植物次生代谢物的类型及其对植物自身的作用
植物次生代谢
茶树体内只有三种N-甲基转移酶,分别为 黄嘌呤核苷N-甲基转移酶(7-NMT)、7-甲基黄 嘌呤N-甲基转移酶(3-NMT)和可可碱N-甲基 转 移 酶 (1-NMT) 。 其 中 以 3-NMT 活 性 最 高 , 它的活性是7-NMT和1-NMT活性总和的10倍 以上,因此,在生物合成旺盛的芽叶中,常 常有可可碱的大量积累。H.Ashihara等研究 发现,四个月的茶树幼苗中的咖啡碱主要分 布在叶片内,而合成咖啡碱的先质可可碱只 存在嫩叶中,咖啡碱是在嫩叶中经可可碱合 成的。
N-甲基核苷酶
此酶为水解酶,主要是催化7-甲基黄嘌 呤核苷水解脱去核糖而转变为7-甲基黄嘌 呤的反应。其分子量大约为55,000,最适 pH为8.0-8.5,最适温度为40-450C。
它是咖啡碱合成中的一个调节酶,如 果没有该酶对7-甲基黄嘌呤核苷的水解, 以后嘌呤甲基化,进而生成咖啡碱的反应 就无法进行。
▪初级代谢和次级代谢的关系及代谢的 主要途径
在高等植物中,次级代谢的主要系统是从 糖酵解系统(EMP),磷酸戊糖循环(PPP or HMP),柠檬酸循环(TCA)等初级代谢的中 间产物派生出来的三个途径莽草酸途径、 甲瓦龙酸途径、多酮化途径,借助这3个合 成途径和氨基酸合成途径相结合生成生物 碱、萜烯、黄酮类等次级代谢产物。
3)环境因素对次级代谢的调节
和初级代谢相类似,在一定限度范围 内,高等植物的次级代谢受环境因素的 影响和调节。如激素、光照、温度、肥 料等都会对次级代谢起着调节作用。
第二节 茶树中的生物碱代谢
1、茶树体内咖啡碱的分布 2、茶树体内咖啡碱的生物合成 • 咖啡碱生物合成部位 • 咖啡碱生物合成中嘌呤环的来源及嘌呤环的
在茶树体内用于合成生物碱的嘌呤大多 来自核苷酸库,库中的腺嘌呤核苷酸被 认为是最有效的前体,由它可在一系列 酶的作用下转化成为咖啡碱 。
植物次生代谢产物的作用和提取方法
植物次生代谢产物的作用和提取方法植物在生长过程中会产生许多次生代谢产物,这些产物不是必需品,而是对植物生长和适应环境的一种适应性反应。
这些次生代谢产物具有广泛的生物活性和药理功效,因此在医学、农业、环保等领域有着广泛的应用。
一、植物次生代谢产物的作用植物次生代谢产物是植物为了适应复杂的生态和环境变化而产生的多种化合物。
它们具有药物、食品、日化和农药等多种应用价值,其中一些最活跃的化合物作为植物天敌抗性机制的一部分。
以下是植物次生代谢产物的一些重要作用:1. 药物作用目前很多的中草药和天然药物的来源可以追溯到植物次生代谢产物,如一些生物碱,黄酮类,多酚类及鞣质类等。
它们具有抗癌、抗菌、驱虫等作用,对人体有很好的修复和保健效果。
2. 食品作用植物次生代谢产物已经成为很多食品的营养素,其中最为重要的就是黄酮和多酚类化合物。
这些化合物可以促进新陈代谢、缓解疲劳、提高免疫力和降低血压等。
3. 日化化妆品作用植物次生代谢产物通常被用于护肤和美容,如芦荟,茶树等植物提取物,它们可以缓解皮肤炎症,减少皱纹和光泽肌肤。
4. 农药作用植物次生代谢产物最重要的应用之一是作为农药。
这些化合物可作为植物的自我保护,具有杀菌和抗虫等作用。
以烟酸型生物碱、赤素等为代表,对农业生产的发展起到了重要推动作用。
二、植物次生代谢产物的提取方法植物次生代谢产物是具有很高药理活性和应用价值的化合物,因此其提取工作非常重要。
以下是一些常见的提取方法:1. 浸提法浸提法是最普遍的提取方法,可以用水、酒精、丙酮等有机溶剂提取。
其中以酒精和水的浸提为最多。
浸提的时间长短、溶剂的使用量和浸提温度的控制是关键。
浸提法优点是提取物纯度高,但缺点是浸提时间长,提取效率低。
2. 水蒸气蒸馏法水蒸气蒸馏法是利用植物花、叶、根等部位所含的香气和易挥发性的物质,采用水蒸气的方式将香气成分挥发出来,用冷凝器将挥发出来的气体冷凝成液体,得到所需提取物的方法。
3. 超声波法超声波提取是利用超声波传递能量的原理,对溶剂和样品之间产生的物理和化学作用,利用其震荡使得植物组织和溶剂之间的物质传递迅速,使提取效率得到提高。
次生代谢产物作用
次生代谢产物作用生物体通过各种生化反应产生的代谢产物分为两类:一类是直接参与生命活动的物质,如ATP、代葡萄糖及氨基酸;另一类是次生代谢产物。
次生代谢产物指的是生物在结束自身生长发育之后或受到一定的环境刺激后形成的化合物。
这些化合物不是生命维持所必需的,但具有一定的生理活性和生物学功能。
下面就让我们来了解一下几种常见的次生代谢产物的作用。
一、生理活性1. 药用许多药物来自于植物和微生物合成的次生代谢产物。
这些化合物能够治疗各种疾病,如激素、抗生素、镇痛剂、抗癌药等。
例如,阿司匹林是从柳树皮提取的产物,用于缓解疼痛和减轻发热。
另外,传统中药提取物中的有效成分也大多是次生代谢产物,如黄芩中的黄芩素具有抗炎、抗氧化、抗癌等功效。
2. 植物啮食植物通过合成一些防御类次生代谢产物,如生物碱和鞣质来抵御害虫的啮食和病原菌的感染。
例如,有些植物合成有毒的生物碱,如茄科植物合成的生物碱阿托品,毒死蝇草中的罗汉果碱。
这些生物碱不仅对昆虫具有致死作用,对人类也有毒性。
二、生物学功能抗氧化剂是能够清除自由基的化合物,能够预防或减轻氧化应激造成的损伤。
许多次生代谢产物都具有抗氧化作用,如多酚类化合物、苯丙素、黄酮类等。
例如,红酒中的白藜芦醇和儿茶素等都具有明显的抗氧化作用。
2. 辅酶和酶前体有些次生代谢产物能够作为生物体内活性酶和辅酶的前体,参与生命活动。
例如,维生素B族就是诸如硫胺素、核黄素等化合物的总称。
这些化合物可在体内进一步转化成辅酶,作为许多重要酶的辅助物质。
