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植物分類系統(tǒng)與化學(xué)成分的關(guān)系

醫(yī)案日記 2023-06-14 08:11:26

現(xiàn)代植物分類是按照植物形態(tài)的異同、習(xí)性的差別以及親緣關(guān)系的遠(yuǎn)近系統(tǒng)排列的

。因此
,一般說來
,在植物分類系統(tǒng)中位置愈接近的植物
,它們的親緣關(guān)系就愈接近
。植物分類系統(tǒng)與化學(xué)成分的關(guān)系
,實際上是指植物親緣關(guān)系與化學(xué)成分的關(guān)系

各種植物由于新陳代謝類型的不同,產(chǎn)生了各種不同的化學(xué)物質(zhì)——生物堿類

、甙類
、萜類等等。這些化學(xué)成分在植物中的遺傳和變異
,是與植物系統(tǒng)位置
、植物的環(huán)境條件(氣候、土壤與生物等)密切有關(guān)的
。植物分類系統(tǒng)與化學(xué)成分的關(guān)系可大致歸納為下述幾個方面:

1.每一種植物在恒定的環(huán)境條件下

、具有制造一定的化學(xué)成分的特性,而這個特性是這種植物的生理生化特征
。如顛茄產(chǎn)生莨菪烷衍生物類生物堿
,人參產(chǎn)生三萜類皂甙,薄荷產(chǎn)生萜類等等

2.親緣關(guān)系相近的植物種類由于有相近的遺傳關(guān)系

,往往具有相似的生理生化特征。親緣關(guān)系愈近
,共同性愈多
;親緣關(guān)系愈遠(yuǎn),共同性愈少
。如異喹啉類生物堿主要分布于多心皮類及其近緣類植物的一些科中
,如木蘭科、睡蓮科
、馬兜鈴科
、防已科、毛莨科
、小檗科
、罌栗科、蕓香科等
。這些科中的生物堿的化學(xué)結(jié)構(gòu)也顯示相互之間有緊密的親緣關(guān)系
,與產(chǎn)生它們的植物科之間的親緣關(guān)系一致。吲哚類生物堿中最大的一族為雞蛋花烴(Plumerane)型吲哚生物堿
,這族生物堿僅存在于夾竹桃科中的雞蛋花亞科植物中
。同屬植物的親緣關(guān)系很相近,因而往往含有近似的化學(xué)成分
。如小檗屬(Berberis)植物含小檗堿
,大黃屬(Rheum)植物含羥基蒽醌衍生物等等。

3.一般說來與廣泛存在于植物界的代謝產(chǎn)物有更近似化學(xué)結(jié)構(gòu)的簡單化學(xué)成分(如黃嘌吟與咖啡堿化學(xué)結(jié)構(gòu)很近似)

,在植物界的分布較廣
,分布的規(guī)律性不明顯
。有些化學(xué)成分在系統(tǒng)發(fā)育過程中,經(jīng)過一系列的突變
,因而結(jié)構(gòu)也較復(fù)雜
,如馬錢子堿、奎寧等
。這類物質(zhì)的分布往往只限于某一狹小范圍的分類群中
。但某些起源古老的成分,雖經(jīng)一系列突變
,結(jié)構(gòu)亦較復(fù)雜
,但它們在植物界中的分布,還是有一定范圍的
,而且這種類型成分與植物親緣之間的聯(lián)系表現(xiàn)得更為明顯和突出
,例如上述異喹啉類生物堿的分布。

植物分類系統(tǒng)與化學(xué)成分間存在著聯(lián)系性這一概念

,已廣泛應(yīng)用于藥用植物的研究
、野生資源植物的尋找等方面。如具有降壓與安定作用的蛇根堿(Reserpine)自印度的夾竹桃科蘿芙木屬植物蛇根木Rauvolfia serpenitina

