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第一章植物代谢调控：运用现代生物技术理论和方法研究植物代谢产物,尤其是次级代谢产物的人为调控生产的一门科学,是一门基于生物学和天然产物化学基础的交叉应用学科，旨在对于重要生物资源的再生和利用。
药用植物活性成分代谢调控的目的？①解决濒临灭绝的药用植物资源问题，对这些药用植物可采用人工驯化和规范化种植等方法生产。
②特殊生物资源的代谢调控生产技术，为工业化生产提供技术支持，比如采用组织快速繁殖和细胞培养的技术工业化生产紫草素。
③寻找不同于传统意义上的天然产物活性成分的生产方式，例如采用生物转化技术对一些植物活性物质结构修饰，得到理想的药用化合物。
第二章1.一次代谢：维持植物机体生命活动的代谢过程叫一次代谢。
糖类、脂肪、蛋白质在植物体内不可以相互转化。
糖类，蛋白质和脂肪是初级代谢产物，是植物维持生命活动的基本物质；2.二次代谢：以某些一次代谢产物为原料，经一系列特殊生物反应生成一些小分子物质的过生物碱、萜类和黄酮等是次级代谢产物，对生物的生存和适应具有重要的作用。
次生代谢物质结构的多样性决定了其生物活性的多样性，被人们作为寻找药物的源泉，例如人参中的人参皂苷，黄花蒿中的青蒿素以及红豆杉中的紫杉醇都被开发成治疗不同疾病的药物。
同位素跟踪/标记技术是早期的生物合成途径探索中采用的标记技术，现在普遍认为生物碱类物质是以氨基酸为合成前体，醋酸-丙二酸途径可以合成脂肪酸、酚类、蒽酮/蒽醌等物质。
1.氨基酸途径：以一些氨基酸为前体，经过一定的生物合成反应生成生物碱的合成途径。
不是所有的氨基酸都可以合成含氮类物质。
4.甲戊二羟酸途径：以甲戊二羟酸为前体，经过一定的生物合成反应生成萜类化合物和甾体类化合物的途径。
甲戊二羟酸是合成萜类化合物的前体，15个碳原子的焦磷酸金合欢酯FPP是合成倍半萜的前体，两分子FPP聚合成的30碳的角鲨烯是合成三萜和甾体物质的直接前体。
5. 桂皮酸—莽草酸途径：以莽草酸途径产生的芳香族氨基酸为前体，进一步合成桂皮酸，在经过不同分支途径合成苯丙素类化合物的途径。
药用植物次生代谢工程研究概况摘要高等植物的次生代谢产物是许多天然药物的重要来源，随着对药用植物次生代谢合成途径日渐全面的认识，采取有效的代谢工程策略对植物次生代谢途径进行遗传改良，已经取得了诸多研究成果。
本文介绍了黄酮类化合物 ( flavonoids )、萜类化合物( terpenoids )及生物碱( alkaloid )这三种重要药用植物次生代谢产物的结构及生物合成途径，说明了次生代谢工程在提取高质量药用植物活性物质中的研究现状，为今后药用植物次生代谢产物的大规模研究和利用提供借鉴。
关键词植物药；次生代谢产物；代谢工程高等植物的次生代谢产物是许多天然药物的重要来源，植物药在国际医药市场中占有重要的地位。
由于许多植物的天然活性物质的结构特殊，很难用化学方法完全合成，因此这类物质的生产必须依赖于天然植物资源。
针对植物天然药物可持续发展问题，药用植物次生代谢产物的应用吸引了国内外众多研究者的关注。
植物次生代谢的概念最早于1891年由Kossel 明确提出。
次生代谢产物(Secondary metabolites) 是由次生代谢(Secondary metablism) 产生的一类细胞生命活动或植物生长发育正常运行的非必需的小分子有机化合物，其产生和分布通常有种属、器官、组织以及生长发育时期的特异性。
次生代谢产物可分为苯丙素类、醌类、黄酮类、单宁类、萜类、甾体及其甙、生物碱七大类。
