植物次生代谢产物在国内农药开发方面的研究进展_贾明慧
药用植物次生代谢工程研究进展
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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。
植物次生代谢产物及其活性的研究进展
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植物次生代谢产物及其活性的研究进展自然界中有许多生物体内都含有各种化学物质,而这些物质就是次生代谢产物。
其中,植物次生代谢产物具有广泛的生物活性和药理学价值,是目前研究的热点之一。
本文主要从次生代谢产物的定义、分析和应用等方面来阐述植物次生代谢产物及其活性的研究进展。
一、次生代谢产物的定义植物次生代谢产物是指生长过程中植物自行合成出的、在植物体内不参与基本代谢过程的化学物质。
它们并非生命体必需品,而是在植物适应环境、保护自身等方面发挥重要作用的化学物质。
植物次生代谢产物种类繁多,数量达到数万种以上,经过不同程度的化学修饰后,具有多种生理功能和药理学活性。
二、次生代谢产物的分析为了研究植物次生代谢产物的数量、组成和分布规律,必须进行实验室分析。
目前常用的分析方法包括色谱、质谱、核磁共振和高效液相色谱等。
其中,色谱技术是一种经典的分离和分析方法,其应用领域非常广泛。
例如,气相色谱法可以分离并定量茶叶中的咖啡因和茶碱,液相色谱法可以用来分离并测定枸杞中的多糖、总黄酮和类黄酮等。
质谱技术则可以对植物次生代谢产物进行结构鉴定,即通过分子量和碎片离子的质量谱图确定其结构。
核磁共振技术是一种基于核磁共振现象的分析技术,可以提供精确的分子结构和功能信息。
高效液相色谱技术是一种新兴的分离和分析技术,具有高效、精确、快速等特点,目前得到广泛应用。
三、植物次生代谢产物的应用植物次生代谢产物具有广泛的药理学活性和医药应用价值。
它们可以作为药物、抗生素、杀虫剂、涂料、香料等工业化合物,也可以用于食品添加剂、化妆品等,具有广泛的开发潜力。
首先,植物次生代谢产物被广泛应用于医药领域。
例如,紫锥菜素是一种常用的中药成分,具有镇痛和解热作用。
另外,天然植物次生代谢产物还广泛用于治疗心血管疾病、肿瘤、糖尿病和免疫系统疾病等。
例如,紫根素可以用于治疗风湿性关节炎、红斑狼疮等免疫系统疾病。
其次,植物次生代谢产物还被广泛用于食品、饮料和保健品等领域。
植物次生代谢物的研究进展及应用前景
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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。
植物次生代谢产物研究新进展
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植物次生代谢产物研究新进展植物是地球上最重要的生命体之一,能够通过自身的光合作用为其他生物提供能量和营养。
同时,植物也是人类社会中不可或缺的材料来源,如食物、药品、建筑材料等等。
这些植物产物通常是由植物内部的次生代谢产物所构成的,这些物质不参与植物的生命活动,但却对植物在环境中的适应具有重要作用。
随着科学技术的不断进步,研究人员对植物次生代谢产物的研究也在不断深入。
本文将从植物次生代谢产物的定义、分类、应用等方面,对其新进展进行介绍。
一、植物次生代谢产物的定义及分类植物次生代谢产物是指植物细胞中不参与植物生命活动的代谢产物,包括生理活性物质和非生理活性物质。
与植物生命活动相关的代谢产物称为原代代谢产物,如葡萄糖、氨基酸等,而次生代谢产物则主要是为了适应植物在复杂环境中长期的适应而产生的物质。
根据其化学结构和功能,植物次生代谢产物主要分为三类:生物碱、酚类物质和类黄酮。
生物碱是一类在植物中广泛存在的次生代谢产物,其分子中含有强的碱性官能团-NH和中性氧原子等结构。
生物碱可以分为单胺类、吡啶类、喹啉类、类胡萝卜素和三萜类等几类。
其中,单胺类生物碱是一类具有生物毒性的化合物,它们存在于某些常见的植物中,如茶叶、可可等。
酚类物质是指植物中含有酚环结构的次生代谢产物,包括酚酸、香豆素、黄酮类、木素类、苯酚类等。
这些物质通常具有很高的抗氧化活性,是预防心血管、神经系统、肝脏等疾病的重要物质。
类黄酮是一类重要的次生代谢产物,其分子结构中含有2-苯基-苯并吡喃环。
类黄酮系列代表成分包括黄酮、异黄酮、黄酮醇(分别是木犀草素、大豆异黄酮、黄酮)等物质,具有重要的生理功能,如抗菌、抗病毒、抗氧化、降低胆固醇等。
二、植物次生代谢产物的应用植物次生代谢产物不仅是植物在适应环境中的产物,也是医药、食品、化妆品等领域中的重要原材料。
下面,我们将分别从医药、食品和化妆品三个方面来阐述植物次生代谢产物的应用。