3. 色素色素是许多植物和动物体内的次生代谢产物,主要起着生理色素的作用。
植物中的叶绿素能够吸收太阳光,驱动其光合作用。
蓝藻中的蓝藻素也可吸收太阳光。
动物中的血红蛋白和细胞色素等,都是色素类次生代谢产物。
4. 芳香化合物芳香化合物是一类具有香味或芳香的次生代谢产物,如香料和精油。
精油主要由挥发性化合物组成,如薄荷脑、蒎烯等。
在食品和日用品等领域有广泛的应用,如香料、化妆品等。
植物次生代谢产物的生物活性及其作用机理研究
植物次生代谢产物的生物活性及其作用机理研究近年来,随着人们对植物的深入研究,越来越多的植物次生代谢产物被发现,这些化合物因其独特的结构和生物活性受到了广泛的关注。
目前,植物次生代谢产物的生物活性及其作用机理研究已成为热门领域之一。
本文将对该领域的研究现状和未来展望做一个综述。
一、植物次生代谢产物的生物活性植物次生代谢产物是多种可溶性有机物,它们通常不直接参与生长和代谢活动,但会对植物对外部环境的适应和生存起到重要的作用。
植物次生代谢产物的生物活性主要体现在其抗氧化、抗炎、抗肿瘤、抗菌、抗病毒、抗真菌等方面。
1.抗氧化作用植物次生代谢产物中许多化合物具有较强的抗氧化作用,如茶多酚、黄酮类、类黄酮、儿茶素等。
这些化合物通过清除自由基、抑制过氧化物酶的活性、增强抗氧化酶的活性等多种途径,保护生物体细胞免受氧化损伤。
2.抗炎作用植物次生代谢产物中一些化合物具有显著的抗炎作用,如黄酮、三萜类、发酵过程中产生的芳香族化合物等。
这些化合物可以通过抑制炎性细胞因子的生成、表达,减轻炎症反应的程度,从而缓解炎症导致的损伤和疼痛。
3.抗肿瘤作用植物次生代谢产物中一些化合物被证实具有抗肿瘤活性,如黄酮、生物碱等。
这些化合物可以抑制肿瘤细胞的增殖和分化,诱导肿瘤细胞凋亡,从而发挥抗肿瘤作用。
4.抗微生物作用植物次生代谢产物中一些化合物具有明显的抗菌、抗病毒、抗真菌活性,如生物碱、黄酮、多糖类化合物等。
这些化合物可以破坏微生物细胞壁或膜,干扰微生物代谢过程,从而杀死或抑制微生物的生长和繁殖。
二、植物次生代谢产物作用机理1.影响细胞信号传递许多植物次生代谢产物会影响细胞内的信号传递通路,从而影响细胞的生理和病理过程。
例如,一些天然生物碱可以通过调节钙离子浓度、影响蛋白激酶和转录因子等途径,干扰细胞信号传递,从而发挥生物活性。
2.直接作用于靶分子许多植物次生代谢产物会直接作用于具有生物活性的靶分子,影响其生理和病理过程。
例如,一些黄酮类化合物可以与癌细胞中的DNA结合,阻止癌细胞的增殖和转录。
植物次生代谢产物的研究及其在医药中的应用
植物次生代谢产物的研究及其在医药中的应用植物作为自然界中最基本的生物之一,为维持生命而拥有着自身独特的生物合成途径,其中次生代谢产物,也就是与维持生命直接无关的物质,逐渐成为了当代生命科学领域中的研究热点之一。
随着生命科学技术的日益进步,人类也逐渐认识到了植物次生代谢产物在医药领域中的重要作用,掌握并运用这些物质,正在成为开拓一条全新的医药研发之路上的必修课。
一、植物次生代谢产物的研究植物次生代谢产物在植物体内起到的作用往往不同于其在生物界中的主流功能,也就是为植物提供保护、诱导和生殖等较为基本的功能。
因此,植物次生代谢产物常常被看做是植物的“化学语言”,它们携带着植物的生存战略、适应策略和生态竞争优势,并在其在自然界中的竞争和互动中发挥重要作用。
植物次生代谢产物的种类繁多,包括不同类别的生物碱、黄酮、酚化合物、萜类化合物等,它们互不相同,然而却相互作用、彼此关联。
因此深入研究植物次生代谢产物的性质和作用,不仅可以为植物生产领域的研究提供支撑,同时还可为从植物提取有用物质,或利用植物合成传统药物的研究提供理论基础。
为了深入了解植物次生代谢产物,各国学者纷纷投入到相关研究中。
计算机技术、生物信息学和生物化学等技术设备,使得对植物次生代谢产物的结构和特性进行深入研究成为了可能。
可谓是从人工化学合成、植物遗传操作到气相色谱质谱和其他新技术的应用,精密而无所不包。
植物次生代谢产物所含有的传统药物成分被识别之后,一致性和孕育类似作用的配方化合发掘也夺去了成本和研发时间。
二、植物次生代谢物在医学中的应用近年来,在植物次生代谢物的研究中,各种有效的治疗程序和新型药物已经得到了开发。
例如,从植物中提取出的Silymarin可以用于治疗慢性乙醇性肝病。
另一种植物次生代谢物Taxol可以抑制正常细胞增殖,并用于治疗卵巢癌。
当然了,植物次生代谢物的药用价值不仅仅在于治疗一些病症,还可以用于化妆品、香料、保健品等方面。
植物次生代谢物植物所产生的次生代谢产物的种类和功能研究
植物次生代谢物植物所产生的次生代谢产物的种类和功能研究植物次生代谢物:植物所产生的次生代谢产物的种类和功能研究植物是自然界中最为丰富多样的生物之一,它们可以通过光合作用将阳光、水和二氧化碳转化为能量和营养物质。
除了这些基本的生物合成过程外,植物还能产生一系列具有特殊生物活性的分子,被称为次生代谢物。
这些次生代谢物在植物的生长发育、适应环境应激以及与其他生物的互动中起着重要的作用。
本文将对植物的次生代谢物的种类和功能进行探讨。
一、植物次生代谢物的分类植物的次生代谢物可以根据其化学结构和生物学功能进行分类。
常见的分类方法包括生理学分类和化学分类。
1. 生理学分类:植物次生代谢物根据其在植物生理学中的作用和功能进行分类。
例如,植物次生代谢物可以分为抗菌物质、抗氧化剂、抗虫剂、抗霉剂等。
这种分类方法主要关注植物次生代谢物在植物自身的生长和防御过程中的功能。
2. 化学分类:植物次生代谢物根据其化学结构和成分进行分类。
