植物次生代谢物质种类及结构
次生代谢产物的化学结构差异很大，通常归为萜类化合物（萜类、甾体类）、酚类化合物（苯丙烷类、醌类、黄酮类、鞣质）、含氮化合物（生物碱、氰苷、芥子油苷、非蛋白氨基酸）和其他次生代谢产物四大类。
（1） 酚类
广义的酚类分为黄酮类、简单酚类和黄酮类。黄酮类是以一大类苯色同环为基础，具有C3、C6、CH6结构的酚类化合物，其生物合成的前体是苯丙氨酸和乌龙基辅酶A。根据在B环上的连接位置的不同可分为2-苯基衍生物（黄酮、黄酮醇类）3-苯基衍生物（异黄酮）和4-苯基衍生物（新黄酮），很多黄酮类成分用于心血管疾病的治疗，如槐树槐米中的芦丁是用于治疗毛细血管脆性引起的出血症及辅助治疗高血压，许多异黄酮是植保素。
简单酚类是含有一个被烃基取代苯环的化合物，某些成分有调节植物生长的作用，有些是植保素的重要成分。
醌类化合物是有苯式多环烃氢化合物（如萘、蒽等）的芳香二氧化物。醌类的存在是植物成色的主要原因之一，有些醌类是抗菌、抗癌的主要成分，如胡桃醌和紫草宁。
举例
（1）苦荞麦中含有黄酮类物质，主要成分是芦丁。芦丁含量占总黄酮的70～90%，芦丁又名芸香甙、维生素P，具有降低毛细血管脆性和异常通透性，改善微循环的作用，在临床上主要用于糖尿病、高血压、高血糖等的辅助治疗。而芦丁在其它谷物中几乎没有。
（2）胡桃醌作为氢化胡桃醌（三羟基萘）的苷存在于胡桃科植物胡桃及其同属植物黑核桃的未成熟的外果皮（青皮）中。可从天然物质中分离，也可化学合成。桃醌具有止血和抗菌活性，也曾用于治疗湿疹、牛皮和发癣。
（2） 萜类化合物 萜类化合物是由异戊二烯单元（5碳）组成的化合物，通过异戊二烯途径（又称甲羟戊酸途径），由2个、3个或4个异戊二烯单元分别组成产生的单萜、倍半萜和二萜称为低等萜类。单萜和倍半萜是植物挥发油的主要成分，也是香料的主要成分，许多倍半萜和二萜化合物是植保素。一些萜类成分具有重要的药用价值，如倍半萜成分青蒿素是治疗疟疾的最佳药物，抗癌药物紫杉醇是二萜类生物碱，存在于裸子植物红豆杉中。
植物次生代谢工程试题
一、简答题（20分）
1. 植物次生代谢产物的概念及分类
2. 植物次生代谢的特点和主要途径
3. 植物次生代谢工程的主要研究策略
二、论述题（40分）
结合近年植物次生代谢的研究进展论述植物次生代谢工程的研究意义。
药用植物次生代谢工程的市场应用前景
植物次生代谢物（plant secondary metabolites）是指植物中一大类并非植物生长发育所必需的小分子有机化合物，其产生和分布通常有种属、器官组织和生长发育期的特异性。植物次生代谢物种类繁多，化学结构迥异。现在，已知大约有10，000种次生代谢物，包括酚类、黄酮类、香豆素、木脂素、生物碱、糖苷、萜类、甾类、皂苷、多炔类、有机酸等，可分为酚性化合物、萜烯类化合物、含氮有机物三大类。植物次生代谢是植物在长期进化中对生态环境适应的结果，对植物在其生态系统中的生存起作用，如抗虫、抗病、异株相克、吸引昆虫授粉、与共生微生物相互作用等。
植物次生代谢物的应用，其历史悠久，各民族传统草药和香料的有效成分大多是植物次生代谢物。现在，这些天然产物仍在人的生活中起着重要的作用，尤其是为医药、轻工、化工、食品及农药等工业的发展所必不可少的。以医药为例，至今人们依赖于从植物中提取的重要的药物就有五十多种。随着“重返大自然”的呼声日益高涨，人们已认识到：现在是从高等植物的次生代谢产物中去寻找、开发新药的时代。然而，长期不当采集致使生态环境受到破坏，许多野生植物趋于濒危，有些需要特殊环境的植物人工引种困难。能够引种栽培的植物要占用大量的农田，加之人工栽培受环境的制约，次生物的含量和质量不稳定。此外，在通常的情况下，天然植株中目的次生产物含量过低（如紫杉醇），在对资源植物有效成分分析的基础上，采用化学合成的方法，又会遇到工艺流程复杂、成本高、合成过程中形成同分异构体及造成环境污染等许多问题。近年来，随着对植物代谢生理生化及生态适应方面认识的深入，以及分子生物学的渗透，将外源新基因转入植物现在已属常规的操作，基因枪轰击和根癌农杆菌介导是最常用的方法，植物次生代谢分子生物学研究发展迅速。以基因工程大规模生产次生代谢产物，其具有诱人的前景。