1.医药领域植物次生代谢产物在传统药物和现代医学中都发挥着重要的作用。
植物次生代谢产物的研究进展
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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。
植物次生代谢产物研究进展及其在医药中的应用
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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。
植物次生代谢物的研究进展
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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.Terpenoids, 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。
植物中次生代谢产物的生产和开发应用研究
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植物中次生代谢产物的生产和开发应用研究对于一些植物来说,生长过程中会产生一些次生代谢产物,这些产物不太影响到植物的生长和发育,但却对人类有着重要的价值。
比如说,黄酮类化合物、生物碱、鞣质、单萜类化合物、多糖等,都是一些常见的次生代谢产物。
这些产物在医学、化工、农业、食品工业等方面都有着不同的应用和作用。
一、次生代谢产物的生产研究植物的次生代谢物往往是受到多种因素调节的。
在长期的生长过程中,植物会受到环境、内部调节和外界刺激等多种因素的影响,导致其次生代谢物的产生和含量的变化。
因此,研究植物次生代谢物的生产过程,探究其影响因素,对于优化次生代谢物的提取和生产具有着重要的意义。
研究表明,诸如干旱、盐渍、低温、高温、紫外线辐射等,均可影响植物的次生代谢物的产生。
而与此同时,种植环境的温度、湿度、光照等因素也会影响到植物次生代谢物的产生。
在生产实践中,可以调节这些因素,以达到提高次生代谢物产量的目的。
同时,也可以通过改良植物的育种方式,选择次生代谢物含量高的品种,实现更高效的次生代谢物生产。
二、次生代谢产物的开发应用研究在植物次生代谢产物的开发应用方面,有了进展,但还处于初级阶段。
在医学领域,许多植物次生代谢物被证明具有一定的药理作用。
比如,叶黄素、花青素等化合物有助于促进视力和强化免疫力。
能不能从植物中准确地提取出这些化合物,制成药物,使其具有更好的预防和治疗作用,这是需要做更多的研究。
在食品工业方面,植物次生代谢物的使用也比较广泛。
目前,许多国家的食品行业均有使用天然色素的趋势,这些天然色素往往来源于植物次生代谢物。
比如,从番茄中提取的番茄红素和从甜菜中提取的天然胡萝卜素等,都可以用于食品加工中。
除此之外,植物次生代谢产物的开发还涉及到化工、农业等多个领域。
综合利用这些次生代谢物的研究仍需加强。
三、最新研究进展随着基因定序和研究技术的不断完善,研究人员对植物次生代谢产物的生产和开发应用的研究也越来越深入。
植物次生代谢产物的生物学研究进展
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植物次生代谢产物的生物学研究进展植物次生代谢产物是指植物体内不参与基础代谢,但在生物学上具有重要生理功能的化合物。
这些化合物多数是有机物,包括生物碱、黄酮、类黄酮、苷、酚类化合物、酚酸、多糖、萜类化合物等多种类型。
这些化合物在植物的生存过程中发挥着重要功能,例如:吸引昆虫传播花粉、对抗害虫和微生物入侵、调节植物生长和发育、储存物质等等。
植物次生代谢产物的研究具有重要的生物学意义和实用价值。
植物次生代谢产物的研究历史非常悠久。
早在古希腊时期,人们就开始使用植物提取物治疗疾病。
现代科技的迅猛发展为植物次生代谢产物的深入研究提供了有力支撑。
近年来,植物次生代谢产物的生物学研究进展迅速,主要体现在以下几个方面:一、植物次生代谢产物的生物合成途径的解析植物次生代谢产物的生物合成途径是研究的关键问题之一。
生物合成途径的解析既有理论上的科学意义,也有实用价值。
随着基因组学和转录组学技术的发展,人们对植物次生代谢产物合成途径的认识越来越深刻。
例如,人们发现了生物合成途径中的一些关键酶,通过操纵这些酶的基因表达水平或结构,可以改变植物体内某些次生代谢产物的含量,促进或抑制其中某些生理进程。
这为我们利用基因工程手段调控植物次生代谢产物的含量提供了基础。
二、植物次生代谢产物的药理学和医学应用研究植物次生代谢产物在药理学和医学中有着重要应用。
许多植物次生代谢产物具有重要的医药价值,例如青蒿素、紫杉醇等。
这些物质对某些肿瘤和病原体有很强的抑制作用。
