植物次生代谢初步相关研究进展

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1、植物次生代谢初步相关研究进展摘　要：植物次生代谢与植物的生长发育及其对环境的适应密切相关，由初生代谢派生参与植物防御反应相关的萜类、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种属、生长发育期等特异性。重点介绍这三类具有防御作用的次生代谢产物的生物合成途径、参与介导植物防御反应的相关信号分子及其转录调控机制，为正确认识植物次生代谢防御反应提供理论依据。关键词：次生代谢；调控机制；限速酶PreliminaryresearchprogressofplantsecondarymetabolitesAbstract：Plantsecondarymet

2、abolismiscloselyrelatedtothegrowthanddevelopmentofplantsandtheiradaptationtotheenvironment,participateinrelatedterpenederivedfromtheprimarymetabolismofplantdefenseresponses,alkaloids,phenylpropanesmaintypesofplantsecondarymetabolites,metabolicmulti-channelmetabolicpathwaysexistspecies,such

3、asspecificgrowthperiod.Focusesonthebiosyntheticpathwayofthesethreedefensiveroleofsecondarymetabolitesinvolvedinplantdefenseresponsesmediatedsignalingmoleculesandtranscriptionregulationrelatedmechanismstoprovideatheoreticalbasisforacorrectunderstandingofplantsecondarymetabolitesdefenserespo

4、nse.Keywords：Secondarymetabolism;regulatorymechanisms;rate-limitingenzyme植物次生代谢（secondarymetabolism）是由初生代谢（primarymetabolite）派生的一类特殊代谢过程[1](见图1)，是植物在长期进化中与环境相互作用的结果。植物和微生物能够合成大量次生代谢产物(secondarymetabolites),又称天然产物。这些小分子有机物在植物类群中特异性分布,往往不是细胞正常生命活动所必需的。据估计,植物次生代谢产物在10万种以上，包括萜类、酚类(黄酮类、花色苷)、生物碱

5、、多炔等,它们都是由初生代谢途径衍生而来的。人类利用植物次生代谢产物预防和治疗疾病的历史非常悠久。至今，从植物中提取的次生代谢产物仍然在人们的生活中发挥重要的作用，对医药、轻工、化工和食品等领域的发展至关重要。近来的研究发现,植物次生代谢物着重要作用,且部分是植物生命活动所必需的[2]。例如，我国科学家首先从中药青蒿(Artemisiaannua)中分离得到的青蒿素,迄今仍是最有效的抗疟药物。类吲哚乙酸、赤霉素直接参与生命活动的调节;木质素为细胞次生壁的重要组成成分；叶绿素、类胡萝卜素等萜类物质作为光合色素参与光合作用过程等[3]。随着植物分子生物学的飞速发展，物生物反应器

6、在基础研究和应用领域都取得了长足进展，植次生代谢物质参与植物防御反应的调控机制非常复杂，各种防御信号途径共同组成一个防御网络，在一定程度上有效地抵御各种生物胁迫。近几年植物防御信号传递途径方面的研究表明，针对不同的病原物的诱导，防御反应相应地受到不同信号传递途径的调控。实线部分为初生代谢，虚线部分为次生代谢Thesolidlinepartoftheprimarymetabolism,thedottedlineforthesecondarymetabolism图1植物初生代谢与次生代谢的的关系Fig1Relationshipwiththeprimarymetabolismpl

7、antandsecondarymetabolitesplant一、萜类化合物的生物合成及代谢调节萜类化合物是自然界存在的一类由异戊二烯为结构单元组成的化合物的统称，也称为类异戊二烯。萜类化合物有2条合成途径，一条是长期以来被大家公认的甲羟戊酸途径[4-5]，另一条是1993年由Rohmer等[6]通过大量研究证明的丙酮酸/磷酸甘油醛途径。甲羟戊酸途径是以乙酰辅酶A为原料，经甲羟戊酸这一前体，形成异戊烯基焦磷酸酯（IPP）及其双键异构体二甲基烯丙基焦磷酸酯（DMAPP），进一步缩合形成倍半萜、三萜和甾体，这些反应均在