次生代謝生態(tài)

次生代謝生態(tài)次生代謝生態(tài)第1頁(yè)第一節(jié)次生代謝與生物進(jìn)化一、植物生態(tài)適應(yīng)性與次生代謝物復(fù)雜性二、生物進(jìn)化次生代謝生態(tài)第2頁(yè)植物生態(tài)適應(yīng)性一個(gè)生物最終是否得以生存，則取決于它在經(jīng)常敵正確環(huán)境條件下競(jìng)爭(zhēng)能力。因?yàn)闅夂?、地理原因改變，它們也可能改變—或適應(yīng)或遷移或滅亡。在上述三種可能性當(dāng)中，陸生植物只可能有兩條—或適應(yīng)或滅亡，它們不能遷移。要想生存就得采取對(duì)應(yīng)辦法，這就是植物產(chǎn)生次生代謝物來(lái)適應(yīng)環(huán)境改變?cè)?。次生代謝生態(tài)第3頁(yè)次生代謝物復(fù)雜性植物次生代謝存在著由低級(jí)向高級(jí)，由簡(jiǎn)單向復(fù)雜發(fā)展過(guò)程。植物次生代謝物成份類(lèi)型與植物分類(lèi)規(guī)律某本一致次生代謝生態(tài)第4頁(yè)次生代謝生態(tài)第5頁(yè)二、生物進(jìn)化

生物經(jīng)過(guò)遺傳物質(zhì)組成改變而改變。因?yàn)橐粋€(gè)遺傳基因通常決定一個(gè)蛋白質(zhì)或酶，故而遺傳基因突變將引發(fā)酶活性改變。這些遺傳基因改變可能有正效應(yīng)，使生物更適于生存，也可能有負(fù)效應(yīng)，物種承受不起環(huán)境壓力，從而滅亡。引發(fā)初生代謝路徑改變遺傳基因改變經(jīng)常是有害，偶然有益改變卻發(fā)生著進(jìn)化上主要革新，所以，生物后代所具備有益遺傳基因數(shù)是它進(jìn)化成功程度衡量指標(biāo)。次生代謝生態(tài)第6頁(yè)

生物進(jìn)化

植物產(chǎn)生許屢次生代謝物被用作威懾劑。因?yàn)檫M(jìn)化是一個(gè)連續(xù)過(guò)程，故而正如植物經(jīng)過(guò)利用這些次生代謝物而變得更善于競(jìng)爭(zhēng)一樣，草食動(dòng)物與微生物也變得更能忍受這些次生代謝物作用，并本身發(fā)展了利用這些次生代謝物各種伎倆。當(dāng)然，許屢次生代謝物對(duì)其植物本身也有害，所以，植物常把萜類(lèi)貯藏在一些特殊表面腺體中，或其它專(zhuān)化細(xì)胞隔室中與其活化酶分隔開(kāi)看來(lái)，好像這些次生代謝物對(duì)植物幾乎是一個(gè)進(jìn)化上困境，但因?yàn)樗鼈兤鹬粋€(gè)有益作用，故而己被植物忍受和適應(yīng)了。次生代謝生態(tài)第7頁(yè)第二節(jié)生物間相互作用一、次生代謝物是植物威懾劑二、植物抗蟲(chóng)次生代謝物(無(wú)公害農(nóng)藥)三、次生代謝物是異株克生劑四、植物次生代謝物與人類(lèi)健康次生代謝生態(tài)第8頁(yè)一、次生代謝物是植物威懾劑植物和以它們?yōu)槭忱ハx(chóng)通常是反抗性地平行進(jìn)化。前者產(chǎn)生新次生代謝物作為威懾劑或吸引劑(吸引昆蟲(chóng)幫助受粉)，后者就發(fā)展新感覺(jué)能力，使其能區(qū)分不一樣種植物，或產(chǎn)生新消化酶以解除毒性，甚至于還能利用這些次生代謝物。次生代謝生態(tài)第9頁(yè)