同时,植物次生代谢产物也逐渐被应用于食品、饮料、美容保养品等方面。
因此,研究植物次生代谢产物的药理学和医学应用,有助于深入了解各种类别的物质,挖掘这些物质的医学价值,并开发出更加高效的制备和提取技术。
三、植物次生代谢产物在植物开发育种方面的应用植物次生代谢产物在植物开发育种方面具有重要应用,尤其是在植物抗性育种、增强植物生物防御、提高作物品质及增加产量等方面有着广泛的应用前景。
植物次生代谢产物在药物开发中的应用研究
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植物次生代谢产物在药物开发中的应用研究自古以来,人类就善于利用植物来治疗疾病。
在药物研发的领域中,植物仍然是不可或缺的重要来源。
植物的药物作用主要是由其次生代谢产物产生的,这些次生代谢产物往往是生长发育时产生的辅助物质,具有多种功效。
本文将探讨植物次生代谢产物在药物开发中的应用研究。
一、植物对人类健康的贡献植物不仅是人类的食物来源,还对人类的健康有着重要的贡献。
自古以来,人们就发现一些植物可以治疗各种疾病。
例如,中药材黄芪可以增强机体的免疫力,人参可以抗衰老,黄连可以抗病毒等等。
这些药物作用主要是由植物的次生代谢产物发挥的。
除了中药材以外,现代药物研发也广泛利用植物作为药物来源。
例如,用于治疗阿尔茨海默病的多奈哌齐就是从中国传统药材肉苁蓉中提取而来。
这表明植物次生代谢产物在药物开发中具有重要的地位。
二、植物次生代谢产物的分类植物次生代谢产物主要有两大类:一类是生物碱、甾类化合物等水溶性化合物;另一类是萜类、酚类、苯丙素类等脂溶性化合物。
这些次生代谢产物主要是通过生物合成途径产生的。
目前,科学家已经发现了许多的生物合成通路,通过对这些通路的研究,可以更好地理解植物次生代谢产物的生物合成途径。
三、植物次生代谢产物在药物开发中的应用目前,许多植物次生代谢产物已经被应用于药物开发,具有丰富的应用前景。
下面列举一些常见的植物次生代谢产物及其应用:1. 阿司匹林:阿司匹林是一种水杨酸类药物,可以治疗炎症和疼痛。
它是从白柳树皮中提取而来。
2. 喜马拉雅山雪莲碱:喜马拉雅山雪莲碱是一种生物碱,可以防止脑卒中和心脏病。
它是从高山植物雪莲中提取而来。
3. 白术醇:白术醇是一种萜类化合物,可以治疗乙肝、肝硬化等疾病。
它是从中药材白术中提取而来。
4. 桂皮酸:桂皮酸是一种酚类化合物,可以抗菌、镇痛和降血压。
它是从桂树的皮层中提取而来。
以上仅是少数几种植物次生代谢产物的应用,植物次生代谢产物在药物研发中的应用是非常广泛的。
植物次生代谢产物在抗病抗虫及药物研发中的应用研究
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植物次生代谢产物在抗病抗虫及药物研发中的应用研究植物是我们生活中不可或缺的一部分,为我们提供了食物、药品、建材等多种资源。
而植物次生代谢产物是指在植物生长发育过程中,不在维持基本生命活动所必需,但可以提高植物在特定环境下适应性的化合物。
这些次生代谢产物对人类有着非常重要的意义,它们广泛应用于药物研发、化妆品、食品添加剂、农药等领域。
本文将重点探讨植物次生代谢产物在抗病抗虫及药物研发中的应用研究。
一、植物次生代谢产物在抗病抗虫中的应用研究植物作为生物界的重要组成部分,具备与外界抗争的能力,其中次生代谢产物就是植物主动抵御外界压力的有效技术手段。
1. 植物次生代谢产物作为抗菌剂。
植物具有天然的抗菌剂,如多酚、生物碱、黄酮类等。
多种植物次生代谢产物已经证明有良好的抗菌作用,例如茶叶中的茶多酚、罗勒叶中的叶绿素和红橙树皮中的克罗鲁磷。
此外,植物次生代谢产物具有较少的副作用,能够在短时间内杀死病原体,逐渐成为新一代天然药物。
2. 植物次生代谢产物作为抗病毒剂。
近年来,一些研究已经证明,植物次生代谢产物可用于抗病毒。
通过对植物次生代谢产物的研究,发现黄酮类物质对病毒有很好的抗性,例如秦艽中的柿橙苷、雌激素等物质具有明显的抗病毒作用。
3. 植物次生代谢产物作为抗虫剂。
植物次生代谢产物在抗虫上也有着很好的应用,例如槟榔科植物苦楝中的苦楝碱、化香桃中的角鲨烯、马蔺中的紫茎素等,都是广泛使用的天然抗虫剂。
二、植物次生代谢产物在药物研发中的应用研究1. 植物次生代谢产物的药理特性研究。
植物次生代谢产物作为药物研发的重要来源,在药理机制研究方面发挥了重要作用。
植物次生代谢产物还可以在临床治疗中展示其药理活性,例如黄连中的黄连素、人参中的人参皂苷、千里光中的千里光素等,那么这些植物药物可以有效改善人体的免疫系统、血脂,而且还能缓解头痛、胃痛等症状,有一定的应用前景。
2. 植物的生物活性研究。
植物次生代谢产物具有广泛的生物活性,例如:欧洲云杉中的紫杉醇是抗癌药物常用的原料之一、桃金娘中的双花苷能构成心脏病药物等,都是临床常用的治疗性药物。
