芥子油苷是一类含氮、硫的植物次生代谢物质,它与其水解酶黑芥子酶共同组成了十字花目植物特有的防御系统.黑芥子酶和芥子油苷分别储藏在植物的不同细胞或同一细胞的不同区域.当植物受到机械损伤或病虫侵袭时,底物和酶接触,芥子油苷被降解成多种具有生物活性的物质.这些降解产物可对昆虫及病原菌表现出较强的毒害作用,也有可能作为信号分子启动植物其它防御机制,如气孔的关闭、细胞程序性死亡及细胞壁胼胝质累积等.本文对近年来黑芥子酶防御系统的最新研究成果进行了综述,介绍了芥子油苷和黑芥子酶的合成及分布、芥子油苷降解产物的多样性、芥子油苷-黑芥子酶系统对昆虫和病原菌的防御作用和防御机制及芥子油苷的代谢与初生代谢的关系,并对目前该领域研究中存在的问题和研究趋势进行了讨论.

目的 对蒙药沙芥(Pugionium cornutum(L. ) Gaertn.)中的含氮类成分进行研究,为其资源开发与利用提供依据.方法 综合应用大孔吸附树脂、正相硅胶、反相ODS和Sephadex LH-20等柱色谱以及高效液相色谱法对沙芥中含氮类成分进行分离纯化,并结合单体成分的理化性质与核磁共振波谱数据鉴定其结构.结果从沙芥的体积分数70％乙醇提取物中分离鉴定了 10个含氮类成分,分别为5-(methylsulfinyl)-pentanenitrile(1)、2-苯乙基芥子油苷(2) 、2-phenylethyl-desulphoglucosinolate(3)、N-methoxyl-3-indolymethyldesulphoglucosi-nolate(4)、arvelexin(5)、cappariloside A(6)、L-色氨酸(7)、L-苯丙氨酸(8)、3-phenylpropanamide(9)、腺苷(10).结论在对沙芥化学成分的研究过程中,分离鉴定了 10个含氮类单体成分.其中,化合物1 ～7、9、10为首次从该属植物中分离得到,并首次报道了化合物2的核磁共振波谱数据.

该研究以菘蓝叶片为材料,采用RT-PCR方法克隆菘蓝IiCYP79F1基因,并对其进行生物信息学与表达模式分析.结果表明:(1)成功获得IiCYP79F1基因的gDNA全长(2 109 bp),包含3个外显子及2个内含子,ORF全长为1 626 bp,编码541个氨基酸(GenBank登录号为KY774689.1);生物信息学分析显示,IiCYP79F1蛋白的二级结构主要由α-螺旋(43.81％)、无规则卷曲(35.49％)、延伸链(13.68％)和β-转角(7.02％)组成;其氨基酸序列与西兰花、欧洲油菜、芜菁和芝麻菜的相似性较高,其蛋白与芝麻菜的亲缘关系最近.(2) qRT-PCR分析显示,IiCYP79F1基因呈时空特异性表达,且在茎中与幼苗期高表达;MeJA、Ag+、葡萄糖和机械损伤处理均能有效促进IiCYP79F1基因的表达,而SA和低温处理则具有明显的抑制作用.该研究结果为进一步探讨IiCYP79F1在菘蓝芥子油苷生物合成中的作用奠定了基础,也为培育高芥子油苷含量的菘蓝新种质提供了新思路.

玛咖Lepidium meyenii(maca)为十字花科独行菜属草本植物,原产于南美安第斯山脉地区,当地人民种植食用玛咖历史悠久,其独特的化学成分和生理功能受到世界各国的广泛关注.2002年引种至我国,已在云南、西藏、四川、吉林等地引种成功,具有一定的种植规模.玛咖含有丰富的蛋白质、维生素、矿质元素等营养物质,和玛咖生物碱、芥子油苷、挥发油类、甾醇类及多酚类、玛咖烯类等次生代谢产物.大量研究表明,玛咖具有抗氧化、抗疲劳、增强生育能力、调节内分泌、增强免疫力、抗肿瘤、抗骨质疏松、调节血糖、保护神经系统等功效.2011年我国卫生部批准玛咖为新资源食品,相关的产品开发涉及食品、保健食品、化妆品等多方面.为更好地利用其药用价值,近年来开展了对玛咖中药属性的探索性研究.该文从植物学、化学成分、功效、资源概况、相关产品开发等方面综述了近年来玛咖的研究及应用进展,旨在为玛咖的科学研究与利用提供参考.

