植物化学分类学试卷.doc

植物化学分类学试卷.doc 成都中医药大学2011 年 春 季学期考试 A 1. 利用药用植物化学分类学的理论探讨中药中采用非传统药用部位代替传统药用部位的可行性,(15分) 答:中药材是以其原植(动)物的药用部位而入药的。一般来说，传统药用部位有根与根茎类、藤茎类、叶类、花类、果实、种子类、全草类或其分泌物(如树脂)类等之不同，药典在药材来源项目中对每种药材该用什么药用部位，均有明确的规定。若同一植物来源，其药用部位不同，则其药名也随之而有变更。这是沿袭历代本草惯例而来，其中蕴藏着科学的道理，特别对处方准确用药有利，如十字花科的菘蓝，叶名大青叶，根名板蓝根;茄科植物枸祀，果名枸祀子，根名地骨皮; 蓼科植物何首乌，根名何首乌，藤名夜交藤;忍冬科植物忍冬.花名金银花，藤名忍冬藤等等，其所以用不同的药名加以区别，主要是它们虽然来自同一植物来源，根据植物化学分类学，若药用部位不同，则其化成学成分、药理作用与功能主治亦均有差异。中药材老品种很多，如果发现新的药用部位可以利用或新的药用部位具有新的成分与疗效时、则此新的药用部位就是新药。如传统药用的五加皮来源于五加科植物五加，一向用根皮，现在刺五加Aenthopanaxsenlie-osus(Rupr.etMaxlm.)Harms则主要用根及根茎。《中国药典》1990年版一部已予以收载。又如中药仙鹤草为蔷薇科植物龙牙草AgrmonlaPilosaLedeb.，原来只用地上部分，功能收敛止血、截疟、止痢、解毒，现代发现其冬芽具有驱除绦虫的作用，特以其冬芽命名为“鹤草芽”入药并进而提取其有效成分鹤草酚，亦作新药。人参为我国传统的滋补强壮药，一向用根，不用芦，现在专有研究其芦头作用者，更多是研究其茎、叶、花的有效成分，近年来多有从人参茎、叶中提取人参总皂试制成各种保健品。平贝母一向用鳞茎，吉林省中医药研究院研究其茎叶的化学成分、药理、毒理及临床，也开发一些与此有关的新药。研究寻找新的不同药用部位人都着眼于依附常用中药老品种，因其命中率较高，此类新的不同药用部位的发现和研究成功，一旦获得卫生部的批准，属第二类新中药。 因此，采用非传统药用部位代替传统药用部位在一定的条件下是可行的。不仅可以扩大药源，保护濒危动植物，还可以研发新药。但是寻找非传统药用部位代替的过程是艰难而漫长的过程。传统的药用部位是遵循中医几千年的临床经验，寻找新药用部位有待依靠植物化学分类学，分子生物学等现代学科的探讨。在植物化学和中药药理的进一步研究中显示,不同药用部位的有效成分的含量存在较大差异,即使单一成分相同,但临床疗效仍有差别。这是在扩大药用部位不得不考虑的问题。加之中医药理论中有“种同用异”的特殊情况。所以,我们也不能轻率的以非传统药用部位取代传统的药用部位 参考文献:谢宗万，梁爱华 中药老品种，新药大源泉论 中药新药与临床药理l994，5(4) 姚洪武，刘岩 濒危中药替代品寻求的途径与研究前景分析 四川中医 2009，27(1) 2. 药用植物化学分类研究可采用次生代谢产物的指征有哪些,他们和采用遗传物质的分类在新资源的寻找和发现方面各有何优缺点,(20分) 答:植物化学分类的依据是1、糖类及其苷类2、黄酮类3、生物碱4、萜类5、挥发油6、蛋白质和酶7、核酸 次生代谢过程是植物在长期进化中对生态环境适应的结果，它在处理植物与生态环境的关系中充当着重要的角色。许多植物在受到病原微生物的侵染后，产生并大量积累次生代谢产物，以增强自身的免疫力和抵抗力。它们是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。这些次生代谢产物可分为苯丙素类、醌类、黄酮类、单宁类、类萜、甾体及其苷、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、类萜类化合物、含氮化合物(如生物碱)等三大类，据报道每一大类的已知化合物都有数千种甚至数万种以上。在植物的某个发育时期或某个器官中，次生代谢产物可能成为代谢库的主要成分，如橡胶树产生大量橡胶和甜菊叶中甜菊苷的含量可达干重的10%以上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。其代谢产物具有多种复杂的生物学功能，在提高植物对物理环境的适应性和种间竞争能力、抵御天敌的侵袭、增强抗病性等方面起着重要作用。植物次生代谢物也是人类生活、生产中不可缺少的重要物质，为医药、轻工、化工、食品及农药等工业提供了宝贵的原料。尤其是医药生产，作为天然活性物质的植物次生代谢物，是解决目前世界面临的医药毒副作用大，一些疑难疾病(如癌症、艾滋病等)无法医治等难题一条重要途径。 遗传物质的分类在药用植物新资源的开发和寻找中主要有1、种质资源对于药用植物育种的重要性。“药用植物的种质资源”是泛指一切可用于药物开发的植物遗传资源,是所有药用植物物种的总和。