(L.)Benth

ex Kurz中發(fā)現(xiàn)后

,從該屬的其他約20種植物中亦發(fā)現(xiàn)了利血平
,并根據(jù)植物的親緣關(guān)系在蘿芙木屬的兩個近緣屬中找到了同類生物堿。為了發(fā)掘具抗菌作用的小檗堿的資源植物
,經(jīng)植物分類學(xué)與植物化學(xué)綜合研究
,發(fā)現(xiàn)小檗堿在中國主要分布在5個科(小檗科、防已科
、毛莨科
、罌粟科、蕓香科)16個屬的多種植物中
,而以小檗科小檗屬較理想
。又據(jù)研究,莨菪烷類生物堿主要集中分布于茄科茄族(So1aneae)中的天仙子亞族(Hyoscyaminae)
、茄參亞族(Mandragorinae)及曼陀羅族(Datureae)植物中
,并發(fā)現(xiàn)了含堿量較高,有生產(chǎn)價值的新原料植物——矮莨菪(Przewalskia shebbearei(C.E.C.Fischer)

Kuang

ined)及馬尿泡(P.

tangutica Maxim.)

。再如生產(chǎn)可的松等激素藥物的原料——甾體皂甙
,不僅在薯蕷屬(Dioscorea)的幾十種植物中有發(fā)現(xiàn)
,而且在親緣關(guān)系相近的一些科中也有發(fā)現(xiàn)。必須注意的是
,植物的系統(tǒng)發(fā)育與其所含化學(xué)成分的關(guān)系是十分復(fù)雜的
。由于植物界系統(tǒng)發(fā)育的歷史很長
,發(fā)掘出來的古生物學(xué)資料不夠齊全,加上多數(shù)植物的化學(xué)成分尚未明了
,有些成分的分布規(guī)律還未被揭示及認(rèn)識
,所以,有關(guān)植物的系統(tǒng)發(fā)育與化學(xué)成分的關(guān)系的研究尚未成熟
,有待于進(jìn)一步研究
。在應(yīng)用植物分類系統(tǒng)與化學(xué)成分間的聯(lián)系性時,必須具體問題具體分析

近年來

,在植物分類學(xué)與植物化學(xué)這二門學(xué)科間出現(xiàn)了一門新的邊緣學(xué)科——植物化學(xué)分類學(xué)(P1ant chemotaxonomy)。它的主要研究任務(wù)是:

(1)探索各級分類群(如科

、屬
、種等)所含化學(xué)成分(包括主要成分、特有成分和次要成分)及其合成途徑

(2)探索各種化學(xué)成分在植物系統(tǒng)中的分布規(guī)律

(3)在以往研究的基礎(chǔ)上,配合傳統(tǒng)分類學(xué)及各有關(guān)學(xué)科

,從植物化學(xué)成分的角度
,共同探索植物的系統(tǒng)發(fā)育。

顯然

,這一新興學(xué)科在認(rèn)識植物系統(tǒng)發(fā)育方面有重大的理論意義
,并可為有目的地開發(fā)、利用植物的資源
、尋找工業(yè)原料等提供理論依據(jù)
。例如通過對毛莨科與單子葉植物的百合目植物所含生物堿、甾體化臺物
、三萜化合物
、氰醇甙和脂肪酸等五類化學(xué)成分的比較分析,發(fā)現(xiàn)二者具有很多類似的化學(xué)成分
,有的成分甚至僅僅為它們所共有
。聯(lián)系到百合目與毛莨科的一些原始類群在形態(tài)和組織解剖上的某些相似性,從而認(rèn)為二者有著十分密切的親緣關(guān)系
,即單子葉植物通過百合目起源于原始的毛莨科植物
。這一研究結(jié)果在了解客觀存在的植物系統(tǒng)發(fā)育的真實情況方面,具有一定的理論意義

又如根據(jù)國內(nèi)外在藥用植物研究工作方面的大量實踐

、目前從中國藥用植物中大致歸納出一些具重要生物活性的成分(生物堿、黃酮類、萜類
、香豆精等)及藥理作用的植物類群
。由此可見,植物化學(xué)分類學(xué)是一門富有活力的新學(xué)科
,它的研究成果值得藥用植物學(xué)與藥用植物化學(xué)工作者重視與運用

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