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是指种子植物在生长发育过程中,不是必须存在的、与植物生理代谢无直接关系的一类物质。
这些物质在植物生长发育、适应环境、对抗外界压力等方面发挥着重要作用。
比如,某些植物可合成抗生素、杀虫剂以及苦味物质等次生代谢产物,旨在防御它们的天敌,令它们更具生存力和韧性。
随着近年来生物技术的突飞猛进,人类对植物次生代谢物的生物合成途径、机理探索越来越深入,大量次生代谢产物被制备合成,应用于各个领域。
比如,人们在丹参中提取到的丹参素具有良好的抗血栓和抗炎作用,被广泛合成应用于心血管和免疫系统等药物。
因此,掌握植物次生代谢物的生物合成过程及调控机制对于植物资源利用、生物医药等领域具有重要实际意义。
近年来,植物次生代谢成分研究已经得到了极大的发展,并且重点发现服务于医学、保健和化妆品的次生代谢物。
比如,苯丙素生物合成的关键酶的鉴定和功能研究,让我们看到了苯丙素及其代谢物对植物生长发育和逆境调节中的重要作用,为我们进一步探索植物逆境调节和优化生产提供了新思路。
同时,还有同系物质的不同生物合成、紫杉素与紫杉醇的生物转化以及植物次生代谢产物的提取、分离与提纯等方面的研究,这些研究都为我们提供了深入了解植物次生代谢成分的新材料。
此外,利用生物技术手段研究植物次生代谢物的生物合成和代谢调控机制,主要集中于基因功能鉴定、基因表达调节分析、产物鉴定、代谢底物供应方面的研究,以及功能酶、基因调控分子等方面的研究。
例如,生物芯片技术被广泛应用于植物基因功能研究中,从而探索植物次生代谢物的生物合成和调节机理。
同时,利用基因工程技术对次生代谢酶的基因进行过表达和敲除等研究,可以发现这些酶和基因对次生代谢产物的生成起着重要作用,从而帮助我们深入了解植物次生代谢物的生物学性质和成分,为我们制备高效的合成药物和医疗用品提供了基础。
总的来说,植物次生代谢物的研究已经成为了现代生命科学的重要组成部分,对于其在药物、保健品、化妆品等方面的开发利用,可以贡献非常有价值的力量。
植物次生代谢产物对生物农药研发的启示
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植物次生代谢产物对生物农药研发的启示随着人类对环境保护意识的提高和对食品安全问题的关注,生物农药在农业领域越来越受到重视。
而植物作为生物自身的保护机制,也产生了许多对外界有毒、抑制和杀死其他生物的次生代谢物。
这些次生代谢物对生物农药的研发提供了启示,也为我们探索新型生物农药提供了新思路。
植物中的次生代谢物是指对其生长和繁殖并无直接作用,但对特定环境条件下的其他生物产生了有害或有利的影响的化合物。
这些次生代谢物具有非常丰富的性质,包括抗菌、抗病毒、杀虫、毒害等。
这些性质可以为生物农药的研发提供一些启示。
首先,植物次生代谢产物展现出了一定的选择性毒杀作用。
这种选择性对于生物农药对靶标有选择性锁定、避免影响其他种类生物产生了很大帮助。
对于杀虫剂而言,与化学合成的杀虫剂相比,植物产生的生物农药更具有选择性。
因为植物生长过程中,它需要与环境和其他生物产生互动,锁定了其对它的自身保护机制体现出的选择性毒杀作用。
这也说明了与环境接轨的农业越来越受到欢迎的原因。
其次,植物次生代谢产物对农作物病虫害的抑制和防御提供了标杆。
植物的抗病毒性、杀菌性、保护作物免受紫外线的侵害的性质,可以为生物农药的研发提供重要启示。
例如,生物农药可从植物的红树胶乳、苦竹、二秒茶等植物中提取主要次生代谢产物,这些化学物质可以直接对健康作物进行防止和病虫害防御。
此外,植物次生代谢产物还提供了对于生物农药的开发过程的一种启示:使用融合基础知识和组合技术的方法进行研究。
有时,一些次生代谢产物并不是单独存在的,它们需要通过环境和与其他化学物质的相互作用来发挥作用。
直接将这些次生代谢产物作为农药可能会产生意想不到的副作用。
但通过深度分析这些物质到研究物质的相互作用后,我们可以在此基础上开发出新的生物农药。
而针对植物次生代谢产物的研究,也为我们探索自然界存在的‘遗传基因库’提供了思路。
植物作为自身保护的机制,自然地产生了很多帮助进行研究的次生代谢物。
植物次生代谢产物在药物研究中的应用
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植物次生代谢产物在药物研究中的应用一、植物次生代谢产物的概述植物次生代谢产物是指生长过程中植物进行自我防御、保护和适应环境等生物功能所分泌的化合物。
这些化合物具有丰富的生物活性,具有药物、美容、保健等多种应用价值。
这些次生代谢产物不仅对药物研究具有重要价值,同时对气味、色素等领域也有广泛的应用。
二、植物次生代谢产物在药物研究中的价值1. 新药研发植物次生代谢产物具有丰富多样的生物活性,可用于新药的研发。
例如,强生公司研发出了来自印度大黄的洛匹那韦,这是一种可以用于治疗HIV病毒的新药。