种质资源遗传多样性是药用植物种质鉴定的基础,是利用基因资源的基础,是引种栽培和资源保护的基础,同时也是育种的基础。种质资源是药材生产的源头,种质的优劣对产量和质量有决定性的影响,种质资源研究特别是种质资源遗传多样性的研究在药用植物开发中具有重要意义因此需要投入更多力量加以研究。药用植物种质资源研究的主要内容包括种质资源的调查、收集和整理,建立种质资源描述系统;种质资源的保存技术研究;种质资源的鉴定和 评价 LEC评价法下载LEC评价法下载评价量规免费下载学院评价表文档下载学院评价表文档下载 研究,以提高药材质量,培育优良品种为目标,筛选优良种质资源。我国是中药材原料的重要出口国,野生植物资源保护力度不够,只开发不抚育造成了野生植物资源的迅速减少,许多珍贵的药用植物已经处于濒危甚至灭绝的边缘。目前在我国以上工作已经开始进行,如种质资源的收集、整理、评价;种质资源保护技术;以及为有效保护资源而开展的各种育种工作。 2、分子标记辅助选择在药用植物育种中的可行性和前景。DNA分子遗传标记技术又称DNA分子诊断技术,是指通过直接分析遗传物质的多态性来判断生物内在基因排布规律以及其外在性状表现规律的技术。任何生物种或个体都具有特定的DNA多态性,通过直接诊断分析DNA的多态性便能避开遗传特性表现过程中的环境因素,数量性状遗传或部分与完全显性的干扰,快速准确地测定DNA的差异性。DNA分子作为遗传信息的载体,不受 外界因素和生物体发育阶段及器官组织差异的影响,具有较强的遗传稳定性和较高的化学稳定性,在陈旧标本中所保存下来的DNA仍能够用于DNA分子遗传标记的研究,所以随着分子生物学和分子克隆技术的发展,DNA分子标记技术会越来越丰富并且在药用植物学的发展中得到满意结果,目前用于药用植物育种的分子遗传标记技术有RFLP,RAPD,APPCR,AFLP等。 3 空间技术在药用植物育种中的应用空间诱变育种,是利用高空气球、返回式卫星、飞船等航天器,将作物种子、组织、器官或生命个体搭载到宇宙空间,利用宇宙空间特殊的环境诱变作用使生物基因产生变异,再返回地面进行选育,培育新品种、新材料的作物育种新技术。它是航天高科技与农业遗传育种相结合的产物,是综合了宇航、遗传、辐射、育种等跨学科的高新技术。航天育种的最大优势在于有可能在较短的时间内创造目前常规诱变育种方法难以获得的罕见基因资源,培育出有突破性的优良品种。1994, 1996年发射的返地卫星,分别搭载了红花、桔梗等药用植物种子。经研究发现了抗逆性增强、活性成分提高,品质得到了明显改良。药用植物品质(产量及药用成分)的优良性、均一性、稳定性和可控性是保证中药生产和中成药疗效的首要环节,优良品种是生产优良药材的基础,只有经过选育的良种才能实现品种的生物学性状整齐、遗传基因稳定、产量稳定、药用成分含量高目稳定可控。因此,开展药用植物选育种研究是实现中药现代化与产业化的客观要求。但我国药用植物资源众多,一方面野生资源数量和种类在迅速减少,另一方面人工驯化和育种工作没有全面系统展开,为保证药用植物的可持续发展,还有待于加大研究力度,选育具有我国自主知识产权的品种。 综上所述:用植物化学分类寻找新资源和开发，既有利于提高资源植物生物工程的效率和质量，也有助于传统中药药源植物的 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 化和目标化种植。植物的次生代谢是植物在长期进化中与环境(生物的和非生物的)相互作用的结果，次生代谢产物在植物提高自身保护和生存竞争能力、协调与环境关系上充当着重要的角色，其产生和变化比初生代谢产物与环境有着更强的相关性和对应性。 用遗传物质分类寻找新资源和开发，药用植物品质(产量及药用成分)的优良性、均一性、稳定性和可控性是保证中药生产和中成药疗效的首要环节,选用遗传物质开展药用植物选育种研究是实现中药现代化与产业化的客观要求。但我国药用植物资源众多,一方面野生资源数量和种类在迅速减少,另一方面人工驯化和育种工作没有全面系统展开,为保证药用植物的可持续发展,还有待于加大研究力度,选育具有我国自主知识产权的品种。 3. 利用药用植物化学分类学的理论，谈论目前药用植物杂交育种的可行性 ,(15分) 答:药用植物的杂交育种研究可以在种内进行，也可以通过远缘杂交的方法即种间或属间的植物进行。由于远缘杂交可以显著地扩大和丰富作物育种的基因库，促进种间的基因交流，引入异种的有利基因，因而能够创造栽培品种中前所未有的新变异类型，甚至合成新的物种，因此药用植物的杂交育种大多在种间以上进行。通过远缘杂交的手段改良药用植物的品种，现已广泛采用，并取得了相当大的成就。例如Nikolaev等从库页薄荷(Mentha sachalinensis)x 灰毛薄荷(M.incana)等的种间杂交子代获得12个高产品种，其中精油和薄荷醇的含量都有增加，最好的Ms41、Ms37、Msl83等品系的新鲜植物含油量为0.311一0.594%，干叶的含油 量为3~5.4%，薄荷醇的含量占精油的72一83%，每公顷产油量达92~105公斤，超过标准变种Prifukib的产油量40%以上,1,。 