幾種熱帶植物的化學(xué)生態(tài)學(xué)研究.pdf

1、本論文以姜科和?？茙追N云南熱帶植物為對(duì)象，在化學(xué)成分研究的基礎(chǔ)上，試圖從不同的角度探索植物化學(xué)生態(tài)學(xué)的研究方法，探討植物與植物間，以及植物與昆蟲間的化學(xué)聯(lián)系，揭示自然界中植物與其它生物間相互作用的分子基礎(chǔ)。 榕樹為熱帶雨林的關(guān)鍵樹種，在熱帶森林生態(tài)系統(tǒng)中起著十分重要的作用。已發(fā)現(xiàn)榕樹與榕小蜂之間存在專一性互惠共生關(guān)系，一種榕樹僅有一種相應(yīng)的榕小蜂為其傳粉，榕樹與榕小蜂之間相互關(guān)系的研究已成為熱帶生物學(xué)研究的熱點(diǎn)。本論文建立了大量

2、富集榕果揮發(fā)性成分的方法，創(chuàng)建了野外粘性陷阱法和室內(nèi)化學(xué)信息物風(fēng)洞檢測(cè)法，檢測(cè)榕果揮發(fā)性成分的誘蜂活性。在建立試驗(yàn)方法的基礎(chǔ)上，選擇西雙版納熱帶雨林的重要樹種對(duì)葉榕（Ficus hispida）與榕小蜂之間的化學(xué)通訊進(jìn)行研究。 試驗(yàn)研究結(jié)果表明，對(duì)葉榕隱頭花序?qū)﹂判》溆谢瘜W(xué)吸引，且這種吸引只存在于處于開花授粉時(shí)期的接收花序。對(duì)葉榕的接收花序只對(duì)其授粉榕小蜂Ceratosolen solmsi marchali有吸引作用，而對(duì)其它

3、種類的榕小蜂無(wú)作用。對(duì)葉榕雌性及雄性接受花序的揮發(fā)性成分與已授粉或寄生的花序有較大差異。而雌雄接受花序及葉則存在一些相同的揮發(fā)性成分。對(duì)葉榕隱頭花序從開花到授粉后或榕小蜂寄生后，其揮發(fā)性成分的組成有明顯的動(dòng)態(tài)變化，一些成分消失或減少了，而另一些成分則增加了或新產(chǎn)生出來(lái)了。揮發(fā)性成分適時(shí)的動(dòng)態(tài)變化不僅是對(duì)葉榕授粉生理過(guò)程不同階段對(duì)傳粉者提出需求的信號(hào)物質(zhì)，也是提供專屬榕小蜂尋找和識(shí)別適合產(chǎn)卵及授粉的花序的化學(xué)信息。隱頭花序授粉或寄生后消失

4、或減少的揮發(fā)性成分，如芳樟醇、α-松 醇、α-甲基苯乙烯、2，6-二甲基-2，7-辛二烯-1，6-二醇和2，6-二烯十一醛等，可能是吸引榕小蜂的活性化合物。對(duì)雌性和雄性接受花序的二氯甲烷提取物分離組分的誘蜂活性檢測(cè)和活性組分的GC/MS分析鑒定，進(jìn)一步推定芳樟醇及其衍生物是對(duì)葉榕專一地吸引其傳粉榕小蜂的主要活性化合物。這種化學(xué)吸引的專一性就是榕樹與榕小蜂專性互惠共生關(guān)系形成的化學(xué)基礎(chǔ)。 從云南特產(chǎn)的藥食兩用植物草果（Amomum

5、 tsao-ko）的果實(shí)中分離到13個(gè)化學(xué)成分，經(jīng)鑒定，其中3個(gè)為結(jié)構(gòu)類型不同的新化合物，即：草果素(tsaokoin)為具有雙環(huán)壬烷新骨架的新穎結(jié)構(gòu)類型化合物；草果酮(tsaokone)為新的二苯庚烷類化合物，草果甙 (tsaokoside) 為新的半日花烷型二萜配糖體。在分離到的化合物中，以（-）表兒茶素的得率最高。 采用自行設(shè)計(jì)的改良Leather 和Einhellig法，進(jìn)行種子萌發(fā)試驗(yàn)和幼苗生長(zhǎng)試驗(yàn)，觀察草果提取物及化

