几种热带植物的化学生态学研究

	几种热带植物的化学生态学研究
其他题名	Chemical Ecology of Several Tropical Plants from Yunnan
	宋启示
导师	杨崇仁
学位专业	植物学
关键词	草果枷朋姗tsaok-ko 黑褐姜黄curcuma Phaeocoulis 阳春砂仁amomum Villosum 化学成分抗氧化活性化学它感潜力榕树榕小蜂专性互惠共生化学吸引化学生态机制
摘要	植物次生代谢产物是植物在与环境和其它生物相互作用的长期进化过程中逐渐形成的，这些植物小分子化合物在提高植物自身保护和生存竞争能力、协调与环境关系上起作用，具有重要的生态学意义。植物与动物、植物与植物、植物与微生物间的通讯联系和相互作用是以次生代谢物质为媒介的。因此，以揭示植物次生代谢产物在植物生命过程中的意义，及其在植物与环境相互作用中的功能为目的的植物化学生态学日益成为植物生命科学研究的热点。本论文以姜科和桑科几种云南热带植物为对象，在化学成分研究的基础上，试图从不同的角度探索植物化学生态学的研究方法，探讨植物与植物间，以及植物与昆虫间的化学联系，揭示自然界中植物与其它生物间相互作用的分子基础。榕树为热带雨林的关键树种，在热带森林生态系统中起着十分重要的作用。已发现榕树与榕小蜂之间存在专一性互惠共生关系，一种榕树仅有一种相应的榕小蜂为其传粉，榕树与榕小蜂之间相互关系的研究已成为热带生物学研究的热点。本论文建立了大量富集榕果挥发性成分的方法，创建了野外粘性陷阱法和室内化学信息物风洞检测法，检测榕果挥发性成分的诱蜂活性。在建立试验方法的基础上，选择西双版纳热带雨林的重要树种对叶榕（Ficus hispida）与榕小蜂之间的化学通讯进行研究。试验研究结果表明，对叶榕隐头花序对榕小蜂有化学吸引，且这种吸引只存在于处于开花授粉时期的接收花序。对叶榕的接收花序只对其授粉榕小蜂Ceratosolen solmsi脚archali有吸引作用，而对其它种类的榕小蜂无作用。对叶榕雌性及雄性接受花序的挥发性成分与已授粉或寄生的花序有较大差异。而雌雄接受花序及叶则存在一些相同的挥发性成分。对叶榕隐头花序从开花到授粉后或榕小蜂寄生后，其挥发性成分的组成有明显的动态变化，一些成分消失或减少了，而另一些成分则增加了或新产生出来了。挥发性成分适时的动态变化不仅是对叶榕授粉生理过程不同阶段对传粉者提出需求的信号物质，也是提供专属榕小蜂寻找和识别适合产卵及授粉的花序的化学信息。隐头花序授粉或寄生后消失或减少的挥发性成分，如芳樟醇、a一松醇、a-甲基苯乙烯、2，6-二甲基-2，7-辛二烯-1，6-二醇和2，6-二烯十一醛等，可能是吸引榕小蜂的活性化合物。对雌性和雄性接受花序的二氯甲烷提取物分离组分的诱蜂活性检测和活性组分的Gc洞s分析鉴定，进一步推定芳樟醇及其衍生物是对叶榕专一地吸引其传粉榕小蜂的主要活性化合物。这种化学吸引的专一性就是榕树与榕小蜂专性互惠共生关系形成的化学基础。从云南特产的药食两用植物草果（Amomum tsao-ko）的果实中分离到13个化学成分，经鉴定，其中3个为结构类型不同的新化合物，即：草果素（tsaokoin）为具有双环壬烷新骨架的新颖结构类型化合物；草果酮（tsaokone）为新的二苯庚烷类化合物，草果贰（tsaokoside）为新的半日花烷型二菇配糖体。在分离到的化合物中，以（一）表儿茶素的得率最高。采用自行设计的改良Leather和Einhellig法，进行种子萌发试验和幼苗生长试验，观察草果提取物及化学成分对其他植物生长的影响。