植物学论文
植物生理学是认识植物的物质代谢、能量转化和生长发育等的规律与机理、调节与控制以及植物体内外环境条件对其生命活动的影响。本篇文章就为大家介绍几篇植物生理学论文，让大家了解一下植物生命活动规律及相互关系。
植物生理学论文热门推荐10篇之第一篇：植物内生菌活性代谢物研究进展
摘要：植物内生菌是指其生活史的部分或全部阶段存在于植物的各种器官、组织以及细胞间隙内，同时宿主植物一般不表现出外在感染症状的一类微生物，包括内生真菌、内生细菌和内生放线菌。据报道，植物内生菌活性代谢物具有抗菌、抗肿瘤、抗病毒、抗氧化等多种活性。本文对近年来植物内生菌在活性代谢物研究方面取得的进展进行简要概述，为科研人员对植物内生菌的进一步研究提供参考。
关键词：植物内生菌； 活性代谢物； 生物活性；
Abstract:
Endophytic bacteria refer to a group of microorganisms that exist in various organs,tissues and intercellular spaces of plants for part or all of their life cycle,while host plants generally do not show external infection symptoms,including endophytic fungi,endophytic bacteria and endophytic actinomycetes.It is reported that the metabolites of endophytic bacteria have antibacterial,anti-tumor,anti-virus and anti-oxidation activities.In this paper,the progress of endophytic bacteria in the study of active metabolites was briefly summarized in recent years,which provided a reference for researchers to further study endophytic bacteria.
Keyword:
endophytes; active metabolites; bioactivities;
植物内生菌的研究始于1898年，科学家Vogl从黑麦草的种子内分离获得了第一株内生真菌[1],而对药用植物内生菌的研究则是在1993年Stierle首次从短叶红豆杉（Taxus brevifolia Nutt）的韧皮部中获得一株产抗癌物质紫杉醇的内生真菌（Taxomyces andreanae）开始的[2].这一发现对学术界造成巨大影响，此后，许多学者纷纷投入到对植物内生菌的研究。植物内生菌种类繁多，是一个庞大的微生物类群，分布于不同寄主植物的不同部位，因此能产生多种不同的代谢产物。植物内生菌的次生代谢产物作用颇多。首先，植物内生菌的次生代谢产物能够有效地刺激宿主植物生长、发育，同时还可促使植物本身抵抗非生物胁迫及生物胁迫能力的提高[3].除此之外，植物内生菌次生代谢产物还具有抗菌、抗肿瘤、抗病毒、抗氧化、杀虫、免疫抑制和降糖等活性[4].据统计，在次生代谢产物中已知结构化合物占比49%,新型活性代谢物的比例达51%[5],这一比例远远超过从土壤微生物获得新型活性化合物的比例（38%），被视为新型生物活性物质的重要来源。
本文对近些年对植物内生菌活性代谢物的研究加以总结，包括与宿主植物相同、相似的活性化合物及一些具有特殊活性的全新化合物的研究进展，为研究者进行相关科研试验提供参考。
1 与宿主相同活性代谢物的研究进展
据报道，多数植物特别是药用植物的内生菌能够产生与宿主植物相同、相似的药用生物活性化合物或活性前体物质外[6],有些内生真菌还能够促使宿主药用植物有效活性成分的合成[7],这一突破性发现为生产与天然药物有效活性成分相同的物质提供新的思路[8],与此同时解决解决了某些天然植物生长缓慢或者由于人为的大量采挖导致的资源紧缺和生态破坏问题。
Zhang等[9]从连翘（Forsythia suspensa）中分离出一株能够产与宿主药效成分相同的活性化合物连翘苷的内生真菌G10;Xia等[10]从药用植物掌叶大黄（Rheum palmatum L.）中获得一株产大黄酸的内生真菌R13;Cui等[11]从银杏（Ginkgo biloba L.）根部分离出27株内生真菌，其中一株为产银杏内酯的内生真菌；Yin等[12]从药用植物长春花（Vinca minor）中分离得到一株可产长春蔓胺的内生真菌；Chithra等[13]从植物胡椒的茎部分离到内生真菌Colletotrichum gloeosporioides,可产生具有抗菌、抗氧化功能的胡椒碱；徐慧超等[14]从药用植物甘草的根部分离获得一株可产与宿主植物甘草相同的有效成分甘草次酸的内生真菌轮枝孢属大丽轮枝菌（Verticillium dahalia）RE7;翟李欣等[15]从东北地区的膜荚黄芪（Astragalus membranaceus（Fisch.）Bge.）（北芪）分离获得2株可产与北芪生药相同活性成分芒柄花素得内生细菌HX8、HX14;Miao G等[16]从药用植物雷公藤（Tripterygium wilfordii Hook.f.）中分离获得一株产与宿主植物相同活性成分雷公藤精碱的内生菌链霉菌（Streptomyces sp.）F4-20.
