喜樹(shù)中喜樹(shù)堿和10—羥基喜樹(shù)堿的代謝生物學(xué)研究.pdf

1、摘 要應(yīng)用高教液相色譜技術(shù)對(duì)我國(guó)特有樹(shù)種一喜樹(shù)( C a m p t o t h e c aa c u m i n a t a ) 在種子形成、成熟、萌發(fā)、幼苗生長(zhǎng)及高溫脅迫過(guò)程中喜樹(shù)堿和1 0 一羥基喜樹(shù)堿的代謝動(dòng)態(tài)進(jìn)行了詳盡的研究。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，喜樹(shù)堿和1 0 ．羥基喜樹(shù)堿像大多數(shù)其它生物堿一樣，特異性地受到組織發(fā)育程度和環(huán)境因子的調(diào)控，特別是1 0 ．羥基喜樹(shù)堿趨向于在成熟過(guò)程中的種子中、吸脹第1 2 ～1 3 天的種芽中、新出現(xiàn)的子

2、葉中、幼嫩葉片中和高溫脅迫后的幼嫩組織中大量積累，這些幼嫩的和受到生理脅迫的組織也是植物必須特別保護(hù)的部位，這也從另一個(gè)側(cè)面說(shuō)明1 0 ．羥基喜樹(shù)堿肯定直接參與了喜樹(shù)化學(xué)防御的過(guò)程，而喜樹(shù)堿主要充當(dāng)貯藏庫(kù)和提供代謝源的任務(wù)．是一個(gè)常規(guī)的防御措施，所以它受發(fā)育和環(huán)境因子調(diào)控的程度也就比j O ．羥基喜樹(shù)堿低；在高溫脅迫條件下，喜樹(shù)堿和1 0 一羥基喜樹(shù)堿分別在3 8 “ C 和4 0 。C 度達(dá)到各自的峰值，比以丙二醛和葉綠素為指標(biāo)的致死

3、溫度低了2 ～4℃，說(shuō)明喜樹(shù)堿和1 0 ．羥基喜樹(shù)堿作為喜樹(shù)的化學(xué)防御手段在喜樹(shù)受到生理脅迫的最前期就已被啟動(dòng)，對(duì)于緩解喜樹(shù)的生理脅迫起到了積極的作用，其作用機(jī)制可能是1 0 - 羥基喜樹(shù)堿通過(guò)中和由脅迫誘導(dǎo)的酸性物質(zhì)，執(zhí)而穩(wěn)定細(xì)胞質(zhì)中的在生理活性范圍內(nèi)而緩解植物生理脅迫：關(guān)于喜樹(shù)堿和1 0 - 羥基喜樹(shù)堿之間的關(guān)系，我們認(rèn)為喜樹(shù)堿羥基化形成1 0 ．羥基喜樹(shù)堿的反應(yīng)可能不是單向的，而是可逆的，后者去羥基化后可以轉(zhuǎn)化為喜樹(shù)堿，這是處丁生

4、長(zhǎng)和防御兩難境地的植物充分利用有限量的氫資源必然的要求。關(guān)鍵詞：喜樹(shù)；喜樹(shù)堿；1 0 ．羥基喜樹(shù)堿；代謝動(dòng)態(tài)；發(fā)育：高溫脅迫喜樹(shù)中喜紺堿和I O ．羥基喜樹(shù)堿的代謝生物學(xué)研究1 前言1 ．1 生物堿代謝生物學(xué)研究進(jìn)展1 ．1 ．1 引論植物生物堿是植物在長(zhǎng)期的生態(tài)環(huán)境適應(yīng)過(guò)程中為抵御動(dòng)物、微生物、病毒及其它植物的攻擊而形成的一大類次生代謝產(chǎn)物，具有龐雜的結(jié)構(gòu)類型和非常大的數(shù)量。目前人類所發(fā)現(xiàn)的5 0 0 0 0 余種天然化合物中有1 2

