昆明植物所等在应激性植物次生代谢产物领域进行探索

　　次生代谢产物是植物在进化过程中形成的、适应环境的一种生理生化机制，自然选择是植物次生代谢途径进化和产物多样性的驱动力，植物次生代谢的生物学意义不仅仅是化合物具有什么样的活性，而在于植物在选择压力下，产生的化学成分对植物生理生态适应性反映。

　　中国科学院昆明植物研究所罗晓东课题组刘亚平博士与昆明动物研究所赖仞、姚永刚课题组，云南省农科院张仲恺、浦恩堂课题组等合作，发现彝药臭灵丹(Laggera pterodonta)中的抗炎活性化合物灵丹酸(PA)仅存在于部分野生植株(图1a和1b)，课题组采集了野外不同表型的臭灵丹的种子，在该所植物园尹擎的支持下栽种于温室，平行给予充足的水分和其他良好的生长条件，发现所有植株都长成相同阔叶表型(图1c)，且都不含活性化合物PA，含有较少的次生代谢产物并容易受到植食性昆虫的攻击，当植株被鳞翅目幼虫取食后，产生了6个呋喃桉烷倍半萜(图2)。进一步实验表明：呋喃桉烷倍半萜为昆虫取食叶片的机械损伤所致(图3a和 3b)，并非昆虫口器分泌物对植株的诱导所产生。此外，它们并非专属的茉莉酸途径下游产物(机械损伤信号)，而可以被茉莉酸、水杨酸(病原菌信号)、脱落酸(干旱信号)、UV、高温等独立诱导植株合成。而且受伤植株可以通过挥发性物质信号，通知其他邻近植株诱导合成相同化合物(图3c和3d)。而响应于多种胁迫诱导合成的呋喃桉烷型倍半萜，也赋予了植株多重防御功能：抑制昆虫胃蛋白酶活性导致昆虫的拒食;通过影响病毒外壳蛋白的合成，进而抑制病毒在植物宿主内的复制与积累。

　　研究结果提出以下学术观点与假设：(1)诱导型植物次生代谢产物作为协调植物生长与防御之间的能量分配的一种有效方式，仅当植物面临胁迫时才合成防御性化合物;(2)作为快速、特异的系统性植物防御反应的补充，植物可能合成一类具有多重生理生态功能的次生代谢产物，以应对复杂多变的环境，这也是植物降低能耗的办法之一;(3)药用植物资源的栽培在适宜生长的条件下，可以获得生物量的增加，但可能存在活性成分的降低甚至消失。

　　相关研究以Induced Furoeudesmanes: A Defense Mechanism Against Stress in Laggera pterodonta, a Chinese Herbal Plant为题发表于Organic Letters(2013, 15, 4940-4943.)

图1. 臭灵丹植株的不同的表型

图2. 诱导型呋喃桉烷倍半萜

图3. 诱导臭灵丹产生系列呋喃桉烷倍半萜