植物次生代谢产物
除了普遍存在的生长分子外，植物还能合成种类繁多的特异性化合物——生物碱、萜类化合物和酚类化合物——它们能保护植物，吸引传粉者，并为人类提供许多药物、香料和染料。
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Definition
植物次生代谢产物是不直接参与生长或繁殖的有机化合物，它们介导植物与环境的相互作用，包括防御、信号传导和保护。
Scope
本主题涵盖植物次生（特异性）代谢产物的主要类别——萜类化合物、酚类化合物和类黄酮，以及含氮化合物，如生物碱和芥子油苷——它们的生物合成途径，以及它们的生态和经济作用。
Core questions
- 植物次生代谢产物的主要类别是什么？它们是如何产生的？
- 这些化合物对植物有什么生态功能？
- 为什么植物次生代谢产物对医药和农业如此重要？
Key theories
- 次生代谢产物作为生态介质
- 特异性代谢产物主要进化用于防御食草动物和病原体，吸引传粉者和种子传播者，以及抵御非生物胁迫，从而塑造植物的生态相互作用。
- 核心前体的生物合成
- 次生代谢产物巨大的化学多样性来源于少数几个核心途径——萜类化合物、苯丙烷和氨基酸衍生的生物碱途径——并由特异性酶进行修饰。
Mechanisms
萜类化合物来源于甲羟戊酸途径和甲基赤藓糖醇磷酸途径产生的五碳异戊二烯单位；酚类化合物和类黄酮来源于以苯丙氨酸为起点的苯丙烷途径；生物碱和芥子油苷由氨基酸构建。谱系特异性酶——通常通过基因复制和多样化产生——将这些骨架修饰成数千种不同的产物，其中许多在受到攻击时被隔离或诱导产生。
Clinical relevance
植物次生代谢产物是药物（如吗啡、奎宁和紫杉醇）以及香料、香精、色素和作物保护化合物的主要来源，这使得它们的生物合成成为天然产物化学和代谢工程的研究重点。
History
植物次生代谢产物长期以来一直是天然产物化学家研究的对象，其生物合成和遗传基础在20世纪得以确立，现代基因组学现在允许识别和重构整个途径。
Key figures
- Meinhart Zenk
- Rodney Croteau
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Frequently asked questions
- 次生代谢产物与初生代谢产物有何不同？
- 初生代谢产物——糖类、氨基酸、核苷酸、脂质——是基本生长所必需的，并且广泛共享，而次生代谢产物是特异性化合物，通常仅限于特定谱系，介导生态相互作用。
- 为什么这么多药物来源于植物？
- 植物进化出具有生物活性的次生代谢产物来影响其他生物，其中许多化合物也与人类生物学相互作用，使植物成为药物的丰富来源，从止痛药到抗癌剂。