5、 0 0 0 種是生物堿( w i n k ，1 9 9 8 ) 。很多生物堿幾百年來(lái)一直是人類治療疾病的良藥，特別是最近半個(gè)世紀(jì)以來(lái)，某些生物堿被發(fā)現(xiàn)在抗癌、抗艾滋病方面有獨(dú)特的療效，生物堿已引起了醫(yī)學(xué)家和生物學(xué)家的廣泛重視和興趣，關(guān)于它的研究也不斷深入。在5 0 年代，關(guān)于生物堿被科學(xué)家廣泛接受的觀點(diǎn)是：生物堿只是植物氮代謝過(guò)程中的惰性最終“廢物”，對(duì)植物的生長(zhǎng)和發(fā)育沒(méi)有太大的意義。這種生物堿的“廢物”觀可能是來(lái)源于動(dòng)物生理學(xué)，我們

6、知道．動(dòng)物吸收大量的蛋白質(zhì)和核酸，其中含有的氮源往往超過(guò)它所能代謝的水平，最后只能以脲酸或脲素的形式排出體外( U r i c h ，1 9 9 0 ) 。但是氨是植物的生命元素，生物堿作為含氮的廢物在生物學(xué)上是不太可能的。因?yàn)榧偃缢菑U物的話，它應(yīng)該在凋零的老葉中積累，而實(shí)際上含氮的天然化合物( 包括生物堿) 將從開(kāi)始衰老的組織和器官中轉(zhuǎn)移到幼嫩的組織中( W i n k ，1 9 9 8 ) 。研究發(fā)現(xiàn)，生物堿在動(dòng)物體內(nèi)有高活性的生

7、理毒性，或口感苦澀，這樣他們就對(duì)那些草食動(dòng)物和侵犯者形成了威懾( B e r n a y s ，1 9 8 3 ) ：另外，作為兩種重要的生產(chǎn)生物堿的植物．曼陀羅和美國(guó)羽扇豆能分別抑制雜草生長(zhǎng)和其它種子萌發(fā)，說(shuō)明生物堿在植物異株克生過(guò)程中也起著重要的作用( L e v i t t ，1 9 8 4 ；W i n k ，1 9 8 3 ) 。這兩種現(xiàn)象說(shuō)明生物堿已成為植物化學(xué)防御體系的一個(gè)重要組成部分，它的代謝是受到植物基因遺傳調(diào)控的。生

8、物堿還被認(rèn)為是植保素一類的物質(zhì)，但是目前關(guān)于這方面的學(xué)說(shuō)還不成熟。生物堿一般是在復(fù)雜的調(diào)控機(jī)制下被吸納并積累在液泡里的，使具有毒性的生物堿遠(yuǎn)離細(xì)胞膜，可以安全地儲(chǔ)存。生物堿合成和儲(chǔ)存的部位距離比較遠(yuǎn)，轉(zhuǎn)運(yùn)的速度和數(shù)量關(guān)系到生物堿在緊急’隋況下保護(hù)植物免受傷害的效率和程度，這里面必然存在著復(fù)雜的調(diào)控機(jī)制。生物堿在植物體內(nèi)的生物學(xué)作用具有很多特殊的凋控機(jī)制，它作為植物化學(xué)防御體系的一部分是在長(zhǎng)期的進(jìn)化壓力中獲得的。但是．關(guān)于生物堿的合成部位

9、、跨膜轉(zhuǎn)運(yùn)、信號(hào)傳遞、代謝調(diào)控及精確的保護(hù)機(jī)制等方面的研究f ：作有待于我們進(jìn)一步的開(kāi)展。1 ，1 ．2 生物堿合成部位、轉(zhuǎn)運(yùn)和貯存細(xì)胞分化在植物次生代謝的形成和積累中具有重要的意義( W i e r m a n n ，1 9 引) ，經(jīng)植物組織培莠的沒(méi)有分化的細(xì)胞就不能經(jīng)和正常植物株一樣生產(chǎn)生物堿或產(chǎn)量很低，而經(jīng)分化過(guò)的培養(yǎng)綢織，比如根和芽，就穩(wěn)定地生產(chǎn)生物堿，這些現(xiàn)象說(shuō)明，低產(chǎn)量的生物堿不是由丁細(xì)胞懸浮培養(yǎng)的環(huán)境不宜，而是細(xì)胞分化程