硫酸化化合物广泛存在于胞浆、细胞表面及胞外基质中,在机体细胞发育、分化、免疫、解毒和信号传递等生命活动过程中起着不可替代的作用.3'-磷酸腺苷-5'-磷酸硫酸(3'-phosphoadenosine-5'-phosphosulfate,PAPS)是化合物硫酸化过程中最常用的硫酸基供体,但目前合成PAPS并最终实现其工业化应用还困难重重.文中主要综述过去10年内关于PAPS的生物合成及应用的研究进展,以期为PAPS的合成及其在芥子油苷、肝素、硫酸软骨素及羟胺硝喹等的生物合成中的应用提供参考.

目的 调研我国不同产地玛咖中活性成分含量及主要影响因素.方法 从云南四川两省五个地区采集40个玛咖鲜果样品,将玛咖鲜果切片,烘干、粉碎、过筛得到玛咖粉.采用高效液相色谱法测定玛咖中芥子油苷、玛咖烯胺和玛咖烯的含量,色谱条件分别为:芥子油苷的测定采用岛津C18色谱柱(3.9 mm×150 mm,5μm),乙腈-水为流动相,梯度洗脱,流速为1.0 mL/min,检测波长为229 nm;玛咖酰胺和玛咖烯的测定采用Waters XTerra C18色谱柱(250 mm×4.6 mm,5μm),乙腈-水(均含0.005％三氯乙酸)为流动相,梯度洗脱,流速为0.6 mL/min,玛咖酰胺检测波长为210 nm,玛咖烯检测波长为273 nm.结果 玛咖酰胺、玛咖烯、芥子油苷的含量分别为49.72～204.36 mg/100 g、10.22～66.73 mg/100 g、256.56～936.65 mg/100 g.相关性和显著性分析结果提示,玛咖中活性成分的含量与玛咖颜色无关(P＞0.05).四川省和云南省其他地区玛咖中活性成分含量高于昆明市(P＜0.05).结论 不同产地玛咖酰胺和玛咖烯的含量与海拔呈现一定的正相关趋势,而与玛咖果颜色无关,产地也是影响玛咖活性成分的重要因素.

基质辅助激光解吸/电离质谱成像(MALDI-MSI)是一种无需标记即可实现多种物质在组织中的原位分布的新型技术,因其高空间分辨率,并适用于小分子原位分析的优势,越来越多地应用到了药用植物的研究中.该研究以药用植物玛咖Lepdium meyenii (Maca)为例,先通过超高效液相结合LTQ-Orbitrap质谱(UHPLC-HR-MS)分析玛咖的活性成分咪唑生物碱(氯化1,3-二苯甲基-4,5-二甲基咪唑正离子和氯化1,3-二苯甲基-2,4,5-三甲基咪唑正离子)以及苄基芥子油苷的质谱裂解规律,再通过MALDI-MSI定位这些活性成分在玛咖根横切面的空间分布来阐述该技术在药用植物次生代谢产物组织分布中的应用.MALDI-MSI结果证明2种咪唑类生物碱的组织分布非常接近,均集中分布在表皮和皮层中,而芥子油苷却更多的分布在中柱的位置.次生代谢产物在组织空间分布的精准定位,也为药用植物活性成分在组织中的特异性分布以及其累积规律提供了重要的科学依据.除此之外,这种成像方法也是用于快速评估和鉴定植物组织中药用活性成分的前景技术.

