李玲玲

重慶工貿(mào)職業(yè)技術(shù)學(xué)院, 生物化學(xué)工程系, 重慶 408000

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青蒿內(nèi)生真菌研究進(jìn)展

李玲玲

重慶工貿(mào)職業(yè)技術(shù)學(xué)院, 生物化學(xué)工程系, 重慶 408000

摘要：植物內(nèi)生真菌可以產(chǎn)生與宿主植物相同或相似的次生代謝產(chǎn)物，已成為活性化合物生產(chǎn)和發(fā)現(xiàn)新化合物的重要來源。為了解青蒿內(nèi)生真菌的潛在應(yīng)用價(jià)值，介紹了青蒿內(nèi)生真菌的生物多樣性、生物活性和部分次生代謝產(chǎn)物，并展望了未來的研究方向，以期為進(jìn)一步開發(fā)利用青蒿內(nèi)生真菌提供參考。

關(guān)鍵詞：青蒿；內(nèi)生真菌；次級代謝產(chǎn)物

青蒿是菊科植物黃花蒿的全草，具有抗瘧、抗菌、抗腫瘤、抗寄生蟲和免疫調(diào)節(jié)等作用。青蒿素作為其中的有效成分，其結(jié)構(gòu)為含有過氧橋的倍半萜內(nèi)酯類化合物。青蒿素對腦型瘧疾和抗氯喹瘧疾具有速效和低毒的特點(diǎn)，已成為世界衛(wèi)生組織推薦的抗瘧疾藥品[1]。

藥用青蒿素的生產(chǎn)目前主要是通過有機(jī)溶劑從中藥黃花蒿的葉和花蕾中提取，但從中藥中提取的藥物，其品質(zhì)受到采集地和采集期的影響，所以需要尋找新的生產(chǎn)青蒿素的方法。目前青蒿素的化學(xué)合成已經(jīng)取得了一定進(jìn)展[2]。另一條可行的方法是通過青蒿內(nèi)生真菌生產(chǎn)青蒿素。近年來，越來越多的研究證明內(nèi)生真菌可產(chǎn)生與宿主植物相同或相似的次級代謝產(chǎn)物，從而使其成為活性化合物生產(chǎn)和發(fā)現(xiàn)新化合物的有效途徑。通過青蒿內(nèi)生真菌來生產(chǎn)青蒿素，就可以避免采集地和采集期不同對青蒿素品質(zhì)的影響，有利于青蒿素生產(chǎn)和品質(zhì)的穩(wěn)定。

1青蒿內(nèi)生真菌多樣性

內(nèi)生真菌在植物中普遍存在，具有分布廣、種類多的特點(diǎn)，但分離出的內(nèi)生真菌的種類和數(shù)量受多種因素的影響。對青蒿不同部位嚴(yán)格表面消毒后，利用組織分離法、研磨法等分離內(nèi)生真菌，發(fā)現(xiàn)不同地區(qū)和不同部位分離到的內(nèi)生真菌存在一定的差異。從浙江臨安天目山黃花蒿的根、莖和葉中共分離到內(nèi)生真菌37株，初步鑒定屬于囊孢菌(Capsule)、頭孢霉(Cephalosporium)、彎孢霉(Curvularia)、曲霉(Aspergillus)和毛霉(Mucor)，囊孢菌屬于優(yōu)勢種[3]。而從湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)實(shí)驗(yàn)田黃花蒿的莖和葉中分離到的內(nèi)生真菌則分別屬于：束梗孢屬(Stilbellales)、絲孢霉屬(Hyphomycetales)、側(cè)孢霉屬(Sporotrichum)、絲核菌屬(RhizoctoniasolaniKuhn)、曲霉屬(Aspergillus)、擬青霉屬(Paecilemyces)、鏈格孢屬(AlternariaNees)、青霉屬(Penicillium)和毛霉屬等[4]。可見因產(chǎn)地和分離部位不同，青蒿內(nèi)生真菌有很大的差異性，優(yōu)勢種群也有較大的差異。

2青蒿內(nèi)生真菌生物活性

2.1抗菌

青蒿活性成分中的揮發(fā)油和青蒿素具有抗菌作用[5,6]。通過對青蒿內(nèi)生真菌抗菌活性進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)青蒿內(nèi)生真菌對植物病原真菌具有一定的抗菌活性。田曉曼等[7]從青蒿植株中共分離到內(nèi)生真菌12株，其中5株內(nèi)生真菌對8種植物病原真菌表現(xiàn)出了不同程度的拮抗，拮抗作用強(qiáng)的有3株。因此可以利用青蒿內(nèi)生真菌能夠調(diào)節(jié)植物抗病蟲害的特性，進(jìn)行生物防治。青蒿內(nèi)生真菌也具有一定的抗人類病原微生物的能力。魏寶陽等[4]從黃花蒿莖中分離到13株內(nèi)生真菌，其中12株內(nèi)生真菌的次生代謝產(chǎn)物對金黃色葡萄球菌(Staphylococcusaureus)、枯草芽孢桿菌(Bacillussubtilis)和大腸桿菌(Escherichiacoli)有不同程度的抑菌活性，活性成分多集中于乙酸乙酯相。Zhang等[8]從黃花蒿中分離到11株內(nèi)生真菌，有3株內(nèi)生曲霉菌對3種人類病原微生物——大腸桿菌、金黃色葡萄球菌和紅色毛癬菌(Trichophytonrubrum)顯示出了較強(qiáng)的抗性。