长期以来，从植物中提取获得天然产物是目前药品原料及食品加工的主要来源之一。但是，植物内生菌随着近年市场需求量的逐步扩大，以及对天然植物的乱采乱伐现象日益严重，加之植物的生长周期较长，有些稀有的植物现已经濒临灭绝，使得从植物中获得天然产物更加困难，天然产物的工业化生产困难逐年递增。由于植物内生菌可分泌产生和宿主植物相同、相似活性物质，同时内生菌具有繁殖周期短、生长速度快、易于工业化生产等特点，因此，通过利用植物内生菌发酵培养提取活性代谢物的方法为获得宿主植物的天然产物提供了一条新的途径，在农业、医药及其他产业上应用前景广阔[17].
2 新型活性代谢物的研究进展
2.1 抑菌活性代谢物
植物内生菌的研究近些年发展迅速，已从人参、乌头、金银花、枸杞、石斛、黄花蒿及玉米等植物中分离获得一批具有抑菌活性的内生菌[18,19,20,21,22].实验证明，药用植物内生真菌、细菌及内生放线菌在某种程度上都有一定的抑菌活性，3种内生菌作为筛选拮抗植物病原菌的重要资源有着举足轻重的地位[23].
Zilla等[24]从植物毛野牡丹藤（Clidemia hirta）中分离获得可产生两种有抑菌作用化合物的出内生菌Cryptosporiopsis sp.;Siriwach等[25]从泰国药用植物蠕藻中获得一株产新的抗真菌活性代谢产物bipolamide B的内生真菌MU349;李乐溪等[26]在从10种大蒜鳞茎中共分离得到大蒜内生菌102株，现其中有19株内生菌对至少5种病原真菌有拮抗作用，菌株KLBMPGC 90的拮抗性最强，对白腐小核菌的抑菌率达到90.24%;施蕊等[27]从滇重楼块茎中分离获得内生真菌多达98株，其中有8株内生真菌对立枯丝核菌、尖孢镰刀菌和烟草黑胫病菌3种植物病原菌有一定的抑制作用；柴晓蕾等[28]从海南特有药用植物华石斛（Dendrobium sinense）野生植株中分离内生真菌179株，其中，YT-2-2拟盘多毛孢属和JP-3-4蓝状菌属菌株对供试真菌具有较强且广谱的抑制作用；王瑞飞等[29]从药用植物怀地黄的根中分离出32株内生细菌，有2株细菌DH-10和DH-11具有较强的抗菌活性，具备生防菌开发潜力；LI等[30]从苦楝树皮中分离获得一株能够产对植物病原真菌（灰霉病、早疫病菌、链格孢、炭疽病菌、茄病镰刀菌、枯萎病菌等）有抗真菌活性新型生物碱的内生真菌烟曲霉LN-4;Wang等[31]从药用植物温郁金中分离一株内生真菌L18,其次生代谢产物新化合物chaetoglobosin X（20）对玉米大斑病病原菌、黄瓜枯萎病 病原菌、弯孢霉有较抑菌活性；Arora等[32]从甘草属植物中分离一株茎点霉菌Phoma sp.GG1F1,该菌株可产抑制病原体生物膜形成的硫代二酮哌嗪类化合物；Cao等[33]从药用植物银杏（Ginkgo biloba）中分离获得抑制多节孢菌Nodulisporium sp.A21,该菌株可产化合物Sporothriolide抑制稻瘟病菌，可作为植物抗菌剂使用。
2.2 抗肿瘤活性代谢物
据报道，植物内生菌发酵产物经过乙酸乙酯或者甲醇提取，其提取物均能显示出一定的生物学活性，而经过分离纯化获得的单体化合物也显示出一定生物学活性[34],而抗肿瘤活性作为医学研究的重要部分也备受广大学者的关注。