(一)威懾作用斑蝶科普羅克西普斑蝶和后蝶對(duì)含有強(qiáng)心苷和牛觚苷植物有偏愛(ài)。它們?cè)谶@類(lèi)植物上產(chǎn)卵，幼蟲(chóng)階段經(jīng)過(guò)吃該類(lèi)植物來(lái)同化強(qiáng)心苷。強(qiáng)心苷因?yàn)槠鋸?qiáng)烈苦味和致吐特征，鳥(niǎo)類(lèi)在咬吃了成蝶一個(gè)別后，都會(huì)馬上反胃嘔葉，以至于將胃里東西全部吐出來(lái)。次生代謝生態(tài)第10頁(yè)威懾作用植物產(chǎn)生強(qiáng)心苷可能最易威懾全部草食動(dòng)物。斑蝶卻不一樣，它已發(fā)展到含有能解毒和貯藏次生代謝物程度，而且還能主動(dòng)地優(yōu)先認(rèn)出含有這些強(qiáng)心苷植物，而且偏愛(ài)上了它。所以，植物次生代謝促進(jìn)了昆蟲(chóng)生存遠(yuǎn)景。因?yàn)楫?dāng)大草食動(dòng)物避開(kāi)這些植物時(shí)，其幼蟲(chóng)也防止了意外地被吞食，從而得到掩護(hù)和生存。次生代謝生態(tài)第11頁(yè)動(dòng)物進(jìn)化有動(dòng)物發(fā)展了專(zhuān)門(mén)消化或解毒酶，以消除有毒次生代謝物。比如，有種小家鼠，尤其愛(ài)吃含有強(qiáng)心苷植物(馬利筋屬植物)和含強(qiáng)心苷普羅克西普斑蝶；樹(shù)袋熊喜歡吃食大量富含萜及酚桉樹(shù)；白尾鹿愛(ài)吃富含生物堿山月桂樹(shù)和杜鵑花；人類(lèi)則更聰明，在原始時(shí)代就已經(jīng)開(kāi)始利用植物藥來(lái)防病、治病，維護(hù)自己身體健康。次生代謝生態(tài)第12頁(yè)(二)吸引作用利用次生代謝物另一個(gè)例子、就是斑蝶利用次生代謝物遺傳后代。雄蝶吃食含有吡咯雙烷生物堿植物，并能代謝這些有毒和致癌生物堿，產(chǎn)生二氫砒咯雙烷酮。在交配之前，該生物堿作為一個(gè)性吸引劑(和性激素類(lèi)似)，雄蝶在雌蝶觸角上下一個(gè)“粉?！?這個(gè)粉粒是由酮和異戊二烯組成粘滯劑)吸引雌蝶，接著就經(jīng)常引發(fā)交配。次生代謝生態(tài)第13頁(yè)三葉草蜜蜂被三烯氣味吸引來(lái)幫助三葉草傳粉。次生代謝生態(tài)第14頁(yè)捕蠅草捕蠅草生長(zhǎng)久不需施用氮肥，專(zhuān)門(mén)取食昆蟲(chóng)轉(zhuǎn)化為營(yíng)養(yǎng)。食蟲(chóng)植物還有茅膏萊、豬籠草、瓶子草和捕蟲(chóng)堇菜等。次生代謝生態(tài)第15頁(yè)次生代謝生態(tài)第16頁(yè)次生代謝生態(tài)第17頁(yè)次生代謝生態(tài)第18頁(yè)豬籠草次生代謝生態(tài)第19頁(yè)二、植物抗蟲(chóng)次生代謝物(無(wú)公害農(nóng)藥)（一）乙?！崧窂疆a(chǎn)生次生代謝物(二)乙酰—甲戊二羥酸路徑產(chǎn)生次生代謝物