根据化学结构的不同,植物次生代谢物可分为类固醇、生物碱、黄酮类、多酚类、挥发油等。
这种分类方法主要关注植物次生代谢物的化学构成和性质。
二、植物次生代谢物的功能植物次生代谢物在植物的生长发育和适应环境应激过程中起着重要的作用。
以下是一些常见的植物次生代谢物及其功能的介绍。
1. 抗氧化剂:许多植物次生代谢物具有抗氧化剂的功能,可以帮助植物抵御氧化应激和自由基损伤。
例如,类黄酮和多酚类化合物可以中和自由基,防止细胞氧化损伤。
2. 抗菌物质:植物次生代谢物中的一些化合物具有抗菌和抗真菌的能力,可以用来对抗病原体和害虫。
例如,挥发油和生物碱类化合物常被用作天然杀虫剂和抗菌剂。
3. 信号调节物质:植物次生代谢物还起着调节生长和发育的作用。
一些植物激素和类黄酮类化合物可以调控植物的生长、开花和果实发育过程。
4. 防御物质:植物次生代谢物中的一些化合物可以用来防御外界的伤害和应对环境压力。
例如,根据研究发现,一些次生代谢物能够帮助植物抵御盐胁迫、干旱和低温等逆境。
植物次生代谢产物在生态系统中的生态功能和分子机制
植物次生代谢产物在生态系统中的生态功能和分子机制植物作为生物体中的重要一环,其所发挥的生态功能也尤其不可忽视。
随着科技的不断进步,人们对于植物次生代谢产物的了解也越来越深入,而这些次生代谢产物在植物适应环境、抵御病害和互惠共生等方面的生态功能更是不可忽视。
一、植物次生代谢产物在适应环境中的生态功能植物生存在自然生态系统中时,处于复杂多变的环境之中,如气候、土壤、水、光照等多种因素不断地对其施加着影响。
为了适应环境,植物在进化过程中发展了多种次生代谢途径,通过合成次生代谢产物来适应外部环境,更有效地开发和利用资源。
1.抵御外界的逆境因素植物通过合成次生代谢产物来对外部环境的逆境因素做出反应,极大程度地提升了其适应环境的能力。
比如,植物在遭遇高盐、低温、干旱等逆境因素时,通常会合成出一些碳水化合物、脂肪酸、氨基酸、甜菜碱等次生代谢产物来帮助其适应环境,从而提高其生存能力。
2.抗性生理机制的提高许多植物都有防止真菌、病毒、昆虫和动物等病害的抗性生理机制。
这些抗性生理机制的形成离不开植物次生代谢产物在其中所发挥的重要作用。
从分子机理上来看,植物次生代谢物通过与抗性蛋白相互作用,从而调控植物在病害侵袭时的反应,以起到保护其自身的作用。
二、植物次生代谢产物在互惠共生中的生态功能除了适应环境,植物通过合成次生代谢产物对周遭生物的依托、帮助也有着不可忽视的作用。
植物与其他生物体的互惠共生现象,在植物次生代谢产物的调节下,得以实现。
1.植物与土壤中生物之间的互惠共生植物通过合成次生代谢物来影响土壤中的微生物并吸引它们,这些微生物可以修复土壤中的营养元素及抗一些病原菌,从而提高植物的生长速率。
例如,百里香已知会分泌出一种叫做“百里香素”的次生代谢物,可以吸引寄生在它们根系周围的一种细菌(已在《自然通讯》发表过相关结果)。
这些细菌可以抑制其他致病菌的生长,同时通过植物的根系可以获取到生长必须的营养元素,实现互惠共生。
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。
植物次生代谢物在抗病抗虫中的作用研究
植物次生代谢物在抗病抗虫中的作用研究植物次生代谢物是指植物在变态发育之后所产生的不是生长和发育必需的化学物质,通常不构成细胞壁、DNA、蛋白质和酶等主要分子,但却在植物适应环境、与其它生物相互作用和保护自身等方面起着重要的作用。
这些化合物可以被分为苯丙烷类物质(如黄酮类、绿原酸类、游离植酸类等)和萜类物质(如萜类碱、萜类醇等)。
在植物生长过程中,次生代谢物的生成与植物遭受各种生物、环境、营养等刺激的程度密切相关,并且植物对此类物质的选择性十分明显。
在自然界中,植物依赖次生代谢物来进行抗病和抗虫的防御。
其中,黄酮类物质是最常见的次生代谢物之一,它们在植物抗病抗虫过程中发挥着重要的作用。
黄酮类物质既能够作为抗氧化剂保护植物细胞免受损伤,又能够刺激植物免疫系统的反应,使植物对病原体、虫害的侵袭做出相应的反应。
此外,黄酮类物质还能够抑制病原体感染的根部细胞,减缓病害的扩散。
同时,萜类物质对植物抗病抗虫也有不可忽视的作用。
萜类物质通常具有较强的毒性,它们通过毒杀或引起生物代谢失调等方式对病原体和害虫进行防御。
此外,萜类物质还能够干扰病原体和害虫的生长发育,或使其感受到植物生长环境的不适应,从而弱化病原体和害虫的攻击能力。
除了黄酮类和萜类物质外,植物次生代谢物中的其他物质也能够发挥重要的作用。
比如,苯丙烷酸类物质能够保护植物免受氧化损伤;类胡萝卜素和类黄酮类物质具有较强的抗氧化能力,能够对抗自由基,并保护植物细胞免受紫外线伤害。
科学家们借助现代的分析方法,深入了解了植物次生代谢物在抗病抗虫中的具体作用机制,并尝试从中获取更多的应用价值。
以黄酮类化合物为例,近年来研究表明,它们不仅能够增强植物自身的防御能力,而且还能够在人体健康领域发挥重要的作用。
一些黄酮类化合物具有抗肿瘤、降血压、调节血脂等功效,在保健食品、医药领域具有广阔的发展前景。
总之,植物次生代谢物在植物抗病抗虫过程中扮演着重要的角色。
不同的化合物对于不同的病害和害虫都有不同的抵御效果,科学家们需要深入阐明不同化合物的作用机理,为植物病虫害防治提供更为有效的思路和方案。
分子生物学知识:次生代谢产物对生物生长发育的影响
分子生物学知识:次生代谢产物对生物生长发育的影响植物是自养生物,它可以通过光合作用将简单物质转化成复杂有机物质,支撑自身生长发育。
从生长发育的角度来看,植物生长发育受到内、外环境因素的调控,其中次生代谢产物对植物生长发育的影响备受关注。