2.2抗腫瘤和抗氧化活性

自Stierle[9]從太平洋紅豆杉樹皮的內(nèi)生真菌發(fā)酵液中分離到具有抗癌作用的紫杉醇后，研究內(nèi)生真菌的抗腫瘤活性已成為了內(nèi)生真菌的一個(gè)研究熱點(diǎn)。已有研究發(fā)現(xiàn)，青蒿內(nèi)生真菌也具有抗腫瘤活性，錢一鑫等[10]測定了68株青蒿內(nèi)生真菌的抗腫瘤和抗氧化活性，發(fā)現(xiàn)有8株內(nèi)生真菌至少對3種癌細(xì)胞：HL-60(人白血病細(xì)胞)、MCF-7(人乳腺癌細(xì)胞)和COLO205(人結(jié)腸癌細(xì)胞)中的一種有細(xì)胞毒性，其中一株對3種腫瘤細(xì)胞生長均有抑制作用；5株具有不同程度的清除DPPH自由基的活性。其中1株內(nèi)生真菌同時(shí)具有細(xì)胞毒活性和抗氧化活性，形態(tài)學(xué)鑒定屬于擬莖點(diǎn)霉屬。曾茜等[11]從黃花蒿的內(nèi)生青霉中分離的代謝產(chǎn)物 A 疑似為青蒿素類化合物，對人前列腺癌細(xì)胞PC3和人非小細(xì)胞肺癌細(xì)胞A549具有中等細(xì)胞毒活力。這也為尋找天然抗腫瘤和抗氧化活性物質(zhì)提供了一條新途徑。

2.3促生長及青蒿素合成

青蒿內(nèi)生真菌可促進(jìn)宿主植物生長及細(xì)胞合成青蒿素。黃花蒿內(nèi)生真菌優(yōu)勢種青霉菌的培養(yǎng)液及菌絲勻漿后采用高壓滅菌、培養(yǎng)液高壓滅菌和培養(yǎng)液過濾除菌3種方法制備成的誘導(dǎo)子A、B和C，放入黃花蒿組培苗培養(yǎng)基中，培養(yǎng)一段時(shí)間，發(fā)現(xiàn)3種誘導(dǎo)子對植株生長及青蒿素合成都有促進(jìn)作用，效果最好的誘導(dǎo)子C可促進(jìn)黃花蒿組培苗的干重增加44.44%，青蒿素產(chǎn)量提高了58.86%。同時(shí)發(fā)現(xiàn)內(nèi)生真菌細(xì)胞壁中的多糖成分也可提高黃花蒿植物細(xì)胞中青霉素的產(chǎn)量[12]。內(nèi)生膠孢炭疽菌(Colletotrichumgloeosporioides)細(xì)胞壁中的糖類誘導(dǎo)物可以使黃花蒿發(fā)根培養(yǎng)系統(tǒng)中的青霉素產(chǎn)量提高51.63%，其誘導(dǎo)作用與誘導(dǎo)子濃度和作用時(shí)間相關(guān)[13]。可見，青蒿內(nèi)生真菌的多種成分對宿主植物生長及青蒿素合成有促進(jìn)作用，原因可能是其影響了宿主植物的代謝途徑或酶活性，也可能是產(chǎn)生了促進(jìn)植物生長的激素。

3青蒿內(nèi)生真菌代謝產(chǎn)物

目前對青蒿內(nèi)生真菌代謝產(chǎn)物研究較多的是南京大學(xué)的譚仁祥教授課題組，他們從青蒿內(nèi)生真菌不同屬的菌株中分離到了一些活性代謝產(chǎn)物，部分屬于首次發(fā)現(xiàn)的新化合物。

3.1麥角甾類化合物

麥角甾類化合物在內(nèi)生真菌中具有種類多、含量大的特點(diǎn)，且具有抗腫瘤、免疫調(diào)節(jié)、抗氧化和抑菌等作用[14]。Lu等[15]從青蒿內(nèi)生真菌中分離到比較多的代謝產(chǎn)物是麥角甾類化合物，他們從內(nèi)生炭疽菌(Colletotrichumsp.)中分離到了7種不同的化合物，分別是麥角固醇(ergosterol)、3β,5α,6β-三羥基麥角甾-7,22-二烯(3β,5α,6β-trihydroxyergosta-7,22-diene)、3β-羥基麥角甾-5-烯(3β-hydroxy-ergosta-5-ene)、3-氧代麥角甾-4,6,8(14),22-四烯(3-oxo-ergosta-4,6,8(14),22-tetraene)、3β-羥基-5α,8α-過氧化麥角甾-6,22-二烯(3β-hydroxy-5α,8α-epidioxy-ergosta-6,22-dien)、3β-羥基-5α，8α-過氧化麥角甾-6,9(11),22-三烯(3β-hydroxy-5α,8α-epidioxy-ergosta-6,9(11),22-triene)和3-氧代麥角甾-4-烯(3-oxo-ergosta-4-ene)。

