激素BR

• 油菜素内酯用碱处理时，其活性丧失；若再用 酸处理，则活性可恢复，这与B环内酯结构的 破坏与形成有关。可见内酯环是活性表现的重 要结构因素。 • 油菜素内酯的一些结构特点与昆虫的蜕皮激素 很相似，前者的2，3-顺二醇是α型，而后者则 是β—型；蜕皮激素具有7-烯-6-酮(B环)结构， 而油菜素内酯则具有B环内酯结构，这在天然 甾体中是没有行先例的。
菜 豆 种 子 油菜素内酯 **
牵 牛 花 种 子
香 蒲 花 粉
水 稻 茎 叶
黑 松 花 粉
云 杉 新 枝
玉 米 花 粉 含量以7级表示: 1(<lng/kg), 2(1–10ng/kg, 3(10–102ng/kg), 4(102– 103ng/kg), 5(103– 104ng/kg), 6(104–105ng/kg) 7(105– 106ng/kg)。ND： 不能检出。＊ ＊可鉴定但不 能定量。空栏： 是否存在尚未 查明。
油菜 花粉 油菜素内酯 扁豆甾内酮 栗甾酮 7
白菜 荚果 2 虫瘿 4
栗树 枝、叶、 花
茶 叶 2
蚊母树 虫瘿 ND 叶 3
扁豆 种子 5 7
２
6
5
4
5
4
5

扁豆甾酮
6–脱氧栗甾酮 6–脱氧扁豆甾酮 6 ND 6
6
5 5
香蒲甾醇
茶甾酮
3
3
含量以7级表示: 1(<lng/kg), 2(1–10ng/kg, 3(10–102ng/kg), 4(102–103ng/kg), 5(103– 104ng/kg), 6(104–105ng/kg) 7(105–106ng/kg)。ND：不能检出。＊＊可鉴定但不能定量。 空栏：是否存在尚未查明。
植物生长物质 油菜素内酯 (Brassinolide, BR)
植物生长物质(plant growth substances)是指 植物激素、植物生长调节剂和植物体内其它能 调节植物生长发育的微量有机物。 植物激素(plant hormones)是指在植物体合成的、 通常从合成部位运往作用部位、对植物的生长 发育具有显著调节作用的微量有机物。 植物生长调节剂(plant growth regulators)。 即凡是外用的，在微量条件下对植物的生长发 育具有调节控制的有机物叫植物生长调节剂。
• 再用甲醇重结晶，可得结晶的油菜素内酯，熔点 274～275℃，分子式C28H48O6。经质谱、红外及 X射线晶体分析油菜素内酯的立体结构式。 • 它的化学名称是2α，3α，22α，23α-4羟基-24α甲基 -B-同型-7-氧-5α-胆甾烯-6酮。 • BRs的基本结构都是胆甾烯的衍生物，它有一个甾 体核，在核的C-17上有一个侧链。 • 根据在B环中含氧的功能团的性质，可将BRs分为3 类，即内酯型、酮型和脱氧型(还原型)。
油菜素甾体的种类及其分布
(The types of BRs and their distribution)
• 双子叶植物(油菜、白菜、栗、茶、扁豆、菜豆、 蚊母树、牵牛花)，单子叶植物(香蒲、玉米、 水稻)，裸子植物(黑松、云杉)。油菜素甾体类 在高等植物中是普遍存在的。 • 从分布的器官看，涉及到花粉、雌蕊、果实、 种子、根、茎、叶等。 • 以花粉和种子中含量最高，每千克含1～ 1000ng，苗1～100ng/kg，果实1～10ng/kg，叶 1～10ng/kg，说明尽管BRs存在于几乎所有植 物器官中，花粉仍是其最丰富的来源。
油菜素内酯的发现
• 科学家又从许多植物中分离的多种油菜素内酯 类似物（brassinosteroid），目前已知的天然油 菜素内酯类化合物有60余种（Fujioka and Sakurai, 1997）。 • 1998年第十三届国际植物生长物质年会上被正 式确认为第六类植物激素。
• 证实了在高等植物中，普遍存在着一大类以甾 醇(Stereid)为骨架的天然甾体类生理活性物质。 • 甾体化合物也叫类固醇化合物，是广泛存在于 动植物界的一类天然产物，如胆固醇、维生素 D、胆酸、肾上腺皮质激素、强心苷等即是其 化表。这一类化合物的特点是，它们都含有一 个由四个环组成的环戊烷多氢菲的骨架。
油菜素内酯的研究历程
(The history of research about BR)
• 美国马利兰州贝尔茨维尔(Beltsville)美国农业部 (USDA)农业研究中心农学家Mitchell领导下的四人 小组，自1970年开始花粉激素的研究。他们认为， 植物的花粉中一定会有高含量的植物激素。 • 筛选了约60种花粉，发现其中半数可促进菜豆幼 苗的生长。其中以油菜和赤杨的花粉的作用为最 强。这两种花粉的提取物有一个共同的特点：用 高浓度处理豆苗时，由于生长过快，使第二节间 茎裂，然后又重新长在一起。因此，可用菜豆幼 苗的第二节间的伸长试验来进行活性测定。
扁豆甾内酮
**
栗甾酮 扁豆甾酮 6–脱氧栗甾酮
**
5
3
5
5
5
**
2
**
3
6–脱氧扁豆甾酮
**
香蒲甾醇
6
6
5
油菜 花粉
白菜 荚果 虫瘿
栗树 枝、叶、 花
茶 叶
蚊母树 虫瘿 叶
扁豆 种子
高扁豆甾内酯
5
高扁豆甾酮
乙基油菜素 去甲油菜素内酯 油菜素 1 2 1 ND ND 6 １ N D 2 ND 5 4 3
BR1 BR2
BR3 BR4 BR5
(castasterone brassinone) Dolicholide
Dolichosterone
and (栗甾酮和油菜素酮)
扁豆甾内酯 扁豆甾酮 6–脱氧油菜素甾酮 (6–脱氧栗甾酮) 6–脱氧扁豆甾酮 香蒲甾酮
6–Deoxobrassinosterone (6–deoxocastasterone)
5
含量以7级表示: 1(<lng/kg), 2(1–10ng/kg, 3(10–102ng/kg), 4(102–103ng/kg), 5(103– 104ng/kg), 6(104–105ng/kg) 7(105–106ng/kg)。ND：不能检出。＊＊可鉴定但不能定量。 空栏：是否存在尚未查明。
• Mandava等发表了从油菜素提纯得到单一的物质及其结 构测定的论文。他们将油菜素复合物经活性硅酸镁 (Florisil)柱层析，其乙醚甲醇(1∶1)的洗脱液为主要活 性组分，它在硅胶薄板上为单一点。经仪器分析，得 知该物质是由脂肪酸和葡萄糖所组成的酯类化合物。 • 这些酯类经菜豆的第二节间伸长试验，结果活性很低。 他们估计，真正的活性物质，其含量大概是极微量的， 必须从大量的花粉中才能获得高活性的物质。经过大 量的工作。终于从227千克油菜花粉中得到10毫克的高 活性的结晶物，于1978年测定其结构为甾醇内酯化合 物，并把油菜素改名为油菜素内酯。
油菜素内酯的分离、提纯方法
(The separation and purification of BR)

