李佳興，李慧梁，周良云，黃 蕾，楊 健，張衛(wèi)東*，郭蘭萍*

1中國中醫(yī)科學(xué)院中藥資源中心 道地藥材國家重點(diǎn)實(shí)驗室，北京100700；2第二軍醫(yī)大學(xué)藥學(xué)院，上海 200433

藥用植物在生長過程中經(jīng)常遭受環(huán)境中物理、化學(xué)、生物等不利因素的影響，這種環(huán)境脅迫影響可引起植物次生代謝產(chǎn)物的變化并啟動體內(nèi)防御機(jī)制，從而降低或避免自身受到傷害，使植物呈現(xiàn)一定的抗逆性。如歐洲花楸(Sorbusaucuparia)等蘋果亞科(Pyrinae)植物感染火疫病后，在病灶周圍可產(chǎn)生聯(lián)苯類化合物，抑制火疫病歐文氏菌的進(jìn)一步增殖[1,2]。最近，我們還發(fā)現(xiàn)以酵母提取物(yeast extract,YE)作為生物誘導(dǎo)子，刺激花楸樹懸浮細(xì)胞(S.pohuashanensissuspension cell，SPSC)一定時間后，會誘導(dǎo)聯(lián)苯類植保素(phytoalexin)noraucuparin和2′- hydroxyaucuparin從頭合成[3]。另一方面，藥用植物次生代謝產(chǎn)物通常是其有效成分，對于環(huán)境脅迫和藥用植物有效成分的形成，存在一個廣泛認(rèn)同的結(jié)論，即環(huán)境脅迫下，植物次生代謝產(chǎn)物的數(shù)量會增加，從而導(dǎo)致植物有效成分積累[4]。

歐洲花楸(S.aucuparia)為薔薇科(Rosaceae)蘋果亞科(Pyrinae)花楸屬喬木或小喬木，原產(chǎn)于歐洲和亞洲西部，在我國北方部分地區(qū)生長[5,6]。該植物富含黃酮、花青素、雙聯(lián)苯酚、類山梨酸苷、生氰苷等化學(xué)成分；具有抗氧化、抗癌、抗炎、降血糖、利尿和擴(kuò)張血管等生物活性和藥理作用[6]。其果實(shí)、枝葉及莖皮皆可入藥，用于治療腎病、痛風(fēng)、風(fēng)濕和感冒等疾病[7]。作為藥用植物，歐洲花楸需要生長一定時間后方可入藥，且植株藥用成分含量低，產(chǎn)量及質(zhì)量不穩(wěn)定。用植物細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)來生產(chǎn)藥用次生代謝產(chǎn)物，具有產(chǎn)生速度快，生長條件易控的特點(diǎn)，目前已成為生物技術(shù)重要的研究與發(fā)展領(lǐng)域。為研究歐洲花楸細(xì)胞在環(huán)境脅迫條件下的活性代謝產(chǎn)物，我們利用前期研究建立的歐洲花楸懸浮細(xì)胞(S.aucupariasuspension cell，SASC)培養(yǎng)體系[3,8,9]，選擇能迅速引起SASC次生代謝響應(yīng)的YE作為外加誘導(dǎo)子[8]，形成真菌次生代謝產(chǎn)物對歐洲花楸細(xì)胞的化學(xué)脅迫，并對懸浮細(xì)胞富集培養(yǎng)，進(jìn)一步從中分離鑒定出13個化合物，分別為eriobofuran(1)、4,5- dihydroxy- 3- methoxybiphenyl(2)、2′- hydroxyaucuparin(3)、aucuparin(4)、trans- cinnamic acid(5)、citrostadienol(6)、β- 谷甾醇(7)、uvaol(8)、白樺脂酸(9)、tormentic acid(10)、alphitolic acid methyl ester(11)、fupenzic acid(12)、亞油酸(13)。選擇化合物1～3、5、8和12對15種植物病原真菌進(jìn)行抑菌活性測試，其中聯(lián)苯類化合物1和2對蘋果輪紋菌具有顯著的抑制活性，MIC分別為3.13和6.25 μg/mL。