(三)莽草酸路徑產(chǎn)生次生代謝物

(四)混合路徑產(chǎn)生次生代謝物(五)氨基酸路徑合成次生代謝物次生代謝生態(tài)第20頁(yè)（一）乙?！崧窂疆a(chǎn)生次生代謝物

這條路徑主要產(chǎn)物是脂肪酸及其代謝物——芳香族化合物。芳香族化合物合成聚交脂以保護(hù)植物免受細(xì)菌和真菌侵染。一些不飽和脂肪酸是許多植物種含有特征氣味揮發(fā)性化合物起源，有則能降解成愈傷激素來(lái)促使受損組織愈合。次生代謝生態(tài)第21頁(yè)(二)乙?！孜於u酸路徑產(chǎn)生次生代謝物幾類(lèi)主要天然化合物如萜類(lèi)、甾醇都是經(jīng)過(guò)乙?！孜於u酸路徑合成次生代謝物，合成這些物質(zhì)是植物防御植食性動(dòng)物主要策略。萜類(lèi)物質(zhì)能夠是昆蟲(chóng)毒劑、取食妨礙劑和產(chǎn)卵妨礙劑。次生代謝生態(tài)第22頁(yè)單萜1．?dāng)M除蟲(chóng)菊酯它是一個(gè)對(duì)昆蟲(chóng)有毒單萜化合物，使昆蟲(chóng)不能協(xié)調(diào)運(yùn)動(dòng)和被麻痹。2．苧烯和牻牛兒醇能引發(fā)昆蟲(chóng)高度興奮，低濃度時(shí)有引誘作用，高濃度時(shí)則相反3．香茅醇這是一個(gè)產(chǎn)卵妨礙劑單萜化合物次生代謝生態(tài)第23頁(yè)4．倍半萜內(nèi)酯它是倍半萜中一大類(lèi)、存在于許多植物中。對(duì)一些鱗翅目害蟲(chóng)、甲蟲(chóng)、蝗蟲(chóng)有毒害作用。棉酚是一個(gè)倍半花內(nèi)酯，主要存在于棉花花、葉和其它部位油腺中，它對(duì)許多棉蟲(chóng)有毒害作用，其活性在于它與蛋白質(zhì)作用形成復(fù)合物而降低了消化，或與消化酶作用而造成消化酶活性喪失。次生代謝生態(tài)第24頁(yè)5．二萜不揮發(fā)，主要存在于植物樹(shù)脂中，鋸蜂取食含高濃度二萜化合物樹(shù)脂，其生長(zhǎng)受到妨礙，發(fā)育時(shí)間延長(zhǎng)，死亡率提升，次生代謝生態(tài)第25頁(yè)6.三萜

主要有葫蘆素和皂角苷。葫蘆素有A、B、D、E、F、I、J八種，共中葫蘆素D是最主要化合物皂角苷對(duì)蝸類(lèi)、夜蛾、葉甲都有毒或妨礙它們?nèi)∈场⑵渥饔脵C(jī)理可能是因?yàn)樵斫擒张c腸中游離甾醇化合物相連而降低了甾醇化合物供給，這么就干擾了幼蟲(chóng)脫皮。次生代謝生態(tài)第26頁(yè)(三)莽草酸路徑產(chǎn)生次生代謝物

肉桂酸和單寧都是經(jīng)過(guò)莽草酸路徑合成次生代謝物。常見(jiàn)羥基化肉桂酸是咖啡酸、3-咖啡奎尼酸，即綠原酸。蕓香苷和綠原酸對(duì)谷實(shí)夜娥有毒。單寧在植物中起防御植食性昆蟲(chóng)作用。它首先妨礙昆蟲(chóng)對(duì)食料中蛋白質(zhì)消化，更主要是妨礙昆蟲(chóng)對(duì)消化后營(yíng)養(yǎng)成份吸收。香豆素普通分布在植物根和皮中，對(duì)病毒、細(xì)菌、真菌、脊椎動(dòng)物和無(wú)脊椎動(dòng)物都含有毒性，飼料中0.1%呋喃香豆素能引發(fā)南方灰翅夜蛾l00％死亡。次生代謝生態(tài)第27頁(yè)(四)混合路徑產(chǎn)生次生代謝物

1．黃酮類(lèi)化合物2．苯醌次生代謝生態(tài)第28頁(yè)

1．黃酮類(lèi)化合物

由莽草酸路徑和乙酰輔酶A路徑所產(chǎn)生，其中最為廣泛分布有4類(lèi)—花色素苷類(lèi)、黃酮醇類(lèi)、黃酮類(lèi)、異黃酮類(lèi)?；ㄉ剀瘴齽?dòng)物和昆蟲(chóng)來(lái)傳粉或散布種子，黃酮醇和黃酮對(duì)植食性動(dòng)物含有抗生作用，異黃酮(如魚(yú)藤酮)對(duì)許多昆蟲(chóng)有毒。次生代謝生態(tài)第29頁(yè)