2. 治疗癌症植物次生代谢产物可以用于治疗癌症。
例如,在漆树中发现的改良的薄荷素(paclitaxel),可用于治疗乳腺癌、卵巢癌和非小细胞肺癌等多种癌症。
3. 治疗心血管疾病植物次生代谢产物也可以用于治疗心血管疾病。
例如,从益母草(黑松果)中提取的维生素E可用于预防心血管病。
4. 中草药研究植物次生代谢产物可以被用来研究中草药在治疗疾病中的作用。
例如,白花蛇舌草中的生物碱可以用于治疗关节炎和风湿病。
5. 免疫系统调节植物次生代谢产物可以用于免疫系统调节。
例如,从苦参中提取的苦参碱可用于治疗皮肤病、免疫性疾病等。
6. 消炎作用许多植物次生代谢产物具有抗炎和镇痛作用。
例如,从夏枯草中提取的皂甙,可以用于治疗慢性肝炎、过敏性疾病等。
7. 抗菌作用植物次生代谢产物也可以用于治疗感染性疾病。
例如,哈立德公司研发出来自孜然的亚硫酸盐,可用于治疗不同菌株的感染。
三、植物代谢途径的研究由于植物次生代谢产物的多样性,很难通过人工合成来获得这些物质。
因此,研究植物代谢途径成为从植物中获取次生代谢产物的重要途径。
1. 基因表达分析基因表达分析是研究植物代谢途径的重要方法。
它可以通过分析植物基因表达水平来确定一个化合物的合成途径,进而为植物中次生代谢产物的产出提供指导。
例如,通过基因表达分析发现,木质素合成途径中的半乳糖甙齐墩转移酶是决定木质素稳定性的关键因素。
植物次生代谢产物的研究与开发
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植物次生代谢产物的研究与开发植物是自然界中最重要的生物之一,它们具有制造有益物质的能力,这些物质被称为“次生代谢产物”。
在植物中可以找到各种各样的次生代谢产物,包括香料、药品、色素和化妆品等。
这些物质对人类有着很多的用途,因此对于植物次生代谢产物的研究和开发应该受到更加的重视。
一、植物次生代谢产物的意义植物次生代谢产物不仅对植物生长发育有着重要的作用,还对人类有着广泛的应用价值。
其中药品是最为重要的一类。
许多古老的草药,如中草药,具有治疗疾病的功效,已被广泛应用。
许多新型药品也是基于植物次生代谢产物的研究开发而来的,如常用的感冒药“板蓝根”就是从一种野生植物中提取出来的。
此外,植物次生代谢产物还有许多其他的应用,如食品、化妆品、香料和色素等,这些产物不仅拥有独特的口感和气味,还能增加食品和化妆品的营养和美观度,成为了人们日常生活中重要的物质。
二、植物次生代谢产物的种类植物次生代谢产物种类繁多,大约有10万种以上。
一般来说,它们可以分为以下几类:1. 生物碱:生物碱是植物次生代谢产物中最为重要的一类。
生物碱具有广谱的药理作用,常常被用于治疗各种疾病,如心脏病、肿瘤、神经系统疾病等。
2. 酚类:酚类化合物是最常见的植物次生代谢产物之一,具有抗氧化、抗菌和抗炎等作用。
有些酚类化合物还可以用于制作香水和化妆品。
3. 挥发油:挥发油通常是植物中的芳香成分,是著名的香料和药材成分,如薄荷油、茶树油等。
4. 色素:植物色素通常可以用于制作食品、化妆品和染料等。
代表性成员为花青素、儿茶酚类化合物、类黄酮等。
5. 脂肪酸:脂肪酸是植物次生代谢产物中的重要组成部分,可用于人体营养补充。
三、植物次生代谢产物的研究前沿植物次生代谢产物的研究与开发已成为现代生命科学领域中的热点。
目前,研究人员正在积极发掘植物中的新型次生代谢产物,并探索这些物质的生物学功能、作用机制和应用价值。
一方面,研究人员正致力于研究新型生物碱、酚类等化合物的生物合成途径,并通过基因编辑技术、代谢工程等手段来优化这些化合物的生产效率。
植物次生代谢产物应用研究进展
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植物次生代谢产物应用研究进展植物是地球上最古老的生命形式之一,植物次生代谢产物是植物在生长发育过程中通过代谢合成的各种物质,包括香料、色素、酚类化合物、萜类化合物、碱等等,这些化合物的结构和功能多样,具有丰富的药用价值、化工价值和食品价值。
因此,对植物次生代谢产物的研究已经成为现代生命科学和生产工艺学的热点之一。
一、次生代谢物在药物研究中的应用许多天然的植物次生代谢产物已经表现出广泛的医学用途,比如对于炎症和癌症治疗的治疗药物的使用已被广泛研究。
另外,植物次生代谢产物也有着美容养颜的作用,许多精华油和面霜中都添加了一定量的植物精华,用于促进皮肤的修护和保养。
此外,一些中药中的有效成分也来自于植物次生代谢产物,比如金丝楠中的金丝楠碱,具有降血糖、抗病毒等功效。
二、次生代谢物在食品中的应用植物次生代谢产物也可以被应用于食品中,例如一些糕点、糖果、饮料、酒类等中往往会加入一些植物提取物或剂。
某些植物次生代谢物还认为会吸收光线,其他植物则可以通过化学反应提取色素,这样的一些食品可以让人们在品尝美食的同时享受色彩的视觉愉悦。
