中國(guó)科學(xué): 生命科學(xué) 2013 年 第43 卷 第12 期: 1030 ~ 1046 SCIENTIA SINICA Vitae SCIENCE CHINA PRESS 評(píng) 述 中國(guó)知名大學(xué)及研究院所專欄 中國(guó)科學(xué)院上海生命科學(xué)研究院植物生理生態(tài)研究所專輯 植物萜類次生代謝及其調(diào)控 王凌健, 方欣, 楊長(zhǎng)青, 李建戌, 陳曉亞* 中國(guó)科學(xué)院上海生命科學(xué)研究院植物生理生態(tài)研究所, 植物分子遺傳國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 上海 200032 * 聯(lián)系人, E-mail: xychen@ 收稿日期: 2013-09-19; 接受日期: 2013-10-21 國(guó)家重點(diǎn)基礎(chǔ)研究發(fā)展計(jì)劃(批準(zhǔn)號(hào): 2013CB127000)和國(guó)家自然科學(xué)基金(批準(zhǔn)號(hào):資助項(xiàng)目 doi: 10.1360/052013-307 摘要 植物次生代謝在植物生長(zhǎng)發(fā)育、環(huán)境適應(yīng)、抵御病蟲害等方面發(fā)揮著重要作用, 這些 關(guān)鍵詞 天然產(chǎn)物組成地球上最豐富的有機(jī)化合物的寶庫(kù). 萜類是植物代謝產(chǎn)物中種類最多的一類, 次生代謝 萜類 具有重要的生理和生態(tài)功能, 一些成分還有應(yīng)用價(jià)值. 近十幾年來, 人們?cè)谳祁惢衔锏姆?生物合成 離、鑒定、應(yīng)用、生物合成、相關(guān)基因與基因族、酶蛋白結(jié)構(gòu)和功能、代謝調(diào)控以及代謝工程 代謝調(diào)控 等各方面取得了重大進(jìn)展. 本文概述了植物萜類化合物代謝及其調(diào)控領(lǐng)域的研究進(jìn)展與發(fā) 基因工程 展趨勢(shì). 植物固著生活, 不可移動(dòng), 通過產(chǎn)生種類繁多的 被分為萜類、生物堿、苯丙烷類和相關(guān)苯基化合物. 次生代謝產(chǎn)物(secondary metabolites)適應(yīng)瞬息萬變的 迄今為止, 人類從事次生代謝產(chǎn)物的分離已近200 年, 生存環(huán)境. 這些次生代謝產(chǎn)物往往貯存在植物的某 鑒定了近 10 萬種分子結(jié)構(gòu), 但是大部分化合物的代 一特定器官或組織中, 具有類群物種特異性, 在植物 謝途徑仍不清楚. 抵御逆境脅迫與病蟲害、生物間相互作用以及傳遞信 萜類是由異戊二烯(C5)為基本單元構(gòu)成的一類 息等方面發(fā)揮重要作用. 特別值得一提的是在與昆 烴類化合物, 根據(jù)其異戊二烯單元的數(shù)目分為單萜 蟲或食草動(dòng)物的協(xié)同進(jìn)化過程中, 植物產(chǎn)生的各種 (C10) 、倍半萜(C15) 、二萜(C20) 、三萜(C30) 、四萜 次生代謝產(chǎn)物也與人類的營(yíng)養(yǎng)與健康密切關(guān)聯(lián). 目 (C40)和多萜(C40); 同時(shí)還可再根據(jù)萜類分子結(jié)構(gòu) 前有超過 60% 的抗癌藥和 75%治療感染性疾病的藥 中碳環(huán)的有無和數(shù)目, 進(jìn)一步分為鏈萜、單環(huán)萜、雙 物來源于天然產(chǎn)物或其類似物[1], 這些天然產(chǎn)物絕大 環(huán)萜、三環(huán)萜、四環(huán)萜等. 許多萜類是含氧衍生物, 所 部分屬于植物次生代謝物, 在植物體內(nèi)一般含量較 以萜類化合物又可分為醇、酸、酮、羧酸、酯及苷等 低. 雖然現(xiàn)有的作物已被馴化長(zhǎng)達(dá)上千甚至上萬年, 萜類. 在植物次生代謝產(chǎn)物中萜類的結(jié)構(gòu)與種類最 但人類對(duì)次生代謝產(chǎn)物的定向選擇才剛開始. 越來 為豐富, 迄今已有近5 萬多個(gè)萜類分子及其衍生物的 越多的工作顯示, 植物對(duì)病害和蟲害的抗性在很大 結(jié)構(gòu)被解析[2]. 許多半萜、

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