在lmg／m1浓度下，草果素和（一）表儿茶素对苦菜种子萌发的抑制率分别为19.3%、13.7％；（一）表儿茶素对苦菜幼苗根和总生物量增长的抑制率分别为100％和40.7％；（一）表儿茶素对含羞草幼苗根和茎生长的抑制率分别为61.8％、34.5％。结果表明，草果对其它植物有化学它感潜力，主要活性物质为草果素和（一）表儿茶素。（一）表儿茶素、原花色素C一1、原花色素B一2和草果酮还有显著的抗脂质过氧化作用，在42mg／L浓度下，脂质过氧化抑制率在Fe2＋＋Cysteine诱导实验中分别为95．6％、94.0％、93.9％和95.9％，均略高于维生素E的活性。草果所含大量的酚类化合物是其自我保护的物质基础。黑褐姜黄（Curcuma-phaeocaulis）为西双版纳热带海拔800米左右的河边砂地特有的姜科植物。在自然生态系统中，黑褐姜黄往往形成连片的单优植物群落，几无杂草和其它植物掺入其中。黑褐姜黄根茎主要成分为挥发油和倍半萜类化合物。从黑褐姜黄根茎氯仿提取物中得到10个化合物，其中4个主要成分鉴定为羲术环氧酮（zederone）、姜黄二酮（curdione）、羲术二醇（zedoarodiol）和β-谷甾醇。黑褐姜黄根茎和叶精油主要成分为羲术醇及其衍生物。羲术环氧酮和姜黄二酮对苦菜、含羞草和稗的种子萌发和幼苗生长有显著的抑制作用。获术环氧酮10 OPPm浓度对苦菜幼苗茎和生物量增长的抑制率分别为52.1％和28.5％，对含羞草幼苗根和茎生长的抑制率分别为37.8％和23.4％；姜黄二酮对含羞草幼苗根、茎和生物量增长的抑制率分别为80.4％、76.7％和30.7％，对苦菜幼苗根、茎及生物量增长的抑制率分别达到43.1％、40.8％和41.3％。姜黄二酮对稗幼苗茎和生物量增长的抑制率在20ppm就分别达到38.7％和43.9％。姜黄二酮对单子叶植物稗的抑制作用较强，而对双子叶植物含羞草和苦菜的抑制作用则较弱。结果表明黑褐姜黄对其它植物有化学它感潜力，获术环氧酮和姜黄二酮为主要的化学它感物质。黑褐姜黄根茎和汗卜挥发油对苦菜和含羞草种子萌发和幼苗生长亦均有显著的抑制作用。阳春砂仁（Amomum villosum）为重要的常用中药，云南西双版纳是我国阳春砂仁的主要栽培地区。阳春砂仁可抑制周围的其它植物，往往形成单优群落。若与其他经济植物混种，亦会导致其它植物的死亡。阳春砂仁根挥发油以松油-4－醇、a-及β-旅烯、月桂烯、a-及γ-松油烯等为主要成分。生物活性试验结果表明，阳春砂仁根挥发油在10ppm浓度对苦菜种子萌发有显著的抑制作用。阳春砂仁根的氯仿和正丁醇提取物对苦菜和含羞草的幼苗生长亦有显著的抑制作用。阳春砂仁的挥发性成分，以及其他成分对周围植物均有强烈的化学它感作用。鉴于姜科植物在热带生态系统中，以及在我国传统中医药中的重要作用，本论文对姜科植物化学成分及其生物学活性研究进展进行了综述。
语种	中文
	2003
学位授予单位	中国科学院昆明植物研究所
文献类型	学位论文
条目标识符	http://ir.kib.ac.cn/handle/151853/684
专题	昆明植物所硕博研究生毕业学位论文
推荐引用方式 GB/T 7714	宋启示. 几种热带植物的化学生态学研究[D]. 中国科学院昆明植物研究所. 中国科学院昆明植物研究所,2003.

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