种内杂交对结合不同品系的优良性状虽有一定意义，但是也存在着许多困难，如各种性状的基因型的观察分析要花费较长的时间和精力，种内化学成分的遗传变异也往往与形态性状无关，这又要做大量的化学分析工作加以判别等等。在条裂茄内可划分5个变型，各种变型之间均可以杂交，所得的种内杂种虽然澳洲茄胺含量总是倾向于含量高的亲本，但都属于中间类型。特别在同一种群内的不同品系间的杂交，往往看不到杂种优势,2,。 大多数药用植物杂交育种是在种间以上进行的，这种远缘杂交的优点是亲本的选择范围广，在子代容易获得药材与成分含量的杂种优势，但是种间杂种通常不育，甚至存在着杂交的不亲和性，其原因多半是由于种间的染色体数目和结构存在着差异所致。KoHoH等对缬草属几种有价值的种类进行杂交实验，发现在相同的染色体数目种类之间杂交，结实的百分数最大，在不同染色体数目种类之间杂交结实率相当低。匍匐缬草(Valeviana stolonifera)(2n=28)x 格氏缬草(V.grossheimii)(2n=28)，结实率为55%，接骨木叶缬草(V.Sambucifolia)(2n=56)x高缬草(V.exaltata)(2n=14)，则完全不结实，接骨木缬草*葡甸缴草结实率只有7%〔3〕。 我国除在地黄属做过一些工作外，在薄荷属也做过杂交育种的研究，在提高活性成分含量和药材产量方面均收到较好的效果。但长期以来，药用植物的育种工作没有受到应有的重视，因而进展比裂缓慢，:对在杂交中化学成分积累的遗传规律的研究还未着手进行。毫无疑问，这些工作的开展将对我国的药用植物栽培以及生药学研究的理论和实践有着重大的意 义。 综上所述，目前药用植物杂交多采用种间以上进行。 参考文献:乔传卓综述 药用植物杂交育种的研究现状 国外医学.药学分册 ,1,Nikola AG等:plantBreedAbstsl，72，42.9480 ,2,BalaknonovaFG等:Ibid1973，43，10020 [3] KoHOH H T等:pacTHT pecyp1980，16:396 4. 查阅国内外的研究文献，利用药用植物化学分类学的方法，对百合科贝母属(Fritillaria L.)的种群进行药用植物化学分类研究。(要求提出各类群的亲缘关系，引证的外文文献不少于10篇)(25分) 答:百合科贝母属Fritillaria包括许多重要的药用植物,大多数种类的鳞茎供药用,有清热润肺,止咳祛痰的功效,据记载该属约有130种,广泛分布于北半球的欧、亚及北美洲的温带地区,尤以地中海北岸、伊朗、土耳其等地区分布的种类最为丰富[1-3]。国产贝母属植物约有43种、19变种,主要分布于四川、新疆、甘肃、湖北、安徽、浙江等省。 由于贝母属药用植物种类繁多,外观形态上有相似之处,且同一物种因产地不同性状上也有一些变异,不同的贝母属药用植物由于化学成分复杂,药理作用也存在显著的差异[4, 5],这些都会造成贝母属药用植物临床应用的混乱。近年来在药材市场上出现了不少非正品,商品药材变得十分混乱。另外由于对贝母属药用植物的调查与开发以及研究的不断深入,人们陆 续发表了一些新的贝母属植物种类并建立了许多新分类群,这些新分类群的发表不仅引起了分类上的混乱,而且更进一步增加了实际应用上的困难。为了能够更好的区分贝母属药用植物,保证临床用药的安全,对贝母属药用植物进行正确的鉴别和分类显得尤为重要。 贝母属药用植物的分类学主要从3个方面进行研究:根据传统的形态学特征进行分类,根据植物中的特征性化学成分进行分类,分子水平上的DNA芯片技术在基因分型和种类鉴别上的应用。 1、传统形态学分类 通过对贝母属药用植物的分类学研究发现,传统形态学分类在一定历史时期成为贝母属 但是对于形态接近的贝母属植物很难将其区分甚至无法进行正确药用植物鉴定的主要方法, 的鉴别。如果将形态分类上引入数量分类学将是一个很好的分类学方法。 2、化学分类学分类 自19世纪末,贝母属植物的化学成分一直是人们的研究对象。到目前为止,已从该属植物中分离并确定的化学成分有100多种,主要包括生物碱、皂苷、萜类和甾体类等化合物[6, 7]。这些化合物的类型和数量在不同的植物中有着很大的差异。结果表明,异甾体生物碱是主要的生物活性成分,约占所有从贝母属植物中提取的化合物的72?7%,胆甾体生物碱约占11?5%,剩余的非生物碱成分约占15?8%[1] 人们在研究贝母属植物化学成分的时候,将重点放在具有生物活性的小分子化学成分生物碱上,主要是生物碱的分离和结构鉴定以及药理活性的研究。另外,对非生物碱成分也进行了一定的研究,从8种不同的贝母属植物中分离得到36种非生物碱成分,主要包括萜类、甾体、脂肪酸、嘌呤、嘧啶等类化合物[6]。