三、次生代谢物在农业生产中的应用除了医学和食品领域,植物次生代谢产物还可以在农业生产中发挥作用。
在保护农作物病虫害、促进植物生长、提高植物抗逆性等方面都可以发挥作用。
例如,一些植物次生代谢物可以用于制作有机农药,比如松脂、红树林等,这些天然药剂可以有效地控制害虫的侵害。
四、次生代谢物的开发和创新尽管植物次生代谢产物具有丰富的应用前景,但目前仍有许多难题需要解决。
首先,植物次生代谢物的生物合成途径并不清楚,因此,要想在工业化生产中大规模合成植物次生代谢物,需要利用先进的生物技术手段。
其次,一些植物次生代谢物的提取过程较为复杂,需要消耗大量的人力物力,因此,需要开发新的快捷有效的提取技术。
综上,植物次生代谢产物具有广阔的应用前景,在医学、食品、农业等领域都有着广泛的应用。
随着时代的变化和技术的进步,植物次生代谢产物的开发和创新也必将迎来更美好的未来。
植物次生代谢产物与药物研究进展综述
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植物次生代谢产物与药物研究进展综述植物中的次生代谢产物,是指不是植物生长、组织结构或营养代谢所必需的物质。
这些化合物通常属于特殊的代谢途径,包括黄酮激素、甙类、生物碱、多酚类、挥发性油脂等。
这些次生代谢产物不仅为植物提供保护、防御和吸引传粉媒介的作用,还具有广泛的药理和生理活性,对人类健康和疾病治疗具有潜在的应用价值。
本文将对近年来植物次生代谢产物与药物研究的进展进行综述。
1. 植物次生代谢产物与药物研究的发展历程植物药物在人类历史上的使用已有数千年,中国古代的《神农本草经》等经典著作记载了大量植物药物。
20世纪初期,随着现代化学技术的发展,人们开始从植物中分离出纯化的化合物,使植物药物得以在分子层面上进行深入研究。
20世纪70年代,我国对植物药物的研究开始进入高峰期,石家庄药物研究所的黄连素、中科院上海药物研究所的青蒿素等药物在世界上引起了巨大的轰动。
目前,越来越多的研究发现,植物次生代谢产物中的许多化合物具有药理活性。
大量植物次生代谢产物被研究出来后,许多化合物被发现具有很强的生物活性,例如黄酮类化合物、内酯类化合物、三萜类化合物、生物碱和多酚等,这些化合物不仅广泛存在于植物体内,也存在于食品、药品和化妆品中。
其中,黄酮类化合物是一类广泛分布于植物界中的多元酚类化合物,其具有抗氧化、抗炎症、抗癌、心脏保护等多种药理活性。
例如,芦荟中的黄酮类化合物能够抗炎、抗癌、保护心脏等。
此外,还有一些植物次生代谢产物具有抗病毒、抗菌、保护神经细胞等生理活性,因此在药物研究上也越来越受到重视。
2. 植物次生代谢产物的分类植物次生代谢产物可根据其化学结构和生物活性与用途来分类,下面是一些常见的分类方式:(1)多酚类化合物:这类化合物在植物体内主要用于黄褐色素沉淀、水平传递和保护。
多酚类化合物包括类黄酮、黄酮类和花青素等。
类黄酮和花青素等植物色素被广泛应用于食品和药品中,如玉米黄素、花青素在化妆品中的应用也越来越广泛。
植物中次生代谢产物的研究及开发利用
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植物中次生代谢产物的研究及开发利用第一章植物中次生代谢产物的概述植物中的次生代谢产物是指与植物生长和发育无关,但能够帮助植物适应环境和抵抗外界压力的化学物质。
这些物质广泛分布于植物生物体内,包括茎、叶、根、花等各个部位,具有丰富的类型和结构。
次生代谢产物的种类繁多,包括挥发油、生物碱、黄酮类化合物、多糖、免疫调节物质等。
这些物质被认为是植物生长发育的产物,同时也是植物对环境的适应和抵抗的物质基础。
近年来,植物中次生代谢产物的研究和开发利用备受关注。
一方面是因为这些物质常常具有重要的药用价值、保健价值或其他生物活性,另一方面是由于目前的天然产物越来越受到人们的重视,因此对植物中次生代谢产物的探究和应用也愈加迫切。
第二章植物中次生代谢产物的分类与结构植物中的次生代谢产物种类繁多,这些物质的结构也相当复杂。
按其在植物中的生物合成途径和功能进行划分,可以将其分为以下几类。
(一)萜类化合物萜类物质是植物生物体中最为广泛存在的一类次生代谢产物,其特点是含有多种碳基团构成的四环、五环或六环结构。
萜类物质广泛存在于植物的根、茎、叶、花和果实中。
萜类化合物的生物活性强烈,不仅对植物具有生长和发育的影响,而且对人类的生理和病理也有显著的影响。
其中,具有显著生物活性的包括青蒿素、紫杉醇、阿司匹林、麻黄碱等。
(二)生物碱生物碱是分子中含有至少一个氮原子的碱性化合物。
在植物体内,生物碱主要存在于根、茎和果实中。
生物碱的生物活性强烈,常常是植物适应外界环境的关键物质。
同时,生物碱也是制药工业中不可或缺的重要原料。
目前,从植物中提取生物碱已经成为制备药品的重要渠道之一。
(三)黄酮类化合物黄酮类化合物是一类含有苷基的多酚类化合物,常常存在于植物的花、叶、果实等野外环境。
