第四章 影响植物次生代谢的因素 主要内容• •第一节 初生代谢与酶对次生代谢的影响• •第二节第二节 环境因素对次生代谢的影响环境因素对次生代谢的影响• •第三节第三节 遗传因素对次生代谢的影响遗传因素对次生代谢的影响 第一节 初生代谢与酶对次生代谢的影响• •一、初生代谢对次生代谢的影响• •二、酶对次生代谢的影响 第二节第二节 环境因素对次生代谢的影响环境因素对次生代谢的影响• •一、地理环境• •二、光对次生代谢的影响• •三、温度对次生代谢的影响• •四、土壤因素对次生代谢的影响 一、地理环境• •（1） 海拔 • •（2） 地理位置 （1） 海拔 不同海拔影响药用植物次生代谢产物的形成如：不同海拔影响药用植物次生代谢产物的形成如：• • 生长在低海拔的假薄荷（如乌鲁木齐、乌苏、吐生长在低海拔的假薄荷（如乌鲁木齐、乌苏、吐鲁番），主含氧化胡椒酮（鲁番），主含氧化胡椒酮（4.1%4.1%～～63.0%63.0%）、氧化椒）、氧化椒烯酮烯酮30.0%30.0%～～53.9%53.9%，不含或仅含少量胡薄荷酮与薄荷，不含或仅含少量胡薄荷酮与薄荷酮；酮；• • 生长在高海拔地区（如阿勒泰、塔城等）既有氧生长在高海拔地区（如阿勒泰、塔城等）既有氧化胡椒酮（化胡椒酮（23.5%23.5%～～48.8%48.8%）、氧化胡椒烯酮（）、氧化胡椒烯酮（10.8%10.8%～～21.5%21.5%），也含一定量的胡薄荷酮（），也含一定量的胡薄荷酮（8.1%8.1%～～35.0%35.0%）和薄荷酮（）和薄荷酮（9.0%9.0%～～15.6%15.6%）。
黄花烟草• • 黄花烟草在海拔黄花烟草在海拔800 m800 m含烟碱含烟碱3.58%3.58%，，在在2 000 m2 000 m含含5.44%5.44%；；• • 麻黄• • 生长在赤峰的麻生长在赤峰的麻黄生物碱含量黄生物碱含量（（1.4%1.4%）低于大同）低于大同的（的（1.8%1.8%～～1.9%1.9%）• • 厚叶岩白菜• • 厚叶岩白菜生长厚叶岩白菜生长在海拔在海拔400 m400 m处，根处，根茎中鞣质含量为茎中鞣质含量为15%15%，生长在海拔，生长在海拔2 2 300~2 400 m300~2 400 m处的含处的含量达量达2.5%2.5%，中海拔地，中海拔地区的鞣质含量则介于区的鞣质含量则介于两者之间两者之间 （2） 地理位置• • 同一种植物生长在不同的地区，形成了不同的同一种植物生长在不同的地区，形成了不同的次生代谢产物如分布于不同地区的薄荷所含有的主次生代谢产物如分布于不同地区的薄荷所含有的主要成分不同。
要成分不同• • 分布于南方各省区的主要含有薄荷酮和胡薄荷酮；分布于南方各省区的主要含有薄荷酮和胡薄荷酮；• • 分布在北方新疆、辽宁等地的主要含有氧化胡椒分布在北方新疆、辽宁等地的主要含有氧化胡椒酮和氧化胡椒烯酮；酮和氧化胡椒烯酮；• • 分布在西南各省区的主要含有香芹酮和柠檬烯；分布在西南各省区的主要含有香芹酮和柠檬烯；• • 分布在苏皖地区的主要含有薄荷酮和薄荷醇乙酯分布在苏皖地区的主要含有薄荷酮和薄荷醇乙酯 因此不同的地理环境不仅影响药用植物次生代谢因此不同的地理环境不仅影响药用植物次生代谢产物的含量，而且影响其化学组成产物的含量，而且影响其化学组成 二、光对次生代谢的影响• • 光是植物发育的重要生态因素，它作为一种调光是植物发育的重要生态因素，它作为一种调节信号调节植物各种生理代谢过程光对于黄酮、节信号调节植物各种生理代谢过程光对于黄酮、黄酮醇、花色素苷、蒽醌、多酚、挥发油、萜烯及黄酮醇、花色素苷、蒽醌、多酚、挥发油、萜烯及其他次生代谢物的合成和积累具有重要影响。