什么是次生代谢产物?生物体合成物质分为两类:一类是维持生物体生命活动的基础合成物质,如碳水化合物、脂肪和蛋白质等;另一类则是非必需合成物质,即次生代谢产物。
次生代谢产物是植物在生长发育时通过非光合作用产生的多种化合物,具有复杂的结构和多种生物活性,其作用与维持生命活动无关,但对植物适应环境、发展生殖器官及其生命活动上的某些方面却有着极为重要的影响。
次生代谢产物对生长发育的影响植物生长发育是一个复杂的过程,其中包括细胞分裂扩大、分化及组织发育等一系列变化。
随着植物生长发育的进展,植物逐渐形成自身特有的生长模式。
然而,在特定的生长环境中,植物会受到各种因素的影响,其生长模式会发生改变,而次生代谢产物在这个过程中发挥着重要的作用。
以下主要从两个方面探讨次生代谢产物对生长发育的影响。
1.次生代谢产物对细胞分裂、分化有促进、抑制作用诸如激素、生长素、激活因子等次生代谢产物都对植物细胞分裂、分化产生极为重要的影响。
例如,某些次生代谢产物,如乙酰水杨酸,对细胞分裂具有促进作用,而香豆素则对细胞分裂产生显著的抑制作用。
另外,其中的一些化合物如激活因子,可以通过影响细胞分化的过程来调整植物发育模式,比如影响细胞的形态、数量和分布等。
2.次生代谢产物对器官发育具有影响作用在植物发育中,器官的形成依赖于各种生长因子和细胞层次之间的相互作用。
次生代谢产物对器官发育具有复杂的调节作用,它可以从单元细胞的角度影响细胞结构、形态和区域分布等,促进或抑制特定器官的发育。
例如,生长素可以促进芽的发育,而固醇化合物则可以有助于花的形成。
总的来说,次生代谢产物对植物的生长发育产生重要而复杂的影响。
次生代谢产物的生物活性次生代谢产物具有广泛的化学结构和生物活性,并被广泛用于医学、农业和化工等领域。
植物次生代谢产物的合成和调节机制
植物次生代谢产物的合成和调节机制植物是地球上最早出现的生命形式之一,与外界环境之间的相互作用使植物体内的化学反应继续进行着。
次生代谢产物是植物体内的一种重要化学物质,依靠这些物质,植物在适应环境中起着关键性的作用。
本文将通过对植物次生代谢产物的合成与调控机制的阐述,来加深大家对植物生长发展的认识。
一、植物次生代谢产物的定义和分类植物通过从原料分子中合成一系列次生代谢产物,这些产物不同于植物生长发育必需的一些基本代谢产物,而是为了植物与环境的适应性而合成的。
这些次生代谢产物可分为多种类型,包括生物碱、赖氨酸、黄酮类、酚类化合物等,它们具有重要的药理学和生理学价值。
二、植物次生代谢产物合成机制植物次生代谢产物在植物体内的合成过程受到多个因素的影响,其中最主要的因素是植物的基因组。
基因组中包含了植物合成多种化合物所需的基因,掌握基因即可掌握植物次生代谢产物的合成机制。
除此之外,次生代谢产物合成还受到植物的内部环境影响,包括植物的生长状态、营养状况、光周期、温度、土壤配比以及植物有无病虫害等因素。
因此,获得特定化学结构的次生代谢产物通常需要满足多种生物学需求。
三、植物次生代谢产物调节机制在植物的次生代谢物中,一类特殊的物质被称为信号分子,它们是植物内部信息传递的承载者,对于调节植物次生代谢产物的合成和积累具有决定性的作用。
植物的信号分子主要包括植物激素,这些激素能够促进或抑制植物次生代谢产物的合成过程。
除此之外,植物体内还存在多种外界信号分子,如光、温度、水分等,这些信号分子能够通过光信号传导途径、激素信号传导途径和色素信号传导途径等途径调节植物次生代谢物的合成。
四、结论植物次生代谢产物是植物应对外界环境变化的重要策略。
次生代谢产物的合成和调节机制紧密相连,合适的合成和调节机制可以提高植物的适应性,使其对环境变化作出快速反应。
随着对植物次生代谢产物研究的深入和扩展,不断探索植物次生代谢产物的合成和调控机制,将有助于推动植物的高效栽培和利用。
植物次生代谢物的生理功能及其药用价值
植物次生代谢物的生理功能及其药用价值植物是一个自然的宝库,其中蕴含了许多有益的药用成分。
这些药用成分很多来源于植物的次生代谢物,也叫次生代谢产物。
次生代谢物是植物为适应环境所形成的生理反应,具有各种不同的功能,其中一些功能对于人类健康具有重要作用。
如黄酮类物质对心血管疾病有保护作用,类黄酮对癌症具有抵抗作用,生物碱变异黄酮等可以用于抗癫痫等方面。
植物的次生代谢产物被广泛应用在制药和食品工业,如地黄素、益智仁、甄豆磷脂等被广泛用于中药和保健药品中,而蛋氨酸和异亮氨酸则被用于食品中增加美味和实用价值。
被广泛应用的次生代谢物1. 白藜芦醇生物碱白藜芦醇是许多植物组成部分的重要成分,如葡萄等等,具有抗氧化、抗炎和抗血小板凝聚的作用,有助于加强人体免疫系统和心血管系统的健康。
2. 绿茶素绿茶素是茶叶中的主要成分之一,具有抗氧化、降低胆固醇和增强人体免疫力的作用。
许多神经调节剂也可获得绿茶素,因此可在治疗失眠、焦虑和精神不适等方面发挥一定作用。
3. 山金车苷科学家研究证明,山金车苷是防止皮肤衰老的有效物质之一,对于保持健康的肌肤和减缓皮肤衰老具有积极作用。
4. 多巴胺多巴胺是一种神经递质,可提高身体各个部位的活动水平。
由于可减轻兴奋等病症,因此在保健品和药物配方中常常用作成分。
以上只是根据科研成果对部分次生代谢物的讨论,而实际上,大多数次生代谢物尚未解析,其功能和作用依然存在很大的不确定性。
纵观历史,许多自然无公害的成分经常对人体健康有极好的保健功效,如防癌、抗氧化、改善心血管健康、改善儿童发育等等。
随着现代生活节奏不断加快,许多地方运用人工材料来追求经济效益,许多自然成分不能得到充分发挥,甚至被捏造成为无效元素。