1 儀器和材料

1.1 儀器與試劑

核磁共振光譜儀(Bruker AV- 400 MHz，AV- 500 MHz和Avance Ⅲ 600)；ZF- 1型紫外檢測儀(力辰儀器科技有限公司生產(chǎn))；RE52C型旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀(上海亞榮生化儀器廠)；SHB- 3型循環(huán)式多用真空泵(鄭州長城儀器有限公司)；FA1604A型電子分析天平(河南恒信儀器設(shè)備有限公司)；柱層析正相硅膠(200～300目，青島海浪硅膠干燥劑有限公司)；半制備型HPLC(AS20005,Dubhe C18column,10 μm,20 × 250 mm，江蘇漢邦科技有限公司)；Sephadex LH- 20(Amersham Biosciences,Sweden)；超高效液相色譜串聯(lián)四級桿飛行時間質(zhì)譜(UPLC- Q- TOF- MS,Acquity UPLC- I- Class串聯(lián)Xevo- G2- S Q- TOF系統(tǒng),Waters公司)；高溫滅菌鍋(上海申安醫(yī)療器械廠)；SW- CJ- 2FBC超凈工作臺(蘇州智凈凈化儀器有限公司)；HNY- 211B恒溫?fù)u床(天津歐諾儀器股份有限公司)；恒溫培養(yǎng)箱(上海精宏實(shí)驗設(shè)備有限公司)；酮康唑(阿達(dá)瑪斯試劑有限公司)；甲醇、乙酸乙酯、二氯甲烷、石油醚、二甲基亞砜(成都市科龍化學(xué)品有限公司)；氘代氯仿、氘代吡啶(美國Cambridge Isotope Laboratories 公司)。

1.2 實(shí)驗材料

SASC(中國科學(xué)院植物研究所葉和春研究員實(shí)驗室)；15株病原真菌(河南農(nóng)業(yè)大學(xué)麻兵繼教授實(shí)驗室)；馬鈴薯葡萄糖肉湯(PDB，北京奧博星生物技術(shù)有限責(zé)任公司)。

2 YE誘導(dǎo)SASC培養(yǎng)與富集

YE誘導(dǎo)SASC培養(yǎng)實(shí)驗采用課題組前期建立的方法[9]。SASC培養(yǎng)于200 mL MS固體培養(yǎng)基的500 mL廣口瓶中，每7～10天繼代一次，25 ℃搖床轉(zhuǎn)速120 r/min暗培養(yǎng)。實(shí)驗中將減壓過濾后的3.5 g(70 g/L)懸浮細(xì)胞接種于含有50 mL MS液體培養(yǎng)基的250 mL三角瓶中，培養(yǎng)5天后給予YE誘導(dǎo)處理。用蒸餾水溶YE粉末，處理終濃度為3 g/L；處理時間分別設(shè)置為：處理后6、12、24、48 h。對照組加入與處理組等體積的蒸餾水，未處理細(xì)胞同為對照，記作：0 h。每個處理3個重復(fù)。收取細(xì)胞樣品用于檢測YE誘導(dǎo)前后SASC代謝物的變化情況。經(jīng)UPLC- Q- TOF- MS檢測，其結(jié)果與課題組前期研究報道基本一致[9]，即與對照組相比，YE誘導(dǎo)后，SASC中聯(lián)苯類植保素出現(xiàn)一定程度的積累，并且當(dāng)YE誘導(dǎo)SASC 48 h[9]時，聯(lián)苯類植保素的積累整體處于較高水平。為分離包括聯(lián)苯類的次生代謝產(chǎn)物，擴(kuò)大SASC培養(yǎng)體系至300 L，接種新鮮SASC(70 g/L)，培養(yǎng)至第7天，進(jìn)行YE誘導(dǎo)，選擇誘導(dǎo)48 h時收集細(xì)胞，烘干，用于化合物分離。

