對映-貝殼杉烷二萜化合物的植物毒性及作用機制的研究——推定的化感作用潛能.pdf

1、香茶菜屬植物為唇形科多年生草本、灌木或亞灌木，全世界共有150多個種，廣泛分布于熱帶及亞熱帶地區(qū)。對映-貝殼杉烷二萜化合物是該屬植物的主要次生代謝產(chǎn)物，目前已從該屬植物中分離得到400余種該類化合物。在長期進化過程中形成的如此含量豐富且種類繁多的次生代謝產(chǎn)物很有可能對物種自身的生存有著特殊的意義，然而這些化合物是否在其自然生境中發(fā)揮著某些生態(tài)作用仍然不清楚。
　　 為了確定該類化合物的植物毒性，推斷其是否有可能在自然生境中發(fā)揮重

2、要的生態(tài)作用，為系統(tǒng)開展該類化合物化感作用的研究提供依據(jù)，我們選取了4種含量豐富且具結(jié)構代表性的對映-貝殼杉烷二萜化合物，運用生物測定的方法研究了它們對常見受試植物萵苣的植物毒性，并探討了具有較強植物毒性的化合物Leukamenin E可能的作用機制。研究結(jié)果如下：
　　 ① 4種二萜化合物Leukamenin E、Weisiensin B、Rabdosin B和Epinodosin在短期實驗條件下對萵苣的種子萌發(fā)率、苗長、鮮重

3、和干重等均沒有表現(xiàn)出顯著的影響，但是幼苗的根長和根毛發(fā)育卻都受到了顯著的影響。160 μM的4種二萜化合物處理后，萵苣幼苗的根毛發(fā)育都受到了不同程度的抑制。除Rabdosin B以外，其余3種化合物在較高濃度（120-160 μM）條件下都能夠顯著抑制幼苗的根長，化合物Rabdosin B在40-160 μM的濃度范圍內(nèi)對萵苣幼苗根的生長表現(xiàn)出顯著的促進作用。結(jié)果表明該類化合物能夠特異影響萵苣幼苗根的生長及根毛發(fā)育，很有可能在其自然生境

4、中發(fā)揮著重要的生態(tài)作用。
　　 ② Leukamenin E在較低濃度（10-80 μM）條件下就能夠?qū)θn苣幼苗的根毛發(fā)育過程產(chǎn)生顯著的抑制作用，80 μM的Leukamenin E就能夠完全抑制根毛發(fā)育過程。而在較高濃度（50-200 μM）條件下，根的凈生長速率（NGR）也受到了顯著的抑制。
　　 ③ 100和200 μM的Leukamenin E處理后萵苣幼苗的根系活力顯著下降，說明高濃度的Leukamenin E

5、處理后根系的代謝能力減弱，但是根系活力的降低可能只是高濃度條件下的一種綜合反映，并不是根的生長受到抑制的直接原因。
　　 ④ Leukamenin E處理后根尖分生區(qū)的有絲分裂指數(shù)也受到了顯著的抑制，而且與根的NGR變化趨勢相一致，線性回歸分析的結(jié)果表明根的NGR與有絲分裂指數(shù)具有顯著的相關性，說明根的生長受到抑制的主要原因是由于根尖分生區(qū)的有絲分裂行為受到抑制的結(jié)果。有絲分裂指數(shù)的降低主要是由于前期細胞比率的下降，這種現(xiàn)象很有

6、可能與細胞周期阻滯有關。
　　 ⑤高濃度（100和200 μM）的Leukamenin E處理后根尖分生區(qū)出現(xiàn)一些異常有絲分裂現(xiàn)象，主要與染色體受到損傷或者紡錘體微管受到影響有關系。紡錘體微管受到影響有可能阻止姐妹染色單體在后期的分離，從而增加了中期細胞相對于分裂期細胞的比率。
　　 ⑥ Leukamenin E和乙烯作用拮抗劑Ag+都能夠顯著抑制萵苣幼苗的根毛發(fā)育過程，而且它們對于乙烯利促進根毛頂端生長的作用均具有拮抗

7、特性。Leukamenin E對萵苣幼苗根毛發(fā)育的抑制作用并不能通過同時添加乙烯利而恢復，說明Leukamenin E并沒有影響乙烯的合成，而是和Ag+一樣影響了乙烯的作用通路，但是Leukamenin E和Ag+抑制根毛發(fā)育的具體方式存在著差異。
　　 ⑦ Ag+對乙烯抑制根的生長這一反應同樣具有拮抗特性，而Leukamenin E對這一乙烯反應不具有拮抗特性?？赡艿囊环N解釋是，Leukamenin E是在乙烯通路中特異性調(diào)控

8、根毛頂端生長的下游支路中起作用，而對于乙烯調(diào)控根的生長的支路則不起作用，該化合物在較高濃度條件下對根的生長的抑制作用主要是由于根尖分生區(qū)有絲分裂行為受到抑制所引起的；而Ag+則可能與乙烯受體發(fā)生相互作用，即在乙烯通路中的上游位點起作用，從而對乙烯調(diào)控的根毛頂端生長和根的生長均表現(xiàn)出拮抗特性。
　　 我們的研究首次證實了對映-貝殼杉烷二萜化合物對萵苣幼苗根的生長及根毛發(fā)育過程具有較強的植物毒性。Leukamenin E在較低濃度條