（生态学专业论文）茄科植物糖苷生物碱chaconinesolanine和tomatine抗真菌的防御作用及生态意义.pdf

摘要 糖苷生物碱( 甜y c o a l k a l o i d ) 是一种植物次级代谢产物，主要分布于茄科和百合 科植物中。糖苷生物碱是由含氮的甾体生物碱骨架( 称为糖苷配基) 与一条寡糖链组 成的糖苷，糖链一般为三糖或四糖。研究表明，糖苷生物碱具有保护植物防御微生物、 昆虫等天敌侵袭的作用，是植物的天然防御物质。糖苷生物碱对其它植物以及哺乳动 物和人都具有生物学作用。糖苷生物碱的作用机制主要是它们对生物膜的溶解和破坏 作用。它们能够与生物膜上的甾醇形成凝聚物而导致膜的破裂。 糖苷生物碱抗真菌作用研究具有重要的生态意义和实用意义。糖苷生物碱抗真菌 作用研究在国外开展的时间很早，已经有一百多年的历史。但是，在中国还未见有人 对这类化合物进行系统、广泛和深入的研究。因此，本文就人们最常食用的二种植物 马铃薯和番茄中的糖苷生物碱c 【一查茄碱( c h a c o n i n e ) 、旺一茄碱( n s o l a i l i n e ) 和a 一番茄 碱( - t o m a t i n e ) 的提取分离工艺及其检测鉴定方法、对二种植物病原真菌的作用活性及 其混合作用效应以及旺一查茄碱和a 一茄碱的定位硫酸化修饰及其化学修饰物的抗真 菌活性进行了深入研究探讨。本文的研究目的在于探讨糖苷生物碱a 一查茄碱 m c h a c o l l e ) 、0 【一茄碱( 旺- s o i a i l i i l e ) 和a 一番茄碱沁一t o m a t i n e ) 的最佳提取分离工艺及其 检测鉴定方法、糖苷生物碱混合物在植物防御病原真菌中的相互作用关系、糖苷生物 碱糖链结构与抗真菌活性的关系，从而了解植物防御功能的进化演变规律，对人类更 好地利用植物资源，借鉴自然界形成的法则，造福于人类社会提供有益的指导。 本论文的主要结果如下： 1 提取方法对糖苷生物碱的提取率有显著影响。甲醇法和5 硫酸法较好。 甲醇对糖苷生物碱的提取效率明显高于o 5 硫酸，但方法复杂，多适合 于实验室方法。而硫酸提取法操作简单，成本低廉，适合于工业化提取。 2 采用硅胶柱层析方法分离糖苷生物碱，使用氯仿一甲醇一氨水或乙酸乙 酯一乙醇氨水洗脱体系进行洗脱，然后用结晶的方法来纯化样品，可以得 到满意结果。 3 糖苷生物碱对植物病原真菌生长的抑制强度呈剂量依赖性。三种化合物 中番茄碱抗真菌活性最高，查茄碱次之，茄碱活性最低。 4 糖苷生物碱一查茄碱和a 一茄碱单独作用时对植物病原真菌的抑制效果 一般是较低的，但是二者的混合物都有显著的协同作用。各浓度的糖苷 生物碱混合物对真菌的生长抑制率都大于每种糖苷生物碱单独作用效果 的和。 5 糖苷生物碱一查茄碱、a 一茄碱和a 一番茄碱三者的混合物没有产生协 同增效作用。 6合成了6 0 一s u l f a l e dc h a c o l l i n e 和6 一o s l l l f a t e ds o l a i l i n e 。方法是利用“6 ”位 羟基化学反应的特殊性，使用d m t - c l ( 4 ，4 - 双甲氧基三苯甲基氯) 对“6 - ” 位羟基进行特异保护，然后将剩余羟基进行全乙酰化保护，使用三氟乙 酸( n 谴) 的二氯甲烷液将6 位羟基的保护基脱去，游离6 位羟基，然后对 “6 ”位羟基进行定位硫酸化修饰，最后脱去乙酰化保护。 未经羟基的保护，而直接对c h a c o 曲”进行硫酸化修饰，得到了6 0 一 s u l f a t e dc h a c o 血e 。反应只需一步完成，方法简单，与上述经保护基策略 得到的6 一o s l 】1 f a t c dc h a c o n i n c 的多步合成反应相比，有一定的优势。 糖苷生物碱a 一查茄碱和n 一茄碱糖链上的6 位羟基硫酸酯化后，其抗真 菌活性消失。说明这个部位与糖苷生物碱的抗真菌活性有直接关系，是 其抗真菌活性的关键部位。 关键词；糖瞢生物碱；查茄碱；茄碱；番茄碱；硫酸化修饰；抗真菌活性 i i a b s t r a c t g 1 y c o a l k a l o i d s a r cs e c o n d a r ym 成a b o l i s m0 fp l a i 】临a n dd i s 击b u t e dm a i n l yi n s o l a n a c e a ea dl i l i a c e n l e s em 0 1 e c u l e sh a v ea n0 1 i g o s a c c k i r i d ec h a i na t c a c h e da tt l l ec 3 p o s i t i o n o f 也ei l i 仃o g e n o u ss t e m i d a la u ( a l o i db a c k b o n e t h es u g a rc h a i na r cu m l a l l y 仃i s a c c h a r i d eo rt e 订踮a c c h a r i d e s o m ei i e s t i g a d o nk e 抽m c a t e d 也a t 罾y c