基于基本的分子组成,贝母异甾体生物碱被划分为3类:瑟文类(cevanine type),杰文类( jervinine type)以及藜芦胺类(veratramine type),其中瑟文类生碱在所有异甾体生物碱中占主导地位。1992年,肖培根等通过前人对贝母属植物化学成分的研究,对18种贝母属植物中的78种异甾体生物碱进行了归类整理,发现5α-瑟文类异甾体生物碱为该属植物的特征性化学成分(characteristic chemical constitu-ent),其广泛存在于不同地区的本属植物中。 以贝母中的小分子化学成分为指导的贝母属植物分类学具有重要的参考价值,对不同贝母属植物中化学成分的比较研究,有助于理解不同贝母疗效不同的物质基础,为该属植物的合理利用和新药的研究提供重要的参考价值。小分子活性成分的提取、分离和鉴定工作比较复杂,而且它们在药用植物中的含量非常低,加之它们的成分复杂,种类繁多,并且到目前为止也没有哪种贝母属药用植物的化学成分已经完全研究透彻,这就使得小分子化学成分在贝母属药用植物分类上显得有些复杂和不完善。众所周知,贝母鳞茎的主体成分是大家都比较熟悉的大分子成分———淀粉。其为贝母属药用植物的初生代谢产物,更容易表现为植物的分类学特征。对于贝母属药用植物中淀粉的研究已经开展了一部分工作,主要是对贝母鳞茎中的淀粉进行分离提取,然后对其性质进行表征,从中找出这些淀粉在性质上的差异,将这些性质上的差异用于不同贝母之间的区分和鉴别[7-8] 为贝母属药用植物亲缘关系的确定提供一些 大分子方面的佐证。 3、DNA芯片技术用于贝母的基因分型和种类鉴别 近年来,随着分子生物学技术的发展, DNA分子标记技术已经开始应用于贝母属药用植物的分类和鉴定,尤其是限制性内切酶酶切片段长度多态性(RFLP)和聚合酶链式反应(PCR)等技术。Cai等人[7]通过使用聚合酶链式反应(PCR)技术研究贝母5S-rRNA空间区域分子的多样性对川贝母等4种贝母进行了鉴定,这是首次通过5S-rRNA空间区域序列的差异进行的贝母鉴别。另外,他们[8]还通过研究托里贝母,裕民贝母和浙贝母不同DNA的提取方法,不同扩增条件对聚合酶链式反应(PCR)产物的影响,为贝母类植物的分子生物学鉴定提供了很好的参考价值。使得以前从经典形态学分类角度很难区分的贝母属药用植物得到了鉴别,这对于贝母属药用植物的理论研究和临床应用都有非常深远的指导意义,但是由于DNA芯片技术还处于发展阶段,有待于人们继续研究。 中药贝母的基原植物及药用亲缘学的研究 贝母属是狭义百合科中的一个大属,分布于北半球的温带地区,尤以地中海北岸、伊朗、土耳其等地区分布的种类最为丰富。全属分为5组,中药贝母的基原植物主要来源于贝母组,在长期应用实践中,迄今已形成6个大的主要产区,也即是中医所称的道地产区:伊贝母(又称新疆贝母)、平贝母、川贝母、湖北贝母、浙贝及皖贝(安徽贝母),兹分别叙述如下: 1.伊贝母(新疆贝母) 伊贝母产区主要在新疆,其基原植物主要由2个栽培及产量大的伊贝母和新疆贝母组成。伊贝母在新疆具有较长的栽培历史,并曾被引种到其他贝母产区,如陕西太白县、湖北五峰县等地。该种以其叶宽大,多互生,叶和苞叶先端不卷曲;花黄色,无方格斑纹,花丝光滑等特征而不同于新疆地区甚至中亚地区的其他贝母属种类。伊贝母在栽培条件下表现出一些变异,如Turrill和Sealy(1980)在Kew的栽培植株中就曾 记录 混凝土 养护记录下载土方回填监理旁站记录免费下载集备记录下载集备记录下载集备记录下载 了一种花柱柱头裂片长达9 mm、最下叶对生的植株。段咸珍和郑秀菊(1987)发现该种花颜色在不同开放时期表现出一定的变化规律,在开放初期花为黄色,中期花被片出现红色斑块,花被片将萎谢时呈蓝色。此外,该种的叶片形状也不是十分稳定,如椭圆形叶在栽培后可以变成披针形叶。新疆贝母具有产量高、经济效益好的特点(段咸珍,郑秀菊,1987)。该种以花较大,窄钟状,花被片内面深紫色具白色斑点;全部叶先端卷曲;蒴果成熟时为长圆柱形,长大于宽等特征而不同于其他新疆贝母种类。该种花被片外面颜色变化较大,易与黄花贝母F(verticillata Willdenow中的大花类型,以及直花贝母F(olgae Vved.相混淆。黄花贝母和直花贝母不是新疆的主流栽培种类,它们的药用价值尚待研究。 2.平贝母 主产于我国东北。原植物为平贝母。本种在东北广泛栽培,有一定产量。东北产的另一种贝母——轮叶贝母,属多鳞片组sect(Liliorhiza(Kell.)Benth.&Hook.f.。化学研究表明,其鳞茎中几乎不含生物碱,因而不宜作贝母用。植株较高大,叶多轮生或对生;花柱具乳突等是平贝母的主要鉴别特征。 3.川贝母 川贝母是中药贝母中药用价值最高的类群,主要分布在横断山区。代表性种类有川贝母、甘肃贝母和暗紫贝母。这3个种不仅在地理分布上有重叠,特别在横断山区中部及北部地区3个种可同时出现,而且生境完全一致,均生长在海拔2800–4700 m的高山灌丛或草地中。