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植物次生代謝的概念及主要功能概述

植物次生代謝及其產(chǎn)物

次生代謝的概念最早于1891年由Kossel明確提出,次生代謝是指生物合成生命非必需物質(zhì)并儲(chǔ)存次生代謝產(chǎn)物的過程。植物次生代謝過程是植物在長期進(jìn)化中對(duì)生態(tài)環(huán)境適應(yīng)的結(jié)果,它在處理植物與生態(tài)環(huán)境的關(guān)系中充當(dāng)著重要的角色。植物的初生代謝和次生代謝之間并沒有清晰的界限。如圖所示:

對(duì)植物來說:植物次生代謝是次生物質(zhì)在植物體內(nèi)合成和分解的化學(xué)過程。植物次生代謝物質(zhì),指的是不直接參與生長發(fā)育對(duì)植物的生態(tài)適應(yīng)有重要作用的一類物質(zhì)。這類物質(zhì)的產(chǎn)生和分布往往局限在某一個(gè)或分類學(xué)上相近的幾個(gè)植物種類。

植物在逆境中一般會(huì)開啟至少20條次生代謝途徑,其中有5條途徑對(duì)形成植物的化感物質(zhì)及品質(zhì)與風(fēng)味物質(zhì)影響顯著。分別是生物堿代謝途徑,產(chǎn)生含氮化合物;酚類衍生物代謝途徑,產(chǎn)生酚類化合物;類黃酮類化合物代謝途徑,產(chǎn)生黃酮類化合物;有機(jī)酸代謝途徑,功能是改變pH值和果實(shí)風(fēng)味;萜類代謝途徑,產(chǎn)生萜烯類和甾類化合物。

植物次生代謝產(chǎn)物是由次生代謝產(chǎn)生的一類細(xì)胞生命活動(dòng)或植物生長發(fā)育正常運(yùn)行的非必需的小分子有機(jī)化合物,其產(chǎn)生和分布通常有種屬、器官、組織以及生長發(fā)育時(shí)期的特異性。這些次生代謝產(chǎn)物可分為苯丙素類、醌類、黃酮類、單寧類、類萜、甾體及其甙、生物堿七大類。

 

植物次生代謝產(chǎn)物的主要功能

植物生長過程中遇到任何一種脅迫,都會(huì)開啟次生代謝途徑,形成維系自身生長和抵抗不良環(huán)境的物質(zhì)。它們?cè)谥参锱c植物、植物與微生物及植物與昆蟲之間的關(guān)系中行使著重要的化學(xué)生態(tài)學(xué)功能。

在植物與植物之間的作用:德國科學(xué)家Molisch先提出了化感作用一詞,指植物在其生長發(fā)育過程中,通過向環(huán)境釋放出特定的代謝產(chǎn)物,改變其周圍的微生態(tài)環(huán)境,影響周圍其他植物生長發(fā)育,導(dǎo)致植物間相互排斥或促進(jìn)。作物化感作用在可持續(xù)除草手段的開發(fā)、合理作物輪換順序的設(shè)計(jì)及合理作物復(fù)合群體的構(gòu)建等方面有重要應(yīng)用價(jià)值。具有化感作用的化學(xué)物質(zhì)被稱作化感作用化合物,簡稱化感物質(zhì)。化感物質(zhì)的組成成分大體上可以分為十幾類:水溶性有機(jī)酸,直鏈醇,脂肪族醛和酮,簡單不飽和內(nèi)酯,萘醌,蒽醌和復(fù)合醌,簡單酚,苯甲酸及其衍生物,肉桂酸及其衍生物,類黃酮,單寧,類萜和甾類化合物,氨基酸和多肽,生物堿和氰醇等。

在植物與病原菌之間的作用:致病微生物的侵襲是危害植物生存的一大重要因素,植物次生代謝產(chǎn)物在提高植物抗病能力方面也起著舉足輕重的作用。按照作用機(jī)制的不同,我們可以把參與抗病的次生代謝物分成三大類。第一類是直接參與化學(xué)防御的植物毒素和植保素,可抵御病、蟲、草害。第二大類是一些參與抗病的信號(hào)分子,其中有植物激素茉莉酸和水楊酸,還有最近發(fā)現(xiàn)在植物系統(tǒng)獲得性抗病中起重要作用的賴氨酸代謝物-羥基哌啶酸等。第三類參與了植物的結(jié)構(gòu)或物理防御,多為大分子次生代謝物,如角質(zhì)、木栓質(zhì)、木質(zhì)素和類黑色素等組成型高分子量次生代謝物可充當(dāng)病原菌侵入的物理障礙。

