用。
细胞龄：在培养过程的不同时期，细胞的生理状况、生长与物质生产能力差异显著。
而且，使用不同细胞龄的种细胞，其后代的生长与物质生产状况也会大不一样。
通常，使用处于对数生长期后期或稳定期前期的细胞作为接种细胞较合适。
接种量：在植物细胞培养中，接种量也是一个影响因素。
在再次培养中，往往取前次培养液的5―20％作为种液，也以接种细胞湿重为基准，其接种浓度为15―50g(湿细胞)／L。
由于接种量对细胞产率及二次代谢物质的生产有一定影响，故应根据不同的培养对象通过试验，确定其最大接种量。
影响植物细胞培养的因素植物细胞生长和产物合成动力学也可分为三种类型：①生长偶联型，产物的合成与细胞的生长呈正比；②中间型，产物仅在细胞生长一段时间后才能合成，但细胞生长停止时，产物合成也停止；③非生长偶联型，产物只有在细胞生长停止时才能合成。
事实上，由于细胞培养过程较复杂，细胞生长和次级代谢物的合成很少符合以上模式，特别是在较大的细胞群体中，由于各细胞所处的生理阶段不同，细胞生长和产物合成也许是群体中部分细胞代谢的结果。
药用植物次生代谢产物的研究及应用价值.
学号：2011050132哈尔滨师范大学学士学位论文题目在中华水韭皮层的二次开发学生丛红指导教师刘保东年级 2009级专业生物科学系别生物科学系学院生命科学与技术学院学士学位论文题目在中华水韭皮层的二次开发学生丛红指导教师刘保东年级 2009级专业生物科学系别生物科学系学院生命科学与技术学院哈尔滨师范大学2013年3月药用植物次生代谢产物的研究及应用价值刘双摘要：本文介绍了对药用植物次生代谢产物的研究，包括它的分类、生物因素和非生物因素对其产生和积累的影响和作用，总结了药用植物生长发育及次生代谢产物积累的Hormesis 现象，并根据对药用植物次生代谢产物的生理活性的研究，对提高药用植物的药效具有重要意义，并探讨了次生代谢产物在未来生活中的发展趋势。
关键词：药用植物次生代谢产物环境胁迫hormesis现象随着科学技术的发展以及生活品质的提高,在医药行业,在消费者用药选择中,植物药已成为一种新的潮流, 植物药发展快于化学药品,越来越多的人喜欢利用天然药物来治疗或预防疾病。
药用植物的药效缓和,毒副作用较少以及整体提高免疫力等。
药用植物的在世界范围内,开发和利用都在逐步增加。
中药材发挥临床疗效的化学基础是其体内某些活性成分的种类和数量,多为植物次生代谢产物。
植物次生代谢产物是指植物中一类并非生长发育所必需的小分子有机物，其产生和分布通常有种属、器官、组织和阶段的特异性。
我国是世界上中草药的生产大国，植物次生代谢产物的资源十分丰富。
近年来，植物提取物作为中成药的合成成分被广泛地研究和应用，在提高药用植物的药效的同时，在一定程度上减少了化学药物的使用、缓解了化学药物类环境问题。
一、药用植物次生代谢产物的分类药用植物体内含有大量次生代谢物质如黄酮类、苯丙素类、醌类、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。
这类小分子物质很多是化感物质，在药用植物中具有显著生理活性和药理作用，临床上有一定应用价值。
植物次生代谢产物的生化合成途径及其调控机制
植物次生代谢产物的生化合成途径及其调控机制植物产生的次生代谢产物不仅仅是为了自身生长和发育，还具有丰富的药用价值和工业应用价值。
这些次生代谢产物的生化合成途径和调控机制一直是植物学研究的热点和难点。
本文将对植物次生代谢产物的生化合成途径及其调控机制进行探讨。
1. 次生代谢产物的生化合成途径次生代谢产物是植物在发育和适应环境过程中产生的一类化合物，它们的生化合成途径不同于植物基础代谢的三大途径：糖酵解途径、三羧酸循环和光合作用。
植物次生代谢的产物包括：生物碱、挥发油、鞣质、黄酮类化合物、类黄酮等。
下面分别介绍几类次生代谢产物的生化合成途径。
1.1 生物碱生物碱是植物中较为重要的次生代谢产物之一，它们具有丰富的药用价值和工业用途。
生物碱的生化合成途径可以分为单环生物碱和双环生物碱。
单环生物碱的生化合成途径一般以“艾菲尔途径”为主。
该途径以色氨酸和糖代谢产物为原料，通过多步酶促反应途径合成单环生物碱。
其中，色氨酸加氧酶（Tryptophan hydroxylase, TP）和脱羧酶（Decarboxylase, DC）是该途径的关键酶。
双环生物碱的生化合成途径复杂，主要包括两个部分，即“核苷途径”和“所罗门途径”。
其中，核苷途径以腺嘌呤和腺苷酸为起点，通过多个酶催化反应途径生成腺嘌呤类生物碱。
所罗门途径以色氨酸为原料，通过多步酶催化反应途径生成两性离子类生物碱。
1.2 挥发油挥发油是植物中具有强烈香气或味道的次生代谢产物，用途广泛。
挥发油的生化合成途径与生物碱类似，以色氨酸为原料，通过多步酶催化反应途径合成挥发油。
其中，芳香氨基酸羧化酶（Aromatic amino acid decarboxylase, AADC）和芳香醇脱氢酶（Aromatic alcohol dehydrogenase, AAD）是该途径的关键酶。
1.3 鞣质鞣质是植物中具有收敛、涩味的次生代谢产物，广泛存在于木本植物中。
鞣质的生化合成途径主要分为三个步骤：首先是酚环合成，以苯甲酸和苯乙烯为原料，通过多步酶催化反应途径合成酚环；其次是酚环的共轭酰化，以酚环和丙酮为原料，通过多步酶催化反应途径合成鞣质醛；最后是鞣质醛的多聚化反应，形成不同分子量的鞣质。