Gallo等[35]从雪莲果中分离获得一株能够产极强的抗肿瘤活性化合物的内生菌Nigrospora sphaerica;El-Hawary等[36]从药用植物龙葵中分离获得一株能够产具有细胞毒活性的化合物Solamargine的内生菌黄曲霉Aspergillus flavus SNFSt;陈传文研究小组[37]从植物长春花中获得两株放线菌PA09006和PA09009,这两株内生菌都能产生具有抗肿瘤活性化合物；Yan等[38]从植物温玉金（Curcuma wenyujin）分离一株产抗肿瘤活性成分姜黄素的内生真菌M7226;陈子涵等[39]从茅苍术植株中获得一株内生真菌KLMPAL027,该菌株的发酵液对人肝癌细胞HepG2细胞具有很好的抑制效果；王伟等[40]从络石（Trachelospermum jasminoides）内生的露湿漆斑菌属真菌Myrothecium roridum（IFB-E009）液体发酵产物中获得对SW1116（人结肠癌细胞株）具有抑制作用单端孢霉烯类化合物1、4;Conti等[41]从巴西药用植物（Lychnophpra ericoides NART.）中分离一株链霉菌Streptomyces sp.RLe8,该菌株可产生具有抗肿瘤活性的化合物2,3-dihydro-2,2-dimethyl-4（1H）-quinazolinone.
2.3 抗氧化活性代谢物
抗氧化是预防衰老的重要途径。对于一些由于自身自由基引起的老化相关疾病，如果能够消除过多的氧化自由基达到预防相关疾病，意义是相当重要的。这也使得抗氧化活性在科学界有关生物学活性研究中备受关注[42],目前研究较多的主要是内生真菌和内生放线菌。
Harper等[43]从植物Terminalia marobensis中分离得到一株能够产强抗氧化活性的代谢物Pestacin和Isopestacin的内生真菌Pestalotiopsis microspora;宋新月等[44]从竹叶兰中分离得到2株具有较强的抗氧化作用菌株 BSSF-2 及YNLF-1（其中对DPPH自由基的清除率≥80%）；阎雪芬等[45]从红树林中分离获得产生抗氧化活性物质的内生真菌；杜晓宁等[46]从宁夏枸杞获得产较强抗氧化活性化合物的内生真菌fL6和fL9;熊党生[47]从植物葛根中分离获得2株产抗氧化活性次生代谢产物的内生菌S1和S2;谢辉等[48]从植物杜仲（Eucommia ulmoides）叶片中分离获得一株可产抗氧化活性化合物的植物内生真菌No.173;Zhao等[49]从植物pigeon pea新鲜根部中分离获得一株可产抗氧化活性代谢物的内生真菌MD-R-1;Zheng等[50]从植物黄花蒿（Artemisia annua L.）中分离获得一株产胞外多糖的内生菌蜡样芽孢杆菌Bacillus cereus SZ-1,其产物中超过50%的胞外多糖可以清除DPPH自由基。
2.4 其他活性代谢物
徐海燕等[51]从枸杞植株根、茎、叶中共分离得到10株内生菌，并从中筛选出一株产纤维素酶的菌株GQP-3;Chen等[52]从龙葵（Solanum nigrum L.）中分离获得一株能够产生物表面活性剂的内生菌Pseudomonas sp.Lk9;Salituro研究小组[53]从非洲刚果热带植物中分离获得一株内生菌，该菌株能够分泌小分子化合物，其结构类似胰岛素；李振东等[54]从植物珠芽蓼植株中分离获得一株能够分泌植物生长素（ IAA）的内生细菌Z5;杨鑫等[55]从花生植株根部分离得到一株能够显著促进花生生长，提高花生叶和根中的SOD、CAT酶活力的内生细菌YX-1;Song等[56]从植物刺齿合叶苔中分离获得一株产具有免疫抑制作用的新型化合物的内生菌Aspergillus sydowii;Ali L等[57]从植物劲端兹亚（Rhazya stricta）获得一株产具有中度抗脂质过氧化作用和脲酶活性的化合物BZR-cotoxinⅠ和Ⅳ的内生菌小麦根腐菌Bipolaris sorokiniana LK12.