它们的鳞茎为商品川贝母中“青贝”的主要来源,不少地区有栽培。一般来说川贝母的鳞茎较大,直径可达2 cm,在栽培条件下鳞茎可更大,而甘肃贝母和暗紫贝母的鳞茎较小,直径在1 cm左右,同样,在栽培条件下鳞茎会更大。贝母商品中以鳞茎较小者为上,许多川贝母未开花植株的鳞茎与甘肃贝母和暗紫贝母的鳞茎在大小上无法区分。因此在这3种贝母均有分布的地区,它们是混在一起被采挖和出售的。川贝母的形态特征包括叶先端卷曲与否、叶状苞片的数目、花被片的颜色、斑块的大小和多少、花被片的形状以及雄蕊花丝是否具乳突等特征均表现出较大的变异范围。正因为如此,自1966年开始,国内学者先后发表了36个与川贝母相近的名称(李培元,1966;陈心启,1983;唐心耀,岳松键,1983;陈心启等,1985;杨永康,吴家坤,1985;杨永康等,1987),形成一个庞大的分类复合群。根据对野外和栽培川贝母形态特征的观察和分析,罗毅波和陈心启(1996b)将该复合群分成4个种。这4个种有不同的地理分布范围,但在形态上没有明显的界限。从这些类群的化学成分来看,来自川贝母复合群的种类也没有差异。因此,我们认为从贝母商品角度来看,可以考虑将川贝母复合群所有种类均作为川贝母来处理。梭砂贝母是横断山区另外一类比较常见的贝母,主要生长于海拔3800–5600 m的砂石地或流砂岩石缝中。该种主要以叶较少(3–5枚,包括苞叶),紧密生于植株中下部;宿存花被片直立包被未成熟蒴果直至成熟时才萎蔫,而不同于其他贝母种类。横断山区所产其他贝母属种类,如粗茎贝母F.crassicaulis S(C(Chen、中华贝母F.sinica S(C(Chen、高山贝母F.fusca Turrill、大金贝母和米贝母F.davidii Franch.等由于分布比较狭窄,而没482植物分类学报45卷有成为该地区贝母商品的主流。 4.湖北贝母(鄂贝母) 湖北贝母是近年来在长江中下游地区栽培比较广泛的一种贝母。产量很大,其商品量仅次于浙贝。该种与天目贝母在形态上没有明显差异(罗毅波,陈心启,1995)。考虑到湖北贝母栽培较广,研究深入,并已载入中华人民共和国药典2005版一部中,为避免商品名称的混乱,我们仍使用湖北贝母这个名称。湖北贝母以叶较宽,通常3–7枚轮生，苞片先端卷曲，花梗长1–2 cm以上而不同于天目贝母。值得注意的是蒲圻贝母鳞茎的化学成分十分独特,但形态上却与天目贝母和湖北贝母十分接近,仅在生境方面有一定的差异,前者主要生长在海拔200–400 m的低山地区,而后两者主要分布在海拔1000 m左右的山地。需进一步研究来确定蒲圻贝母的分类地位。蒲圻贝母的栽培范围也有限,其药用价值待研究。 5.浙贝母 浙贝母主要生于海拔600 m以下的竹林或稍荫蔽的地方,浙江及其邻近省份栽培也较多,产量极大,居商品贝母的首位。日本也有栽培,有时逸出成为野生状态。浙贝母中有一种植株较矮小,鳞茎较小的类型被称为东贝母。商品东贝母流传较广,使用时间较长。考虑到贝母商 品中鳞茎小的商品价值较高,因此我们推测东贝母可能是由于具有较高的商品价值而被人为 地从浙贝母中选育出来的品种。 6.皖贝母(又称安徽贝母) 皖贝母为近年发展的中药贝母品种。在长江中下游地区与湖北贝母形态相近的贝母种类 还有安徽贝母,后者主要以鳞茎由2–3枚大鳞片包着数量不等、大小、形状相异的小鳞片, 这种鳞茎结构与多鳞组不同,后者是大鳞片外着生许多小鳞片。安徽贝母作为商品贝母栽培 的规模目前还不大。如表1所示,贝母中含有的甾体生物碱绝大多数为瑟文型异甾体生物碱 (占所分离异甾体生物碱的80%以上),且从表2可以看出对于大多数贝母来说,该类生物碱为 中药贝母主要成分和活性成分之一。因而适宜用来讨论药用亲缘学方面的关系。如上所述, 的使用经过了漫长的历史沿革,迄今已形成了川贝母、浙贝母、鄂贝母(湖北贝母)、伊贝母(新 疆贝母)、平贝母以及皖贝母(安徽贝母)六个地道产地。对各种贝母的药效评价,如张石顽的 《本经逢原》中记述:“贝母,川者味甘最佳,西者味薄次之,象山者微苦又次之。”所述川者即 川贝母,质量最好,西者指新疆贝母质量次之,象山者即浙贝母质量又次之。古代本草的这种传 统经验记述,与现代科学研究结果基本一致。浙贝母类以富含verticine及verticinone(即D/E 反式瑟文型生物碱),同时不含有imperialine(D/E顺式瑟文型生物碱)为其特征;伊贝母类则相 反,含有较多的imperialine顺式瑟文型生物碱,虽未检测到imperlialine顺式的瑟文型生物碱, 但却衍生了含量并不十分高的湖贝甲素(hupehenine)、湖贝甲素苷(hupeheninoside)、湖贝乙 素(hupehenirine)、湖贝嗪(hupehenirine)及湖贝苷(hupehemonoside)等一系列D/E顺式的瑟文 生物碱,形成了其独特的地位(阮汉利等,2002)。