喜樹中喜樹堿和10—羥基喜樹堿的代謝生物學研究.pdf

1、摘 要應用高教液相色譜技術對我國特有樹種一喜樹( 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)、幼苗生長及高溫脅迫過程中喜樹堿和1 0 一羥基喜樹堿的代謝動態(tài)進行了詳盡的研究。結果發(fā)現(xiàn)，喜樹堿和1 0 ．羥基喜樹堿像大多數(shù)其它生物堿一樣，特異性地受到組織發(fā)育程度和環(huán)境因子的調控，特別是1 0 ．羥基喜樹堿趨向于在成熟過程中的種子中、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的部位，這也從另一個側面說明1 0 ．羥基喜樹堿肯定直接參與了喜樹化學防御的過程，而喜樹堿主要充當貯藏庫和提供代謝源的任務．是一個常規(guī)的防御措施，所以它受發(fā)育和環(huán)境因子調控的程度也就比j O ．羥基喜樹堿低；在高溫脅迫條件下，喜樹堿和1 0 一羥基喜樹堿分別在3 8 “ C 和4 0 。C 度達到各自的峰值，比以丙二醛和葉綠素為指標的致死

3、溫度低了2 ～4℃，說明喜樹堿和1 0 ．羥基喜樹堿作為喜樹的化學防御手段在喜樹受到生理脅迫的最前期就已被啟動，對于緩解喜樹的生理脅迫起到了積極的作用，其作用機制可能是1 0 - 羥基喜樹堿通過中和由脅迫誘導的酸性物質，執(zhí)而穩(wěn)定細胞質中的在生理活性范圍內而緩解植物生理脅迫：關于喜樹堿和1 0 - 羥基喜樹堿之間的關系，我們認為喜樹堿羥基化形成1 0 ．羥基喜樹堿的反應可能不是單向的，而是可逆的，后者去羥基化后可以轉化為喜樹堿，這是處丁生

4、長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。關鍵詞：喜樹；喜樹堿；1 0 ．羥基喜樹堿；代謝動態(tài)；發(fā)育：高溫脅迫喜樹中喜紺堿和I O ．羥基喜樹堿的代謝生物學研究1 前言1 ．1 生物堿代謝生物學研究進展1 ．1 ．1 引論植物生物堿是植物在長期的生態(tài)環(huán)境適應過程中為抵御動物、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物，具有龐雜的結構類型和非常大的數(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一直是人類治療疾病的良藥，特別是最近半個世紀以來，某些生物堿被發(fā)現(xiàn)在抗癌、抗艾滋病方面有獨特的療效，生物堿已引起了醫(yī)學家和生物學家的廣泛重視和興趣，關于它的研究也不斷深入。在5 0 年代，關于生物堿被科學家廣泛接受的觀點是：生物堿只是植物氮代謝過程中的惰性最終“廢物”，對植物的生長和發(fā)育沒有太大的意義。這種生物堿的“廢物”觀可能是來源于動物生理學，我們

6、知道．動物吸收大量的蛋白質和核酸，其中含有的氮源往往超過它所能代謝的水平，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上是不太可能的。因為假如它是廢物的話，它應該在凋零的老葉中積累，而實際上含氮的天然化合物( 包括生物堿) 將從開始衰老的組織和器官中轉移到幼嫩的組織中( W i n k ，1 9 9 8 ) 。研究發(fā)現(xiàn)，生物堿在動物體內有高活性的生

7、理毒性，或口感苦澀，這樣他們就對那些草食動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生物堿的植物．曼陀羅和美國羽扇豆能分別抑制雜草生長和其它種子萌發(fā)，說明生物堿在植物異株克生過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)象說明生物堿已成為植物化學防御體系的一個重要組成部分，它的代謝是受到植物基因遺傳調控的。生

8、物堿還被認為是植保素一類的物質，但是目前關于這方面的學說還不成熟。生物堿一般是在復雜的調控機制下被吸納并積累在液泡里的，使具有毒性的生物堿遠離細胞膜，可以安全地儲存。生物堿合成和儲存的部位距離比較遠，轉運的速度和數(shù)量關系到生物堿在緊急’隋況下保護植物免受傷害的效率和程度，這里面必然存在著復雜的調控機制。生物堿在植物體內的生物學作用具有很多特殊的凋控機制，它作為植物化學防御體系的一部分是在長期的進化壓力中獲得的。但是．關于生物堿的合成部位

9、、跨膜轉運、信號傳遞、代謝調控及精確的保護機制等方面的研究f ：作有待于我們進一步的開展。1 ，1 ．2 生物堿合成部位、轉運和貯存細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) ，經植物組織培莠的沒有分化的細胞就不能經和正常植物株一樣生產生物堿或產量很低，而經分化過的培養(yǎng)綢織，比如根和芽，就穩(wěn)定地生產生物堿，這些現(xiàn)象說明，低產量的生物堿不是由丁細胞懸浮培養(yǎng)的環(huán)境不宜，而是細胞分化程