第二节 化学分类学（Chemotaxonomy）.doc

第二节 化学分类学（Chemotaxonomy） 化学分类学作为一门学科，是在20世纪60年代前后建立起来的。化学资料作为分类学证据的研究，则在200年前就开始了。长期以来，分类学家都在致力于如何把生物有机体之间的相互关系认识得更正确些，使对分类单位的安排更符合客观实际，更接近一个自然的分类和系统发育的系统，这就要求认识更多的特征来加以判别，因此，化学特征也就越来越为人们所重视。植物化学分类学是利用化学的特征，来研究植物各类群间的亲缘关系，探讨植物界的演化规律，也可以说是从分子水平上来研究植物分类和系统演化的一门学科。 植物化学分类学的主要研究任务是：研究各分类阶元（如门、纲、目、科、属和种等）所含化学成分的特性和合成途径； 探索和研究各化学成分（主要是特征性成分）在植物系统中的分布规律以及在经典分类学的基础上，从植物的化学组成所表现出来的特征，小分子化合物和大分子化合物的角度，并结合其他有关学科，来进一步研究植物的系统发育。 近20年来，植物化学分类学的发展较快，这一阶段的特点是人们的兴趣集中在植物的次生成分上，也就是次生代谢的小分子化合物上。因为这些小分子化合物在植物界的分布的确有间断，这种局限性分布，在研究植物分类和系统演化关系方面，成为有价值的分类性状。 小分子化合物作为分类性状已被应用于植物分类中。例如莎草科的单型属海滨莎（Re-mirea maritima Aubl.）原被库肯索尔（Kükenthal）放在刺子莞亚科（Rhynchosporoideae）中，但是经过醌类色素的检测，刺子莞亚科的其余种类均不含有醌类色素，而海滨莎却含有大量的醌类色素。因此，根据化学资料，支持了克恩（Kern)等人的主张将该属放在靠近富含醌类色素的莎草属附近的藨草亚科（Scirpoideae）中。又如贾恩纳西(D.E. Giannasi）根据黄酮类化合物的分布对榆科中榆亚科（Ulmoideae）和朴亚科（Celtidoideae）中属的处理进行了研究。他根据约80个种的叶片样品中黄酮类化合物的色层分析，结果表明，在这1科中黄酮类化合物可分为两大类：黄酮醇苷元（如山奈黄素、槲皮黄素和杨梅黄素）和葡基黄酮（如芹菜苷元、黄色黄素和金圣草黄素-C-苷）。有趣的是这两种化合物类型不会同时出现于同一分类单位中，因此，是一个很好的分类特征。属于含黄酮醇的有榆属、印缅榆属（Holoptelea)、刺榆属、榉属、糙叶树属、Planera、Phyllostylon、Mirandaceltis、Chaetoptelea、Ampelocera和Barbeya等属；含葡基黄酮的有朴属、青檀属、山黄麻属、Parasponia、Lozanella、Chaetachme和Plagioceltis等属。此外，对8种白颜树属(Gironniera）植物进行了分析，其中3种含黄酮醇，5种含葡基黄酮。根据黄酮类型的不同，使经典分类法难以处理的属如Chaetoptelea， Mirandaceltis和Plagioceltis等，有了明确的归属。上述情况充分表明黄酮类化合物在榆科分类中是一个出色的特征，它不仅提供了分亚科的标准，而且对某些属和亚属的划分也提供了依据。小分子化合物应用于高等级分类的例子如苄基异喹啉类生物碱，此类生物碱在生物合成上的一致性以及在植物中呈连续分布状态，使其在被子植物中成为非常有用的分类学指标。苄基异喹啉类生物碱对于把罂粟科（Papaveraceae）和马兜铃科（Aristolochiaceae）放到木兰亚纲中去是重要的性状。很久以来，罂粟科就被认为与一些含有糖醇酯的科有密切亲缘关系，这些科包括白花菜科、十字花科和木犀草科（Resedaceae），并曾经与这些科一起组成Rhoeadales目。但是，在罂粟科中并不含有糖醇酯，而含有苄基异喹啉类生物碱（在Rhoeadales目中的其他科都不含苄基异喹啉类生物碱），再结合形态学上的特征，就使人们将罂粟科从Rhoeadales目中分出来而与其他含有苄基异喹喹类生物碱的科紧密地连在一起。马兜铃科特有的硝基化合物、马兜铃酸及其衍生物等，它们在生物合成上与苄基异喹啉类生物碱密切相关，都是由4个阿朴啡生物碱衍生而来，这一事实便支持了将马兜铃科放在木兰亚纲中的观点。另一个有价值的例子是根据甜菜拉因的存在与否来划定石竹目（Caryophyllales）。甜菜拉因是一类含氮的红色素和黄色素化合物，仅发现于石竹目和担子菌类（Basidiomycetes）的少数种中，它在结构上和生源上都大不同于那些分布更广泛的花色苷。仙人掌科和刺戟科（Didiereaceae）由于存在甜菜拉因而被现代植物分类学家将它们放到石竹目中。其他一些科如Bataceae环蕊科（Gyrostemonaceae)、Rhabdoden