江愛兵，王開梅，張 鳳，楊自文

（湖北省農(nóng)業(yè)科學(xué)院，湖北省生物農(nóng)藥工程研究中心，湖北 武漢 430064）

藥物開發(fā)的成功主要取決于篩選模型的建立和盡快鑒定出先導(dǎo)化合物并通過構(gòu)效關(guān)系研究來優(yōu)化先導(dǎo)結(jié)構(gòu)。各種生物來源結(jié)構(gòu)多樣的小分子天然產(chǎn)物是尋找先導(dǎo)化合物的重要源泉。其中真菌屬于“創(chuàng)造系數(shù)”特別高的生物，含有大盤結(jié)構(gòu)多樣的次生代謝產(chǎn)物。自1993年，美國科學(xué)家Stierle A從短葉紅豆衫的韌皮部分離到一株產(chǎn)紫杉醇的內(nèi)生真菌安德氏紫杉霉（Tax-omyces andreanae），從此掀起了人們對植物內(nèi)生真菌及其活性物質(zhì)開發(fā)的熱潮。從植物內(nèi)生真菌中篩選獲得的各種生理活性物質(zhì)陸續(xù)見有報道。近年來，植物內(nèi)生真菌及其次生代謝物在醫(yī)學(xué)方面的研究較多，在農(nóng)業(yè)上應(yīng)用的研究也逐漸成為熱點。從微生物中尋找發(fā)現(xiàn)新型先導(dǎo)化合物，是新藥研制的重要途徑。內(nèi)生真菌作為其中的重要類群，是較新的研究領(lǐng)域，從中有可能發(fā)現(xiàn)新型活性化合物或提供模板化合物。國外在這方面做了大量的工作，發(fā)現(xiàn)了許多新的化合物，但研究范圍主要集中在醫(yī)藥方面，農(nóng)用方面的研究則相對較少.目前農(nóng)用內(nèi)生真菌的研究主要集中在內(nèi)生真菌對農(nóng)作物本身的影響和從植物內(nèi)生真菌次生代謝產(chǎn)物中發(fā)現(xiàn)具有農(nóng)用生物活性的新化合物兩個方面。我國具有非常豐富的生物資源，筆者對植物內(nèi)生真菌在農(nóng)藥上面應(yīng)用情況及其產(chǎn)生的次生代謝物的研究進展進行了闡述。

1 內(nèi)生真菌的農(nóng)用研究進展

1.1 促進植物生長發(fā)育的內(nèi)生真菌

促進植物生長的生理生化機制主要包括：①影響感染植物體內(nèi)的物質(zhì)代謝，提高植物的資源利用效率；②產(chǎn)生生長素等激素類物質(zhì)，促進植物的生長。內(nèi)生真菌對農(nóng)作物的營養(yǎng)生長具有一定的促進作用，主要包括增加分孽數(shù)和生物量兩方面。感染內(nèi)生真菌的高羊茅（Festuca arundinacea）植株經(jīng)過10周生長后，分孽數(shù)和生物量明顯高于未感染植株。內(nèi)生真菌對感染植株的氮代謝和氮積累有顯著的影響，感染植株葉片和葉鞘中的可溶性氨基酸總量、氨濃度增加，谷氨酞胺合成酶（GS）活性顯著提高，植物對土壤氮的利用效率大大增加。另外，內(nèi)生真菌能夠改變植物體中碳水化合物源庫的關(guān)系，內(nèi)生真菌作為碳水化合物的一個儲庫，能迅速地將蔗糖轉(zhuǎn)變成植物不能代謝的糖醇，從而減少或阻止對光合作用的反饋抑制，促進植物的光合作用。如生長在含有色氨酸的培養(yǎng)基上的一種瘤座菌（Balansia epichloe）的內(nèi)生真菌可能通過改變植物體內(nèi)的激素代謝，促進植物生長。

Mcleod等對內(nèi)生真菌對黑麥草（Loliump erenne）、紫羊茅（Festucan tbra）、高羊茅（f.anutdinacea）、草甸羊茅（f.pratensis）等植物的生長調(diào)節(jié)作用進行了研究，發(fā)現(xiàn)這種內(nèi)生真菌對高羊茅和紫羊茅葉的鮮重和干重都有顯著的影響，對草甸羊茅葉的鮮重有影響。張集慧等從蘭科金線蓮等藥用植物中分離出的內(nèi)生真菌均能不同程度地產(chǎn)生一種或幾種植物激素。