皖贝类除含有较高量的verticine和verticinone 外,还伴随含有较高量的ebeiedine、ebeiedinone等D/E反式瑟文生物碱,但均未检测到D/E顺 式的瑟文4期肖培根等:中药贝母的基原植物和药用亲缘学的研究483生物碱,形成其皖贝母 的特色。对平贝母来说,虽均含有D/E反式的verticine和verticinone类生物碱和D/E顺式的 imperlialine类生物碱,但含量均不高。 参考文献:王书军等 百合科贝母属药用植物分类研究进展 中国中药杂志 2007，8 32(16) 肖培根等 中药贝母的基原植物和药用亲缘学的研究 植物分类学报45(4):473-487(2007) [1] Lin G, LiP, LiS L, eta.l Chromatographic analysis ofFritillaria isosteroidal alkaloids, the active ingredientsofBeimu, the antitus- sive traditionalChinesemedicinalherb[J]. 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al.,2005)围绕着国产乌头属植物的 分类和系统演化,从形态学、细胞学和分子系统学等方面进行了研究,提出了若干新的观点。 二萜生物碱是一类结构复杂而又颇具分类价值的特征性化合物。迄今, 报告 软件系统测试报告下载sgs报告如何下载关于路面塌陷情况报告535n,sgs报告怎么下载竣工报告下载 的天然产二 萜生物碱己逾900个,其中80%以上分自毛茛科乌头属、翠雀属Delphinium L.和飞燕草属Consolida(DC.)S.F.Gray植物中。初步统计,目前已从国产84种乌头属植物中分出421种二萜生物碱。 Ichinohe(1978)开拓性地提出了二萜生物碱的生源关系的假设,认为这种关系反映了乌头属、翠雀属和飞燕草属之间的系统演化关系。应指出的是Ichinohe的许多观点已被后来大量的研究事实所证明。近年来,他又报告了乌头属植物化学分类的新的研究结果(Ichinohe,2002;Ichinohe et al.,2002)。肖培根等(1983)最先对国产27种乌头属植物的根部形态与亲缘、成分和毒性的关系作了研究,指出了滇乌碱类生物碱在乌头属植物化学分类上的价值(肖培根等,1983)以及露蕊乌头Aconitum gymnandrum Maxim.的植物化学研究结果不表明该种是高度进化的类群(肖培根,1984)。郝小江等(1985)在上述研究的基础上,系统探讨了二萜生物碱在国产乌头属植物中的分布与该属的属下系统和地理分布的相关性。20年来,国产乌头属植物的化学、分类和系统演化以及药用等方面的研究取得了不少进展,使我们有可能对国产乌头属植物亲缘关系、化学成分和疗效间的相关性,即药用亲缘学方面进行一次初步的探索,为探讨该属植物的分类、系统演化提供更多植物化学的证据,同时也为本属植物的进一步开发利用提供线索。 1二萜生物碱的分类及其分布 1.1分类 二萜生物碱分类的原则和类型随着研究的不断深入而变化。Pelletier和Mody(1979,1981)将二萜生物碱分为两大类:C19-和C20-二萜生物碱类。再按骨架将C19和C20类分别分为:乌头碱(aconitines)型、牛扁碱(lycoctonines)型、内酯(lactones)型以及维特钦(veatchines)型、阿替生(atisines)型和双二萜生物碱(bisditerpenoids)型。王锋鹏和方起程(1983)从C19-二萜生物碱中划分出C18-二萜生物碱,并采用多数学者意见将C20-二萜生物碱细分为阿替生型、光翠雀碱(denudatines)型、海替定(hytidines)型、海替生(hytisines)型、维特钦型、纳哌啉(napellines)型、阿诺特啉(anopterines)型和德尔鲁定(delnudines)型(Wang&Liang,1992)。Sultankhodzhaev和Nishanova(1995)将二萜生物碱分成四大类:阿替烷类(C20)、考烷类(C20)、乌头烷类(C18/C19)和双二萜生物碱类(C20×2)。该分类的缺点是大类下划分含混。Wang和Liang(2002)又从C19-二萜生物碱中再划分出7,17-次裂型和重排型以及化学上将C20-二萜生物碱分为4大类20类型35亚型43组。Ichinohe(1978,2002)和Ichinohe等(2002)则从植物化学分类角度将二萜生物碱分成11类,并将7,17-次裂型分称为原乌头宁碱型(protoaconines)和原牛扁碱型(proto-lycoctonines)以及将C18类分为高乌宁碱型(lappaconines)和冉乌宁碱型(ranaconines)。 