o a l k a l o i d sm u s t h a v eb e e ne v o l v e dmn a n l r et op r o t e c tp l a n t sa g a i r l s tb a c t e r i a ，劬百，i 1 1 s e c t s ，趾da n i m a l s t 1 1 e ya r et o ) 【i ct oa 丽d er 锄g eo fo r g a i l i s m sa i l da r eg e n e r a l l yc o n s i d e r e dt ob ed e f e n s i v e a l l e l o c h m i c a l s t h e b i 0 1 0 9 i c a la c t i v i t y o f斟y c o a l k a l o i d si s l a r g e l y d u et ot l l e i r m e m b r a n e d i s m p t i v ee f b c t s t h e yc o m p l e xw i ms t e r o l si nm e m b r a n e s ，u l 廿m a t e l yt of o 加 a g g r e g a t e sa n dc a u s el o s so f m e m b r a n ei n t e g r i t ) ， t h es t u d ya b o u tt h eu n t i 血n g a la c t i v i t ) ，o fg l y c o a l k a l o i d si s 趴证l p o f t a n tm o i e t yi i lu l e e c o l o g ya n de x p l o 酬o n o fp l a n tr e s a m c e s b u tr n u c hl e s s m f o 删o ni s 鑫v a i l a b l eo n 也e s e c o m p o u n d si nc 1 1 i n a ，s oi ti sv a l u a b l ef o ru st ou l l d e r s t 趾da n ds m d y t l l eb i o l o 舀c a la c t i v i t yo f 垂y c o a l k a l o i d st op a t l l o g e i l i cf u n g ii nc l l i n aa i l dt h e i rm e c h a n i s n l i nt l l i sp a p e r t l l ee f f b c to f d i 丘b r e n te x t r a c t i o n 、v a y s 趾ds o l v e n t so ne x 仃a c t i o nr a d i oo f0 【- c h a c o n i n e ，q s o l a n 血e 趾d 一t o m a t i n e 、v e r er e v i e w e d w i 也押mp h ”o p a t h o g e i l i c 劬g ic e 阳。置p d 陀朋矗6 惴把口p h o 咖l e la 士l d 彳z 据r 胛口一4p o 阿fc i fa s 做t e ds h 面n ，也ec l a r a c t e r i s t i c so fa n t i f u i l 9 8 la c t i v i 够o f 。【- c h a c o l l i i l e ，一s o l 趾i 王1 ea n da - t o m a t i n ea n dt h e i rm i ) ( t 九l ew e r ce x 锄i n e db ym e a n so f i 血b i t i o no fm y c e l i a lg r o w t l l h lo r d e rt os t t l d yt h er e l a 廿o n s h i pb e t w e e nt l l es 饥圮嘶sa n d t h ea n 廿f i m g a la c t i v i t i e so fc a r b o h y d r a t ec h a i n s ，t 1 1 es e l e c t i v es l l l f 缸i o nt ot l l e6 - h y d r o x y g r o u p so fc t l a c o n i n ea n ds o l a m n ew 船c 硎e do u t i i las 订a t e g yb y 也eu s eo fp r o t e c t i v e 铲o u p s t h em 如r e s u h so b t a i l l e d 矗o mt 1 1 i sw o r ka r ea sf b l l o w s ： 1 e x 订a c t i o n m e t h o d sh a v e s i g n j f i c a n t e 疵c to ne x 订a c t i