3 提取與分離

取干燥的花楸懸浮細(xì)胞1 kg，用甲醇在室溫條件下冷浸提取3次，每次72 h，合并提取液，減壓濃縮得到浸膏約0.3 kg。所得浸膏經(jīng)正相硅膠柱色譜粗分，先用石油醚洗脫，后用二氯甲烷/甲醇溶劑系統(tǒng)(100∶0→0∶100)梯度洗脫得到組分A～K。組分A(石油醚洗脫組分)經(jīng)硅膠和Sephadex LH- 20凝膠柱色譜分離，得到1(3 mg)和5(2 mg)。組分C(二氯甲烷/甲醇99∶1洗脫組分)經(jīng)正相硅膠和Sephadex LH- 20柱層析分離，得到化合物6(3 mg)、7(50 mg)和13(3 mg)。組分D(98∶2洗脫組分)經(jīng)正相硅膠和Sephadex LH- 20柱色譜純化，得到化合物8(6 mg)和9(15 mg)。組分E(97∶3洗脫組分)經(jīng)正相硅膠、Sephadex LH- 20柱層析和Semi- Prep.HPLC分離，得到化合物2(2 mg)、4(2 mg)和11(2 mg)。組分F(95∶5洗脫組分)經(jīng)正相硅膠和C- 18柱色譜分離，得到化合物3(2 mg)、10(3 mg)和12(5 mg)。

4 結(jié)構(gòu)鑒定

化合物1無色晶體(CHCl3)；1H NMR(CDCl3，600 MHz)δ：7.82(1H，d，J= 7.6 Hz，H- 9)，7.55(1H，d，J= 7.6 Hz，H- 6)，7.37(1H，td，J= 7.5，1.3 Hz，H- 7)，7.30(1H，d，J= 7.8 Hz，H- 8)，7.11(1H，s，H- 1)，5.83(1H，s，3- OH)，4.27(3H，s，4- OCH3)，4.01(3H，s，2- OCH3)；13C NMR(CDCl3，150 MHz)δ：156.1(C- 5a)，144.7(C- 2)，142.6(C- 4a)，137.5(C- 3)，132.5(C- 4)，125.6(C- 7)，124.7(C- 9a)，122.6(C- 8)，119.6(C- 9)，116.0(C- 9b)，111.5(C- 6)，96.2(C- 1)，60.9(4- OCH3)，56.7(2- OCH3)。以上數(shù)據(jù)與文獻(xiàn)[10]對照基本一致，故化合物1鑒定為eriobofuran。

化合物2白色粉末(CHCl3)；1H NMR(CDCl3，400 MHz)δ：7.53(2H，d，J= 7.5 Hz，H- 2′，H- 6′)，7.41(2H，t，J= 7.6 Hz，H- 3′，H- 5′)，7.32(1H，t，J= 7.3 Hz，H- 4′)，6.87(1H，s，H- 2)，6.70(1H，s，H- 6)，5.54(2H，brs，4- OH，5- OH)，3.98(3H，s，3- OCH3)；1H NMR(400 MHz，CD3OD)δ：7.51(2H，d，J= 7.4 Hz，H- 2′，H- 6′)，7.35(2H，t，J= 7.6 Hz，H- 3′，H- 5′)，7.23(1H，t，J= 7.3 Hz，H- 4′)，6.72(2H，m，H- 2，H- 6)，3.88(s，3H)。以上數(shù)據(jù)與文獻(xiàn)[3]對照基本一致，故化合物2鑒定為4,5- dihydroxy- 3- methoxybiphenyl。

化合物3白色粉末(CHCl3)；1H NMR(CDCl3，600 MHz)δ：7.28～7.22(2H，m，H- 4′，H- 6′)，7.01～6.96(2H，m，H- 3′，H- 5′)，6.66(2H，s，H- 2，H- 6)，5.62(1H，s，- OH)，5.37(1H，s，- OH)，3.91(6H，s，3- OCH3，5- OCH3)。以上數(shù)據(jù)與文獻(xiàn)[3]對照基本一致，故化合物3鑒定為2′- hydroxyaucuparin。

化合物4白色粉末(CHCl3)；1H NMR(CDCl3，500 MHz)δ：7.54(2H，d，J= 7.4 Hz，H- 2′，H- 6′)，7.43(2H，t，J= 7.4 Hz，H- 3′，H- 5′)，7.33(1H，t，J= 7.4 Hz，H- 4′)，6.80(2H，s，H- 2，H- 6)，5.54(1H，brs，4- OH)，3.96(6H，s，3- OCH3，5- OCH3)。以上數(shù)據(jù)與文獻(xiàn)[11]對照基本一致，故化合物4鑒定為aucuparin。

