幾種熱帶植物的化學生態(tài)學研究.pdf

1、本論文以姜科和?？茙追N云南熱帶植物為對象，在化學成分研究的基礎(chǔ)上，試圖從不同的角度探索植物化學生態(tài)學的研究方法，探討植物與植物間，以及植物與昆蟲間的化學聯(lián)系，揭示自然界中植物與其它生物間相互作用的分子基礎(chǔ)。 榕樹為熱帶雨林的關(guān)鍵樹種，在熱帶森林生態(tài)系統(tǒng)中起著十分重要的作用。已發(fā)現(xiàn)榕樹與榕小蜂之間存在專一性互惠共生關(guān)系，一種榕樹僅有一種相應的榕小蜂為其傳粉，榕樹與榕小蜂之間相互關(guān)系的研究已成為熱帶生物學研究的熱點。本論文建立了大量

2、富集榕果揮發(fā)性成分的方法，創(chuàng)建了野外粘性陷阱法和室內(nèi)化學信息物風洞檢測法，檢測榕果揮發(fā)性成分的誘蜂活性。在建立試驗方法的基礎(chǔ)上，選擇西雙版納熱帶雨林的重要樹種對葉榕（Ficus hispida）與榕小蜂之間的化學通訊進行研究。 試驗研究結(jié)果表明，對葉榕隱頭花序?qū)﹂判》溆谢瘜W吸引，且這種吸引只存在于處于開花授粉時期的接收花序。對葉榕的接收花序只對其授粉榕小蜂Ceratosolen solmsi marchali有吸引作用，而對其它

3、種類的榕小蜂無作用。對葉榕雌性及雄性接受花序的揮發(fā)性成分與已授粉或寄生的花序有較大差異。而雌雄接受花序及葉則存在一些相同的揮發(fā)性成分。對葉榕隱頭花序從開花到授粉后或榕小蜂寄生后，其揮發(fā)性成分的組成有明顯的動態(tài)變化，一些成分消失或減少了，而另一些成分則增加了或新產(chǎn)生出來了。揮發(fā)性成分適時的動態(tài)變化不僅是對葉榕授粉生理過程不同階段對傳粉者提出需求的信號物質(zhì)，也是提供專屬榕小蜂尋找和識別適合產(chǎn)卵及授粉的花序的化學信息。隱頭花序授粉或寄生后消失

4、或減少的揮發(fā)性成分，如芳樟醇、α-松 醇、α-甲基苯乙烯、2，6-二甲基-2，7-辛二烯-1，6-二醇和2，6-二烯十一醛等，可能是吸引榕小蜂的活性化合物。對雌性和雄性接受花序的二氯甲烷提取物分離組分的誘蜂活性檢測和活性組分的GC/MS分析鑒定，進一步推定芳樟醇及其衍生物是對葉榕專一地吸引其傳粉榕小蜂的主要活性化合物。這種化學吸引的專一性就是榕樹與榕小蜂專性互惠共生關(guān)系形成的化學基礎(chǔ)。 從云南特產(chǎn)的藥食兩用植物草果（Amomum

5、 tsao-ko）的果實中分離到13個化學成分，經(jīng)鑒定，其中3個為結(jié)構(gòu)類型不同的新化合物，即：草果素(tsaokoin)為具有雙環(huán)壬烷新骨架的新穎結(jié)構(gòu)類型化合物；草果酮(tsaokone)為新的二苯庚烷類化合物，草果甙 (tsaokoside) 為新的半日花烷型二萜配糖體。在分離到的化合物中，以（-）表兒茶素的得率最高。 采用自行設(shè)計的改良Leather 和Einhellig法，進行種子萌發(fā)試驗和幼苗生長試驗，觀察草果提取物及化

6、學成分對其他植物生長的影響。在1mg/ml濃度下，草果素和（-）表兒茶素對苦菜種子萌發(fā)的抑制率分別為19.3﹪、13.7﹪；（-）表兒茶素對苦菜幼苗根和總生物量增長的抑制率分別為100﹪和40.7﹪；（-）表兒茶素對含羞草幼苗根和莖生長的抑制率分別為61.8﹪、34.5﹪。結(jié)果表明，草果對其它植物有化學它感潛力，主要活性物質(zhì)為草果素和（-）表兒茶素。（-）表兒茶素、原花色素C-1、原花色素B-2和草果酮還有顯著的抗脂質(zhì)過氧化作用，在42

7、mg/L濃度下，脂質(zhì)過氧化抑制率在Fe2+ + Cysteine誘導實驗中分別為95.6﹪、94.0﹪、93.9﹪和95.9﹪，均略高于維生素E的活性。草果所含大量的酚類化合物是其自我保護的物質(zhì)基礎(chǔ)。 黑褐姜黃（Curcuma phaeocaulis）為西雙版納熱帶海拔800米左右的河邊砂地特有的姜科植物。在自然生態(tài)系統(tǒng)中，黑褐姜黃往往形成連片的單優(yōu)植物群落，幾無雜草和其它植物摻入其中。黑褐姜黃根莖主要成分為揮發(fā)油和倍半萜類化合

8、物。從黑褐姜黃根莖氯仿提取物中得到10個化合物，其中4個主要成分鑒定為莪術(shù)環(huán)氧酮(zederone)、姜黃二酮(curdione)、莪術(shù)二醇(zedoarodiol)和β-谷甾醇。黑褐姜黃根莖和葉精油主要成分為莪術(shù)醇及其衍生物。莪術(shù)環(huán)氧酮和姜黃二酮對苦菜、含羞草和稗的種子萌發(fā)和幼苗生長有顯著的抑制作用。莪術(shù)環(huán)氧酮100ppm濃度對苦菜幼苗莖和生物量增長的抑制率分別為52.1﹪和28.5﹪,對含羞草幼苗根和莖生長的抑制率分別為37.8﹪和

9、23.4﹪；姜黃二酮對含羞草幼苗根、莖和生物量增長的抑制率分別為80.4﹪、76.7﹪和30.7﹪，對苦菜幼苗根、莖及生物量增長的抑制率分別達到43.1﹪、40.8﹪和41.3﹪。姜黃二酮對稗幼苗莖和生物量增長的抑制率在20ppm就分別達到38.7﹪和43.9﹪。姜黃二酮對單子葉植物稗的抑制作用較強，而對雙子葉植物含羞草和苦菜的抑制作用則較弱。結(jié)果表明黑褐姜黃對其它植物有化學它感潛力，莪術(shù)環(huán)氧酮和姜黃二酮為主要的化學它感物質(zhì)。黑褐姜黃根

10、莖和葉揮發(fā)油對苦菜和含羞草種子萌發(fā)和幼苗生長亦均有顯著的抑制作用。 陽春砂仁（Amomum villosum）為重要的常用中藥，云南西雙版納是我國陽春砂仁的主要栽培地區(qū)。陽春砂仁可抑制周圍的其它植物，往往形成單優(yōu)群落。若與其他經(jīng)濟植物混種，亦會導致其它植物的死亡。陽春砂仁根揮發(fā)油以松油-4-醇、α-及β-蒎烯、月桂烯、α-及γ-松油烯等為主要成分。生物活性試驗結(jié)果表明，陽春砂仁根揮發(fā)油在10ppm濃度對苦菜種子萌發(fā)有顯著的抑制作