o nr a t i o no f g l y c o a l k a l o i d s t h em e t l l a l l o lm c 也o dh a st h eh i g h e s te m a c t i o nr a t i o n ，b u tt l l i sw a y i sc o m p l i c a t e da i l di sa d 印t c dt ou s e 址1 a b o r a t o r ym es e c o n dh i 曲e rm e 廿l o di su s e 5 s u l p h u r i ca c i da ss o l v e n t t l l i sw a y i ss i n l p l eo nm a i l i p u l a d o na n ds a v ei nc o s t a n d i sa d 印t e d t o u s e i n i n d u s n y 2 p u r i f i e d 毋y c o a l k a l o i d sw e r eo b t a i n e d 廿l r o u g hr 印e t m v ec o l u m nc h m m a t o 铲a p h y o ns i l i c ag e la n d r s t a l l i z a t i o n 3 t h eg l y c o a l k a l o i d ss h o wa p r o n o u n c e dc o n c e n 打a t i o nd 印e n d e n c y i nt 1 1 e i r i r l h i b i t i o no fp a t l l g e l l i c 劬g a lg r o w m i na l lc a s e s ，t o m a t i n eh 鹤n l eh i 曲e s t 8 工虹如n g a la c t 研嵌c h 8 e o n i n e h a sl e s sa c t i v 咄a n ds o l a n i n e 主st h ek a s ts o t t | 4 t h em i x 恤eo fs o l a i l i n ea 1 1 dc h a c o 血n ep r o d u c e dm a r k e ds y n e r 舀s t i ce f r e c t s ，t l l e m a g n i n l d eo f w h i c hv a r i e dw i t lt l l e 矗m g u sa n dc o n c e n 仃a t i o n h 1s o m ec a s e s ，m 面o r i n h j b m o n 、a sa c h i e v e d 、：v i mm i x t u r e s ，t h el e v e l so fi 1 1 m v i d u a lg l y c o a l k a l o i d si n w h i c hs h o w e dl o w e ra l l t i f u l l g a la c t i v 时 5 c o m b i l l a t i o n so fg l y c o a l k a l o i d st o m a t i n e ，s o l a l l j l l e 趴dc h a c o n i n ed i dn o tp r o d u c e s ”e r g i s t i ce 氐c t sa g a i n s tb o 出觚酉o w o 印。愆z 缸6 m 站耙韶h o e h n e la i l d a l t e m d r np o r n 跣 6 i i lo r d e rt o 咖d yt h er e l a t i o n s h i pb 酿v e e nt l l es m l c t u r e s 趾d l ea n t i f u n g a l a c t i v i t i e so fc a r b o h y d m t ec h a i n s ，6 - o s u l f a t e dc h a c o n i n e 卸d6 一o - d i s u l f a t e d s o l a 玎曲ew e r es y t h e s i z e d1 1 1 ep r o c e d u r eo fs y n t h e s i si sa sf 0 1 1 0 w s t h e6 - h y d r o x y g r o u p s o ft l l e s u g a rc h a i l l si nc h a c o n 血ea n ds o l a n j n e 、v e r ep r o t e c t e d 、) l ，i m 4 ，4 。