3 展望
地球上的植物种类繁多，总量约有27万种之多，以从每种植物中分离获得4~5种特有的植物内生菌计算，可分离获得内生菌的数量将超过100万种[1],由此可见，地球是一个巨大的的植物内生菌银行，可以开发利用的空间巨大。
植物内生菌作为一个巨大的新的微生物资源，由于内生菌代谢产物中活性成分特别丰富，同时内生菌一下微生物共有的一些特点，例如易于控制和培养、生长周期短、代谢能力强且不受地域和季节限制等，因此，可以通过控制发酵条件、优化菌株等方法大幅度的提高有效活性成分的产出量，可见，利用植物内生菌获得有效活性物质来替代对宿主植物自身的利用，能够打破某些植物资源生长周期长或不可再生等制约性的因素，可成为获得有效活性物质的一种新的手段，具有极大的应用价值和开发潜力。对于整个社会而言，也具有很高的经济效益和生态效益。
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植物生理学论文热门推荐10篇之第二篇：稳定性同位素在植物次生代谢中的研究进展
摘要：植物次生代谢是植物在长期的进化过程中与环境相互作用的结果，其产物在植物生命活动的许多方面起着重要的生理作用，同时也是药物、香料和工业原料的重要来源。早期有关植物次生代谢路径的研究主要是通过放射性同位素示踪技术完成的。本文就稳定性同位素发现、理化特性、示踪原理和特点，及其在植物次生代谢路径研究中的应用进展进行了总结，分析了该技术对已知植物次生代谢路径的修正和未知代谢路径研究等方面的贡献，并提出了未来稳定性同位素示踪技术在植物次生代谢物合成路径领域的研究方向和前景。
关键词：植物次生代谢路径； 稳定性同位素； 特性； 示踪技术； 应用；
Abstract:
The secondary metabolism of plants is the interaction result between plants and the environment in the long process of evolution. The secondary metabolites products play important physiological roles in many aspects of plant life activities, and are also important sources of drugs, spices and industrial materials. Early studies on secondary metabolic pathways in plants were carried out mainly through radioisotope tracer technology. This paper reviews the discovery, the physicochemical properties, the principle and the application progress of stable isotope as tracer in plant secondary metabolic study. The application of stable isotope tracer technique to the modification of known secondary metabolic pathways of plants and the study of unknown metabolic pathways are analyzed. Besides, the study direction and prospect of the stable isotope tracer technology on plant secondary metabolic pathway are presented.
Keyword:
plant secondary metabolic pathway; stable isotope; property; trace technology; application;
0 引言
陆生植物为了适应各种环境条件，进化出了独特的可产生高度分化的特有的代谢物的能力，即人们通常所说的植物次生代谢物，它们在植物生长发育过程中并非必需，但其产生和分布却极其广泛的一大类小分子有机化合物，在不同种属、器官、组织细胞中具有特异性并受到独立调控，是植物体在长期的进化过程中与生物和非生物因素相互作用的结果[1,2,3].据统计，植物次生代谢产物，又称天然产物，有10万种以上，根据其性质和化学结构，主要分为含氮有机物、酚类和萜烯类三大类，它们可以为人类提供丰富的药物、香料和工业原料，而就植物体本身而言，这些次生代谢产物与集体的防御、生长发育、信号转导等有着密切的联系。比如叶绿素、类胡萝卜素等萜类物质作为光合色素参与光合作用，吲哚乙酸、赤霉素直接参与生命活动的调节；生物碱则是植物中广泛存在的一类含氮次生代谢物，大多具有生物活性，是许多药用植物包括中草药的有效成分，如鸦片的正统成分吗啡、麻黄的抗哮喘成分麻黄碱、长春花的抗癌成分长春新碱、黄连的抗菌消炎成分黄连素等[4,5,6].