色氨酸是合成蛋白质的重要氨基酸,也是植物生长激素IAA和某些次生代谢产物的前体物质,对植物生长发育及病虫害防御有重要作用.为了探究色氨酸对白菜型油菜(Brassica rapa L)生长发育及防御物质累积的影响及其可能的机制,该研究采用外源色氨酸对油菜幼苗进行叶面喷施,分析了色氨酸对油菜幼苗生长发育及生长素IAA和次生代谢产物芥子油苷合成的影响.结果表明:(1)低浓度色氨酸(100 mg/L)处理可有效地促进油菜叶片与根系的发育,但随着浓度增高,促进作用逐渐减弱.(2)荧光定量PCR分析表明,外源色氨酸处理后,油菜幼苗叶片中生长素IAA的3条合成途径都被激活,IPA途径的BrTAA1和BrYUCCA8、IAM途径的BrAMI 1及IAOx途径的BrCYP71A13和BrNIT2等关键酶基因的表达均受到强烈的诱导,因而导致IAA的含量显著提高.(3)外源色氨酸处理还激活了下游的吲哚族芥子油苷的合成途径调控因子基因BrMYB34、BrMYB51和BrMYB122以及合成酶基因BrCYP79B2、BrCYP79B3、BrCYP83B1、BrSUR1的表达,同时抑制了其降解酶基因BrTGG1、BrPEN 2的表达,从而引起吲哚族芥子油苷的累积.研究发现,外源色氨酸处理可通过调控生长素IAA合成途径和吲哚族芥子油苷的合成途径相关基因表达,有效地促进油菜生长调节物质和生物防御物质的累积,从而增加生物量和提高潜在抗病能力.

玛咖Lepidium meyenii是十字花科Cruciferae独行菜属Lepidium L.—年生或两年生草本植物,誉有"秘鲁国宝"和"南美人参"的称号,其主要含有蛋白质、氨基酸、多糖、生物碱类(主要包括玛咖酰胺类、咪唑类、羟基吡啶类、咔啉类、有机胺类等)、芥子油苷类、硫代乙内酰脲类、玛咖烯类、甾醇类等多种化学成分.玛咖具有改善性功能和促生育、神经保护、抗疲劳、抗氧化、抗骨质疏松、抑制前列腺增生以及抗肿瘤等方面的生物活性.该文对玛咖的化学成分和生物活性研究进行综述,为玛咖的进一步研究和开发利用提供参考.

为了确定玛咖中主要化学成分并建立其定量评价方法,对不同玛咖进行了质量评价.利用UPLC-UV-Q-TOF-MS技术结合对照品鉴定了玛咖中19个主要成分的结构,选择其中有紫外吸收、含量较高的7个化合物建立了其同时含量测定方法,采用Waters Acquity I-ClassTM液相色谱系统,PDA检测器,色谱柱为Waters Acquity Cortecs C18+ (2.1 mm×100 mm,1.6 μm),乙腈-0.2％磷酸水为流动相(0.45 mL·min-1)梯度洗脱,柱温40℃,检测波长195 nm.对羟基苄基芥子油苷、苄基芥子油苷、9Z,12Z,15Z-N-苄基-十八碳三烯酰胺、9Z,12Z-N-苄基-十八碳二烯酰胺、N-(3-甲氧基苄基)-十六碳酰胺、N-苄基-十六碳酰胺、9Z-N-苄基-十八碳烯酰胺7个成分在玛咖中分离良好,精密度、稳定性和重复性良好,且线性良好(R2＞0.999),线性范围较宽(0.197～4.980 μg.mL-1到193.67～796.8 μg·mL-1),平均加样回收率在96.71％～103.9％.玛咖中芥子油苷类和玛咖酰胺类化合物的平均质量分数分别为1.20％,0.20％;国产玛咖中,黄玛咖和黑玛咖中芥子油苷类质量分数相对较高(1.55％),白玛咖次之(0.93％),紫玛咖最低(0.76％);黄玛咖、紫玛咖和白玛咖中玛咖酰胺类质量分数接近(0.23％～0.29％),黑玛咖中质量分数最低(0.15％);秘鲁玛咖中2类化合物的含量都最低.该质量评价方法快速、准确,较为全面的反映了玛咖中主要化学成分的含量,为玛咖的质量控制和评价提供了有益参考.