1.2 有抗蟲作用的內(nèi)生真菌

內(nèi)生真菌感染能提高農(nóng)作物的抗蟲性，這一觀點已經(jīng)得到廣泛認同。在20世紀80年代早期，F(xiàn)unk等首次報道內(nèi)生真菌可以控制害蟲的危害，發(fā)現(xiàn)長圓形擬莖點霉（Phomopsis oblonga）可以保護榆屬樹木免受美洲榆皮天牛（Physocnemum brevilineum）的危害。Kindler等的研究表明，黑麥草（Lollium perenne）的內(nèi)生真菌對草地螟（Loxostegest icticalisL）有很好的控制作用，同時可以減輕阿根廷莖象甲（Lis tronotusbo nariens）的危害。蘭琪等從蘆葦草（Festucaa rundinacea）和黑麥草中分離出的內(nèi)生真菌已達6個屬，其中枝頂抱屬（Acrmonium）菌類可以控制蚜蟲的危害。Funk等從膠冷杉（Abies balsaea）中分離到一株內(nèi)生真菌，對極色卷葉蛾（Christoneurafun rana）的胃毒致死率分別為25%和32%，從北美落葉松（Iarix laridina）中分離到的一株內(nèi)生真菌，其發(fā)酵液中分離到1種化合物，對極色卷葉蛾的胃毒致死率為90%。Joh等從冬青（Gaultheria procumbens）中分離到一株內(nèi)生真菌，可致死云杉蚜蟲（Christoneura fumtferana Clem）。圓葉蔡的內(nèi)生真菌Neotyphodium sp.可以產(chǎn)生N-甲酞黑麥草堿和覃青霉素的類似體，此兩種化合物對多種昆蟲具有很強的毒殺活性。Larry等從冷杉中分離的內(nèi)生真菌葉點霉屬（Phyllosticta），在其液體發(fā)酵產(chǎn)物中分離到烯七醋酸，對蚜蟲致死效果較好。另外，感染內(nèi)生真菌的植株對侵染植物根系的線蟲具有中等程度的抗性。

1.3 有抗病作用的內(nèi)生真菌

高等真菌次生代謝物質(zhì)抑制植物病原菌的研究開展較早且較為深入，從中發(fā)現(xiàn)的殺菌活性物質(zhì)己被作為農(nóng)藥先導(dǎo)化合物開發(fā)成了殺菌劑品種。枝頂抱屬的枝頂抱（Acrenmonium coemphilum）對多種體外培養(yǎng)的農(nóng)作物病原真菌都有抑制作用。此外，從黑云杉（Pidea mariana BSP）中分離到一株內(nèi)生真菌Conoplea eleganxala，其液體發(fā)酵產(chǎn)物中分離的2個新的苯并毗咯類活性成分，苯并毗咯類化合物對由絲核菌（Rhizoctonia spp.）和鐮刀菌（Fusarium spp.）引起的病害有極高防效，在水稻上應(yīng)用能防治立枯病、惡苗病、徒長病等病害。Merrit等從Eucryphia cordifolia中分離的一種膠球菌（Gliocladiwn sp.）可產(chǎn)生一些揮發(fā)性的殺菌化合物，如1-丁醇，3-甲基-苯乙醇，醋酸和2-苯乙基AN都可對終極腐霉和輪枝菌（Yerticdlurn dahliae）等病原真菌起致死作用。Huang Y J等從南方紅豆杉和香框等藥用植物中分離的擬青霉菌屬（Paecilomyces sp.）內(nèi)生真菌可作為殺菌劑，這種真菌發(fā)酵液對脈抱菌屬（Neurosporas p.）、鐮刀菌（Fusarium sp.）、木霉（Trichoderma sp.）等病原真菌具有生長抑制活性。Lu Hong等首次從黃花篙伽的莖中分離了刺盤抱（co lletotrichum sp.）內(nèi)生真菌，該內(nèi)生真菌能產(chǎn)生11種化合物，其中有9種化合物可抑制枯草芽抱桿菌、金黃色葡萄球菌、藤黃八疊球菌和假單胞菌等細菌的生長，有4種化合物在MICs達到50～100 mg/mL時，可防治白色念珠菌和黑曲霉等真菌的危害，而有5種化合物在MICs達到200 μg/mL時，能抑制小麥全蝕病菌（Gaeunlannomycesgr aniints var.tritict）、禾谷類絲核菌（Rhizoctoniac erealis）、麥根腐長蠕抱（Helrninthosporium sativum）和疫霉（Phytophthora capisici）等病原真菌。另外，李桂玲等從三尖杉、南方紅豆杉及香楹中分離出172株內(nèi)生真菌，并對其進行了抗菌活性檢測，結(jié)果表明有90株內(nèi)生真菌對多種農(nóng)作物病原真菌，如紅色面抱霉、鐮刀菌等有抑制作用。來自三尖杉、南方紅豆杉和香框的內(nèi)生真菌中，具有抗菌活性的菌株的比例分別為40%、54.2%及57.1%，其中平板抑菌圈直徑大于15 μm的高抗菌株有35株。Strobel等從雷公藤的莖中分離到內(nèi)生真菌棟樹擬隱抱殼（Cryptosporiopsisqu ercina），該菌產(chǎn)生的一種物質(zhì)Cryptocandin對菌核病菌（Sclerotiniasc lerotilrurr）和灰葡萄抱（Botrytisci nerea）等植物病原真菌有抑制作用。

