红豆杉的功效与作用

红豆杉的功效与作用

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萜类化合物的功能和经济价值

摘要：萜类化合物在植物的生命活动中扮演着重要的角色，在天然产物中所占

比重最大，其中很多植物化感作用的关键物质，并广泛应用于农业、工业、医药

生产等领域。

关键词：萜类化合物；功能；经济价值

1萜类化合物概述

萜类化合物(Terpenoids)是所有异戊二烯聚合物及其衍生物的总称。萜类化

合物中的烃类常单独称为萜烯。萜类化合物除以萜烯的形式存在外,还以各种含

氧衍生物的形式存在,包括醇、醛、羧酸、酮、酯类以及甙等。萜类化合物在自

然界中分布广泛,种类繁多,估计有1万种以上,是天然物质中最多的一类。

萜类化合物在植物界中普遍存在。常见含萜类化合物的植物类群有:蔷薇科

(Rosaceae)、藜科(Chenopodiaceae)、天南星科(Araceae)、毛茛科

(Ranunculaceae)、萝科(Asclepi-adaceae)、莎草科(Cyperaceae)、禾本科

(Gramineae)、柏科(Cu-pressaceae)、杜鹃科(Ericaceae)、木犀科(Oleaceae)、

木兰科(Magnoliaceae)、樟科(Lauraceae)、胡椒科(Piperaceae)、马鞭草科

(Verbenaceae)、马兜铃科(Aristolochiaceae)、芸香科(Ru-taceae)、唇形科

(Labiatae)、菊科(Compositae)、松科(Pinaceae)、伞形科(Umbelliferae)、桃

金娘科(Myrtaceae)等。

2萜类化合物的功能

近年来，随着对萜类化合物(尤其是高等植物的)研究深入，人们发现它们

在生态系统中发挥的作用越来越突出，遂引起人们的极大关注。

2．1增强植物的抗病能力

在植物群落中，萜类化合物所起的抗病杀菌作用是十分明显的。木本植物

的心材部分含有较高的萜类和酚类物质，具很强的抗腐性。洋葱与豌豆间种，洋

葱产生的挥发性物质可杀死豌豆的黑斑病菌，而倍半萜植物抗毒素如脱氧-6-甲

氧基棉酚等对真菌有显著的抑制作用。另外，类萜衍生物甘薯黑芭霉酮对真菌也

同样具有抗性，它是植保素中的一类物质。楝科(Meliaeeae)植物中的三萜类化

合物具有广谱的抗病杀菌怍用，如从印度徕(Azadiracktaindica)种子中分离得

到的一系列四环三萜类的抗菌化合物。

2．2帮助植物抵御天敌

萜类化合物通过直接和间接两种方式抵御天敌的侵害。直接方式指植物在

抵御天敌，如昆虫和植食动物的侵食过程中，释放萜类物质作为阻食剂和毒性物

质对敌害直接产生阻食和毒害作用。许多萜类化合物都是良好的阻食剂，如棉酚、

蓼二醛等。棉花植株各组织器官的色素腺内广泛存在着萜类化合物，包括棉酚、

半棉酚酮等，这些萜类化合物可以抵抗烟芽夜蛾和红铃虫的活性。胡卢巴(又名

香草)与棉花为邻，胡卢巴的特殊香味能使棉蚜望而生畏，还有柠檬烯，可使柑

桔免受一种食叶蚁的侵害。间接方式是指植物所产生的萜类化合物并不直接对危

害自身的植食性昆虫产生毒害作用，而是被释放到周围的环境当中，从而引诱植

食性昆虫的天敌前来而解救自身。近年来发现了两种萜烯同系物(3E)-4，8-二甲

基壬烷-1，3，7-三烯和(3E，7E)-4，8，12-三甲基-十三烷-1，3，7，I1-四烯，

研究表明，它们是植物寻求间接自我保护的次生代谢产物。Dicke等的实验表明，

利马豆(Phaseoluslunarus)被螨虫(Tetranychusurtiae)侵袭后释放出的大量

萜类化合物，主要通过上述两种物质引来螨虫的天敌——雌性捕食螨。同样，

Turlings等人发现，玉米苗（Zeamays)代谢物中的上述两种物质也可有效地诱

导害虫洋喇子(Spodopteraex“口)的天敌——雌性寄生胡蜂

(Cotesiam0rginiventris)找到它们的寄生处，以保自身。黄瓜受到草食性动物