- d i r n e t i l o x 蛐r l ( d m t ) w h i l et 1 1 e 矾l e rh y d r o x y lg r o u p sw e r ea c e 哆l a t e d 也e p r o t e c t i v eg r o u pd m tw a sr 锄o v e db yu s i r 培o 5 n 1 ai nd i d l l o r o m e m a l l e t h e 丹c c6 - h y d r o x y 孕o u p sw e r es l l l 雠e db yc 1 1 l o r o s l l l f o n i ca c i dp 蛐d 妇t og i v e6 一 o - s u l f a t e dp r o d u c t s a f i e rt l l ea c e t ) ，l g r o u p sw e r er 锄o v e d ，t l l e f i i l a l p r o d u c t s o b t a i r 地dw e r es u l f 如dc h a c 0 1 l i n e 锄ds u l f i a t e ds o l a n i n e 7 u s 啦s e l e c t i v e6 一h y d r o x yg r o u p s s u l f a t e d o f 吼】p r o t e c t e dc h a c o m n e ，6 0 - s u l f 砒e dc h a c o n 访ew e r es y n 廿1 e s i z e d t h es ”l t h c t i cr o u ti nm i ss 恍g yn e e do n l y o n ep r o c e 血l r e s oc o m p a r e d 诮t l lw h a ti sd i s c u s s e da b o v e ，m i sm e 协o di sm o r e s i m p l ea n dh 髂s o m ea d v 锄t a g e s 8 6 - o s u l f a t e dc h a c o 血n c 趾d6 - o - d i s l l l f a t e ds o l a n j n ed i dn o th a v ea m i 如n g a l a c t i v 诹1 1 l i st e s ts h o w st l l a t1 1 1 e6 h y d m x yg r 0 1 巾so f t l l es u g a rc h a i d si nc h a c d m n e a n ds o l a i l i n ei sk e y p o s i t i o no fg l y c o a l l 湖o i d sr e l a t e d 谢廿la i l t i f l l i 培a la c t i v 时 k e yw o r d s ：g 1 y c o a l k a l o i d s ；c h a c o n i n e ；s o l a i l i n e ；t o m a t m e ；s u l f a t i o n ；a n t i g a la c t i v 酊 i v 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的 研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含 其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得东北师范大学或其他教 育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任 何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。 学位论文作者签名：期：2 。b 。b 、r 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解东北师范大学有关保留、使用学位论文的规定， 即：东北师范大学有权保留并向国家有关部门或机构送交学位论文的复印件和 磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权东北师范大学可以将学位论文的全部 或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或其它复制手段保 存、汇编学位论文。 ( 保密的学位论文在解密后适用本授权书) 学位论文作者签名 日期 学位论文作者毕业后去向 工作单位： 通讯地址： 电话： 邮编： 月j j 舌 糖苷生物碱( g l v c o a l k a l o i d ) 这个名词由于历史原因通常指茄科和百合科的甾体 糖苷生物碱( s t e r o i d a lg l y c o a 墩a l o i d ) 。糖苷生物碱是主要分布于茄科和百合科植物中 的糖苷类次级代谢产物。自1 9 世纪初d e s f o s o s s e s 首次发现了茄科植物龙葵( 舶胁l ” 嘲盯“) 中含有糖苷生物碱以来【l 】。已经从3 0 0 多种植物中分离鉴定出1 0 0 多种不同 结构的糖苷牛物碱，至今每年仍有新的糖苷生物碱被发现。