3.2植物激素、維生素及其他代謝產(chǎn)物

青蒿內(nèi)生真菌長期和宿主植物生活在一起，對青蒿的生長發(fā)育起到了很重要的作用，可以產(chǎn)生促進(jìn)青蒿生長的植物激素。2000年Lu等[14]從內(nèi)生炭疽菌中除分離到比較多的麥角甾類化合物外，還分離到了植物激素吲哚乙酸 (IAA)。青蒿內(nèi)生真菌還可以產(chǎn)生維生素等代謝產(chǎn)物。2009年Shen等[16]從黃花蒿內(nèi)生菌露濕漆斑菌(Myrotheciumroridum)IFB-E012發(fā)酵液中分離到了煙酸，同時(shí)還從露濕漆斑菌中還分離到了7，8-二甲基異咯嗪、胡蘿卜苷、對羥基苯甲酸和尿嘧啶等物質(zhì)。

3.3新型代謝產(chǎn)物

研究者們從內(nèi)生炭疽菌(Colletotrichumspp.)中分離到了3種新的抗菌代謝產(chǎn)物： 6-異戊烯吲哚-3-羧酸(6-isoprenylindole-3-carboxylic acid)、3β，5α-二羥基-6β-乙酰麥角甾-7，22-二烯(3β,5α-dihydroxy-6β-acetoxy-ergosta-7,22-diene)、3β，5α-二羥基-6β-苯乙酰氧麥角甾-7，22-二烯(3β,5α-dihydroxy-6β-phenylacetyloxy-ergosta-7,22-diene)[15]。2002年Liu等[17]從內(nèi)生小球腔菌屬(Leptosphaeria)中分離到了一個(gè)帶有新穎碳骨架的代謝產(chǎn)物L(fēng)eptosphaerone。2006年Ge等[17]從內(nèi)生真菌Paraphaeosphaerianolinae中分離到了一種新化合物Paranolin。

4展望

青蒿的化學(xué)成分可分為揮發(fā)性和非揮發(fā)性兩大類，揮發(fā)性成分多為揮發(fā)油，主要成分有蒿酮、異蒿酮、茨烯、丁香烯、左旋樟腦、月桂烯、樟腦等。非揮發(fā)性成分主要有青蒿素、青蒿甲素、青蒿丙素以及青蒿素的多種衍生物[19]。目前青蒿的許多化學(xué)成分還未從青蒿內(nèi)生真菌中分離出來，特別是最具藥用價(jià)值的青蒿素?？梢姡噍飪?nèi)生真菌的開發(fā)潛力很大，可作為生產(chǎn)活性代謝產(chǎn)物的一種可持續(xù)利用資源。今后應(yīng)加大青蒿內(nèi)生真菌篩選和鑒定的力度，采用色譜、質(zhì)譜等先進(jìn)的分離技術(shù)和化合物結(jié)構(gòu)鑒定技術(shù)，更加深入研究內(nèi)生真菌的次級代謝產(chǎn)物及其生物活性，以期開發(fā)出具有青蒿類似活性或活性更強(qiáng)的藥物，對于能夠產(chǎn)生青蒿類似活性的內(nèi)生真菌，應(yīng)當(dāng)對其產(chǎn)活性物質(zhì)的穩(wěn)定性、發(fā)酵培養(yǎng)條件以及菌種選育技術(shù)等進(jìn)行深入研究，使內(nèi)生真菌發(fā)酵生產(chǎn)藥物向工業(yè)化邁進(jìn)。

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Advances of Endophytic Fungi fromArtemisiaannus

LI Ling-ling

BiochemistryEngineeringDepartment,ChongqingIndustry&TradePolytechnic,Chongqing408000,China

Abstract:Plant endophytic fungi can produce secondary metabolites which are similar to the host plants. It has become an important production source of active compounds and discovery way of new compounds. In order to explore the potential application value of endophytic fungi from Artemisia annus, recent advances on the biodiversity, bioactive and metabolites of endophytic fungi from Artemisia annus were summarized. Some recommendations for future research of endophytic fungi from Artemisia annus were put forward, which was expected to provide references for the resource exploitations of endophytic fungi from Artemisia annus.

Key words:Artemisia annus; endophytic fungi; metabolites

收稿日期：2015-11-24; 接受日期：2015-12-21

基金項(xiàng)目：重慶工貿(mào)職業(yè)技術(shù)學(xué)院自然科學(xué)項(xiàng)目(ZR201310)資助。

作者簡介：李玲玲，講師，研究方向?yàn)槲⑸镏扑?。E-mail:729005755@qq.com

DOI:10.3969/j.issn.2095-2341.2016.03.06