芸苔素内酯的结构和活性

芸苔素内酯类化合物的结构和活性

芸苔素内酯最早的发现时间可追溯到1941年，有研究者发现花粉提取物可促进豌豆细胞和茎的伸长，但未获得该活性物质的纯品和具体结构；1968年日本名古屋大学的学者Marumo从大量蚊母树树叶中提取分离到2种活性成分，在稻叶倾斜实验中这两个活性成分的活性远远大于对照组的吲哚乙酸，但由于样品量较少且缺乏合适的分析方法和仪器，未进行进一步的研究；1970年美国科学家Mitchell等人从油菜花中分离提纯一种新的物质，用该物质处理的豌豆生长率提高了10倍左右，Mitchell等将该活性物质命名为油菜素（Brassin）;1979年Grove等通过蜜蜂收集了227kg的油菜花花粉，分离纯化得到4mg的油菜素，通过X射线衍射和超微量分析方法第一次确定了油菜素的分子结构，并正式命名为油菜素内酯（Brassinolide，BL）,也叫芸苔素内酯。

此时芸苔素内酯还未像赤霉素、生长素、脱落酸、乙烯和细胞分裂素一样被认定为植物激素，直至20世纪90年代中期有更多的研究证明芸苔素内酯对植物光合作用及生长发育有重要影响，才在1998年在第十六届国际植物生长物质大会上将芸苔素内酯定为第六类植物激素。

目前，植物界已鉴定出40多种油菜素甾体类（Brassinosteroids，BRs）化合物。1979年，从油菜花粉中分离出第一个油菜素甾体，即油菜素内酯，通过光谱分析和X射线衍射确定其结构为（22R、23R、24S）-2α、3α、22、23-四羟基-24-甲基-B-高-7-氧-5a-胆甾-6-酮，1982年从板栗中分离出第二种油菜素甾体，命名为Castasterone（栗甾酮），其结构为（22R、23R、24S）-2α、3α-22,23-四羟基-24-甲基-5a-胆甾-6-酮。自发现了芸苔素内酯和栗甾酮之后，研究者从多种植物中分离鉴定出了40多种BRs。

油菜素甾醇类化合物的种类虽然有很多，但产业化的主要有四种：

1、24-表芸苔素内酯（化合物18），其活性为芸苔素内酯活性的20%；

2、24-混表芸苔素内酯，其活性为芸苔素内酯活性的10%；

3、28-高芸苔素内酯（化合物19），其活性为芸苔素内酯活性的87%；

4、28-表高芸苔素内酯（化合物20），其活性为芸苔素内酯活性的30%；

丙酰芸苔素内酯和天然芸苔素内酯虽然活性较高，但由于生产成本过高而受到限制。

已鉴定出的天然芸苔素甾体的基本结构为的胆甾烷，具有环戊烷多氢菲的基本骨架结构，C10及C13位带有两个角甲基，C17位上有一个侧链。根据B环的三种结构可将油菜素甾醇类化合物分为三种类型，内酯型、酮型和脱氧型。芸苔素内酯类化合物的活性主要取决于B环类型和侧链结构，有实验证明油菜素甾醇类化合物的活性次序是内醋型>酮型>脱氧型，B环不含羰基的基本无活性；同时A环上具有2α和3α羟基的BRs一般活性较高，但也有一些BRs仅在C3上含有一个羟基；侧链C24上取代基对活性的影响次序为甲基>乙基> H；同时C22、C23及C24上羟基的构型对活性也有一定的影响，通常S构型的活性大于R构型的活性；在所有油菜素甾醇类化合物中芸苔素内酯的活性最高。

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油菜素甾体类在植物界广泛分布，研究者已从32个被子植物中发现了BRs，包括9个单子叶植物和23个双子叶植物，4个裸子植物，1个藻类和1个蕨类植物。而且存在于植物的各个组织器官中，包括茎、叶、花粉和种子等。一般来说，花粉和未成熟的种子中含有丰富的BRs，而营养组织中的BRs含量较其他植物

激素低。

所有已发现的BRs中，栗甾酮分布最为广泛（33种），其次是芸苔素内酯（22种）。其次为香蒲甾醇（18种）、茶甾酮（13种）、6-脱氧茶甾酮（12种）和28-去甲基栗甾酮（10种）。其它BRs分布在少数植物物种中。