其他次生代谢物的合成和积累具有重要影响 金银花• • 光照对秦岭金光照对秦岭金银花绿原酸积累动态银花绿原酸积累动态的影响，主要表现为的影响，主要表现为生长在阳坡的植物叶、生长在阳坡的植物叶、花蕾、茎中的绿原酸花蕾、茎中的绿原酸含量均高于生长在阴含量均高于生长在阴坡的同类样品坡的同类样品 穿心莲• • 北京植物所药用研北京植物所药用研究组发现，穿心莲总究组发现，穿心莲总内脂含量在全光照条内脂含量在全光照条件下，较遮荫条件的件下，较遮荫条件的高高1010％％~)~)％，光对次生％，光对次生代谢的影响可能通过代谢的影响可能通过光合磷酸化而发生光合磷酸化而发生 三、温度对次生代谢的影响• • 高温高湿的土壤有利于无氮化合物的合成，不高温高湿的土壤有利于无氮化合物的合成，不利于生物碱的合成，而高温低湿环境有利于生物碱利于生物碱的合成，而高温低湿环境有利于生物碱的积累，不利于碳水化合物和脂肪的合成的积累，不利于碳水化合物和脂肪的合成• • 对于某种药用植物来说，在不同的海拔高度生对于某种药用植物来说，在不同的海拔高度生长状况有一定差异。
海拔高度对药用植物生长的影长状况有一定差异海拔高度对药用植物生长的影响实质上是温度和湿度的影响，从而导致了同一种响实质上是温度和湿度的影响，从而导致了同一种植物次生代谢吻含量上的差异植物次生代谢吻含量上的差异 山莨菪• • • • 产于青藏高原的山产于青藏高原的山莨菪碱含量随海拔的莨菪碱含量随海拔的升高而增三白叶草升高而增三白叶草的环境湿度能决定基的环境湿度能决定基因型，进而影响药材因型，进而影响药材品质产生差异品质产生差异• • 因此、遗传因素因此、遗传因素的多态性和生物因素的多态性和生物因素的多样性，都能对植的多样性，都能对植物次生代谢物的含量物次生代谢物的含量产生影响产生影响 四、土壤因素对次生代谢的影响• • 土壤是植物生长的基础，由于土壤类型、质土壤是植物生长的基础，由于土壤类型、质地、含水量、地、含水量、pHpH值、肥力状况以及所含微量元素值、肥力状况以及所含微量元素的不同，造成了植物次生代谢物含量的差异研的不同，造成了植物次生代谢物含量的差异研究表明，某种微量元素的短缺，可能影响某种次究表明，某种微量元素的短缺，可能影响某种次生代谢物的合成量生代谢物的合成量( (吴炳辅等，吴炳辅等，1986)1986)。
药用植物药用植物微量元素含量与其生长的土壤中该元素水平密切微量元素含量与其生长的土壤中该元素水平密切相关 微量元素的吸收• • 植物吸收土壤中的微量元素，存在着主动吸收和植物吸收土壤中的微量元素，存在着主动吸收和被动吸收的问题选择性地吸收和富集与植物的基因被动吸收的问题选择性地吸收和富集与植物的基因有关，同时它又与外界的生长条件有关也就是说，有关，同时它又与外界的生长条件有关也就是说，它既受自身遗传因素的影响它既受自身遗传因素的影响( (主动吸收主动吸收) )，也受产地等，也受产地等生态因素的影响生态因素的影响( (被动吸收被动吸收) )，二者所占比例各是多少，，二者所占比例各是多少，通常是很难确定的因此，在分析微量元素对次生代通常是很难确定的因此，在分析微量元素对次生代谢物合成积累的影响时，要综合分析，更应注重植物谢物合成积累的影响时，要综合分析，更应注重植物自身吸收朗微量元素，因为植物吸收的微量元素与其自身吸收朗微量元素，因为植物吸收的微量元素与其自身的次生代谢物的合成积累直接发生关系自身的次生代谢物的合成积累直接发生关系 第三节 遗传因素对次生代谢的影响• •一、植物多样性对次生代谢的影响• •二、植物染色体与染色体组多态性对次生代谢的影响 一、植物多样性对次生代谢的影响• • 长期野生或栽培的植物品种，由于自然选择和入长期野生或栽培的植物品种，由于自然选择和入工培育，产生了适应于不同纬度、不同海拔、不同土工培育，产生了适应于不同纬度、不同海拔、不同土壤和不同耕作制度的植株生态型，形成了植物的多样壤和不同耕作制度的植株生态型，形成了植物的多样性和生理代谢上的复杂性。