因此,我们应该更加注重自然产物的价值,并尽可能的在食用、药用等方面更广泛的推而广之,让植物的次生代谢产物发挥出最大的效益,为我们的健康保驾护航!。
植物次生代谢物中天然产物的种类和生物合成途径的研究
植物次生代谢物中天然产物的种类和生物合成途径的研究植物产生的次生代谢物是植物生长发育中的非必需产物。
它们的种类非常丰富,包括生物碱、黄酮类、萜类化合物、苯丙素类等。
这些次生代谢物在植物的生长发育、抗病抗虫等方面都扮演着重要角色。
本文将介绍一些常见的植物次生代谢物以及它们的生物合成途径。
一、生物碱生物碱是植物产生的一类含氮的碱性化合物,具有广泛的生物活性,包括镇痛、镇静、抗肿瘤等。
常见的植物生物碱包括吗啡、可卡因、洛普拉敏等。
吗啡是最著名的一种生物碱。
吗啡的生物合成经历了多个步骤。
首先,酪氨酸被氧化酶催化转化为多巴。
多巴经过脱羧酶作用后生成多巴酸,然后由此进一步转化为肽酸。
肽酸与L-丝氨酸结合形成丝氨酸肽,丝氨酸肽与L-苯丙氨酸发生缩合反应形成黄嘌呤二肽。
黄嘌呤二肽被氧化成哌替啶,再经过甲基化形成吗啡。
二、黄酮类化合物黄酮类化合物是一类广泛存在于植物中的天然化合物,具有广泛的生物活性,包括抗氧化、抗炎、抗肿瘤等。
常见的黄酮类化合物包括类黄酮、异黄酮、花青素等。
其中,花青素是一类存在于花朵中的黄酮类化合物,具有艳丽的颜色,可以吸引昆虫传粉。
花青素的生物合成受到多个因素的调控,包括激素和环境因素。
花青素的合成需要多个酶的参与,其中最关键的是酪氨酸氨基转移酶。
酪氨酸氨基转移酶能够把酪氨酸转化为酪氨酸酰基,然后与类胡萝卜素偶联形成花青素。
三、萜类化合物萜类化合物是一类存在于植物中的天然有机化合物,具有非常广泛的生物活性,包括抗微生物、杀虫、抗肿瘤等。
常见的萜类化合物包括桂皮醛、二萜类、萜烯类等。
其中,麝香烯是一种天然的二萜类化合物,常见于一些植物的根、树皮和果实中。
麝香烯的生物合成经历了多个步骤。
首先,异戊烯二磷酸在异戊烯基转移酶的催化下转化为青烯酸,青烯酸经过氧化形成橙皮烯酸。
橙皮烯酸被还原形成莽草烷醇,随后经过多次氧化产生莽草酮,最后形成麝香烯。
四、苯丙素类化合物苯丙素类化合物是一类广泛存在于植物中的天然化合物,具有广泛的生物活性,包括抗氧化、抗肿瘤、抗炎等。
如何利用植物次生代谢物提高作物抗逆性
如何利用植物次生代谢物提高作物抗逆性植物是如何适应和抵御环境压力的?一种重要的适应机制是通过次生代谢产生的化合物。
植物的次生代谢物是具有抗逆性和药用价值的生物活性分子。
利用植物次生代谢物可以提高作物的抗逆性,并为农业生产带来巨大潜力。
植物次生代谢物是指植物在生长发育和应对环境压力过程中产生的化合物,包括酚类、单萜类、生物碱、黄酮类等。
这些次生代谢物不仅可以帮助植物适应各种环境条件,还具有一定的药用效果。
例如,红景天中的黄酮类化合物能够提高植物对干旱和寒冷的耐受性,同时具有保护细胞膜、清除自由基等作用。
作物的抗逆性是指作物在面对逆境条件下,能够保持相对稳定的生长和发育状态。
作物的抗逆性是农业生产中的关键问题之一。
随着全球气候变化和环境污染等问题的日益严重,作物面临的逆境压力也逐渐加大。
因此,利用植物次生代谢物提高作物的抗逆性变得尤为重要。
首先,通过选择和培育植物品种来提高作物的抗逆性。
通过利用植物遗传资源库中的丰富遗传多样性,选育具有较高抗逆性的作物品种是一种有效的途径。
例如,选育耐盐碱的小麦品种,可以通过筛选高盐耐受性基因的方式来提高品种对盐碱土壤的适应性。
其次,通过外源途径引入植物次生代谢物来提高作物的抗逆性。
外源途径包括外源基因转化和喷施次生代谢物两种方式。
外源基因转化是将具有抗逆性相关基因导入作物中,以提高作物的抗逆性。
例如,在水稻中导入拟南芥中的黄酮合成基因,可以提高水稻的抗干旱能力。
另一种方式是喷施植物次生代谢物,以增强作物的抗逆性。
喷施次生代谢物可以通过调节作物内部的生理和代谢过程,提高作物的适应性和抗逆性。
最后,通过调控植物内源次生代谢物的产生来提高作物的抗逆性。
植物的次生代谢是由一系列酶催化的反应所调控的。
通过调控与次生代谢相关的基因和酶活性,可以提高作物产生次生代谢物的能力,从而增强其抗逆性。
例如,通过调控茉莉酸羟化酶基因的表达水平,可以增加植物中茉莉酸类次生代谢物的合成,从而提高植物对病原菌的抵抗力。
植物次生代谢产物的生物活性研究
植物次生代谢产物的生物活性研究在大自然的神奇画卷中,植物不仅仅是美丽的存在,更是一座蕴含无尽宝藏的化学工厂。
这些宝藏,就是植物的次生代谢产物。
它们在植物的生命活动中扮演着至关重要的角色,同时也为人类的健康和生活带来了诸多惊喜。
植物次生代谢产物是一类并非植物生长发育所必需,但对植物适应环境和抵御外界侵害具有重要意义的有机化合物。
这些化合物种类繁多,包括生物碱、萜类、黄酮类、酚类等等。
它们的生物活性广泛而多样,让我们一一来探究。
首先,植物次生代谢产物在医药领域的应用堪称是其生物活性的重要体现。
许多植物次生代谢产物具有显著的药理活性,成为了药物研发的重要源泉。
以生物碱为例,像吗啡、奎宁等生物碱类化合物在镇痛和抗疟疾方面发挥着关键作用。
吗啡能够有效地缓解剧痛,虽然其具有成瘾性,但在医疗领域的合理使用仍具有不可替代的价值。
奎宁则是治疗疟疾的经典药物,为无数疟疾患者带来了生的希望。
再看萜类化合物,青蒿素就是其中的杰出代表。
青蒿素是从青蒿中提取出来的一种萜类化合物,对于治疗疟疾具有高效、低毒的特点,是抗疟药物的重大突破。
还有紫杉醇,一种从红豆杉中分离得到的二萜类化合物,因其出色的抗癌活性而备受关注,为癌症治疗开辟了新的途径。
黄酮类化合物也不甘示弱,具有抗氧化、抗炎、抗肿瘤等多种生物活性。