植物次生代谢物的生物合成与代谢调控
植物次生代谢物的生物合成与代谢调控植物次生代谢物是指植物体内在生长发育和适应环境过程中产生的化合物，其结构多样，具有广泛的生物活性和药用价值，包括生物碱、黄酮类、萜类、酚酸类等。
这些物质不是必需的，但对植物在生存环境中起到重要的作用。
例如，有些物质具有防御害虫、抗菌、抗氧化、或者调控植物生长发育等作用。
因此，研究植物次生代谢物的生物合成与代谢调控具有重要的科学意义和应用价值。
1. 次生代谢物的生物合成次生代谢物的生物合成受多个基因的调控，一般分为两个步骤：前体物质的合成和构造、代谢途径中的次生代谢物合成。
（1）前体物质的合成和构造次生代谢物的合成始于基础代谢途径，包括碳饥饿途径、三羧酸循环、酸性糖原途径和异戊二烯途径等。
前体物质的来源很重要，有些植物次生代谢物的前体物质来自外源性物质，例如异戊二烯途径的生物碱和萜类化合物。
前体物质的构造是指通过一系列酶反应和代谢途径，将基础代谢物转化为次生代谢物的前体物质，例如苯丙酸途径中的肉桂酰辅酶A。
（2）代谢途径中的次生代谢物合成次生代谢物的合成是通过一系列酶催化反应完成的。
常见的代谢途径包括生物碱合成途径、黄酮类合成途径、萜类合成途径等。
例如，莨菪碱是一种生物碱，来源于苯丙酸途径中的酪氨酸。
莨菪醇脱氢酶、丙酮酸氧化酶、酰基转移酶等多种酶催化下，莨菪醇逐步转化为莨菪碱。
2. 次生代谢物的代谢调控次生代谢物的生物合成受多个基因的共同调控，包括转录因子、激酶和信号转导分子等。
其中，与植物生物环境适应紧密相关的调控因素包括光照、激素、逆境应答等。
常见的代谢调控机制如下：（1）转录因子的作用转录因子是蛋白质，能够结合到DNA上的特定序列上，调控下游基因的表达。
植物次生代谢物的合成往往受到多个转录因子的共同调控，例如MYB、bHLH、WRKY等因子。
转录因子通过参与基因表达调控网络，调节次生代谢物合成中诸如酶活性、底物供应、信号途径等方面。
（2）激素的调控作用激素是一种内源性信号分子，参与植物的生长、发育、逆境应答等生物过程，具有广泛的调控作用。
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因此不同的地理环境不仅影响药用植物次生代谢
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二、光对次生代谢的影响
•
光是植物发育的重要生态因素，它作为一种调
节信号调节植物各种生理代谢过程。光对于黄酮、
黄酮醇、花色素苷、蒽醌、多酚、挥发油、萜烯及
其他次生代谢物的合成和积累具有重要影响。
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金银花
•
光照对秦岭金
银花绿原酸积累动态
被动吸收的问题。选择性地吸收和富集与植物的基因
有关，同时它又与外界的生长条件有关。也就是说，
它既受自身遗传因素的影响(主动吸收)，也受产地等
生态因素的影响(被动吸收)，二者所占比例各是多少，
通常是很难确定的。因此，在分析微量元素对次生代
谢物合成积累的影响时，要综合分析，更应注重植物
自身吸收朗微量元素，因为植物吸收的微量元素与其
• 高温高湿的土壤有利于无氮化合物的合成，不 利于生物碱的合成，而高温低湿环境有利于生物碱 的积累，不利于碳水化合物和脂肪的合成。
• 对于某种药用植物来说，在不同的海拔高度生 长状况有一定差异。海拔高度对药用植物生长的影 响实质上是温度和湿度的影响，从而导致了同一种 植物次生代谢吻含量上的差异。
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鲁番），主含氧化胡椒酮（4.1%～63.0%）、氧化椒
烯酮30.0%～53.9%，不含或仅含少量胡薄荷酮与薄荷
酮；
•
生长在高海拔地区（如阿勒泰、塔城等）既有氧
化胡椒酮（23.5%～48.8%）、氧化胡椒烯酮
（10.8%～21.5%），也含一定量的胡薄荷酮（8.1%～
35.0%）和薄荷酮（9.0%～15.6%）。
自身的次生代谢物的合成积累直接发生关系。
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第三节 遗传因素对次生代谢的影响
• 一、植物多样性对次生代谢的影响 • 二、植物染色体与染色体组多态性对次
生代谢的影响
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一、植物多样性对次生代ห้องสมุดไป่ตู้的影响
•
长期野生或栽培的植物品种，由于自然选择和入
工培育，产生了适应于不同纬度、不同海拔、不同土
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二、植物染色体与染色体组多态性对 次生代谢的影响
• 1．对次生代谢物含量的影响 • 2对次生代谢物成分种类的影响
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1．对次生代谢物含量的影响
• 染色体是遗传信息的载体，染色体数目与结 构的变化往往会对表型特征及次生代谢物含量产 生很大影响。现有资料表明，染色体数目的变异 对植物次生代谢物具有很重要的影响。例如， Rowson(1944)发现曼佗罗四倍体植株叶中生物碱 的含量比二倍体要高许多，同样的颠茄同源四倍 体植株生物碱含量比二倍体高出1536％；多倍体 植株中生物碱的含量高于二倍体植株是个普遍的 趋势