侵食时，也能释放出(3E)-4，8-二甲基壬烷-1，3，7一三烯，引来其天敌——

肉食性动物。

2．3维系植物与其他生物类群的互惠关系

植物所产生的香气，其化学成分十分复杂，但多属于类萜、酚性化合物，

它们具有刺激昆虫取食或起昆虫性信息素的作用，因此香气往往成为很好的引诱

剂，引诱昆虫前来取食或“交尾”，从而实现授粉，为某些种群能够稳定的繁衍

下去提供了保证。从桑蚕食性的研究中发现，桑叶中含有几种挥发性的单萜化合

物柠檬醛、乙酸松油酯、芳樟醇等，这些物质对桑蚕具有引诱作用，在3CO1

内桑蚕幼虫嗅到这些化合物的气味，就能做正趋向定位运动。Hopkins等研究

表明，植物花粉中直链三烯酸是极强的诱蜂次生代谢产物，具有同功作用的还有

香叶烯、桉树脑、香茅醛等气味引诱剂。香气是虫媒花植物为维护与之授粉的

昆虫之间的特殊互惠关系而产生的。同时，虫媒花植物还生成其他的次生代谢物

质(如花色甙等)，使花色丰富多彩，以吸引昆虫。

2．4化感作用

化感作用是指植物或微生物的代谢分泌物对环境中其他植物或微生物的有

利或不利的作用。萜类化合物在化感物质中占有很大比例，其作用主要体现在

以下几个方面。

24．1抑制种子萌发及幼苗生长

无论以何种方式从植物体释放出来的萜类化合物，都对植物种子和土壤微

生物产生作用，这种作用足以引起生物群落的量甚至质的变化。长期以来，某些

萜类化合物，如一些单萜类能强烈抑制种子萌芽和幼苗生长已被公认，但一般认

为，单独某种化合物的抑制作用较低，而混合物的作用较强。Popov对24年生

油松(Pinustabulaeformis)、白桦(Betulaplatyphlla)混交林的研究表明，桦

叶的水浸液和挥发性物质在高浓度下能抑制松树种子发芽势及幼苗生长，其中主

要是萜类化合物起作用。还有人通过研究发现，挥发物对种子和幼苗根区的危

害作用比受害虫和真菌的袭击更为明显，其作用机理目前还不明确，有待于进一

步研究。

2．4．2调节群体密度——自毒作用

植物萜类化合物作为化感物质不仅仅只对其他植物的生长有影响，有时还

抑制自身幼苗的生长发育，也称自毒作用。早在1836年撰写的《马首农言》中

就记载“不怕重种谷，只怕谷重谷”。天津地区的农谚云“谷重谷，白受苦”，

这都说明存在农作物连作减产的现象，其原因在于农作物的根部能分泌有毒物质

积于土壤中产生自毒作用。骆世明等对茶树和蟛蜞菊的研究证实，植物本身产生

的毒性物质，如倍半萜内酯等，可影响群体密度，并且这种自毒作用有利于自然

选择。

24．3影响种群格局和群落演替

植物种群格局的形成受多方面因素影响，如竞争、环境条件及化感作用等

因素。植物分泌的化感物质对自身及其周围环境起抑制或促进作用，这样可形成

具有一定分布、一定密度和一定种间组合的空间格局。这种现象的实例很多。2O

世纪7O年代．Muller对加州常绿硬浓密阔叶灌丛群落的研究发现，紧挨着灌丛

的是l～2m宽的裸带，再外是发育不全的矮小草本，而后才是茂盛的燕麦属

(Arena)和雀麦属(Bromus)的草本植物。最后查明格局的成因，是由于灌木通过

分泌萜类化合物抑制了周围的草本植物生长。Muller等人关于鼠尾草(Salvia

spp．)及加州蒿(Artemisiacalifornica)抑制周围禾草生长而形成裸地圈的研

究表明，土壤中的萜类化合物．如按树脑和莰烯酮是这种现象的成因。据Muller

研究，北加利福尼亚草原曾是由野燕麦(Arenatua)和毛雀麦(Bsomusmollos)构

成的一年生草本植物群落，以后由于生长在其周围的芳香性鼠尾草属灌木和蒿属

的叶中分泌出樟脑和桉树脑等萜类化合物，抑制了其他草本植物生长，进而逐渐

代替了一年生草本群落】。在人工草场中，多年生菊科植物细叶亚菊(Alania

tenltifolia)是一种杂草，其地上部分挥发油的有效成分为樟脑、桉树脑、一

蒎烯等8种主要化学成分，能抑制垂穗披碱草种子萌发及幼苗生长过程中的生理

生化作用，从而导致垂穗披碱草生长受阻及大量细叶亚菊的入侵。桉树产生的