例如,大豆中的大豆异黄酮具有类似雌激素的作用,对于缓解更年期症状、预防骨质疏松等具有一定的效果。
而绿茶中的茶多酚,属于黄酮类化合物的一种,具有很强的抗氧化作用,能够清除体内自由基,预防心血管疾病和某些癌症的发生。
除了医药领域,植物次生代谢产物在农业生产中也大显身手。
它们可以作为天然的农药,帮助农作物抵御病虫害的侵袭。
例如,印楝素是从印楝树中提取的一种次生代谢产物,具有杀虫、杀菌和杀螨的作用,而且对环境友好,不易产生抗药性。
鱼藤酮则是从鱼藤属植物中提取的一种生物碱类农药,对多种害虫具有很强的毒性,是一种高效的生物杀虫剂。
在食品工业中,植物次生代谢产物也有着重要的地位。
植物代谢物质
植物代谢物质植物代谢物质00植物次生代谢物质从其生物合成途径可以将次生物质分成酚类、类萜、含氮化合物和其他次生物质4大类。
植物次生代谢物质对害虫有忌避和毒杀作用,引诱害虫在寄主上产卵,使其后代有较好生存环境。
植物次生物质吸引传粉昆虫繁衍后代,同时也吸引某些共生生物。
植物次生代谢物质在昆虫和植物协同进化中具有信号转递功能。
/question/25112865.html植物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。
不同的产物有不同的作用。
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。
/question/131129338.html?fr=qrl&cid=202&index=4&fr2=query植物体内有机物的代谢1.植物的初生代谢和次生代谢关于糖类脂类核酸和蛋白质的合成和分解过程,在生物化学课程中已将讨论过,在此不重复。
这里重点讨论它们之间的相互关系。
卡尔文循环、糖酵解、三羧酸循环和戊糖磷酸途径是有机体代谢的主干,它筑起了生命活动的舞台,是各种有机物代谢的基础,这个主干来源于光合作用,形成蔗糖和淀粉;通过呼吸作用,分解糖类,产生各种中间产物,进一步为脂类、核酸和蛋白质的合成提供底物。
糖和脂类是相互转变的,因为甘油可逆转为己糖,而脂肪酸分解为乙酰辅酶A后可再转变为糖。
氨基酸的碳架——α-酮酸主要来源于糖代谢的中间产物,糖与蛋白质之间可以互相转变,丙酮酸、乙酰辅酶A、α-酮戊二酸和草酰乙酸等中间产物在它们之间的转变过程中起着枢纽作用。
核苷酸的核糖来源于戊糖磷酸代谢,碱基则是由氨基酸及其代谢产物组成的。
糖类、脂类、核酸和蛋白质等是初生代谢产物(primary metabolites),植物体中还有许多其他有机物,如萜类、酚类和生物碱等,它们是由糖类等有机物次生代谢衍生出来的物质以,因此成为次生代谢产物(sevondarymetabolites)。
植物次生代谢
2)次级代谢 secondary metabolism: 植物在长 期进化过程中,在特定的条件下,以一些 重要的初级代谢产物为前体,经过一些不 同的代谢过程,产生一些对维持植物生长 发育起着一定作用的化合物,如生物碱、 黄酮、芳香物质等,合成这些化合物的过 程称之为次级代谢。
由次级代谢产生的物质称为次生物质或 次生代谢产物。
N.Fujimori 等测定了茶树体内嘌呤碱生物 合成中N-甲基转移酶与5-磷酸核糖焦磷 酸 酯 ( PRPP , phosphaoribosyl pyrophosphate)合成酶的活性,发现N甲基转移酶在四、五月份的茶树叶片上活
性最强,但到七、八月份酶活性就消失, 而PRPP合成酶活性仍然维持到可检测水 平。这说明咖啡碱的生物合成能力主要决 定于N-甲基转移酶的活性,因此可望通过 对N-甲基转移酶的诱导与抑制来调控茶 树体中咖啡碱的合成。
二、茶树体内咖啡碱的生物合成
咖啡碱生物合成部位
研究表明,咖啡碱是在茶树幼嫩叶 片中进行生物合成的,而在茎、根与子 叶中合成能力能低甚至没有。而茶花中 亦能合成咖啡碱。
细胞中的合成部位则是在叶绿体中。 在叶绿体中含有咖啡碱生物合成所需的 酶类。
咖啡碱生物合成中嘌呤环的来源及嘌呤 环的甲基化
3)植物次级代谢的作用 : 植物次级代谢对于
植物整个生命活动具有重要意义。
协调植物与周围环境的相互作用,如 植物与昆虫、植物与微生物以及植物之间 的相互作用。
有助于植物繁殖,如可以吸引其它动 物来授粉。
植物次级代谢产物是决定人类食物质 量的重要方面,如味觉、颜色、气味等。 而且植物色素能体现植物和花的多样性。
N-甲基转移酶
茶树体内只有三种N-甲基转移酶,分别为 黄嘌呤核苷N-甲基转移酶(7-NMT)、7-甲基黄 嘌呤N-甲基转移酶(3-NMT)和可可碱N-甲基 转 移 酶 (1-NMT) 。 其 中 以 3-NMT 活 性 最 高 , 它的活性是7-NMT和1-NMT活性总和的10倍 以上,因此,在生物合成旺盛的芽叶中,常 常有可可碱的大量积累。H.Ashihara等研究 发现,四个月的茶树幼苗中的咖啡碱主要分 布在叶片内,而合成咖啡碱的先质可可碱只 存在嫩叶中,咖啡碱是在嫩叶中经可可碱合 成的。
植物次生代谢物的类型及其对植物自身的作用
植物次生代谢物的类型及其对植物自身的作用植物次生代谢产物种类繁多,性质各异。
目前已知结构的超过10万种,主要有生物碱、生氰糖苷等含氮化合物;单萜、倍半萜等萜类化合物;黄酮、醌等酚类化合物。
一些植物次生代谢产物是理想的农药开发前体,具有较高的应用价值和开发潜力,为世界各国研究者所关注。
我国对植物次生代谢产物在农业中的应用也进行了研究,并取得了一定的进展。
1 植物次生代谢产物化感作用的研究植物通过向环境中释放特定的次生代谢物质而影响邻近植物(或微生物)的生长,这就是化感作用,也叫做异株克生或他感作用。