茄科和百合科植物广泛分 布于世界各地，其中许多植物有重要的经济价值，如马铃薯假衍6 e m s ) 、番茄 犯y p p m f c “me j c “尼耐“ma 埘d 、茄子俗m e 如哗删等是人类日常生活的主要蔬菜，龙 葵、藜芦( 跆m 口1 m 嘲f “l ) 等是重要的药用植物。马铃薯、番茄、茄子、龙葵、藜 芦等植物中分别含有茄碱、查茄碱、番茄碱、澳洲茄碱、边缘茄碱及异红介藜芦碱等 糖苷生物碱。 1 糖苷生物碱的结构 糖苷生物碱的化学结构南亲水性的寡糖链和疏水性的含氮甾体生物碱骨架r 称为 糖苷配基) 构成。糖链多为三糖或四糖，以氧糖苷键与糖苷配基的c 3 相连接。图l 显 示了三种主要糖苷生物碱a 一查茄碱( q c h a c o n i n e ) 、d 一茄碱( s o l a i l i l l e ) 和一番茄碱 ( n t o m a 血e ) 的化学结构。 ( a t o m 撕n e ) 的化学结构。 - m c h a c o n i n e s o i a n i n e 图la 一查茄碱、a 茄碱和番茄碱的化学结构 f i g 1 s t r u c t u r e so fq - t o m a t i n e ，旺一c h a c o n j n ea n dn - s o l a l l i n e 1 1 糖苷生物碱的糖链结构 组成糖苷生物碱寡糖链的单糖一般为葡萄糖、半乳糖、鼠李糖、木糖和阿拉伯糖， 连接的方式如图2 所示，通常由三糖或四糖构成分枝糖链。 d 电i u c o s e h l 寸h a m n o s e d 电a b c 协s e m g l n c o s e i h h s c c l l a c o t r i o s e s l a 埘o s e l y c o t e h _ a o s e 图2 糖苷生物碱糖链的组成和结构 f i g 2 s m l c t u r c s 趾dc o m p o n e n t so fs u g a rc h a m si 1 1 甜y c o a l k a l o i d s 2 之舻 话 1 2 糖苷生物碱的配基结构 糖苷生物碱配基的结构大致分为茄次碱烷( s o l a l l i d a n e s ) 、螺旋甾碱烷( s p i r o s l a l l e s ) 和其它甾体衍生物三类，结构如图3 所示。 茄次碱烷 s o l a n i d a n e 目 2 2 ，2 6 - 缩亚胺胆甾烷 2 2 ，2 6 e p i n l i n o c h 0 1 e s t 孤e 螺旋甾碱烷 s p i r o s l a i l e s 3 氨基螺甾烷 3 一卸血1 0 s p i r o s t a l l e n 表氨基环半缩酮 毡e p i m i n o e y c l o 】1 e m i k e t a 呈 图3 糖苷生物碱配基结构 f i g 3 s 奸u c t u r e so fa 9 1 y c o n e smg l y c o a l k a l o i d s 茄次碱烷类配基组成的糖苷生物碱有茄碱( q s o l a l l i n e ) 、a 查茄碱( 旺c h a c 0 1 l i n e ) 、 垂茄碱( d e m i s s i n e ) 、克默森茄碱( c o l n m e r s o n i n e ) 、勒帕茄碱i ( 1 e p 廿n ei ) 、次勒帕 茄碱i ( 1 印t i n i n ei ) 、次勒帕茄碱i i ( 1 印t i l l i n e i i ) 和异红介藜芦碱( i s o n l b i j e n ，o s i n e ) 等。 螺旋甾碱烷( s p 的s l a n e s ) 类配基构成的糖苷生物碱主要有澳洲茄碱( s o l a s o n i n e ) 、 澳洲茄边碱( s o l 锄a 昭i n e ) 、茄狄星( s o l a r a d i x i l l e ) 、灰叶烟草碱( s o l 印e r s i n e ) 和番茄 碱( t o m a t i d i l l e ) 等。 其它作为糖苷生物碱配基的甾体衍生物通常有三种，2 2 ，2 6 一缩亚胺胆甾烷 ( 2 2 ，2 6 e p i m i l l o c h o l e s t a n e s ) ，3 氨基螺甾烷( 3 锄i n o s p i r o s t a n e s ) 和a 。表氨基环半缩 酮类。2 2 ，2 6 缩亚胺胆甾烷类( 2 2 ，2 6 一e p i m i n o c h o l e s t a n e s ) 糖苷生物碱有 s o l a n o c o n g e s t i d i n e ；3 一氨基螺甾烷类( 3 - a m 劬s p i m s 伽l e s ) 糖苷生物碱有圆锥茄碱 ( j l l m b i n e ) 、异圆锥定( i s o p a m c l l l i d i n e ) 和j 唧p i d i n e 等；小表氨基环半缩酮类 ( q e p i i i l i n o c y c l o h e m i k e t a l ) 糖苷生物碱主要有辣椒茄碱( s o l a n o c 印s i n e ) 、大茄碱 ( s 0 1 趾o f i o r t l l i n e ) 和无梗茄碱( s 0 1 a c a s i n e ) 等。