黄酮类化合物的结构复杂,但影响人类健康和医学疾病的生物活性很强。
黄酮类化合物的医药用途非常广泛,具备抗肿瘤、消炎、抗氧化等多种生物活性。
在食品抗氧化剂领域,黄酮类化合物也广泛应用于食品中的防腐剂和防变色剂。
植物次生代谢物在药物研发中的应用
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植物次生代谢物在药物研发中的应用药物研发是一个艰辛却有价值的过程,科学家们长期对动植物的药物成分进行研究,发现植物中的次生代谢物具有许多特殊的生物活性成分,可以作为药物的主要来源之一,这就是植物次生代谢物在药物研发中的重要应用。
植物次生代谢物是指植物细胞内的一些非生命过程所形成的物质,与细胞的基本生理活动并不直接相关。
这些物质具有多样性、复杂性和多功效性,被广泛应用于医药、化妆品、食品等领域。
一、化妆品领域在化妆品领域,植物次生代谢物广泛应用于护肤品、香水、头发护理品等高端消费品中。
例如,乳木果膏、茶树精油、薰衣草精油等植物次生代谢物被广泛用于护肤品、香水中,其天然的香味和抗氧化功效给人们带来了无限的想象空间和美好的消费体验。
二、食品领域植物次生代谢物除了在化妆品领域有很好的应用,还在食品领域得到了广泛应用。
例如,黄酮类、花青素、类胡萝卜素、鞣质等植物次生代谢物具有抗氧化性能和抗炎性能,因此可以应用于保健食品中,能够延缓衰老、增强免疫力、预防慢性疾病。
同时,植物次生代谢物对食品色泽、营养成分也有着很好的保护作用,例如在葡萄酒、红糖中就加入了适量的植物次生代谢物,增强了食品的营养性和色泽丰富度。
三、药物研发领域与化妆品、食品不同,由于植物次生代谢物具有多样性和复杂性,可以发挥多种不同的生物活性,因此在药物研发领域得到了广泛应用。
例如,罗汉果提取物、甘草苷等植物次生代谢物被广泛用于肿瘤治疗药物中,其具有抗肿瘤、免疫调节等多种好处。
此外,许多抗生素、免疫抑制剂、生长调节剂等常用药物也源于植物次生代谢物,这些药物通过调节细胞内的代谢和激素水平,有效治疗许多疾病,使疾病的治疗更加有针对性和安全性。
总之,植物次生代谢物在药物研发领域发挥了重要作用。
随着技术的发展,越来越多的科学家投入到植物成分的研究中,并尝试从植物中开发出新的药物成分,提高药物的效能和安全性。
相信将来这些植物次生代谢物将会在医疗领域发挥更加广泛和深入的作用。
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!!!" !!!"!!!"!!!"专题综述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[1,2],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[3,4]。
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[5]。
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[6],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[7]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[8]。
张连学等[9]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[10],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[11]。
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、高植物次生代谢产物在国内农药开发方面的研究进展贾明慧1,张辉2,张爱华1,方斯文1,许永华1,张连学1(1.吉林农业大学,吉林省人参工程技术研究中心,吉林长春130118;2.吉林省参茸办公室,吉林长春130021)摘要:对植物次生代谢产物的开发利用有助于农业安全生产。
通过整理相关研究动态,概述了植物次生代谢产物应用于国内植物源农药开发方面的研究进展,并结合生产与市场的需求对植物源农药的开发进行了总结与展望。