化合物5無色針晶(CHCl3)；1H NMR(CDCl3，600 MHz)δ：7.81(1H，d，J= 16.1 Hz，H- 3)，7.58(2H，m，H- 3′，5′)，7.42(3H，m，H- 2′，4′，6′)，6.47(1H，d，J= 16.1 Hz，H- 2)；13C NMR(CDCl3，150 MHz)δ：172.1(C=O)，147.1(C- 3)，134.0(C- 1′)，130.7(C- 4′)，128.9(C- 6′)，128.9(C- 2′)，128.4(C- 3′)，128.4(C- 5′)，117.2(C- 2)。以上數(shù)據(jù)與文獻(xiàn)[12]對照基本一致，故化合物5的結(jié)構(gòu)鑒定為trans- cinnamic acid。

化合物6白色粉末(CHCl3)；1H NMR(CDCl3，500 MHz)δ：5.18(1H，brd，J= 4.4 Hz，H- 7)，5.11(1H，q，J= 6.7 Hz，H- 28)，3.12(1H，td，J= 10.5，4.4 Hz，H- 3)，2.83(1H，m，H- 25)，1.59(3H，d，J= 6.8 Hz，CH3- 29)，0.95(3H，d，J= 6.8 Hz，CH3- 21)，0.97(6H，d，J= 6.6 Hz，H3- 26，CH3- 27)，0.98(3H，d，J= 6.5 Hz，4- CH3)，0.83(3H，s，CH3- 19)，0.54(3H，s，CH3- 18)；13C NMR(CDCl3，125 MHz)δ：145.8(C- 24)，139.1(C- 8)，117.4(C- 7)，116.4(C- 28)，76.2(C- 3)，56.0(C- 17)，54.9(C- 14)，49.6(C- 9)，46.6(C- 5)，43.3(C- 13)，40.2(C- 4)，39.5(C- 12)，37.0(C- 1)，36.5(C- 20)，35.9(C- 22)，34.8(C- 10)，30.9(C- 2)，28.6(C- 25)，28.0(C- 16)，27.9(C- 23)，26.6(C- 6)，22.9(C- 15)，21.3(C- 11)，21.0(C- 27)，21.0(C- 26)，18.9(C- 21)，15.1(4- CH3)，14.1(C- 19)，12.7(C- 29)，11.8(C- 18)。以上數(shù)據(jù)與文獻(xiàn)[13]對照基本一致，故化合物6鑒定為citrostadienol。

化合物7無色針晶(CHCl3)；1H NMR(CDCl3，400 MHz)δ：5.34(1H，m，H- 6)，3.52(1H，m，H- 3)，1.00(3H，s，CH3- 19)，0.91(3H，d，J= 6.4 Hz，CH3- 21)，0.79～0.87(9H，m，CH3- 26，CH3- 27，CH3- 29)，0.67(3H，s，CH3- 18)。以上數(shù)據(jù)與文獻(xiàn)[14]對照基本一致，故化合物7鑒定為β- 谷甾醇。

化合物8白色粉末(CH3OH)；1H NMR(CDCl3，400 MHz)δ：5.12(1H，t，J= 3.5 Hz，H- 12)，3.51(1H，d，J= 10.8 Hz，H- 28β)，3.21(1H，m，H- 3)，3.16(1H，d，J= 11.3 Hz，H- 28α)，1.08(3H，s)，0.97(3H，s)，0.93(3H，s)，0.91(3H，d，J= 5.8 Hz)，0.84(3H，d，J= 5.8 Hz)，0.77(3H，s)，0.73(3H，d，J= 8.9 Hz)；13C NMR(CDCl3，100 MHz)δ：138.6(C- 13)，124.9(C- 12)，78.9(C- 3)，69.8(C- 28)，55.1(C- 5)，53.9(C- 18)，47.6(C- 9)，42.0(C- 14)，39.9(C- 8)，39.4(C- 19)，39.3(C- 20)，38.7(C- 1)，37.9(C- 4)，36.8(C- 10)，36.8(C- 17)，35.1(C- 22)，32.7(C- 7)，30.6(C- 21)，28.1(C- 23)，27.2(C- 2)，25.9(C- 15)，23.3(C- 11)，23.3(C- 16)，23.2(C- 27)，21.3(C- 30)，18.3(C- 6)，17.3(C- 29)，16.7(C- 26)，15.6(C- 24)，15.6(C- 25)。以上數(shù)據(jù)與文獻(xiàn)[15]對照基本一致，故化合物8的結(jié)構(gòu)鑒定為uvaol。

