中药化学——植物分类系统与化学成分的关系

现代植物分类是根据植物形态、习性的异同和亲缘关系的远近来排列的。所以一般来说，在植物分类系统中，越接近的植物，它们的亲缘关系也会越近。植物分类系统与化学成分的关系实际上是指植物亲缘关系与化学成分的关系。

由于代谢类型不同，各种植物产生各种化学物质——生物碱、苷类、萜类等。这些化学成分在植物中的遗传和变异与植物系统位置和植物环境条件(气候、土壤和生物等)密切相关。).植物分类系统与化学成分的关系大致可以概括如下:

1.在环境条件不变的情况下，每种植物都具有产生某种化学成分的特性，这种特性就是这种植物的生理生化特性。比如颠茄产生东莨菪碱衍生物生物碱，人参产生三萜皂苷，薄荷产生萜烯。

2.亲缘关系相近的植物物种往往具有相似的生理生化特性。亲缘关系越近，共性越多；血缘关系越远，共性越少。如异喹啉类生物碱主要分布在polycarp及其相关植物的一些科中，如木兰科、睡莲科、马兜铃科、防己科、毛茛科、小檗科、罂粟科和芸香科。这些家族中生物碱的化学结构也显示出彼此之间的密切关系，这与产生它们的植物家族之间的关系一致。吲哚生物碱的一个家族是羽叶芹型吲哚生物碱，仅存在于木犀科羽叶芹亚科中。属于同一属的植物亲缘关系很近，所以它们往往含有相似的化学成分。比如小檗属植物含有小檗碱，大黄属植物含有羟基蒽醌衍生物等等。

3.一般来说，与植物界广泛存在的代谢产物化学结构更相似的简单化学成分(如黄嘌呤、咖啡因)在植物界广泛分布，分布规律性不明显。有些化学成分在系统发育过程中会发生一系列突变，因此结构复杂，如马钱子碱、奎宁等。这些物质的分布往往局限于一个狭窄的分类群。然而，尽管一些起源古老的成分通过一系列突变而具有复杂的结构，但它们在植物界的分布仍有一定的范围，这些类型的成分与植物亲缘的关系更为明显和突出，如上文提到的异喹啉类生物碱的分布。

植物分类系统与化学成分关系的概念已广泛应用于药用植物的研究和野生资源植物的寻找。例如，在印度萝芙木属植物库尔茨萝芙木中发现了具有抗高血压和稳定作用的利血平，并且在该属的大约20种其他植物中也发现了利血平。根据植物的亲缘关系，在萝芙木属的两个相关属中发现了相似的生物碱。为了探索具有抗菌作用的小檗碱资源植物，通过植物分类学和植物化学的综合研究，发现小檗碱在我国主要分布于5科(小檗科、防己科、毛茛科、罂粟科、芸香科)16属，其中以小檗属为理想。据研究，东莨菪烷类生物碱主要分布于莨菪亚科、曼陀罗亚科和洋金花亚科的植物中，一种新的含碱量高、具有生产价值的原料植物，即东莨菪素(Przewalskia shebberei)如甾体皂甙，不仅在薯蓣属的数十种植物中发现，而且在一些亲缘关系相近的科中也发现了这种甾体皂甙，它是可的松等激素类药物的繁殖原料。必须注意，植物的系统发育与其化学成分之间的关系是非常复杂的。由于植物界的系统发育历史较长，发掘的古生物资料不完整，大部分植物的化学成分未知，部分成分的分布规律不明，植物系统发育与化学成分关系的研究尚不成熟，需要进一步研究。在应用植物分类系统与化学成分的关系时，需要具体问题具体分析。

近年来，在植物分类学和植物化学之间出现了一门新的边缘学科——植物化学分类学。它的主要研究任务是:

(1)探讨各级分类单元(如科、属、种等)所含的化学成分(包括主要成分、特有成分和次要成分))和它们的合成方式。

(2)探索植物系统中各种化学成分的分布规律。考试网站安排

(3)在前人研究的基础上，配合传统分类学等相关学科，从植物化学成分的角度探索植物的系统发育。

显然，这一新学科对认识植物系统发育具有重大的理论意义，可以为有目的地开发利用植物资源和寻找工业原料提供理论依据。例如，通过对百合科和单子叶植物中生物碱、甾体化合物、三萜、氰醇苷和脂肪酸等五种化学成分的比较分析，发现它们有许多相似的化学成分，有些甚至是它们共有的。联系百合科和毛茛科的一些原始类群在形态和组织学上的某些相似性，认为它们之间存在着非常密切的亲缘关系，即单子叶植物通过百合科起源于原始的毛茛科植物。这一研究结果对于了解客观存在的植物系统发育的真实情况具有一定的理论意义。

例如，根据国内外对药用植物研究的大量实践，目前，一些具有重要生物活性的植物类群(生物碱、黄酮类、萜类、香豆素等。)和药理作用大致从中国药用植物中总结。因此，植物化学分类学是一门充满活力的新学科，其研究成果值得药用植物学和药用植物化学工作者的重视和应用。