• 将油菜花粉用去离子水洗涤30分钟(每克花粉用 4毫升水)，然后过滤，重复洗涤七次。将花粉 滤饼进行冷冻干燥，使含水量＜1%；再用异丙 醇回流萃取1小时(每克花粉用3毫克异丙醇)， 并用豆苗第二节间伸长法测定其活性，直到萃 取液的活性很低为止。 • 将萃取液进行真空浓缩，则得花粉提取物；再 用四氯化碳/甲醇-水溶液进行逆流分配萃取， 分取上层液(即甲醇—水溶液)进行真空浓缩。
油菜素内酯（BR1）结构
O H 2 3 2 2 1 7 O H 2 4
C O H 2 A 3 O H A 5 H O 6 B 7
D
2α，3α，22α，23α-4羟基-24α甲基-B-同型-7-氧-5α胆甾烯-6酮
• Mandava和Yokota曾对BRs的结构与活性的关系进行过 讨论。基于用5种生物试法对天然的和合成的BRs类似 物的测定结果，总结出结构与活性的主要关系； • (1)根据B环中含氧功能团的差异，BRs活性的次序是内 酯型＞酮型＞脱氧型，C-6上缺少酮没有活性； • (2)在内酯型和酮型BRs中，C-24上取代基团与活性的 关系是，甲基＞乙基＞H，C—24上有亚甲基或亚乙基 也有活性； • (3)C-22，C-23，C-24上具有α-取向基团的化合物比β取 向的活性更高； • (4)无论用任何检测系统，在已知的天然的和合成的 BRs中，油菜素内酯是BRs中活性最高的化合物。
〔(24S)–24– 〔(24S)–24– 乙 基 油 菜 ethylbrassinosterone 〕素甾酮〕
BR13 6– 6–脱氧高扁豆甾内酯 Deoxohomodolicholide
BR14
BR15
28–Norbrassinolide
28–Norbassinosterone (brassinone)
Steroidal Plant Hormones
油菜素内酯 Brassinosteroids
OH
OH C HO A HO H O B O 油菜素内酯 D
油菜素内酯的化学结构
OH OH OH HO A HO H B O OH O OH O HO HO O H O C 2H 5 C O C O O O H O OH C O D HO OH
(24–epicastasterone) (24–表栗甾酮)
BR10 BR11 BR12
Homodolicholide Homodolichosterone Homobrassinosteronea
高扁豆甾内酯 高扁豆甾酮 高油菜素甾酮 表4––2 Assignment of BR numbers to brassinosteriods
油菜素内酯
HO H O
O
表油菜素内酯
高油菜素内酯
C 2H 5
TS303
BR designation