植物次生物质研究进展..pptVIP

植物次生物质研究进展 除了糖类、脂肪、核酸和蛋白质等基本有机物之外，植物体中还有许多其他有机物，如萜类、酚类和生物碱等，它们是由糖类等有机物代谢衍生出来的物质，称为次级产物（secondary product）。 次级产物贮存在液泡或细胞壁中，是代谢的最终产物，除了极少数之外，大部分不再参加代谢活动。但却有着重要的生理功能及商业应用价值。 某些次级产物是植物生命活动必需的，如吲哚乙酸、赤霉素等植物激素。 叶绿素、类胡萝卜素和花色素等色素以及木质素等都属于次级产物。它们的存在使植物体具有一定的色、香、味，吸引昆虫或动物来传粉和传播种子，亦有防御天敌的作用。 某些次级产物往往是重要的药物（如奎宁碱）或工业原料（如橡胶），深受人们重视。 植物次生物质研究进展 一、植物次生物质的性质和种类 20世纪50年代开始，大量使用有机合成杀虫剂，对害虫防治起重大作用，但也产生了严重的“3R” 残留 Residue 抗性 Resistance 害虫再猖獗 Resurgence。 二、植物次生物质对植物的保护作用 1. 防治病害 棉花中存在酚类化合物可抗黄萎病菌; 洋葱等作物表皮层中含有的儿茶酚和儿茶酸等是抵抗病菌侵染的重要成分; 松属植物中含量很高的抗菌物质赤松素能有效地防止心材腐烂。 水杨酸能诱导植物对病毒、真菌及细菌等病原物的抗性，还能诱导植物抗热、抗冷、抗旱以及抗紫外线辐射等。 1. 防治病害 植物感染病原微生物后，木质化作用加强，增加木质素以阻止病原菌进一步扩展。 植物凝聚素能防治病害，如：小麦、大豆和花生的凝聚素能抑制多种病原菌的菌丝生长和孢子萌发，水稻胚中的凝聚素能使稻瘟病的孢子凝聚成团，甚至破裂。 2. 防治虫害 有些次生物质对昆虫表现为毒杀、忌避、拒食、抗产卵、抑制昆虫生长等作用。 许多国家研制和开发的以烟碱、苦参碱、鱼藤酮、苦皮藤素为代表的植物次生物质已成功地应用于农林害虫的防治:毒芹、狼毒大戟、北乌头等植物茎叶的丙酮提取物对食叶害虫杨扇舟蛾、舞毒蛾、黄褐天幕毛虫都有毒杀作用。 2. 防治虫害 许多萜类化合物对多种昆虫有驱避、拒食和毒杀作用，如从黄杜鹃花中分离出的四环二萜化合物对斜纹夜蛾和甜菜夜蛾等都具有强烈的拒食作用和毒杀作用，还对小菜蛾有显著的产卵忌避作用和较明显的杀卵作用。 生物碱、非蛋白氨基酸、类黄酮、多炔和强心甙等是大多数昆虫的拒食剂。 2. 防治虫害 此外,植物也可产生非毒性但能降低营养价值和忌避昆虫的次生物质以减少被害，如胜红蓟次生物质对小菜蛾田间种群具有明显的控制作用，主要是避忌小菜蛾成虫产卵及降低其生殖能力。 3. 防治杂草，提高植物种间竞争能力 植物能通过产生和释放次生物质，抑制邻近的其他植物的生长发育: 水稻叶片中的 P—香豆酸含量与水稻抑制稗草生长的关系密切; 黑胡桃分泌的胡桃醌能将生长于邻近或其树冠下的番茄和苜蓿毒杀; 3. 防治杂草，提高植物种间竞争能力 白叶鼠尾草分泌的桉树脑和樟脑等，能抑制雀麦、狐茅的生长; 大豆、黄瓜的某些品系分泌的次生物质能抑制其周围杂草的生长; 番茄的根能分泌单宁等次生物质，它会对邻近的作物生长发育产生不良的影响; 苹果和梨释放的萜类挥发性物质，能抑制马铃薯的发芽。 植物的次生物质不仅能防治病、虫、杂草的危害，还能防治其他植食性动物的危害。 目前已知对植食性昆虫具有驱避、拒食、抗生、毒杀作用的植物次生化合物有13000余种，它们的化学结构已清楚，分别为： 含氮化合物约6000种， 萜类和类萜类约6000种，醌酚类约2000种， 其它（多聚炔类、糖苷类、香豆素类、木聚糖类）约为1000种 三、植物次生物质的提取技术 1. 溶剂萃取技术 借助液体萃取技术，从植物材料中分离出次生物质。首先，对植物材料进行预处理，以获取可观的萃取量。传统方法是分离、切碎、干燥和破碎。新的方法是致冷碾磨，这使产品具有较大的表面积和由于低温操作而挥发物损失较少，可产生更有效的萃取。萃取的完成需要使用食用油及一些有机溶剂(如正乙烷、醚、氯仿、苯、醇类)。萃取后，对溶剂进行简单的蒸发就能得到最终产品。 2. 蒸汽萃取技术 使用气态萃取技术比液态更好地穿过预处理的材料，产生有效的接触面积，并且，小分子的化合物在气态中的扩散度比液态要高，因此，在气态萃取过程中，次生代谢产物的回收率要超过液态萃取过程。 蒸汽蒸馏是气态萃取最普遍的形式。这种萃取技术，将装有植物材料的流动床放在多孔的支持物上，随着蒸汽连续流动，植物材料中的挥发性有机化合物由于用低的分配蒸汽气压作用于气态中被带走，而后，被这种蒸汽流携带的化合物，通过降低溶解度而很容易分离出来。 3. 超临界萃取技术 在低溶解度的气体中，需要在提高压力与温度的条件下进行气态萃取。当气体压缩与加热后，它能聚集成没有显著气液的状态，这称作