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黄花烟草
•
黄花烟草在海拔
800 m含烟碱3.58%，
在2 000 m含5.44%；
•
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麻黄
• 生长在赤峰的麻 黄生物碱含量（1.4%） 低于大同的（1.8%～ 1.9%）。
•
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厚叶岩白菜
• 厚叶岩白菜生长 在海拔400 m处，根 茎中鞣质含量为15%， 生长在海拔2 300~2 400 m处的含量达 2.5%，中海拔地区的 鞣质含量则介于两者 之间。
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2、对次生代谢物成分种类的影响
•
除了在次生代谢物含量上有明显差异以外，不同
倍性植株有时在次生代谢物成分种类上也存在明显的
差异。
•
对印度洋葱不同细胞型中有关的次生代谢物进行
比较研究、发现不同细胞型在成分种类上有明显差异。
15
山莨菪
•
• 产于青藏高原的山 莨菪碱含量随海拔的 升高而增。三白叶草 的环境湿度能决定基 因型，进而影响药材 品质产生差异。
• 因此、遗传因素
的多态性和生物因素
的多样性，都能对植
物次生代谢物的含量
产生影响。
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四、土壤因素对次生代谢的影响
•
土壤是植物生长的基础，由于土壤类型、质
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第二节 环境因素对次生代谢的影响
• 一、地理环境 • 二、光对次生代谢的影响 • 三、温度对次生代谢的影响 • 四、土壤因素对次生代谢的影响
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一、地理环境
• （1） 海拔 • （2） 地理位置
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（1） 海拔
不同海拔影响药用植物次生代谢产物的形成。如：
•
生长在低海拔的假薄荷（如乌鲁木齐、乌苏、吐
第四章 影响植物次生代谢的因素
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1
主要内容
• 第一节 初生代谢与酶对次生代谢的影响 • 第二节 环境因素对次生代谢的影响 • 第三节 遗传因素对次生代谢的影响
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第一节 初生代谢与酶对次生代谢的影响
• 一、初生代谢对次生代谢的影响 • 二、酶对次生代谢的影响
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地、含水量、pH值、肥力状况以及所含微量元素
的不同，造成了植物次生代谢物含量的差异。研
究表明，某种微量元素的短缺，可能影响某种次
生代谢物的合成量(吴炳辅等，1986)。药用植物
微量元素含量与其生长的土壤中该元素水平密切
相关。
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微量元素的吸收
•
植物吸收土壤中的微量元素，存在着主动吸收和
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（2） 地理位置
•
同一种植物生长在不同的地区，形成了不同的
次生代谢产物。如分布于不同地区的薄荷所含有的主
要成分不同。
•
分布于南方各省区的主要含有薄荷酮和胡薄荷酮；
•
分布在北方新疆、辽宁等地的主要含有氧化胡椒
酮和氧化胡椒烯酮；
•
分布在西南各省区的主要含有香芹酮和柠檬烯；
•
分布在苏皖地区的主要含有薄荷酮和薄荷醇乙酯。
壤和不同耕作制度的植株生态型，形成了植物的多样
性和生理代谢上的复杂性。
• 不同生态型的同一种植物，即使现在处于同一年 龄、同一生长时期，是生长在同一立地条件下，其不 同生态型个体的次生代谢物含量仍有较大差异，而是 是复杂多样的。
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杜仲
• 例如杜仲，在同一立地条件下生长的同一年龄、 同一生长时期的不同无性系，次生代谢物含量 存在显著差异。
的影响，主要表现为
生长在阳坡的植物叶、
花蕾、茎中的绿原酸
含量均高于生长在阴
坡的同类样品。
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穿心莲
• 北京植物所药用研 究组发现，穿心莲总 内脂含量在全光照条 件下，较遮荫条件的 高10％~)％，光对次生 代谢的影响可能通过 光合磷酸化而发生。
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三、温度对次生代谢的影响