随着次生代谢产物研究的不断深入，其物质的种类、代谢途径和机理等相关问题越来越受到研究人员的关注，是植物生理学、植物化学等众多学科的主要研究内容之一。其应用领域越来越广泛，包括医药、食品、轻化工等，然而，一些植物次生代谢产物的代谢路径还未被完全阐明，比如葡萄中的甲氧基吡嗪，使得相关研究受到了局限。早期有关植物次生代谢路径的阐明通常利用放射性同位素示踪技术完成，比如青蒿素、吗啡等，但放射性同位素会对科研人员和环境造成潜在的危害，对该技术的应用慎之又慎，甚至谈同位素色变。近年来，稳定性同位素逐渐进入科研人员的视野，稳定性同位素示踪技术在环境生态、农业生物、地球化学、医药卫生、食品追溯等领域应用越来越广泛。
本研究就目前稳定性同位素在植物次生代谢路径方面的研究展开综述，以期为相关领域的研究人员提供参考和方法借鉴。
1 稳定性同位素简介
早在20世纪20年代Thomson用磁分析器发现天然氖是由质量数为20和22的2种同位素组成，第一次证实了自然界中（稳定性）同位素的存在。随后各种同位素被科学家发现了，1927年发现了大气中氧的稳定性同位素17O和18O（Giauque and Johnson），1931年Urey和他的同事们发现了氘（H或D），1934年Urey还因在同位素领域的卓越贡献获得了诺贝尔化学奖。1936年尤里等用精馏法从水中富集了18O,随后有用化学交换法富集了8Li,13C,15N和34S.但是由于当时缺乏检测手段，对稳定同位素分离也还处于探索阶段，少量分离物只用于研究其本身的性质，而其真正价值并没有引起人们的重视。自20世纪50年代开始，随着色谱-质谱联用技术以及同位素特殊性质的逐步显现，人们才真正了解了稳定性同位素技术，使这门技术的应用得以迅速发展[7].
2 稳定性同位素示踪技术的原理和特点
同位素在质量上的微小差别引起它们的物理化学性质，如在气相中的传导速率，键能强度，分解速率等有微小差别，导致物质在反应前后存在同位素组成上的明显不同。正是这种差别，使稳定同位素技术成为一种广泛应用的研究新方法。
所谓稳定性同位素示踪技术，就是通过加入与生物体内的元素或物质完全共同运行的示踪物，以检测同位素的质量差异为目标，在不同时间测定物质中同位素含量的变化，用来追踪生物体内某元素或某物质的运行或变化动态。其原理是：（1）利用同位素的特性，即一种元素的同位素具有相同的化学性质，而物理性质不同。无论是稳定性同位素示踪剂还是放射性同位素示踪剂，在所在的研究系统中，它们与被追踪的物质一样，也就是说，由于示踪剂与生物体内天然存在的物质具有相同的化学性质，生物体对它们不会加以区别，而是"一视同仁",将参与相同的化学变化和生物学代谢途径。（2）一种元素的同位素丰度是固定的常数，因此，在同位素示踪试验中，可以利用同位素的这一特性进行样品中某种特定的同位素丰度的检测，并监测其动态变化，从而达到某物质变化及代谢规律的目的。（3）同位素丰度检测设备的不断进步，使得同位素间的物理性质差异可以得到精确检测[8].