性和生理代谢上的复杂性 • • 不同生态型的同一种植物，即使现在处于同一年不同生态型的同一种植物，即使现在处于同一年龄、同一生长时期，是生长在同一立地条件下，其不龄、同一生长时期，是生长在同一立地条件下，其不同生态型个体的次生代谢物含量仍有较大差异，而是同生态型个体的次生代谢物含量仍有较大差异，而是是复杂多样的是复杂多样的 杜仲• •例如杜仲，在同一立地条件下生长的同一年龄、例如杜仲，在同一立地条件下生长的同一年龄、同一生长时期的不同无性系，次生代谢物含量同一生长时期的不同无性系，次生代谢物含量存在显著差异存在显著差异 二、植物染色体与染色体组多态性对次生代谢的影响• •1 1．对次生代谢物含量的影响．对次生代谢物含量的影响 • •2 2对次生代谢物成分种类的影响对次生代谢物成分种类的影响 1．对次生代谢物含量的影响• • 染色体是遗传信息的载体，染色体数目与结染色体是遗传信息的载体，染色体数目与结构的变化往往会对表型特征及次生代谢物含量产构的变化往往会对表型特征及次生代谢物含量产生很大影响现有资料表明，染色体数目的变异生很大影响。
现有资料表明，染色体数目的变异对植物次生代谢物具有很重要的影响例如，对植物次生代谢物具有很重要的影响例如，Rowson(1944)Rowson(1944)发现曼佗罗四倍体植株叶中生物碱发现曼佗罗四倍体植株叶中生物碱的含量比二倍体要高许多，同样的颠茄同源四倍的含量比二倍体要高许多，同样的颠茄同源四倍体植株生物碱含量比二倍体高出体植株生物碱含量比二倍体高出15361536％；多倍体％；多倍体植株中生物碱的含量高于二倍体植株是个普遍的植株中生物碱的含量高于二倍体植株是个普遍的趋势趋势 2、对次生代谢物成分种类的影响• • 除了在次生代谢物含量上有明显差异以外，不同除了在次生代谢物含量上有明显差异以外，不同倍性植株有时在次生代谢物成分种类上也存在明显的倍性植株有时在次生代谢物成分种类上也存在明显的差异 • • 对印度洋葱不同细胞型中有关的次生代谢物进行对印度洋葱不同细胞型中有关的次生代谢物进行比较研究、发现不同细胞型在成分种类上有明显差异比较研究、发现不同细胞型在成分种类上有明显差异• • 对欧蓍草对欧蓍草( (锯齿单锯齿单) )的研究也说明了同样的问题。
的研究也说明了同样的问题发现欧蓍草三倍体植株在整个生长季节中，体内含有发现欧蓍草三倍体植株在整个生长季节中，体内含有一种叫甘菊色素的成分，而六倍体植株在同样的生长一种叫甘菊色素的成分，而六倍体植株在同样的生长季节中却不含有这种成分这种差异在医学上是非常季节中却不含有这种成分这种差异在医学上是非常重要的，因为甘菊色素对人和动物来说是一种细胞色重要的，因为甘菊色素对人和动物来说是一种细胞色素，能促进细胞溶解，因而选用不同倍性的核株入药，素，能促进细胞溶解，因而选用不同倍性的核株入药，可导致两种完全不同的结果可导致两种完全不同的结果 第五章第五章 药用植物次生代谢的调控药用植物次生代谢的调控• •一、优良品种的选育一、优良品种的选育• •二、多倍体植物的培育二、多倍体植物的培育• •三、转基因植物三、转基因植物 。