【理学论文】植物次生物质与植物保护

     在植物的新陈代谢过程中产生了各种各样的化学物质,其中有些化合物是维持植物生命活动所必需的, 称为初生代谢产物(prmi arymetabolites),如:蛋白质、糖类、脂类、核酸等。还有一些有机物质,如:单宁、苷类、有机酸、生物碱、香豆素、木质素、蒽醌等,这些物质与植物正常的生长发育没有直接关系,通常认为是次生代谢产物(secondarymetabolites),称之为植物次生物质。其产生和分布通常有种、属、器官、组织和生长发育期的特异性,植物次生物质对植物的自我保护具有一定的作用。

      植物次生物质是相对于初生代谢产物而言的,初生代谢产物对植物的生长、发育和繁殖是必不可少的, 其代谢途径在各物种中也大体相同,次生物质则是植物新陈代谢的中间产物或副产品,对植物的生长发育和维持机体的基本生命过程无直接影响,其代谢常随物种而异,故具有特异性。植物次生物质种类繁多,地球上不存在次生物质种类或含量一致的两个植物种,甚至同一物种的不同器官中其次生物质的种类或含量各不相同,一种植物同时存在的次生物质可能有几十种甚至上千种。目前已知的次生代谢物有约5万~10万种,其中有不少已鉴定出化学结构,已查出植物防御性次生物质远远超过3000种。植物次生物质的种类主要有:萜类(terpene)或类萜(terpenoid)(单萜、倍半萜、双萜、三萜、四萜、多萜), 酚类(phenol)(简单苯丙酸类、苯丙酸内酯、苯甲酸衍生物类、木质素、类黄酮类、鞣质),含氮次生化合物 (生物碱、含氰苷、非蛋白氨基酸)。

      除了上述三大类之外,植物还产生多炔类、有机酸等次生代谢物质,多炔类是植物体内发现的天然炔类, 有机酸广泛地分布于植物各个部位。 植物次生物质对植物基本生命活动的作用尚未确定,但现在已证明,植物产生的次生物质具有抵御植食性昆虫和病原微生物的侵害,抑制与其竞争的其他植物种群,对植物具有自我保护作用。　植物次生代谢是植物在长期进化过程中对生态环境适应的结果,许多植物在受到病原微生物侵染后,产生并积累次生代谢产物,用以增强自身的抵抗力,比如棉花中存在酚类化合物可抗黄萎病菌, 洋葱等作物表皮层中含有的儿茶酚和儿茶酸等次生物质是抵抗病菌侵染的重要成分,松属植物中含量很高的抗菌物质赤松素能有效地防止心材腐烂。植物感染病原微生物后,木质化作用加强,增加木质素以阻止病原菌进一步扩展。

      植物凝聚素能防治病害,如:小麦、大豆和花生的凝聚素能抑制多种病原菌的菌丝生长和孢子萌发,水稻胚中的凝聚素能使稻瘟病的孢子凝聚成团,甚至破裂。水杨酸能诱导植物对病毒、真菌及细菌等病原物的抗性,还能诱导植物抗热、抗冷、抗旱以及抗紫外线辐射等。　植物是植食性昆虫的主要食物来源, 如果植物不能抵御植食性昆虫的危害,就会灭绝。因此,植物在进化过程中,发展了相应的防护机能。随着科学研究的不断深入,人们发现有些次生物质对昆虫表现为毒杀、忌避、拒食、抗产卵、抑制昆虫生长等作用。

      可见,植物次生物质在保护植物免受昆虫的危害中具有十分重要的作用。目前许多国家研制和开发的以烟碱、苦参碱、鱼藤酮、苦皮藤素已成功地应用于农林害虫的防治,毒芹、狼毒大戟、北乌头等植物茎叶的丙酮提取物对食叶害虫杨扇舟蛾、舞毒蛾、黄褐天幕毛虫都有毒杀作用。植物次生代谢产物生物碱、非蛋白氨基酸、类黄酮、多炔和强心甙等是大多数昆虫的拒食剂,植物也可产生非毒性但能降低营养价值和忌避昆虫的次生物质以减少被害,如胜红蓟次生物质对小菜蛾田间种群具有明显的控制作用,主要是避忌小菜蛾成虫产卵及降低其生殖能力。