目前学术界认同的化感物质主要有15大类,包括酚酸类及其衍生物、黄酮类、萜类和甾族化合物等,几乎涵盖了所有的植物次生代谢产物。
化感物质的释放主要经植物的根系分泌、茎叶挥发、残体分解以及雨雾淋溶等途径。
印度学者指出,化感作用可提高农田、草原和森林系统的生产力,减少现代农业生产的负面效应。
如养分流失和农药污染,保护未受污染的自然环境和具有高生产力的土地资源。
化感物质对某些植物的生长存在抑制作用。
如某些药用植物含有的黄酮、蒽醌、生物碱、萜类、酚酸类生理活性物质是化感物质的主要来源,它们使得药用植物易发生化感作用,出现连作障碍。
张连学等发现,人参、西洋参产生连作障碍主要是由于化感物质—土壤变劣—病原微生物的相互作用,其课题组报道,外源人参皂苷会明显抑制人参愈伤组织鲜重的增加,使人参苗幼根中丙二醛(MDA)含量显著升高,幼苗体内3种抗氧化酶(SOD、POD、CAT)活性发生变化,致使人参细胞内活性氧平衡系统受损,细胞无法进行正常生理代谢,从而抑制人参生长。
人参皂苷粗提液对西洋参幼苗各项生理指标均表现出低促、高抑现象。
高浓度下幼苗叶片中超氧阴离子自由基和丙二醛含量均显著增加,叶片及幼根的相对电导率也明显升高,幼苗根尖细胞核膜膨胀,核仁变形,液泡膜解体,不能完成正常的生命活动。
雷锋杰等研究发现,人参根系分泌物中的某些成分能显著抑制大黄和水飞蓟种子的萌发及α-淀粉酶活性。
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植物次生代谢物的类型及其对植物自身的作用植物次生代谢产物种类繁多,性质各异。
目前已知结构的超过10万种,主要有生物碱、生氰糖苷等含氮化合物;单萜、倍半萜等萜类化合物;黄酮、醌等酚类化合物。
一些植物次生代谢产物是理想的农药开发前体,具有较高的应用价值和开发潜力,为世界各国研究者所关注。
我国对植物次生代谢产物在农业中的应用也进行了研究,并取得了一定的进展。
1 植物次生代谢产物化感作用的研究植物通过向环境中释放特定的次生代谢物质而影响邻近植物(或微生物)的生长,这就是化感作用,也叫做异株克生或他感作用。
目前学术界认同的化感物质主要有15大类,包括酚酸类及其衍生物、黄酮类、萜类和甾族化合物等,几乎涵盖了所有的植物次生代谢产物。
化感物质的释放主要经植物的根系分泌、茎叶挥发、残体分解以及雨雾淋溶等途径。
印度学者指出,化感作用可提高农田、草原和森林系统的生产力,减少现代农业生产的负面效应。
如养分流失和农药污染,保护未受污染的自然环境和具有高生产力的土地资源。
化感物质对某些植物的生长存在抑制作用。
如某些药用植物含有的黄酮、蒽醌、生物碱、萜类、酚酸类生理活性物质是化感物质的主要来源,它们使得药用植物易发生化感作用,出现连作障碍。
张连学等发现,人参、西洋参产生连作障碍主要是由于化感物质—土壤变劣—病原微生物的相互作用,其课题组报道,外源人参皂苷会明显抑制人参愈伤组织鲜重的增加,使人参苗幼根中丙二醛(MDA)含量显著升高,幼苗体内3种抗氧化酶(SOD、POD、CAT)活性发生变化,致使人参细胞内活性氧平衡系统受损,细胞无法进行正常生理代谢,从而抑制人参生长。
人参皂苷粗提液对西洋参幼苗各项生理指标均表现出低促、高抑现象。
高浓度下幼苗叶片中超氧阴离子自由基和丙二醛含量均显著增加,叶片及幼根的相对电导率也明显升高,幼苗根尖细胞核膜膨胀,核仁变形,液泡膜解体,不能完成正常的生命活动。
雷锋杰等研究发现,人参根系分泌物中的某些成分能显著抑制大黄和水飞蓟种子的萌发及α-淀粉酶活性。
2 植物次生代谢产物在植物源农药开发方面的研究2.1 植物源除草剂目前对植物源除草剂的开发尚未取得突破性进展,但仍有一些相关的试验结论可供参考。
刘迎等研究发现,白三叶草地上部和根部水浸液中存在某些具有除草活性的次生成分,能显著抑制苘麻和稗草种子的萌发。
罗小勇报道,紫丁香的叶和花,菊花桃的根、茎和花等器官中均含有高除草活性的物质,对生菜、黄瓜、反枝苋、苘麻、小麦和稗草具有不同程度的抑制作用,其对胚根(或种子根)生长的抑制效果高于胚轴(或胚芽鞘),并有一定的选择性。
徐路明等发现,荆条花、马尾松叶、雪松叶和鸡爪槭叶的提取物均有一定的除草活性。
其中荆条花提取物最具开发潜力。
查友贵等对紫茎泽兰提取物进行系统研究,发现其对高粱、小麦、黄瓜、油菜的幼苗表现出较强的除草活性,且热稳定性和水稳定性较好。
刘玉燕等报道,菊苣根提取物的16 种处理对稗草、反枝苋均有显著除草活性,与2,4-二氯基苯氧酸阳性对照组比较,部分处理有等效功能。
上述研究中使用的多为植物器官的粗提物,进一步的研究需要对次生代谢成分进行分离提纯,找出用于除草剂研发的先导化合物。
Macias研究发现,脂肪酸、聚乙烯炔和萜类物质具有较好的除草活性。
其中倍半萜和单萜类化合物具有较大的开发潜力。
此外,苦木素类、高粱醌、鬼臼毒、核桃醌和玉米、高粱、小麦等作物释放的阿魏酸、秀豆酸、咖啡酸及香草酸等也具备较好的除草活性。
钱振官等研究牻牛儿苗科次生代谢物质壬酸的除草活性发现,30%壬酸EW对23种杂草均有显著防除效果,对阔叶杂草的防效优于禾本科杂草,且安全性较好,是一种速效、广谱、触杀型除草剂,可用作栽前灭茬。
以植物次生代谢产物开发植物源除草剂主要有3 种思路:①直接从植物次生物质中分离除草活性成分,人工模拟合成;②以除草活性成分为先导,进行结构修饰,得到目的产物;③系统研究化感物质间的相互作用,使一些简单分子通过协同或加和效应产生除草活性。
此外,还要考虑其在土壤中的降解周期和降解产物,避免对农业生态系统产生污染。
植物次生代谢产物在其他领域的应用开发也可遵循类似原则。