一些常见糖苷生物碱的化学结构及来 源见表1 。 表1 糖苷生物碱的结构及来源 1 | a b l el s c n l c t u r e sa n do r i g i i l so f 9 1 y c o a l k a 】o i d s 4 2 糖苷生物碱的生物学作用 已有的研究表明，糖苷生物碱具有广泛的生物活性，对病毒、细菌、真菌、原虫、昆 虫、蠕虫、其它植物以及哺乳动物和人都具有生物学作用【2 ，。 2 1 糖苷生物碱的生态学作用 糖苷生物碱是主要分布于茄科和百合科植物中的次级代谢产物。按照生物进化的 原则，植物既然不惜化费一定的物质和能量合成次生物质，就应有其生物功能。糖苷生物 碱在植物的新生芽、花、嫩叶、未成熟的果实中含量高川，这说明糖苷生物碱在自然 界进化出来也许是用于保护植物免受其他生物的攻击。研究表明，糖苷生物碱在植物 抵抗病虫害、调节种群动态以及维系种群间协同进化等方面具有重要作用 【5 ，毛7 ，8 ，只1o ，1 1 ，1 2 】。 2 1 1 糖苷生物碱是昆虫取食的阻食剂 许多研究表明，糖苷生物碱具有阻止昆虫取食的驱拒作用，例如，番茄中的番茄 碱( t o m a t m e ) 和在南美洲发现的野生垂茄( s d 咖加删) 中的垂茄碱( d e m i s s i n e ) 对马铃薯叶甲( 三日f n o 砌伽比凹m z 加e 口弛取食茄科植物叶片) 有抗性，能阻止它的取 食1 1 】：野生番茄叶中的的番茄碱( 小t o m a t i n e ) 对蝗虫( 印。面f e r e x 牺l ) 和棉铃虫 ( k z 泐v 盯阳口瑚辔嘲) 有毒性，有抗虫作用1 1 3 】；马铃薯糖苷生物碱茄碱( a s o l a m n e ) 和查茄碱( 洳c h a c o m n e ) 同样具有抵御昆虫侵袭的作用【1 4 1 ，它们对软体动物蜗牛( 上括溉 日印e m dl ) 的取食也具有驱拒作用，查茄碱的驱拒活性更强，两种生物碱的混合物有 协同增效作用【s 】；m a n i n w e i s s e n b e 唱等( 1 9 9 8 ) 研究证实，澳洲茄碱( c c s o l a m a r g i l l e ) 、 边缘茄碱( 旺s o l a s o m n e ) 和番茄碱( 一t o m a t i n e ) 对红粉甲虫( 开j 6 d 矗“聊m 呲巩p 删) 幼虫和天蛾幼虫( 胁，砌l 伽s 蹦m ) 的生长发育具有抑制作用【。 2 1 2 糖苷生物碱是抵抗微生物侵染的植物保护剂 s a n d r o c k 等许多人研究证明，番茄碱( 幔t o m a t i n e ) 对植物病原真菌具有广泛的抑 制作用，但番茄碱对番茄致病菌和非致病菌的抑制作用存在着差异，番茄碱对番茄非 致病菌如大豆壳针孢( p 幻，妇西旧加p s ) 和玉米大斑病菌( 胁砌加m d 印o r f “聊f “阳f c “m ) 等 具有较强的抑制作用，而对番茄致病菌如番茄壳针孢( s 印幻，蛔饥印e 憎f c f ) 和交链孢 ( 一抛聊妇印) 等抑制作用较弱1 ，1 5 ，1 6 ，17 1 。a i l e na n d k 沁( 1 9 6 8 ) ，b e c k s 们m s t e m b e r g 和d u k c ( 1 9 9 7 ) ，a 1 i s o nm 等( 1 9 9 3 ) 报道马铃薯糖苷生物碱查茄碱( c h a c o n i n e ) 和 茄碱( s o l a l l i n e ) 具有抵御真菌侵染的作用跚8 ，19 1 。m i s o nm 等( 1 9 9 4 ) 还证明澳洲茄 碱( s 0 1 a m a 唱i n e ) 和边缘茄碱( s o l a s o n - u l e ) 也有抗真菌活性，并且两者有协同作用1 6 】。 番茄碱还能够抑制侵染番茄植株的烟草花叶病毒的生长【2 0 。 2 1 3 糖苷生物碱具有他感作用 植物通过化学物质影响周围的其他植物的现象称为植物他感作用。他感作用反映 了种群的进取性或日侵略性，以及抵御侵略的能力，故而它是确立种群在群落中优势 度的重要手段。另外，它可导致需求近同的种群的生态位分离，缓解竞争，促进资源 充分利用，实现种群共存共荣。 r o d d i c k ( 1 9 7 5 ) 报告番茄中的番茄碱具有防御其他植物入侵的作用【2 l j 。w 醯c a i y e 等( 2 0 0 1 ) 从生长于亚洲东南部的茄科植物i s 幼i 口m 聊中分离鉴定出二种糖苷生物碱并 且证明，这二种糖苷生物碱对埘0 如昭d 砌p 觇ig b 砌和彳g 加j 耙m 聊口鳓口g d ，的胚根 生长都具有抑制作用【1 2 】。k a t s u y af u k l l l l a r a 等( 2 0 0 4 ) 从生长于非洲的茄科植物踟肠聆“坍 甜“拧如拟积以伪根皮中分离鉴定出一种糖苷生物碱。野外观察发现，这种植物周围很 少有其他植物生长；实验证明，这种糖苷生物碱抑制莴苣幼苗( 如玎m 凹s 删w ) 的生长 【9 】af u k u h a r a 和k i l b o ( 1 9 9 1 ) 用从& 加删2 姗2 中分离出的澳洲茄碱( s o l 雅啦i n e ) 和边缘茄碱( s o l a s o n i n e ) 也得到过相似的结果圈。