現(xiàn)今發(fā)現(xiàn)的內(nèi)生真菌主要屬于子囊菌和半知菌，少數(shù)為擔子菌，包括核菌綱，盤菌綱，腔菌和接合菌。

2 植物內(nèi)生真菌產(chǎn)生的農(nóng)用活性代謝產(chǎn)物

微生物因其種類繁多，次生代謝產(chǎn)物多樣化。內(nèi)生真菌作為主要的微生物物種，其代謝產(chǎn)物必然具有多樣性。從內(nèi)生真菌中得到的生物活性物質(zhì)有51%是前所未知的。這比起從土壤微生物中得到的38%的活性物質(zhì)是多之又多的。

目前發(fā)現(xiàn)的內(nèi)生真菌產(chǎn)生的農(nóng)用活性代謝物按其活性類型可分為：（1）殺蟲劑類。該類包括吲哚二帖類、萘、殺蚜蟲及抗菌物質(zhì)3-hydroxypropionic acid、香豆酮衍生物等；（2）植物生長調(diào)節(jié)劑。包括黑麥震顫素 B、IAA、GA、ABA、Z、ZR 等；（3）抗菌劑。包括麥角甾類、炭疽菌酸、球毛殼甲素A等。

按其化學(xué)結(jié)構(gòu)可分為：（1）生物堿類化合物。Peramine，對昆蟲有毒，對哺乳動物沒有毒性。吲哚類生物堿，具有促進植物生長的作用。6-Isoprenylindole-3-carboxylic acid是-種新發(fā)現(xiàn)的吲哚類生物堿，其對革蘭氏陽性細菌枯草芽孢桿菌（Bacillus subtilis）、金黃色葡萄球菌（Staphylococcus aureus）、藤黃八疊球菌（Sarcina lutea）和革蘭氏陰性細菌假單胞菌（Pseudomonas sp.）均具有抑制作用，此外，該化合物對-些植物病原真菌有抑制作用。（2）甾體類化合物。3β-Hy-droxyergosta-5-ene，3-Oxoergosta-4.6.8，22-tetraene 3β.5α-Dihydroxy-6β-ace-toxyergosta-7.22-diene和 3β.5a-Dihydroxy-6β-phenyl-caetoxyergosta-7.22-diend等 4種甾體化合物，均對植物病原菌禾頂囊殼小麥變種（Gaeumannomyces graminis var.tritici）、禾谷絲核菌（Rhizoctonia cerealis）、 麥 根 腐 長 蠕 孢 菌（Helminthosporium sativum）和辣椒疫霉（Phytophthora capisici）表現(xiàn)出抗菌活性。（3）萜類化合物。Heptelidic acid和Hydroheptelidic acid半萜類化合物，對云杉蚜蟲幼蟲具有毒性。

3 展望

隨著天然藥物的開發(fā)研究，微生物藥物的研究也越來越受到國內(nèi)外的重視。微生物的易培養(yǎng)、易控制、生長快等特點使其前景十分廣闊。自然界中微生物及其代謝產(chǎn)物的多樣性，也為發(fā)現(xiàn)新藥提供了不竭動力。地球上植物種類繁多，還有許多內(nèi)生真菌尚未被研究，植物內(nèi)生真菌在合成具有生物活性的代謝產(chǎn)物方面將具有巨大的潛力。植物內(nèi)生真菌含有大量結(jié)構(gòu)獨特的次生代謝產(chǎn)物，這些次生代謝產(chǎn)物可以作為先導(dǎo)化合物庫，從中可能發(fā)現(xiàn)具有新的分子結(jié)構(gòu)或?qū)τ泻ι镉行碌淖饔冒袠说幕衔?，從而開發(fā)出新的植物保護產(chǎn)品。且高等真菌可通過發(fā)酵定向生產(chǎn)所需的次生代謝產(chǎn)物，發(fā)酵產(chǎn)物可以直接用于有害生物防治。而發(fā)酵技術(shù)具有縮短生產(chǎn)周期、提高次生代謝產(chǎn)物的產(chǎn)量等優(yōu)點，便于工業(yè)化生產(chǎn)。內(nèi)生真菌及其次生代謝物的研究將會在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、環(huán)境保護、人類健康上發(fā)揮越來越重要的作用。

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