综述：吡咯里西啶生物碱的化学分类学及其生态作用：以非洲为例的综合性研究

《Journal of Chemical Ecology》：Chemotaxonomy and Ecological Role of Pyrrolizidine Alkaloids: A Comprehensive Review of the Case Study of Africa

本文综述了非洲Asteraceae、Boraginaceae、Fabaceae及Apocynaceae植物中吡咯里西啶生物碱（PAs）的多样性、系统分类学特征及生态作用，通过聚类分析揭示科内及跨科共现规律，强调其作为分类标记和需整合化学生态学研究以保障食品安全与生物多样性保护的重要性。

　　

摘要

来自菊科（Asteraceae）、紫草科（Boraginaceae）、豆科（Fabaceae）和夹竹桃科（Apocynaceae）的吡咯里西啶生物碱（Pyrrolizidine Alkaloids, PAs）及其N-氧化物（PANOs）在非洲对人类和牲畜具有毒性，同时这些化合物也起到了防御植食动物的作用。这篇首次聚焦非洲的综述分析了非洲植物群中PAs的多样性、化学分类学特征及生态分布模式，数据来源于非洲天然产物数据库（ANPDB）以及通过Google Scholar、PubMed和ScienceDirect检索的1940年至2024年的相关文献。研究构建了一个包含91种（19属）来自这三个科的161种已鉴定PAs的“存在-缺失”矩阵，并使用Jaccard距离（R v4.4.0，vegan软件包）进行了层次聚类分析。由于部分物种的PAs特性描述不完整，属于夹竹桃科的植物（如Alafia中的吡咯里西啶A-C）仅被定性记录，未纳入定量分析。聚类结果揭示了明显的科级分布特征：以Senecio属为主的菊科植物含有大量大环酯类化合物（如Senecionine和Seneciphylline）；紫草科具有较高的物种多样性；而Crotalaria属（豆科）在结构上表现出较高的多样性。跨科间的相似性（例如Trichodesma africanum与之间的相似性）以及属中存在的多种PAs类型（大环酯/开链酯、单酯）表明可能存在平行进化、水平转移或生物合成可塑性。从生态学角度来看，PAs在非洲生态系统中既用于防御植食动物，也被某些昆虫所利用。尽管这些化合物在传统医学中有所应用，但其肝毒性（如1,2-不饱和奈辛基团）仍需引起重视，尤其是在受污染的农作物或蜂蜜中。研究结果证实了PAs作为分类标志物的价值，并强调了开展综合化生态化学研究对于保障非洲食品安全和生物多样性保护的重要性。

图形摘要

来自菊科、紫草科、豆科和夹竹桃科的吡咯里西啶生物碱（PAs）及其N-氧化物（PANOs）在非洲对人类和牲畜具有毒性，同时这些化合物也起到了防御植食动物的作用。这篇首次聚焦非洲的综述分析了非洲植物群中PAs的多样性、化学分类学特征及生态分布模式，数据来源于非洲天然产物数据库（ANPDB）以及通过Google Scholar、PubMed和ScienceDirect检索的1940年至2024年的相关文献。研究构建了一个包含91种（19属）来自这三个科的161种已鉴定PAs的“存在-缺失”矩阵，并使用Jaccard距离（R v4.4.0，vegan软件包）进行了层次聚类分析。由于部分物种的PAs特性描述不完整，属于夹竹桃科的植物（如Alafia中的吡咯里西啶A-C）仅被定性记录，未纳入定量分析。聚类结果揭示了明显的科级分布特征：以Senecio属为主的菊科植物含有大量大环酯类化合物（如Senecionine和Seneciphylline）；紫草科具有较高的物种多样性；而Crotalaria属（豆科）在结构上表现出较高的多样性。跨科间的相似性（例如Trichodesma africanum与之间的相似性）以及属中存在的多种PAs类型（大环酯/开链酯、单酯）表明可能存在平行进化、水平转移或生物合成可塑性。从生态学角度来看，PAs在非洲生态系统中既用于防御植食动物，也被某些昆虫所利用。尽管这些化合物在传统医学中有所应用，但其肝毒性（如1,2-不饱和奈辛基团）仍需引起重视，尤其是在受污染的农作物或蜂蜜中。研究结果证实了PAs作为分类标志物的价值，并强调了开展综合化生态化学研究对于保障非洲食品安全和生物多样性保护的重要性。

图形摘要