稳定性同位素示踪技术具有非放射性、无损性的特点，在试验系统中，与被追踪的物质一样，生物体对同位素示踪剂不会区分对待，它们会与被追踪物质一样，被生物体吸收、运转、合成、分解、积累和转化，参与生物体代谢过程，同时，可通过仪器设备进行相应的检测。因此，在农业生物科学研究中，核素示踪技术成为揭示生命奥秘、物质运动和变化规律等不可缺少的强有力的研究工具。
3 稳定性同位素在植物次生代谢路径研究中的应用
20世纪60年代以后，随着质谱（MS）和核磁共振（NMR）技术的发展，以及稳定性同位素产品制备技术的成熟，稳定性同位素凭借其安全性和有效性，在生物地球化学、医学、营养学、农业、食品、生态、地质等多个领域获得了极大的发展[9,10,11,12,13,14,15,16].
稳定同位素标记是研究靶向和非靶向代谢产物的一项非常有效的工具，对于靶向研究，稳定同位素可以被用于跟踪某个化合物的吸收和排泄，以及其已知的代谢产物。而在非靶向研究中，对于稳定同位素标记后检测的海量数据进行分析是面临的一项困难和挑战。截至目前，有关稳定同位素示踪技术在植物次生代谢中研究虽然不多，但此技术可为已知次生代谢路径的修正和未知代谢路径的阐明提供了重要的方法依据，正越来越受到研究人员的关注。
3.1 植物离体条件下的稳定性同位素示踪研究
早期利用稳定性同位素进行示踪研究均是离体条件下进行的，Krisa等[17,18]向葡萄悬浮细胞培养基中加入2 mmol/L的13C标记的苯丙氨酸发现，在茉莉酸甲酯的诱导下，最多有66%的13C-苯丙氨酸能结合进入白藜芦醇苷，这证明了苯丙氨酸是白藜芦醇苷的前体，相似的实验结果表明，有50%~57%13C标记的苯丙氨酸结合进入花青素，因此，说明苯丙氨酸也是花青素的前体。Muljono等[19]为了研究长春花细胞中异分支酸是否是2,3-二羟基苯甲酸的前体，同样利用长春的悬浮细胞培养体系，将1-13C标记的葡萄糖饲喂于体系中，通过NMR技术，研究发现，分支酸和2,3-二羟基苯甲酸带有基本相同的13C标记，证实了分支酸是2,3-二羟基苯甲酸的前体。Steliopoulos等[20]在加拿大一枝黄花（Solidago Canadensis）的嫩枝中加入了氘标记的甲瓦龙酸内酯（[5-13C]mevalonolactone,13C-MVL），而后分析了嫩芽中香叶烯丁的标记情况，研究发现，甲瓦龙酸内酯是香叶烯丁的前体。Wang Chang-zeng等[21]在獐芽菜根培养物加入在羧基上13C标记的莽草酸，培养21天后分离四羟基氧杂蒽醌，发现7.2%的四羟基氧杂蒽醌带有13C标记，表明莽草酸是四羟基氧杂蒽醌的前体。Poeaknapo等[22]通过稳定性同位素标记前体研究了可待因吗啡的生物合成路径，在罂粟种子培养基中加入13C标记的酪氨酸，13C标记的酪胺和13C标记的乌药碱，然后从发芽的种子中分离得到的可待因，检测发现，30%13C标记的酪氨酸、38%13C标记的酪胺和57%13C标记的乌药碱能结合进入吗啡中，这表明酪氨酸、酪胺和乌药碱是吗啡的前体。Takanori等[23]用5个氘标记的L-苯丙氨酸和6个13C标记的肉桂酸饲喂日本柳杉的茎白木质，在室温、自然光照射的干燥器中代谢来研究日本柳杉的茎白木质中去甲木脂素的生物合成路径，检测发现去甲木脂素带有氘标记，比自然去甲木脂素多了4个或者8个分子量，表明氘标记的L-苯丙氨酸和肉桂酸是去甲木脂素的前体。利用2H标记的苯丙氨酸（[2H8]L-Phenylalanine）和13C标记的莽草酸（[2,3,4,5,6-13C5]shikimic acid）饲喂玫瑰花瓣的原生质体，在30℃下培育24 h,然后用GC-MS检测，最后得出玫瑰花2-苯基乙醇（2-phenylethanol,2PE）的生物合成路径：由莽草酸→分支酸→苯丙氨酸→苯乙醛→2-苯基乙醇[24,25,26].邵利等[27]在何首乌液体MS培养基中分别加入U-13C9苯丙氨酸和U-13C9肉桂酸进行示踪试验，确证了二苯乙烯苷合成路径，即在苯丙氨酸解氨作用下，以苯丙氨酸为前体，合成肉桂酸，而后再经过一系列反应合成二苯乙烯苷。