化合物9白色粉末(CH3OH)；1H NMR(pyridine-d5，400 MHz)δ：4.94(1H，s，H- 29a)，4.77(1H，s，H- 29b)，3.43- 3.54(2H，m，H- 3，H- 22b)，1.79(3H，s)，1.22(3H，s)，1.07(3H，s)，1.05(3H，s)，1.01(3H，s)，0.82(3H，s)。以上數(shù)據(jù)與文獻(xiàn)[16]對照基本一致，故化合物9鑒定為白樺脂酸。

化合物10無色晶體(CHCl3)；1H NMR(pyridine-d5，500 MHz)δ：0.99(3H，s，CH3- 25)，1.07(3H，s，CH3- 24)，1.09(3H，s，CH3- 26)，1.10(3H，d，J= 6.5 Hz，CH3- 30)，1.25(3H，s，CH3- 23)，1.42(3H，s，CH3- 29)，1.70(3H，s，CH3- 27)，3.04(1H，s，H- 18)，3.38(1H，d，J= 9.2 Hz，H- 3)，4.10(1H，ddd，J= 10.5，9.5，4.1 Hz，H- 2)，5.57(1H，brs，H- 12)。以上數(shù)據(jù)與文獻(xiàn)[17]對照基本一致，故化合物10鑒定為tormentic acid。

化合物11白色粉末(CHCl3)；1H NMR(CDCl3，500 MHz)δ：4.73(1H，s，H- 29a)，4.60(1H，s，H- 29b)，3.66(3H，s，- OCH3)，3.65(1H，m，H- 2)，2.98(1H d，J= 9.2 Hz，H- 3)，1.68(3H，s，CH3- 30)，1.00(3H，s)，0.96(3H，s)，0.91(3H，s)，0.89(3H，s)，0.79(3H，s)；13C NMR(CDCl3，125 MHz)δ：176.7(C- 28)，150.4(C- 20)，109.7(C- 30)，83.9(C- 3)，69.3(C- 2)，56.5(C- 17)，55.4(C- 5)，51.3(- OCH3)，50.5(C- 9)，49.4(C- 19)，47.0(C- 1)，46.7(C- 18)，42.4(C- 14)，40.7(C- 8)，39.2(C- 4)，38.6(C- 13)，38.2(C- 10)，36.9(C- 22)，34.2(C- 7)，32.2(C- 16)，30.6(C- 15)，29.6(C- 21)，28.4(C- 23)，25.4(C- 12)，21.0(C- 11)，19.4(C- 29)，18.3(C- 6)，17.4(C- 26)，16.5(C- 25)，16.0(C- 24)，14.7(C- 27)。以上數(shù)據(jù)與文獻(xiàn)[18，19]對照基本一致，故化合物11鑒定為alphitolic acid methyl ester。

化合物12白色粉末(CHCl3)；1H NMR(600 MHz，CDCl3)δ：6.35(1H，s，H- 1)，5.97(1H，s，- OH)，5.38(1H，t- like，H- 12)，2.52(1H，s，H- 18)，2.13(1H，m，H- 11a)，2.22(1H，m，H- 11b)，1.25(3H，s，CH3- 27)，1.23(3H，s，CH3- 25)，1.21(each 3H，s，CH3- 23，CH3- 29)，1.09(3H，s，CH3- 24)，0.94(3H，d，J= 6.6 Hz，CH3- 30)，0.80(3H，s，CH3- 26)；13C NMR(CDCl3，150 MHz)δ：201.1(C- 3)，184.2(C- 28)，143.7(C- 2)，138.4(C- 13)，128.6(C- 1)，128.1(C- 12)，73.0(C- 19)，53.7(C- 5)，52.9(18)，47.8(C- 17)，43.9(C- 4)，42.6(C- 9)，41.5(C- 10)，41.1(C- 20)，40.6(C- 18)，38.4(C- 8)，37.4(C- 22)，32.5(C- 7)，28.1(C- 15)，27.4(C- 23)，27.1(C- 29)，25.9(C- 21)，25.2(C- 16)，24.5(C- 27)，23.6(C- 11)，21.8(C- 24)，19.6(C- 25)，18.7(C- 6)，17.3(C- 30)，16.1(C- 26)。以上數(shù)據(jù)與文獻(xiàn)[20，21]對照基本一致，故化合物12鑒定為fupenzic acid。