糖苷生物碱他感作用的研究证明这 类化合物不仅抑制真菌和昆虫等生物，对其他植物也有抑制作用。这方面的深入研究 还需要更多的证据支持。 2 1 4 糖苷生物碱具有协同进化作用 植物同取食它们的昆虫、侵染它们的微生物通常是对抗性的平行进化的。前者产 生有毒的化学威慑剂或称阻食剂，压抑植食动物和病原微生物，从而抵御天敌的侵袭： 后者形成解毒( 如消化酶) 、贮毒等机制，削弱影响，缓解压抑。如马铃薯叶子含茄碱， 烟草含烟碱，番茄含番茄碱，大多数昆虫难以享用。但马铃薯甲虫、烟草天蛾( 缅砌f & x 砌) 与番茄天蛾( 肘砌妇c 口g 甜f w “p m d c “缸缸) 却在进化中获得了解毒能力它们在获取 食物同时，把次生产物同化到成虫组织中，由此逃避鸟类捕刨”。这形成了植物一植 食动物一动物天敌之间的三级营养关系。 再如，糖苷生物碱对植物病原真菌有抑制作用，是防御病原菌进攻的植物保护剂。 而许多含有糖苷生物碱的植物的致病菌却能够耐受糖苷生物碱的作用甚至产生专一性 的糖苷水解酶，洚解糖昔生物碱，使其毒性减弱或消失【2 3 2 4 】。已经证明能够产生解毒 番茄碱的番茄酶的番茄致病菌包括番茄壳针孢( 脚衙胁咖印p 陌f d ) ，灰葡萄孢 ( b d 即廊c 加p 旭甜) ，番茄尖孢镰刀菌( 鼢邪f “md 叼印o ，“卅厂够咖0 p p 糟耙) ，黄萎轮枝 霉( v p 一祀册“聊口f 6 0 口肌删) ，茄链格孢( 一抛r 徽r 妇s o 册f ) 等旧2 5 ，2 6 刀0 8 2 9 1 。这些证据 表明，番茄致病菌在与番茄碱的长期对抗中产生了协同进化现象。 另一个例子是许多植物中含有两种主要的糖苷生物碱，如马铃薯中含有糖苷生物 碱茄碱和查茄碱，喀西茄( 勋肠n 圳砌础泐? “m ) 和龙葵中含有糖苷生物碱边缘茄碱和 澳洲茄碱。a l i s o nm 等( 1 9 9 3 ，1 9 9 4 ) 研究发现，植物中含有的两种主要的糖苷生物 碱对真菌的抑制具有协同增效作用，甚至在单独使用一种糖苷生物碱无抑菌效果的浓 度，两种糖苷生物碱的混合物却产生了显著的抑制作用【5 一。d 撕db s m 曲等( 2 0 0 1 ) 报告茄碱和查茄碱对蜗牛的取食有协同抑制作用【8 j 。这说明，植物为了抵抗病原菌和 害虫的入侵，发展出了毒性更强并且更节约代谢成本的方法来保护自己提高生存能 力。 2 2 糖苷生物碱的药理学活性 糖苷生物碱除了具有保护植物防御天敌侵袭的功能外，还具有广泛的药理学活性， 如抗菌抗病毒、抗原虫、抗炎、抗肿瘤、强心、抗胆碱酯酶等。 2 2 1 抗菌抗病毒作用 m i g 瑚b a r e 、r 等人( 1 9 9 8 ) 的研究显示糖苷生物碱能够保护小鼠抵抗沙门氏菌的 侵染【3 0 】。p i n g n l k a r ，k 等人( 2 0 0 1 ) 的研究表明番茄碱能够抑制单核细胞增多性李斯特 氏菌的生长1 3 1 】。h v t l l o m e 等人( 1 9 8 5 ) 的研究表明查茄碱、茄碱和番茄碱能够有效 对抗单纯疱疹病毒( s h v ) ，其糖链部分在糖苷生物碱与病毒的膜糖受体相互作用中起 重要作用【3 2 】。一种含有边缘茄碱( s o l a m a 略协e ) 和澳洲茄碱( s o l a s o m n c ) 的面霜局部 使用治疗带状疱疹病毒( h z v ) 、单纯疱疹病毒( h s v ) 和生殖器疱病毒( h g v ) 的 感染者，3 1 0 天治愈【3 3 j 。 2 2 2 抗原虫作用 原虫f 1 a g e l l a t ep r o t o z o a i l ( 乃卯嬲阳m 口，c r 圯f ) 能侵染人类，使人患c h a g a s 病。 这种病在拉丁美洲广泛分布。糖苷生物碱查茄碱、边缘茄碱和番茄碱能够在微摩尔浓 度抑制其生长【3 4 】。番茄碱还能够抑制原虫c i l i a t e dp r o t o z o a l l ( 乃打口砂厅m e 订口p 炒的删括) 的生长，其e c 5 0 值为1 6 5 u m 【3 5 j 。c i l i a t e dp r o t o z o a i l 的生物合成途径与哺乳动物相似。 2 2 3 对血吸虫病宿主蜗牛的杀伤作用 茄属植物a c m e a s 佃瑚浆果甲醇提取物具有明显的杀死血吸虫宿主蜗牛作用。浆果 甲醇提取物5 0 p p m 浓度对蜗牛的杀死率为1 0 0 。d c c c 色谱法分离的浆果甲醇提取 物的四个馏分c b l c b 4 ，其中c b 3 和c b 4 为富含甾体糖苷生物碱的馏分，c b 3 和 c b 4 2 0 u m 浓度对蜗牛的杀死率为l o o 【3 6 】。 2 2 4 对胆碱酯酶的抑制作用 糖苷生物碱与有机磷农药相似，表现为对胆碱酯酶的抑制作用。胆碱酯酶催化神 经递质乙酰胆碱水解，生成胆碱和乙酸。该酶被抑制失活后，造成乙酰胆碱的累积， 致使神经兴奋增强。查茄碱一c h a c o n i n e 和茄碱a s 0 1 a n i n e 都具有抑制胆碱酯酶的 作用口7 3 8 3 9 1 。