2.2 植物源生长调节剂植物次生代谢产物在生境中的化感作用不只表现为对其他植物的抑制,也包括互利共生,具有生长调节作用的植物激素类物质参与了相关过程。
植物激素是植物体在正常发育过程中或特殊环境影响下的代谢产物,通过诱导基因表达或信号转导来调控或启动植物的生理代谢过程,其在植物体内含量极微,难以提取。
科学家通过化学合成和微生物发酵等方式,研究并生产出一些与天然植物激素有类似生物学效应的活性物质,称之为植物生长调节剂。
化学合成的植物生长调节剂属于农药,其毒性较低,可以调节作物生长发育,缩短水果、蔬菜的成熟期,提高产量,改良品质,是农业现代化的重要手段之一。
但盲目使用或滥用这些化学制剂会适得其反,造成果蔬外形或味道异常,影响农产品安全。
使用植物源生长调节剂则有助于改善此类问题,因其来源于植物本身,易被生态系统接纳,在施用后易降解,不会造成残留。
国内对植物源生长调节剂的研究已取得一定的进展。
苑姗姗等对某植物源生长调节剂进行成分分析发现,有机层溶液中含有大量赤霉素、吲哚乙酸、脱落酸、总黄酮等次生代谢成分。
高桂枝等以豆科和菊科植物为原料研制的植物生长调节剂能够促进玉米萌发和根部生长,使千粒重增加42.0g,产量增加21.95%;利用艾蒿粗提物研制的植物生长调节剂可使水稻增产11.38%,千粒重增加11.45%,且可溶性糖、游离氨基酸和淀粉含量都有显著提高。
雷锋杰等发现,人参根系释放的某些成分可显著促进水飞蓟种子萌发。
耿健等用孔雀草、紫苏、神香草、薄荷、香矢车菊等制作的营养液能显著促进梨树新梢生长与叶片增大,提高叶绿素含量,使单果重及Vc 等含量增加。
同时,还能有效抑制梨树黑星病、轮纹病、腐烂病害的发生。
2.3 植物源杀菌剂目前已发现具有杀菌活性的植物约1400种。
植物体内的抗菌化合物包含了生物碱、类黄酮、有机酸和酚类等次生代谢产物,其对病原菌的直接作用包括抑制菌丝生长和游动孢子产生;抑制附着孢及侵入丝形成;诱导寄主产生抗性,增强寄主的生长及繁殖能力等。
郝妮娜等报道,肿柄菊地上部提取物对梨黑星病、番茄早疫病等7 种植物病害的病原菌都具有显著抑制作用。
张燕宁等对黄连、臭椿等56 种植物的甲醇提取物进行研究发现,有48 种提取物具有抑菌活性,黄连和藁本提取物对黄瓜枯萎病菌的抑制率分别为97.6%和90.4%。
李玉平等报道,菊科15属25 种植物的丙酮提取物对番茄灰霉病菌和苹果炭疽病菌的抑菌活性良好,盆栽试验发现其对小麦白粉病也具有较好的防治效果。
张新虎等研究发现,苍耳提取物能显著抑制番茄灰霉病菌的菌丝生长和孢子萌发。
到目前为止,以植物次生代谢产物活性成分为先导化合物开发的杀菌剂主要有乙蒜素、稻瘟灵、恶霉灵等。
郑昌戈等以毛茛科植物中原白头翁素的结构为基础设计合成了一系列拟原白头翁素,具有很好的杀菌效果。
孟昭礼等分析了提取自银杏中的抗菌活性成分——果二酚和白果酸的构效关系,开发了有效成分为邻烯丙基苯酚的“绿帝”系列杀菌剂;采用人工模拟技术合成的“银泰”杀菌剂对苹果腐烂病、苹果轮纹病、番茄灰霉病、玉米大斑病及小麦纹枯病均有良好的防治效果。
对于植物次生物质抑菌杀菌作用机理的研究也取得了一定进展,但还有一些问题需要深入探讨:杀菌物质的靶标位点需要明确;活性物质的结构也需要进一步研究;利用构效关系人工模拟合成高效杀菌剂的工作也需要花费大量精力完成。
另外,杀菌剂对生态系统的影响需要全面准确的评估,以确保其不会在环境中和生物体内残留而造成污染。
2.4 植物源杀虫剂植物次生代谢产物中具有杀虫活性的成分主要包括生物碱类、糖苷类、酚类、萜烯类和精油等。
一些次生物质如菊酯、鱼藤酮和烟碱等已被开发成市售杀虫剂,而新的植物源杀虫活性物质也不断见诸报道。
Patcharaporn研究发现,黎芦、商陆以及土槿皮的提取物对小菜蛾幼虫均有较强的杀虫活性,黎芦根和根茎中的活性成分β-谷甾醇可作为防治小菜蛾的天然物质。
刘雨晴等报道,泰山野生黄荆种子中β-石竹烯和α-蒎烯对棉蚜均具有强烈的忌避作用,能显著抑制棉蚜的繁殖力、排蜜频率和排蜜量。
袁海滨研究发现,野艾蒿精油对玉米象成虫体内乙酰胆碱酯酶、α-乙酸萘酯酶、磷酸酯酶、过氧化物酶的活力具有明显抑制作用,主要活性成分为1,8-桉叶油素、α-松油醇和石竹烯等,对环境及非靶标生物有较高的安全性。
闫海燕等从砂地柏果实乙醇提取物中分离鉴定出6 种萜烯类化合物。
其中4-表-松香醇和7,13-松香二烯-3-酮对黏虫幼虫的拒食活性较高,7,13-松香二烯-3-酮对菜青虫的毒杀活性较高。
此外,有研究表明,某些植物被植食性昆虫取食时,能够释放出特异性挥发物吸引昆虫天敌,如甜菜夜蛾幼虫取食玉米时,玉米立即释放挥发性萜类吸引夜蛾寄生蜂,而玉米受到机械伤害时则不释放此类物质。
这表明在玉米的防御过程中,挥发性次生代谢物质起到信号诱导的作用,可据此设想开发具有生物防治功能的间接杀虫剂。
3 展望植物次生代谢产物在农业领域的应用日趋成熟,对农药开发而言,植物源杀虫剂、杀菌剂的开发已初具规模。
但除草剂和植物生长调节剂的研究尚有诸多问题。
如作用靶标、方式、时间、有效剂量等,还需要进一步明确。
目前,对植物次生代谢产物的研究多就其粗提物中某一成分的单一功能(如除草、抑菌、杀虫等)展开,最终找到活性单体用以开发植物源农药。
对此,笔者以为应当对植物粗提物进行深入、系统地综合分析,明确粗提物中各类活性物质的不同功能,根据其活性成分的比例开发具有多种功能的综合性农药。
如某一植物含有蒽醌类、单萜类、黄酮类和生物碱类等多种生物活性成分,就可以人工调整其各成分间的比例,开发成一种兼具除草、杀菌、杀虫和调节植物生长等全部或部分功效的新型农药,这对于充分利用植物资源,解决农药残留问题,维护农田生态系统稳定都具有重要意义。