综上所述,这里从植物化学分类的角度,将二萜生物碱分为四大类(C18、C19、C20和双二萜)14类型。 应指出的是,用来区别乌头碱型(III)、高乌宁碱型(I)和牛扁碱型(IV)、冉乌宁碱型(II)的许多结构特征,如C-1和C-6取代基构型等,由于分离鉴定的化合物数量不断增加而不再成立。直到现在,二者结构上的唯一区别仅是C-7氧取代基的有无。 1.2分布 截止2002年底,从植物中分出的二萜生物碱逾900个,它们分属于5科8属植物中。C18-二萜生物碱主要分布于乌头属,在翠雀属中仅零星存在。C19-二萜生物碱主要分布于乌头属、翠雀属和飞燕草属。C20-二萜生物碱则分布于全部8个属中。其主要分布类群为乌头属、翠雀属、飞燕草属,其次为绣线菊属Spiraea L.,再次为GarryaDouglas ex Lindl.属和Anopterus Labill.属。在酸模属Rumex L.仅一种植物R.pictus Forssk.含有3个二萜生物碱化合物(Wang&Liang,2002)。又由于维特钦型(XI)和阿诺特啉型(XIII)至今未在毛茛科植物中发现,故不在本文讨论范围之内。而就二萜生物碱类型分布来说,除维特钦型(XI)、阿诺特啉型(XIII) ,其余类型都分布于乌头属。翠雀属则主要分布有牛扁碱型(IV)以和双二萜生物碱型(XIV)外 及乌头碱型(III)和海替生型(X)。应强调的是,双二萜生物碱型(XIV)也主要存在于翠雀属植物(D.staphisagria L.)中。 2特征性二萜生物碱及其分类学价值 植物化学分类的关键是选取和处理特征性化学成分,以及参考其他分类(形态、细胞、分子系统学等)研究的同时,考察同一类群中不同特征性化学成分的分布情况。显然二萜生物碱就是乌头属、翠雀属和飞燕草属植物分类的重要的特征性成分。这里将逐一讨论这些特征性化学成分及其分类学价值。 2.1结构类型 二萜生物碱的结构类型在属的区分上显示出明显的特征性。C20-二萜生物碱绝大多数类型分布于乌头属,其中纳哌啉型则几乎全部存在于该属中。从翠雀属植物分离得到的C20-二萜生物碱却很少。这些特征均具有比较重要的分类学意义。但是,与C20-二萜生物碱比较,C18-和C19-二萜生物碱则更具有分类价值。C20-二萜生物碱的原始性则更多地体现在生源上前体物的地位。一般地,骨架环系复杂程度愈高则愈进化。所以C19-二萜生物碱要比C20-二萜生物碱更进化些。在C20-二萜生物碱中,其复杂程度按照阿替生型<光翠雀碱型<纳哌啉型、海替定型<海替生型顺序变化。C18-二萜生物碱可视由C19-二萜生物碱降解而来,故似应更进化些,但其分布却处于相对更原始的牛扁亚属植物中。对于该属中C19-二萜生物碱来说,可认为C18-二萜生物碱是原始中的进化。所以C18-二萜生物碱所具有的分类价值仍不容忽视。 迄今从乌头属植物中仅分得3个内酯型二萜生物碱,且全部分布于乌头亚属比较原始的类群如甘青乌头系等类群中。其结构和存在的原始性达到高度的一致性。所以,内酯型二萜生物碱对亚属下系的划分应具有相当重要的参考价值。 2.2酯化程度和取代位置 这方面的信息具有重要的分类学价值。酯化程度有单酯、双酯、多酯之分。其种类的复杂程度则由醋酸酯(OAc)到苯甲酸酯(OBz)、大茴香酸酯(OAs)、藜芦酸酯(OVr)和邻氨基苯甲酸衍生物酯等来决定。在二萜生物碱中,这些酯基的取代位置也颇具特征性OAc、OBz和OAs酯基几乎全出现在乌头碱型中,且集中分布于乌头亚属植物。而其取代位置最常见的是C-8 和C-14上,且构成双酯的主体部分。邻氨基苯甲酸衍生物酯几乎全部存在于牛扁碱型中,且主要分布于牛扁亚属和翠雀属植物中,显示出牛扁亚属和翠雀属植物的相似性。邻氨基苯甲酸衍生物酯基的取代位置多在C-4(C18类)和C-18(牛扁碱型)上,仅少数在C-14或C-8/C-14上。结合植物中的分布,考虑多数酯基取代的位置似乎以C-14?C-18?C-8?C-8/C-14的方向而变化。 2.3氧化程度和位置 氧化程度常以氧取代基(羟基、甲氧基、酯基等)的多寡来判断,取代基愈多,其氧化程度愈高,也愈进化。就分类学价值来说,氧化程度和位置对C18-和C19-二萜生物碱要比C20-二 最常见甚至共同的取代位置是C-1、C-8、萜生物碱更具价值些。在C18-和C19-二萜生物碱中, C-14和C-16上。然后,再由C-3、C-13?C-3/C-13?C-15?C-3、C-13、C-1或C-3、C-10、C-13、C-15的顺序而高级化。应当指出的是,15-羟基者如15-羟基尼奥灵(15-hydroxylneoline) 和附子灵(fuzziline)等往往也是进化的结构特征。 2.4 14-氧取代基 在C18-和C19-二萜生物碱中,乌头碱型多具14-羟基或酯基,而牛扁碱型则绝大多数为14-甲氧基取代。若再结合它们在植物中的分布,是可以提供有用的分类信息的。 