6、學(xué)成分對(duì)其他植物生長(zhǎng)的影響。在1mg/ml濃度下，草果素和（-）表兒茶素對(duì)苦菜種子萌發(fā)的抑制率分別為19.3﹪、13.7﹪；（-）表兒茶素對(duì)苦菜幼苗根和總生物量增長(zhǎng)的抑制率分別為100﹪和40.7﹪；（-）表兒茶素對(duì)含羞草幼苗根和莖生長(zhǎng)的抑制率分別為61.8﹪、34.5﹪。結(jié)果表明，草果對(duì)其它植物有化學(xué)它感潛力，主要活性物質(zhì)為草果素和（-）表兒茶素。（-）表兒茶素、原花色素C-1、原花色素B-2和草果酮還有顯著的抗脂質(zhì)過(guò)氧化作用，在42

7、mg/L濃度下，脂質(zhì)過(guò)氧化抑制率在Fe2+ + Cysteine誘導(dǎo)實(shí)驗(yàn)中分別為95.6﹪、94.0﹪、93.9﹪和95.9﹪，均略高于維生素E的活性。草果所含大量的酚類化合物是其自我保護(hù)的物質(zhì)基礎(chǔ)。 黑褐姜黃（Curcuma phaeocaulis）為西雙版納熱帶海拔800米左右的河邊砂地特有的姜科植物。在自然生態(tài)系統(tǒng)中，黑褐姜黃往往形成連片的單優(yōu)植物群落，幾無(wú)雜草和其它植物摻入其中。黑褐姜黃根莖主要成分為揮發(fā)油和倍半萜類化合

8、物。從黑褐姜黃根莖氯仿提取物中得到10個(gè)化合物，其中4個(gè)主要成分鑒定為莪術(shù)環(huán)氧酮(zederone)、姜黃二酮(curdione)、莪術(shù)二醇(zedoarodiol)和β-谷甾醇。黑褐姜黃根莖和葉精油主要成分為莪術(shù)醇及其衍生物。莪術(shù)環(huán)氧酮和姜黃二酮對(duì)苦菜、含羞草和稗的種子萌發(fā)和幼苗生長(zhǎng)有顯著的抑制作用。莪術(shù)環(huán)氧酮100ppm濃度對(duì)苦菜幼苗莖和生物量增長(zhǎng)的抑制率分別為52.1﹪和28.5﹪,對(duì)含羞草幼苗根和莖生長(zhǎng)的抑制率分別為37.8﹪和

9、23.4﹪；姜黃二酮對(duì)含羞草幼苗根、莖和生物量增長(zhǎng)的抑制率分別為80.4﹪、76.7﹪和30.7﹪，對(duì)苦菜幼苗根、莖及生物量增長(zhǎng)的抑制率分別達(dá)到43.1﹪、40.8﹪和41.3﹪。姜黃二酮對(duì)稗幼苗莖和生物量增長(zhǎng)的抑制率在20ppm就分別達(dá)到38.7﹪和43.9﹪。姜黃二酮對(duì)單子葉植物稗的抑制作用較強(qiáng)，而對(duì)雙子葉植物含羞草和苦菜的抑制作用則較弱。結(jié)果表明黑褐姜黃對(duì)其它植物有化學(xué)它感潛力，莪術(shù)環(huán)氧酮和姜黃二酮為主要的化學(xué)它感物質(zhì)。黑褐姜黃根

10、莖和葉揮發(fā)油對(duì)苦菜和含羞草種子萌發(fā)和幼苗生長(zhǎng)亦均有顯著的抑制作用。 陽(yáng)春砂仁（Amomum villosum）為重要的常用中藥，云南西雙版納是我國(guó)陽(yáng)春砂仁的主要栽培地區(qū)。陽(yáng)春砂仁可抑制周圍的其它植物，往往形成單優(yōu)群落。若與其他經(jīng)濟(jì)植物混種，亦會(huì)導(dǎo)致其它植物的死亡。陽(yáng)春砂仁根揮發(fā)油以松油-4-醇、α-及β-蒎烯、月桂烯、α-及γ-松油烯等為主要成分。生物活性試驗(yàn)結(jié)果表明，陽(yáng)春砂仁根揮發(fā)油在10ppm濃度對(duì)苦菜種子萌發(fā)有顯著的抑制作