逆境與藥用植物次生代謝課件

1、主要內(nèi)容主要內(nèi)容 次生代謝產(chǎn)物概念 次生代謝產(chǎn)物的生態(tài)學(xué)意義 次生代謝產(chǎn)物形成假說 研究實(shí)例次生代謝產(chǎn)物概念次生代謝產(chǎn)物概念 次生代謝產(chǎn)物次生代謝產(chǎn)物( (也稱次生產(chǎn)物、次生物質(zhì)也稱次生產(chǎn)物、次生物質(zhì)) )： 指植物中一大類對(duì)于細(xì)胞生命活動(dòng)或植物生長發(fā)育正常進(jìn)行并非必需的小分子有機(jī)化合物，這些在植物體內(nèi)含量不等的化合物均有自己獨(dú)特的代謝途徑，通常由初生代謝派生而來次生產(chǎn)物的生態(tài)學(xué)意義次生產(chǎn)物的生態(tài)學(xué)意義 提高植物對(duì)物理環(huán)境的適應(yīng)性 脫落酸 脯氨酸 甜菜堿 抵御天敵的侵襲 異類黃酮 蓖麻蛋白 鞣質(zhì) 增強(qiáng)抗病性 植保素 提高植物種間競爭能力 桉樹腦 樟腦 維系植物與其他生物間的互惠關(guān)系 花色甙 甲

2、基丁子香酚生長分化平衡假說生長分化平衡假說最佳防御假說最佳防御假說碳素碳素/ /營養(yǎng)平衡假說營養(yǎng)平衡假說資源獲得假說資源獲得假說次生產(chǎn)物誘導(dǎo)機(jī)制假說碳素/營養(yǎng)平衡假說 植物體內(nèi)以碳(C)為基礎(chǔ)的次生代謝產(chǎn)物(如酚類、萜烯類等)與植物體內(nèi)的CN(碳素營養(yǎng))比呈正相關(guān)，而以氮(N)為基礎(chǔ)的次生代謝物質(zhì)(如生物堿等含N化合物)與植物體內(nèi)的CN比呈負(fù)相關(guān)。 理論基礎(chǔ)是植物營養(yǎng)對(duì)其自身生長的影響大于其對(duì)光合作用的影響之上，在營養(yǎng)脅迫時(shí)，植物生長的速度大為減慢，而光合作用的變化不大，植物會(huì)積累較多的碳、氫元素，體內(nèi)CN比增大，因此，以C為基礎(chǔ)的酚類、萜烯類物質(zhì)增多；反之，在遮蔭條件下，光合作用降低，體內(nèi)C

3、N比降低，酚類、萜烯類物質(zhì)減少。生長分化平衡假說 在資源充足時(shí)，植物以生長為主，而在資源匱乏時(shí)，植物以分化為主，任何對(duì)植物生長影響超過對(duì)植物光合作用影響的環(huán)境因子(如營養(yǎng)匱乏、CO2濃度升高，低溫等)都會(huì)導(dǎo)致次生代謝產(chǎn)物的增多。 理論基礎(chǔ)是植物的生長發(fā)育在細(xì)胞水平可分為生長和分化2個(gè)過程，前者主要指細(xì)胞的分裂和增大，后者主要包括細(xì)胞的特化和成熟。次生代謝產(chǎn)物是細(xì)胞特化和成熟過程中生理活動(dòng)的產(chǎn)物，因此，隨植物生長年齡的增大和老化含量增加。最佳防御假說 植物只有在其產(chǎn)生的次生代謝產(chǎn)物所獲得的防御收益大于其生長所獲得的收益時(shí)，才產(chǎn)生次生代謝產(chǎn)物。 理論基礎(chǔ)：植物次生代謝產(chǎn)物的產(chǎn)生是以減少植物生長的機(jī)

4、會(huì)成本為代價(jià)的。環(huán)境脅迫條件下，植物生長減慢，此時(shí)，產(chǎn)生次生代謝產(chǎn)物的成本較低。同時(shí)，植物受損的補(bǔ)償能力較差，次生代謝產(chǎn)物的防御收益增加。因此，環(huán)境脅迫條件下，植物會(huì)產(chǎn)生較多的次生代謝產(chǎn)物。資源獲得假說 由于自然選擇的結(jié)果，在環(huán)境惡劣的自然條件下生長的植物，具有生長慢而次生代謝產(chǎn)物多的特點(diǎn)，而在良好的自然條件下生長的植物，具有生長較快且次生代謝產(chǎn)物少的特點(diǎn)。即植物潛在的生長速度降低時(shí)，植物產(chǎn)生的用于防御的次生代謝產(chǎn)物的數(shù)量就會(huì)增加。 理論依據(jù)：環(huán)境脅迫條件下，植物生長的潛在速度較慢，受到損害時(shí)，其損失的相對(duì)成本較高。 通過添加各種誘導(dǎo)子以激活植物細(xì)胞防御響應(yīng)已經(jīng)成為提高植物培養(yǎng)體系次生代謝產(chǎn)物

5、合成有效策略之一。 已經(jīng)有大量的實(shí)驗(yàn)證明添加各種誘導(dǎo)子能不同程度的增加各種植物次生代謝物的產(chǎn)量，但是目前對(duì)于其機(jī)制研究還處于起步階段。 在對(duì)機(jī)制的探求中，結(jié)合植物細(xì)胞信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑、基因、酶活力等來研究植物細(xì)胞相關(guān)生理變化是一種相對(duì)有效的方法。 若要系統(tǒng)闡釋誘導(dǎo)子對(duì)藥用植物次生代謝物的誘導(dǎo)及調(diào)控機(jī)制，分析誘導(dǎo)子在作用次生代謝物產(chǎn)生和積累的同時(shí)，探討其產(chǎn)生過程中，細(xì)胞信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)的變化，功能基因及調(diào)控因子的表達(dá)情況；建立誘導(dǎo)子-代謝物-基因(信號(hào)分子)等相關(guān)網(wǎng)絡(luò)模型，將是非?？尚泻陀袃r(jià)值的。 藥用植物的次生代謝受多種因素的影響，一種次生代謝產(chǎn)物的合成可能受幾種因素的誘導(dǎo)，一種因素又可誘導(dǎo)幾種次生代謝產(chǎn)物的合成積累，同一因素對(duì)不同藥用植物的誘導(dǎo)作用還可能不同，這些都給實(shí)際應(yīng)用藥用植物次生代謝調(diào)控生產(chǎn)藥用次生代謝產(chǎn)物帶