化合物13無色油狀物(CHCl3)；1H NMR(CDCl3，500 MHz)δ：5.34(4H，m，H- 9，H- 10，H- 12，H- 13)，2.77(2H，m，CH2- 11)，2.34(2H，t，J= 7.5 Hz，CH2- 2)，2.04(4H，m，CH2- 8，CH2- 14)，1.63(2H，m，CH2- 3)，1.25(14H，m，7×CH2)，0.87(3H，t，J= 6.9 Hz，CH3- 18)。以上數(shù)據(jù)與文獻(xiàn)[22]對照基本一致，故化合物13鑒定為亞油酸。

5 抗菌活性測定

選取15株植物病原真菌(見表1)，采用二倍稀釋法[23]測定6個單體化合物(1～3、5、8和12)的抗真菌活性。

配制抗菌活性所需的PDB培養(yǎng)基，分裝至錐形瓶中，每瓶裝入100 mL，高壓蒸汽滅菌后晾涼，取保存于4 ℃斜面中的植物病原真菌接種至PDB培養(yǎng)基中，28 ℃，160 rpm振搖培養(yǎng)2天。在超凈工作臺中操作，取培養(yǎng)好的真菌1 mL加入100 mL PDB培養(yǎng)基中稀釋100倍。在96孔板的第一排加入198 μL稀釋后的菌液，第二至八排中加入100 μL稀釋后的菌液。第一排孔中分別加入樣品，陰性對照(二甲基亞砜)，陽性對照(酮康唑)2 μL，移液槍抽吸混合均勻后吸取100 μL混合液至第二排，將其混合均勻后吸取100 μL混合液至第三排，后幾排操作同上，最后一排吸出的混合液棄去。

結(jié)果觀察：將處理好的96孔板置于28 ℃的恒溫培養(yǎng)箱中培養(yǎng)24、48、60 h后觀察活性結(jié)果，將最后一排澄清的孔所對應(yīng)的樣品濃度定為該化合物的最小抑菌濃度，結(jié)果見表1。

表1 化合物1～3、5、8和12的抗真菌活性(MIC，μM)

6 結(jié)論

多種物理、化學(xué)、生物脅迫會引起植物體內(nèi)次生代謝產(chǎn)物積累的增加。利用生物技術(shù)手段建立藥用植物細(xì)胞培養(yǎng)體系并形成生長脅迫環(huán)境，有助于從中挖掘更多結(jié)構(gòu)特異、活性顯著的抑菌化合物，對藥用植物資源深度開發(fā)具有重要意義。我們利用前期研究建立的SASC培養(yǎng)體系，以YE作為外加誘導(dǎo)子，形成真菌次生代謝產(chǎn)物對SASC的化學(xué)脅迫，并對SASC進(jìn)行化學(xué)成分與抑菌活性研究。從中分離得到13個化合物，包括4個特征性聯(lián)苯(1～4)，1個苯丙酸(5)，2個甾體(6和7)，5個三萜(8～12)和1個脂肪酸(13)。其中，化合物5～13為首次從SASC中分離得到。選取15株植物病原真菌，采用二倍稀釋法測定了6個單體化合物(1～3、5、8和12)的抗菌活性，發(fā)現(xiàn)聯(lián)苯類化合物eriobofuran(1)和4,5- dihydroxy- 3- methoxybiphenyl(2)對蘋果輪紋菌具有顯著的抑制活性，MIC分別為3.13和6.25 μg/mL。以上研究結(jié)果為SASC在抑菌方面的應(yīng)用提供了理論依據(jù)。