萜类化合物能抑制许多植物的根系发育，苹果、梨、桃树均不宜栽种。在高等植

物中已观察到大量的化感现象，植物种群可通过化感作用来应付其他种群的竞争

或避免与其他种群的竞争，从而维护自己种群的稳定性。化感作用可使植物种群

在生存竞争中处于优势地位，利于种群的扩大、繁衍，也可以促进或延缓演替的

过程。

3萜类化合物的经济价值

3．1药物的有效成分

人们利用次生代谢产物入药治病具有悠久的历史。萜类化合物是中药具有

临床疗效的重要有效成分。例如，梓醇是地黄降血糖的主要成分，而穿心莲内酯

是穿心莲清热船毒、消炎止痛的有效成分，中药青蒿中的青蒿素对恶性疟疾有速

效作用。从芫花根茎中提出的芫花酯甲素和乙素已被证明具有良好的引产作用，

并早已用于临床。此外，许多新的二萜衍生物，如冬凌草素、雷公藤内酯等都具

有一定的抗癌活性。近年来的研究表明，白桦三萜类物质(TBP)具有良好的抗肿

瘤作用。从短叶红豆杉(Taxusbrevifolia)中分离出的二萜类化合物——紫

杉醇(taxo1)，具有良好的抗癌活性和独特的作用机理——抑制微管懈聚和稳定

聚合状态的微管结构。还有许多萜类具有防病治病的作用，如樟脑在医药上主

要作为强心药和刺激剂，它是最重要的萜酮类。龙脑同苏合香酯配合制成的苏冰

滴丸，可用于治疗冠心病心绞痛，还可用于发汗祛痰、防治霍乱以及外科治疗方

面。中药的龙胆草可用于泻肝胆实火，其中所含龙胆苦甙即是有效成分之一。

有的萜类化合物还有辅助药物吸收的作用，如不同浓度的杜香萜烯对安定的体外

透皮吸收具有一定的促进作用。总之，萜类成分的生物活性是多方面的，不但

是某些中药的主要有效成分，而且也越来越被西药所关注，并已用于生产。

32工业上的利用

除了作为药物的有效成分外，萜类及其合成产物也越来越广泛地应用于工

业，并且收到了很大的经济效益，越来越被人们所关注。许多萜类化合物都是香

料工业的重要原料，龙脑具有胡椒而又似薄菏的香气，是重要的香料原料。姜的

根茎是常用的食品凋昧香料，其中含有姜烯、姜黄烯、麝子油烯、水芹烯等萜

类化合物。松节油的主要成分是蒎烯和13-蒎烯，二者都是香料工业的重要原

料，而且，纯度很高的13-蒎烯价格不亚于黄金价格。此外，由优级松节油或

蒎烯和苯酚共聚而制得的一种酚改性的萜烯树脂——萜烯酚树脂，可用于油漆、

胶粘剂、橡胶等工业部门，是天然橡胶等的优良增粘剂。

3．3农业上的利用

众多的次生代谢产物还是良好的除草剂和天然的杀虫剂，其中萜类化合物

起着关键作用。玄参科寄生植物独脚金所分泌的独脚金酚(具有两个内酯的萜类

化合物)、桉树脑等就是良好的除草剂。萜类化合物具有杀虫剂作用，是由于它

可作为拒食剂和毒性物质或由于它作为一种昆虫繁衍的调节物，如闹羊花素-Ⅲ-

四环二萜类化合物对斜纹夜蛾(dopteraliture)和杂拟谷盗(Tribolium

confusum)等具有强烈的毒杀和生长发育抑制作用。从杀虫植物除虫菊

[Chysanthe—mumcinerariaefolium(Pyrethrumcinerariaefolium)]中分离得

到的除虫菊内酯(pyrethrosin)——大环倍半萜内酯，是良好的天然杀虫剂。

当今农药市场中的两大杀虫剂品种之一就是拟除虫菊酯类。楝科植物对菜粉蝶

(Pierisoccidental)和粘虫(Meucaniaseparata)等昆虫有强烈的杀虫作用，

其中主要作用成分是一种呋喃三萜类化合物——川楝素。大自然提供的天然物

质或模拟天然物人工合成的化学品，一般说来是无毒的或环境毒性较小，利用这

些物质除草、杀虫，对保护环境、维系系统的功能与平衡是极为有益的。

4结语

总之，萜类化合物无论是对人类还是植物自身都具有重要意义。一方面，

在发挥保护植物自身作用的同时，又可对环境产生影响，从而影响植物群落甚至

生态系统的演变；另一方面，它的经济价值正逐渐向人类生活多方面渗透，而且

作用潜力巨大，应用前景广阔。

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