关键词:植物次生代谢产物;化感作用;植物源农药中图分类号:S476文献标识码:A文章编号:1672-6820(2012)03-0015-04Research progress on plant secondary metabolites in fieldof pesticide development in ChinaJIA Ming-hui1,ZHANG Hui2,ZHANG Ai-hua1,FANG Si-wen1,XU Yong-hua1,ZHANG Lian-xue1(1.Ginseng Engineering Research Centre of Jilin Province,Jilin Agricultural University,Changchun Jilin130118,China;2.Jilin Provincial Ginseng and Pilose Antler administration Office,Changchun Jilin130021,China)Abstract:Development and utilization of plant secondary metabolism product redounded to agriculture production safety. Based on collection of relevant papers and market demands,research progress on plant secondary metabolites in field of pesticide development in China was reviewed and prospected.Key words:plant secondary metabolites;alelopathy;botanical pesticides收稿日期:2011-12-20基金项目:国家自然科学基金资助项目(31100239,31070316);吉林省科技发展计划资助项目(20110926)作者简介:贾明慧(1985-),男,山东济南人,硕士研究生,主要从事药用植物资源学研究。
E-mail:jiaminghui_2006@通讯作者:张连学(1955-),男,吉林长春人,教授、博士生导师,主要从事药用植物资源学研究。
E-mal:zlx863@。
15··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[12]。
雷锋杰等[13]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[14]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[15,16]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[17]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[18]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[19]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[20]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[21]。
钱振官等[22]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[5]。
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[23]。
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[24]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[25,26]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[13]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[27]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16··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[28]。
郝妮娜等[29]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[30]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[31]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[32]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[33]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[34,35]分析了提取自银杏中的抗菌活性成分———白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。