中药次生代谢
中药次生代谢是指中药植物在生长发育过程中，通过细胞代谢产生的一类非生长性的代谢产物。这些代谢产物通常不参与植物的基本生长和发育过程，但对于植物的适应环境、防御病原体、吸引传粉者等方面具有重要的作用。
中药次生代谢产物的种类非常丰富，包括黄酮类、皂苷类、生物碱类、萜类、挥发油类等。这些代谢产物具有多种生物活性，如抗菌、抗病毒、抗肿瘤、抗炎、抗氧化等，因此被广泛应用于中药的临床治疗。
中药次生代谢产物的合成和积累受到多种因素的影响，如植物的品种、生长环境、气候条件、土壤质地等。因此，为了提高中药次生代谢产物的产量和质量，需要对中药植物的生长环境进行优化和调控，同时也需要对中药次生代谢产物的提取、分离和纯化技术进行不断的改进和创新。
总之，中药次生代谢产物是中药的重要组成部分，对于中药的疗效和安全性具有重要的影响。因此，深入研究中药次生代谢产物的合成和调控机制，对于提高中药的质量和疗效，推动中药现代化具有重要的意义。
植物次生代谢研究
陈晓亚
(中国科学院上海生命科学研究院,植物生理生态研究所,上海200032)
摘 要:次生代谢是植物重要的生命活动,与植物的生长发育及其对环境的适应密切相关。同时次生代谢产物也
是重要的药物和化工原料来源。次生代谢过程及代谢物的积累受到自身和环境中各种生物和非生物因素的调控。
随着基因组和代谢组等组学技术的产生和发展,植物次生代谢研究获得了前所未有的机会。通过对代谢过程的深
入了解,利用系统生物学方法开展预见性代谢工程将会成为未来的研究趋势。
关键词:次生代谢 植物 生长 系统生物学 代谢组学
PlantSecondaryMetabolism
CHENXiaoya
(InstituteofPlantPhysiologyandEcology,ShanghaiInstitutesforBiologicalSciences,
ChineseAcademyofSciences,Shanghai200032)
Abstract:Secondarymetabolismisanuniquepartofplantlifecharacteristics,whicharecriticalfornotonlythegrowth
anddevelopmentofplantindividuals,butalsotheadaptations.Secondarymetabolitesarealsoimportantresourcesformedicinal,andotherchemicalindustries.Besidesthetemporalandspatialregulationsbytheplant,secondarymetabolism
pathwaysandtheaccumulationofendproductsarealsoaffected,sometimesdecisively,bythebioticandabioticsignalsfromtheenvironment.Withthedevelopmentofmoderngenomics,proteomic,andmetabolomics,unprecedentedoppor2