在植物與昆蟲之間的作用:害蟲是嚴(yán)重影響農(nóng)作物產(chǎn)量和品質(zhì)的重要因素。植物可通過體內(nèi)營養(yǎng)物質(zhì)含量的變化降低對(duì)害蟲的吸引力,營養(yǎng)物質(zhì)也可參與防御反應(yīng)來提高植物抗蟲性。例如,單寧酸對(duì)首楷象甲蟲,多酚對(duì)果園秋尺蛾等具有影響發(fā)育或抑制生長等效應(yīng);植物次生代謝物具有抗蟲作用,可對(duì)害蟲的行為、取食、消化等造成影響達(dá)到抵御蟲害的目的。例如榭皮素對(duì)墨西哥棉鈴蟲,α-鐵杉內(nèi)酯和桑色素對(duì)紋棘胚小盆具有刺激取食的效應(yīng);植物防御酶參與抗蟲反應(yīng)的發(fā)生,并維持植物體內(nèi)正常生長代謝平衡來提高植物抗蟲能力;植物激素信號(hào)途徑有助于植物防御基因的表達(dá)、防御反應(yīng)的發(fā)生以及抗蟲物質(zhì)的產(chǎn)生,從而增強(qiáng)寄主植物的抗蟲性;此外,植物界也存在誘導(dǎo)型抗蟲次生代謝物,已在節(jié)肢食草昆蟲取食誘導(dǎo)作用下的利馬豆、玉米、黃瓜等13個(gè)屬的作物20個(gè)種中發(fā)現(xiàn)揮發(fā)性異戊二烯及莽草酸等代謝途徑合成的次生代謝物,吸引捕食者或寄生蜂等害蟲天敵。

植物次生代謝物與作物(植物)的營養(yǎng)品質(zhì)、保健品質(zhì)的關(guān)系:植物次生代謝物中如:白藜蘆醇、類黃酮類、多酚、兒茶酚、胡蘿卜素、葉黃素、番茄紅素、皂苷、超氧化物歧化酶(SOD)、維生素A、維生素C、維生素E等,這些物質(zhì)與人類健康關(guān)系密切,被列為人類必需營養(yǎng)物質(zhì)。萜類中的β胡蘿卜素、黃酮類或異黃酮類中多種成分與人類健康密切相關(guān)。植物次生代謝物中如生物堿、酚類、萜類、類黃酮類等能提高農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)、色澤、品相和延長貯藏期;如特殊氨基酸、芳香劑、類黃酮類化合物、適當(dāng)?shù)挠袡C(jī)酸與糖的比例和一些萜類物質(zhì)與風(fēng)味相關(guān)。

其它(與環(huán)境之間的關(guān)系)

抗逆(干旱、寒冷、熱害、鹽堿)抗災(zāi)害性天氣物質(zhì):又稱滲透物質(zhì)或稱非生物因子,例如:脯氨酸、甜菜生物堿、脫落酸、可溶性糖等。

激素物質(zhì):共同參與和調(diào)控植物生長發(fā)育和對(duì)環(huán)境的適應(yīng)性。目前被確認(rèn)植物體內(nèi)有九種內(nèi)源激素:赤霉素、脫落酸、生長素、細(xì)胞分裂素、乙烯、油菜素類固醇、多胺、茉莉酸、水楊酸。

在逆境中起著應(yīng)激指揮作用的物質(zhì):由各種逆境誘導(dǎo)形成新的蛋白質(zhì)(或稱為酶),統(tǒng)稱為逆境蛋白。包括:病程相關(guān)蛋白、熱激蛋白、冷響應(yīng)蛋白、耐鹽相關(guān)蛋白等。

 

索萊寶植物次生代謝相關(guān)生化檢測(cè)試劑盒

產(chǎn)品貨號(hào)

產(chǎn)品名稱

BC3130-50T/48S

甜菜堿含量檢測(cè)試劑盒

BC3135-100T/96S

甜菜堿含量檢測(cè)試劑盒

BC4200-50T/48S

木質(zhì)素含量檢測(cè)試劑盒

BC4205-100T/96S

木質(zhì)素含量檢測(cè)試劑盒

BC0290-50T/48S

脯氨酸(PRO)含量檢測(cè)試劑盒

BC0295-100T/96S

脯氨酸(PRO)含量檢測(cè)試劑盒

BC0030-50T/48S

植物可溶性糖含量檢測(cè)試劑盒

BC0035-100T/96S

植物可溶性糖含量檢測(cè)試劑盒

BC1420-50T/24S

維生素E檢測(cè)試劑盒

BC1425-100T/48S

維生素E檢測(cè)試劑盒

BC4330-50T/48S

植物類胡蘿卜素含量檢測(cè)試劑盒

BC4335-100T/96S

植物類胡蘿卜素含量檢測(cè)試劑盒

BC0170-50T/24S

超氧化物歧化酶(SOD)活性檢測(cè)試劑盒

BC0175-100T/48S

超氧化物歧化酶(SOD)活性檢測(cè)試劑盒

BC1390-50T/48S

單寧含量檢測(cè)試劑盒

BC1395-100T/96S

單寧含量檢測(cè)試劑盒

BC4070-50T/24S

單寧酶活性檢測(cè)試劑盒

BC4075-100T/48S

單寧酶活性檢測(cè)試劑盒

BC0980-50T/48S

乙酰輔酶A含量檢測(cè)試劑盒

BC0985-100T/96S

乙酰輔酶A含量檢測(cè)試劑盒

BC1580-50T/48S

谷氨酸(Glu)含量檢測(cè)試劑盒

BC1585-100T/96S

谷氨酸(Glu)含量檢測(cè)試劑盒

 

備注:

索萊寶生化試劑盒貨號(hào)以“0”、“5”結(jié)尾,分別代表兩類反應(yīng)體系。以“0”結(jié)尾的代表試劑盒所用方法為分光光度法(反應(yīng)體系約1mL),可以用分光光度計(jì)進(jìn)行檢測(cè);以“5”結(jié)尾的試劑盒代表所用方法為微量法(反應(yīng)體系約0.2mL),可以用分光光度計(jì)或者酶標(biāo)儀進(jìn)行檢測(cè)。

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