3.2 植物活体内的稳定性同位素示踪研究
2010年，Hayasaka等[28]利用氘标记的愈创木酚对盆栽葡萄叶片和果实进行饲喂，示踪研究葡萄果实中的愈创木酚及其衍生物与丛林大火烟熏的关系。试验开创了稳定性同位素标记新方法，即在正常生长的葡萄果穗及叶片上进行原地标记，相较于先前利用细胞悬浮培养液的方法更具有现实意义。
Chassy等[29,30,31]对葡萄园内正常生长的2个不同时期的果穗（转色前绿果和转色完成后红果）进行13C标记的苯丙氨酸饲喂，示踪研究葡萄果实中酚类物质的生物合成，通过LC-DAD-MS/MS检测发现，所有的花色苷均带有标记原子，且研究表明绿果期果实已开始积累花色素，而转色完成后标记处理的果实，处理9天后花色苷含量下降，且均带有标记原子，说明花色苷下降的原因之一可能是由于降解作用。2014年，该团队继续对葡萄园内2个不同时期的果穗进行13C标记的苯丙氨酸饲喂试验，发现7月7日标记绿果后，到7月20日（即标记后13天）Phe13浓度下降至<1 mmol berry并在整个成熟过程中基本保持稳定，而直到8月10日（即对绿果标记后1个月后）才检测到带有标记原子的花色苷产生，这种延迟现象表明可能存在某种酚类物质代谢中间物，在转熟前贮存在果实内，随后在果实成熟过程中根据需要释放并参与代谢，并预测这种中间物可能是酚酰胺。2015年，他们再次用13C标记的苯丙氨酸对离体的葡萄饲喂果实，示踪研究不同温度条件下花色苷的降解，研究表明45℃处理导致花色苷降解，且发现有5种未被鉴定的代谢物在45℃处理条件下含量显著提高，并推测这5种物质可能是花色苷的降解产物。
4 展望
稳定性同位素示踪技术应用在植物次生代谢路径阐明方面才刚刚起步，其在自然界的无所不在意味着该技术应用的普遍性，随着人们对稳定同位素认识的逐渐深入，该技术的应用将会越加广泛。
（1）在新兴的基因工程、蛋白质组学、代谢组学和代谢工程等前沿领域，尤其是在细胞代谢的定量分析中，稳定性同位素技术已成为一种应用广泛、独特高效甚至必须的技术，显著地提高了解决科学问题的能力和生产效率[32].
（2）植物次生代谢物被视为一种良好的基因变化的指示剂。与基因、蛋白质相比，次生代谢物对环境因素以及自身生理变化更为敏感。稳定同位素示踪技术的应用，可以根据次级代谢产物和前体物质的结构，以及类似物质的代谢路径进行假定前体推导，然后将假定前体进行稳定性同位素标记，饲喂整株植物、器官或者细胞，通过分离次级代谢产物，利用MS或NMR仪器进行跟踪检测，从而确定假定前体是否是次级代谢产物的前体，实现阐明其代谢路径的目标。
（3）稳定性同位素示踪技术可与功能基因组学、代谢组学和生物信息学共同构建代谢及调控网络，将会成为今后研究的重要方向。
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文献来源：雷玉娟，马占胜，管雪强。稳定性同位素在植物次生代谢中的研究进展[J].中国农学通报，2019,35（29）：129-133.
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