还有人根据次生产物的生源途径分为酚类化合物、萜类化合物、含氮化合物( 如生物碱) 等三大类。
代谢工程( Metabolic engineering )是生物工程的一个新的分支，通过基因工程的方法改变细胞的代谢途径，主要是针对提高某种重要的次生代谢物或其前体的含量，以期在较广范围内改善细胞性能，满足人类对生物体的特定需求。
随着现代生物工程技术的发展，充分利用基因组学的研究成果，解析和调控植物次生代谢的生物合成途径，进而利用代谢工程的方法大幅度提高药用植物中目标产物的含量，不仅具有理论上的可行性，而且已经成为改造物种的有力工具1. 植物次生代谢产物合成途径了解植物次生代谢合成途径是实施次生代谢工程的基础。
药用植物次生代谢与调控实验报告一、实验目的：本实验旨在通过对药用植物的次生代谢及其调控因素的研究，探讨药用植物成分的变化规律及其调控机制，为药用植物的开发和利用提供科学依据。
二、实验材料与方法：实验材料：1.药用植物：选择其中一种药用植物作为实验材料，如金银花、人参等。
2.实验设备：显微镜、植物培养箱、高效液相色谱仪等。
实验方法：1.取药用植物的根、茎、叶等部位，进行分离和干燥。
2.利用高效液相色谱仪等技术，对药用植物进行成分分析，并跟踪不同发育阶段或不同生长环境下的成分变化。
3.对药用植物的次生代谢进行调控实验，如改变光照强度、添加适量的激素等，观察其对次生代谢的影响。
4.对实验结果进行统计学分析，并结合相关文献，讨论药用植物次生代谢及其调控机制。
三、实验结果：1.成分分析结果表明，药用植物在不同部位含有不同种类的次生代谢产物，如根部富含活性成分A，茎部富含活性成分B，叶部富含活性成分C等。
2.药用植物的次生代谢产物在不同发育阶段或不同生长环境下会发生变化，如在植物的开花期，药用植物的活性成分A的含量明显增加。
3.药用植物的次生代谢受到光照强度的影响，阳光照射下，药用植物的活性成分B的合成速度加快。
4.添加适量的激素能够促进药用植物次生代谢产物的合成，如加入激素X后，药用植物的活性成分C的含量明显增加。
四、实验讨论：通过本实验的分析结果，可以得出以下结论：1.药用植物的次生代谢产物具有组织特异性，即不同部位富含不同种类的次生代谢产物。
2.药用植物的次生代谢产物在不同的发育阶段或不同的生长环境下会发生变化，这可能与植物的生理状态有关。
3.光照强度对药用植物的次生代谢产物具有影响，这可能与光合作用和色素合成相关。
4.激素对药用植物的次生代谢产物具有调节作用，这可能与激素参与植物的生长和发育有关。
五、实验总结：本实验通过对药用植物的次生代谢和调控进行研究，探究了药用植物成分的变化规律及其调控机制。
实验结果表明，次生代谢产物具有组织特异性，且受到环境因素和激素的调节。
次生代谢在中药生态农业中的作用及利用一、农业生产方式对药用植物次生代谢的影响植物的次生代谢是植物长期的进化过程中产生的，与植物对环境的适应密切相关，植物产生具有生态功能的次生代谢物帮助他在不同的环境条件下生存下来。
同时其代谢过程也极易受植物生存环境的影响，次生代谢产物的合成也可以被一些物理或化学的环境因子刺激或者改变，植物次生代谢产物的生物合成严格受到土壤、气候、农业措施、营养条件改变等影响。
在农业生产中可以根据现代植物生理学的理论，通过合理施肥、灌溉排水、控制栽培密度、改变栽培方式等实现对植物次生代谢的调节，达到少施化肥和农药、减少环境污染、生产出优质安全农产品的目标。
（一）施肥与次生代谢植物中不同种类次生代谢产物的合成和积累对各种营养元素的需求不同，合理施肥才是保证药用植物生长发育状况良好和次生代谢物含量符合要求的前提条件。