2.5甲氧基 几乎所有C18-和C19-二萜生物碱中都含有甲氧基。而C20-二萜生物碱中,除极个别化合物如凉宁碱(liangshanine)、黄乌宁碱(vilmorrinianine)和双二萜生物碱等外,其余均不含有甲氧基。所以,甲氧基也可作为植物化学分类的特征性结构指标。 2.6 7,8-次甲二氧(OCH2O)基 初步统计,除刻利定(kiridine)(从A.kirinense Nakai中分离出)外,含7,8-次甲二氧基的二萜生物碱仅仅限于牛扁碱型C19-二萜生物碱中,且全部分布于翠雀属植物中。这是非常特征的植物化学分类指标,应该具有重要的价值。 综上所述,二萜生物碱的结构类型对于属和亚属以及某些系(如甘青乌头系等)的分类有重要价值。而其他化学指标如酯化程度和位置等,则可在亚属下系的划分中提供十分有用的信息。 3二萜生物碱的生源关系及其分类学意义 3.1生源关系 现代生物合成研究表明,牻牛儿基牻牛儿焦磷酸酯(GGPP)环合成ent-copalydiphosphate 后经一系列 步骤 新产品开发流程的步骤课题研究的五个步骤成本核算步骤微型课题研究步骤数控铣床操作步骤 生物合成成为二萜阿替烷类(atisanes)和考烷类(kauranes(MacMillan&Beale,1999)(图2)。它们分别再通过氨基化(Wang&Liang,2002)生成阿替生型(如atisine等)和维特钦型(如veatchine等)C20-二萜生物碱,由此再生成各种不同类型的生物碱。Ichinohe(1978)首次系统提出二萜生物碱的生源关系,且它的许多观点都被后来的大量研究事实所佐证。后来,郝小江等(1985)在此基础上,也讨论了二萜生物碱的生源关系,不足之处是过于简化以及提出纳哌啉型唯一源于维特钦型而不包括光翠雀碱型的假设值得商榷。更 何况至今未从乌头属和翠雀属植物中分出维特钦型二萜生物碱此类碱仅仅分布于Garrya属植物中。Sultankhodzhaev和Nishanova(1995)在化学、生化和假设的基础上,也提出了二萜生物碱的模式生源关系。不足之处也是过于简化。Wang和Liang(2002)对C20-二萜生物碱的生源从化学上也进行了归纳总结。同年,Ichinohe(2002和Ichinohe等(2002)再次从植物化学分类的角度补充了原乌头宁碱型、原牛扁碱型以及高乌宁碱型和冉乌宁碱型内容。但是他放弃了由纳哌啉型生物合成乌头碱型二萜生物碱的途径,并继续忽视了阿加可宁(ajaconine)在牛扁碱型二萜生物碱形成中的特殊作用。仔细分析上述不同假设,可以看出:(1)在由二萜到阿替生型二萜生物碱的生物转化中,阿替烷可能是唯一的前体二萜化合物,而阿替生型则在光翠雀碱型、纳哌啉碱型、海替定型和海替生型以及可能的维特钦型生物合成中处于核心地位。(2)考虑到维特钦型至今仅仅分布于Garrya属植物中,所以,提出主要由考烷二萜形成的观点,而阿替生型?维特钦型?纳哌啉型途径则处于次要地位。(3)阿诺特啉型仅分布于Anopterus属植物中,所以,它应经可能的海替烷独立成一个生源分支。 有归纳出总结:(1)由阿替生、光翠雀碱和纳哌啉3个途径完成从C20-二萜生物碱到乌头碱型C19-二萜生物碱的生物转化。这与Ichinohe(1978)的观点相同。但在原乌头宁碱型Ichinohe,2002;Ichinohe et al.,2002)形成之前,是经过了关键中间体重排的C20-二萜生物碱A、B和C的。(2)由于光翠雀碱(denudatine)(?型)和纳哌啉碱(napelline)(VII型),尤其是宋果灵(songorine)(XII型)在乌头属植物中广泛分布(Wang&Liang,2002),故可以推断光翠雀碱和纳哌啉途径是乌头碱型二萜生物碱形成的主要途径,阿替生途径则可能处于次要地位。Ichinohe(1978)提出的阿替生型?牛扁碱型的生源途径比较含糊。2002年该作者Ichinohe,2002;Ichinohe et al.,2002)又补充了经原乌头宁碱型形成牛扁碱型的新观点。我们赞成这种假设。此外,考虑到牛扁碱型主要分布于翠雀属植物中,特别是阿加可宁(ajaconine)(VII 型)广泛分布于该属植物(迄今未从乌头属分出)的事实,我们认为阿加可宁很可能是翠雀属植物中牛扁碱型二萜生物碱的最重要的前体物(阿加可宁途径)。同样地,由C20-二萜生物碱到C19-二萜生物碱必须经过关键中间体重排的C20-二萜生物碱A和B'。另外,也不难理解为什么绝大多数C18-和C19-二萜生物碱都具C-7、C-8、C-14和C-16氧取代基的原因,以及阿替生、光翠雀碱和纳哌啉碱中15-羟基在骨架生物转化中的重要作用。 3.2分类学意义 3.2.1在氨基化后二萜生物碱的骨架形成与演化关系,本质上就是在植物体内酶的催化下所进行的C-C键的形成、增减与迁移。其分学类价值就在于进化程度的比较,其顺序依C20