2．苯醌

苯醌合成路徑有各種，既可由乙?！崧窂剑部捎梢阴！孜於u酸和莽草酸路徑產(chǎn)生。苯醌對(duì)很多昆蟲(chóng)有毒，對(duì)細(xì)菌和真菌生長(zhǎng)也有影響。次生代謝生態(tài)第30頁(yè)(五)氨基酸路徑合成次生代謝物

氨基酸路徑主要產(chǎn)物為生物堿：非蛋白氨基酸是一大類(lèi)植物毒素，存在于很多他物中，但主要存在于豆類(lèi)植物種子中，從植物中分離并定性非蛋白氨基酸約有600中，它們作用主要是使種子免受昆蟲(chóng)為害。次生代謝生態(tài)第31頁(yè)(五)氨基酸路徑合成次生代謝物1、毒芹堿毒片堿是單環(huán)化合物，是一個(gè)簡(jiǎn)單生物堿。2馬錢(qián)子堿五環(huán)化合物、對(duì)植食性動(dòng)物有毒。3．煙堿已經(jīng)作為殺蟲(chóng)劑其它如吡咯生物堿、喹啉生物堿、吲哚生物堿等對(duì)植食性動(dòng)物有毒。因?yàn)樯飰A含有含氮結(jié)構(gòu)，它干擾神經(jīng)系統(tǒng)中乙酰膽堿作用。

4．DMDP

是一個(gè)多羥基生物堿，也是一個(gè)昆蟲(chóng)消化酶妨礙劑，其濃度力0.03％時(shí)就能殺死四紋豆象幼蟲(chóng)。次生代謝生態(tài)第32頁(yè)三、次生代謝物是異株克生劑植物彼此間相互作用猛烈程度不亞于植物與昆蟲(chóng)間相互作用，但這些相互作用普通是非專(zhuān)一性，一個(gè)植物在地面上是經(jīng)過(guò)樹(shù)葉、樹(shù)脂等將次生代謝物釋放到環(huán)境中、在地下是經(jīng)過(guò)根作用把次生代謝物質(zhì)釋放到土壤中。這些化合物抑制其它植物發(fā)芽或生長(zhǎng)，以降低其它植物競(jìng)爭(zhēng)能力、這就是異株相克現(xiàn)象。這些次生代謝物叫異株克生劑。次生代謝生態(tài)第33頁(yè)方式在地面上，這類(lèi)植物經(jīng)過(guò)雨水淋洗和揮發(fā)方法來(lái)散布次生代謝物。干旱氣候條件下，幾乎專(zhuān)門(mén)利用揮發(fā)性方法、其揮發(fā)性化合物通常是單萜化合物；在潮濕環(huán)境〔如熱帶麗林〕下，則利用雨水淋洗方法，其雨水淋洗物是酚及其它水溶性化合物。次生代謝生態(tài)第34頁(yè)種類(lèi)經(jīng)過(guò)莽草酸路徑生成很多酚類(lèi)化合物是異株克生劑，比如對(duì)-羥基苯酸、香豆酸、阿魏酸、對(duì)-香豆酸等。多酮類(lèi)化合物加胡桃醌是限制胡桃樹(shù)下及周?chē)参锷L(zhǎng)化合物，它在體內(nèi)以對(duì)應(yīng)氫酮存在，雨水把它從葉子淋洗到土壤中并氧化為胡桃醌。次生代謝生態(tài)第35頁(yè)動(dòng)物昆蟲(chóng)與昆蟲(chóng)相互作用，動(dòng)物之間相互作用，植物與微生物之間相互作用，很多競(jìng)爭(zhēng)都是利用次生代謝物來(lái)進(jìn)行。惟獨(dú)人類(lèi)除了自己，沒(méi)有天敵或競(jìng)爭(zhēng)者，所以幾乎不產(chǎn)生次生代謝物。次生代謝生態(tài)第36頁(yè)四、植物