中药材生产的过程中，应当根据不同药用植物的营养特点和土壤供肥能力，确定施肥的种类、时间和数量，以基肥、有机肥、生物菌肥为主，土壤施肥和叶面施肥相结合。
对于药用植物而言，品质形成的养分需求规律比提高产量的养分需求规律更加重要，因为，药用植物的生产更加注重的是品质，且施肥对于药用植物产量和品质的影响经常是相矛盾的。
例如，通过比较道地和非道地野生苍术土壤的供肥能力发现，道地茅苍术土壤处于低钾水平，并通过苍术植株不同程度低钾胁迫受控实验分析显示，低钾胁迫组的株高、根茎粗、叶片数、分枝数、须根数、地上及地下鲜重与干重等指标均较正常组显著降低（P＜0.05）。
但是，低钾胁迫组挥发油组分显示出质量分数较大的组分数目显著增多、各组分的量趋于均衡、茅术醇与β-桉油醇2个主要成分的量显著下降（P＜0.05），表明适度低钾胁迫导致的苍术挥发油组分变化与道地药材苍术的挥发油特征相符。
还有不少学者关于苍术的施肥研究表明，适量增加氮、磷、钾肥施用量可以提高茅苍术根茎的产量，以钾肥为例，每亩12～15 kg为宜，随着施肥处理的不同，其组分的变化规律也不相同，不同施肥处理对茅苍术根茎中活性物质含量的影响较大。
药用植物次生代谢产物积累规律的研究概况一、本文概述随着现代医药学的发展，药用植物作为天然药物的重要来源，其研究价值日益凸显。
药用植物的次生代谢产物，作为其主要活性成分，具有广泛的生物活性和药理作用，对于人类疾病的防治具有重要意义。
本文旨在探讨药用植物次生代谢产物的积累规律，以期为药用植物资源的合理开发和利用提供理论支撑。
本文首先介绍了药用植物次生代谢产物的概念和种类，阐述了次生代谢产物在药用植物中的重要性和作用。
接着，从生物合成途径、环境因素和遗传调控等方面，分析了次生代谢产物积累的影响因素，探讨了次生代谢产物积累的一般规律。
在此基础上，本文综述了近年来国内外在药用植物次生代谢产物积累规律研究方面的主要成果和进展，包括次生代谢产物积累与植物生长发育的关系、次生代谢产物积累与环境因子的关系、次生代谢产物积累的遗传调控机制等方面的研究。
通过对药用植物次生代谢产物积累规律的研究概况进行梳理和总结，本文旨在为药用植物资源的合理开发和利用提供理论支持和实践指导，推动药用植物次生代谢产物的研究向更深层次、更广领域发展，为人类的健康事业作出更大的贡献。
二、药用植物次生代谢产物的合成途径与调控机制次生代谢产物是药用植物在生长发育过程中，为适应环境压力或完成特定生理功能而合成的一类非必需小分子化合物。
这些化合物通常具有显著的生物活性，如抗菌、抗病毒、抗氧化、抗肿瘤等，是许多中药材的主要药效成分。
因此，研究药用植物次生代谢产物的合成途径与调控机制，对于深入理解其药用价值和提高药材质量具有重要意义。
次生代谢产物的合成途径通常包括初生代谢产物的转化和专门的次生代谢途径。
初生代谢产物，如糖、氨基酸和脂肪酸等，通过一系列酶促反应转化为次生代谢产物。
这些反应可能涉及多个生物合成途径，如苯丙烷途径、黄酮途径、萜类途径等。
这些途径中的关键酶和调控因子在次生代谢产物的合成中发挥着重要作用。
调控机制方面，药用植物次生代谢产物的合成受到多种内外因素的调控。
植物生物化学的次生代谢物与药用价值植物作为我们生活的一部分，不仅是地球上最重要的生物资源之一，还是许多药物的来源。
植物生物化学研究的一个重点是探索植物的次生代谢物以及它们在药用领域的价值。
本文将从植物生物化学的角度出发，介绍一些常见植物的次生代谢物，以及它们在药用领域的应用。
一、碱类化合物碱类化合物是植物中常见的次生代谢物之一，在药物领域有着广泛的应用。
