苯基非那烯酮类化合物是一类源自苯丙氨酸合成途径的多环二芳基庚烷类天然产物,主要分布于单子叶植物血皮草科(Haemodoraceae),芭蕉科(Musaceae),旅人蕉科(Strelitziaceae)和雨久花科(Pontederiaceae)植物中。作为香蕉植物防御体系的一部分,苯基非那烯酮是当香蕉受到病原物、害虫和寄生线虫侵害时产生的具有防御功能的植保素,对香蕉抗病性研究具有特殊的重要性。天然产物化学中心天然产物研究与利用项目组与德国马普化学生态所生物合成与核磁共振项目组进行合作研究,对苯基非那烯酮类研究的模式植物——血皮草科植物剑叶草(Xiphidium caeruleum)中苯基非那烯酮类化合物的化学结构、组织特异性分布、生物合成途径及其生态学功能进行了研究。前期,该合作研究团队发现氮杂苯基非那烯酮(PBIQs)主要分布在剑叶草花的雄蕊中(Phytochemistry. 2016, 128, 95. 封面文章),阐明了剑叶草组培根中苯基非那烯酮的生物合成及转化途径(Phytochemistry. 2017, 133, 15.)。

      最近,该合作团队又解析了从氧杂苯基非那烯酮(PBICs)到氮杂苯基非那烯酮(PBIQs)的生物合成途径,提出氧杂苯基非那烯酮葡萄糖苷是一类血皮草科及其近源植物中固有的组成型抗毒素,并阐释了基于这类氧杂苯基非那烯酮葡萄糖苷的植物新防御机制。即,氧杂苯基非那烯酮葡萄糖苷可能储存在细胞的液泡中,在受到草食动物或病原物侵害时,液泡受到损伤,使具有防御性的氧杂苯基非那烯酮葡萄糖苷暴露于存在于细胞质或邻近细胞中的水解酶;氧杂苯基非那烯酮葡萄糖苷被水解后,经氧化产生活性醛类中间体,该中间体作为迈克尔加成受体,能与氨基酸、多肽和蛋白质中的伯胺发生加成反应生成氮杂苯基非那烯酮生物碱,使得蛋白失活,从而抵御食草动物和病原物的取食和侵染。该部分研究结果“Precursor-Directed Biosynthesis of Phenylbenzoisoquinolindione Alkaloids and the Discovery of a Phenylphenalenone-Based Plant Defense Mechanism”已在2018年3月6日在线发表于美国化学会天然产物化学期刊Journal of Natural Products,

      文章链接:https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.jnatprod.7b00885

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图1.  该研究提出的基于氧杂苯基非那烯酮葡萄糖苷的植物防御机制