从马铃薯块茎中提取的总糖苷生物碱对人胆碱酯酶的抑制作用强于单种 糖苷生物碱( * 茄碱和洳查茄碱) 及糖苷生物碱完全酸水解产物糖苷配基。他们对人 血胆碱酯酶的抑制率分别为6 3 0 8 ，5 2 0 8 ，4 1 1 5 和1 1 3 6 【。f c h e r a 和r o d d i c k ， j g 等人的研究表明番茄碱对马、牛和人胆碱酯酶也具有抑制作用，但抑制强度低于查 茄碱和茄碱【4 1 卵 。 2 2 5 强心作用 n i s 1 i e ，k 等人的研究显示番茄碱口服给药使青蛙产生了心动过速的现象 4 3 】。 b e r g e r s ，w w a 等人的研究表明茄碱和番茄碱在低浓度时能够增加小鼠心肌细胞的收 缩频率i 舭j 。 2 2 6 抗炎作用 肌肉注射、皮下注射及口服番茄碱都能对小鼠的水肿产生抑制作用，且作用呈剂 量依赖关系【4 5 】。对豚鼠注射番茄碱能够对抗组织胺和缓激肽引起的豚鼠毛细血管渗透 性增高【4 6 j 。但是糖苷生物碱是否能够对抗人类的炎症和变态反应还需进一步研究。 2 2 7 作为抗疟疾疫苗的免疫佐剂 通常可溶性或亚单位的蛋白质疫苗是不能产生抗原特异性免疫反应的。这需要疫 苗与相应的免疫佐剂相连来增强免疫原性。番茄碱作为一种新的免疫佐剂，能够刺激 并增强抗原特异性体液免疫和细胞免疫反应。用于抗疟疫苗等。一种来源于柏格( 氏) 鼠疟原虫p i 淞m o d i 砌b e r g h e i 环孢子( c s ) 的9 - m e r 蛋白质肽链抗疟疫苗与番茄碱 ( t o m a t i n e ) 形成分子聚合物，免疫b a l b c 鼠。在体外，抗原特异性i f n y 分泌物和 细胞毒性t 淋巴细胞活性与番茄碱- 盐水对照鼠比较都明显增强。而且，与柏格( 氏) 鼠 疟原虫孢子作用，与对照相比，c s9 m e r - 番茄碱复合物明显延迟红细胞感染的发作时 间。这一结果证明了番茄碱通过免疫刺激增强了细胞免疫反应。特别是柏格( 氏) 鼠疟 原虫( p l 髂m o d i u mb e 啦e i ) c s9 m e r 作为一种外源抗原通过m h ci 类分子到c d 8 + t 细胞的表达来完成免疫反应，这与体外抗疟保护作用相一致【4 7 ，档】。 2 2 8 抗肿瘤活性 k o u - w h a k _ 0 u 等人研究了边缘茄碱( s o l a m a 增i n e ) 抗人肝癌细胞( h c p 3 b ) 作用。 结果表明：s o l 蹦a 曙i n e 能诱导细胞凋亡，且s o 】砌a 唱i n e 诱导凋亡是不可逆的；细胞 处于g 2 m 期对诱导凋亡相对敏感；t n f ri 和i i 与s o l a i n a 培i n e 诱导凋亡的机制有关 4 9 】。 y o ，s o n 等人研究龙葵成熟果实乙醇提取物对人胸腺癌细胞m c f 7 的作用。 m c f 7 细胞的增殖能力被明显抑制，提取物有明显的细胞毒作用。并且其抑制细胞生 长具有剂量依赖性和时间依赖性。提取物处理后的细胞出现d n a 梯型，d n a 片段化 增加，p i 染色后细胞核低荧光密度等，都表明其诱导细胞凋亡【5 0 j 。 f r i e d m a ，m 等人的研究证明，在体外包括查茄碱、茄碱和番茄碱在内的1 7 种糖 苷生物碱能够抑制人类结肠癌细胞( h t 2 9 ) 和人类肝癌细胞( 髓p g 2 ) 的生长【5 l 】。 2 2 9 降低血浆低密度脂蛋白( l d l ) 和胆固醇作用 m e n d e lf r i e d m a n 等利用番茄碱t o m a t i n e 在体外能与胆固醇结合形成不溶的复合 物的性质来检测t o m “i i l e 是否能降低食物中胆固醇的吸收及血浆中胆固醇和三酸甘油 酯的水平。用高脂肪、高胆固醇食物喂养仓鼠，并喂以0 0 5 o 2 t o m a t i n e ，结果血 浆中低密度脂蛋白、胆固醇和三酸甘油酯的含量降低，但不能降低高密度脂蛋白的含 量。与对照组比较，t 0 m a 廿n e 喂养组的仓鼠排泄的粪便中胆圃醇和粪甾醇含量是对照 组的4 5 倍，并且，胆固醇排泄量与食入的t 0 m a t i n e 量相吻合。这说明t 0 ma _ 曲e 与胆 固醇形成的复合物很难被血液吸收1 5 “。 3 糖苷生物碱的作用机制 研究表明糖苷生物碱的作用机制主要是它们对生物膜的溶解和破坏作用 【2 4 1 5 3 ，5 4 彤l 。糖苷生物碱能与生物膜上面的甾醇类成分连接形成复合物，最后形成凝聚 物。当这种凝聚物在双层膜的外层上达到一定密度时，糖苷生物碱的糖链相互作用并 紧密联系在一起，形成稳定的、不可逆的凝聚物，这样在膜外层的甾醇类物质变得不 可移动，内层的甾醇类成分就会翻转过来并结合到膜的外层，接着也与糖苷生物碱形 成凝聚物。这样大量的凝聚物形成大量的极性头部群，而不能维持原来的膜结构，最 后造成膜的破裂。糖苷生物碱的膜破裂作用模型见图4 图4 糖苷生物碱的膜破裂作用模型( 本图引自参考文献2 4 ) 4 糖苷生物碱抗真菌活性研究进展 植物抗病的生化基础包括植物体内原有的抗菌物质和侵染后被诱导生成的抗菌物 质。植物体被侵染后新产生的抗菌物质称为植物抗毒素( p l i y t o a l c x 血) ，植物体内原有 的抗菌物质称为p