著名的阿司匹林就是从柳树皮提取的植物碱制成的。
此外，我国常见的小蓟中含有丰富的黄酮类物质，有清热解毒、抗菌消炎的功效，被广泛用于中药制剂中。
二、鞣质鞣质是一类具有收敛作用的化合物，广泛存在于树木的果实、叶片中。
植物中的鞣质在制革、酿酒等工业中有着重要的应用价值。
此外，鞣质还具有收敛、抗菌和抗炎等功能，被广泛应用于中药制剂中，如黑豆中含有的脲鞣质可以用于治疗腹泻等症状。
三、挥发性油挥发性油是植物中常见的次生代谢物之一，具有浓郁的香味。
香茅和薄荷中的挥发性油具有镇痛、镇静的作用，可以用于中药配方中。
此外，薰衣草中的挥发性油具有抗菌、祛痘的功效，被广泛用于美容护肤产品中。
四、生物碱生物碱是一类具有生物活性的次生代谢物，在中药研究中占据重要的地位。
中医药理论认为，生物碱可以对人体产生多种效应，包括镇痛、抗肿瘤等。
哪吒母、青蒿中的生物碱是世界范围内广泛应用的抗疟疾药物。
五、黄酮类物质黄酮类物质是植物中常见的次生代谢物之一，在药物研究中有着重要的地位。
黄酮类物质具有抗氧化、抗菌、抗炎等多种生物活性，被广泛应用于中药制剂中。
比如，经典的黄酮类化合物——大黄素，在中药中有强效的泻药作用。
六、生物多酚生物多酚是植物中含量较高的次生代谢物之一，具有很强的抗氧化活性。
常见的生物多酚包括儿茶素、花青素等。
儿茶素广泛存在于茶叶中，被认为对预防心血管疾病、癌症等具有保护作用。
花青素具有抗氧化、抗炎等多种生物活性，被广泛应用于保健品和美容产品中。
总结：植物中的次生代谢物具有丰富的化学结构和多样的生物活性，广泛应用于医药、食品、保健品等领域。
植物代谢成分在药用植物中的积累与药用价值研究植物代谢成分是指植物体内合成的化合物，包括碳水化合物、脂肪、蛋白质、核酸等有机物质，同时也包括生长激素、次生代谢产物等。
这些代谢成分在植物的生长发育过程中发挥着重要的作用，并且有的代谢成分也具有显著的药用效果。
因此，研究植物代谢成分在药用植物中的积累及其药用价值非常重要。
一、植物代谢成分在药用植物中的积累1.生长激素生长激素是由植物细胞合成的一类物质，它们能够影响植物的生长发育和代谢。
一些药用植物如夏枯草、黄芩、五味子等都含有生长激素，且这些成分在药用价值中具有很高的重要性。
2.次生代谢产物次生代谢产物是指植物在生长发育过程中经过代谢转化后产生的有机化合物。
不同的植物会合成出特定的次生代谢产物，这些成分具有显著的药用效果。
如白芍中的芍药苷、金银花中的半夏素等，都具有清热解毒、活血止痛等功效，并且这些成分的积累也是药用植物的重要指标之一。
3.苦味物质苦味物质是一类具有苦味的化合物，它们不仅存在于药用植物中，同时也广泛存在于食物中。
研究表明，苦味物质能够刺激人类消化道和味觉系统，增加食欲和消化液分泌，对改善人体健康有着重要作用。
如金银花中的咖啡酸、胡椒等也含有苦味物质。
这些成分的积累量也是药用植物的重要评价指标之一。
二、药用植物中代谢成分的药用价值药用植物中的代谢成分都具有重要的药用价值。
如白芍中含有芍药苷，具有清热解毒、活血止痛等功效，能够用于治疗中风后遗症、痛经等症状。
老鹳草中含有异黄酮类成分，具有抗菌、抗炎和抗氧化等多种保健功效，对提高免疫力和预防各种疾病有很好的效果。
黄芩中的黄芩苷、黄芩苷等成分具有清热解毒、利咽止痛、抗菌等多种功效，能够用于治疗口腔炎、扁桃体炎等疾病。
除此之外，一些药用植物中的代谢成分还具有抗肿瘤、降低血脂、美容养颜等功效。
如菊花中的菊酯类、苦参中的厚朴酮等成分，都具有抗肿瘤效果。
而芦荟中的蒽醌类成分、枸杞中的枸杞多糖等成分，还能降低血脂、美容养颜等多种功效。
