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沉香屬植物內(nèi)生真菌多樣性及功能研究進(jìn)展

2024-03-02 08:09:08,孟,何,楊*1
中草藥 2024年4期
關(guān)鍵詞:結(jié)香倍半萜木香

黃 穎 ,孟 慧 ,何 欣 ,楊 云 *1

1. 中國醫(yī)學(xué)科學(xué)院北京協(xié)和醫(yī)學(xué)院 藥用植物研究所,中草藥物質(zhì)基礎(chǔ)與資源利用教育部重點實驗室/瀕危藥材繁育國家工程實驗室,北京 100193

2. 中國醫(yī)學(xué)科學(xué)院北京協(xié)和醫(yī)學(xué)院 藥用植物研究所海南分所,海南省南藥資源保護與開發(fā)重點實驗室/國家中醫(yī)藥管理局沉香可持續(xù)利用重點研究室,海南 海口 570311

沉香是瑞香科(Thymelaeaceae)沉香屬AquilariaLam. 植物含樹脂的木材[1],廣泛用于香料、醫(yī)藥、文玩收藏領(lǐng)域。沉香具行氣止痛、溫中止嘔、納氣平喘功效[2],現(xiàn)代藥理學(xué)研究表明沉香具有鎮(zhèn)痛、鎮(zhèn)靜、抗菌、抗炎、改善心肌缺血、抗腫瘤等廣泛藥理作用[3]。沉香屬現(xiàn)有的21 個種主要分布于東南亞地區(qū),其中白木香Aquilaria sinensis(Lour.) Gilg.和云南沉香A.yunnanensisS. C.Huang 是中國本土沉香屬植物,主要分布于廣東、廣西、海南、云南等地[4]。健康的沉香屬植物不產(chǎn)生沉香,只有受到雷擊、斷枝等傷害時才分泌次生代謝物,經(jīng)多年累積形成沉香。因沉香屬植物資源瀕危、沉香形成時間漫長,導(dǎo)致沉香產(chǎn)量低,嚴(yán)重不滿足市場需求。常用的人工結(jié)香方法主要分為砍傷、鑿洞、打釘?shù)任锢韨Ψ?,注入植物激素、鹽類等化學(xué)誘導(dǎo)法和人工接菌法[5]。物理傷害法結(jié)香時間長、產(chǎn)量低,化學(xué)誘導(dǎo)法結(jié)香快、但存在化學(xué)試劑污染及毒性的問題,人工接菌法一般以內(nèi)生真菌為誘導(dǎo)劑,結(jié)香時間較短,內(nèi)生真菌相比化學(xué)試劑更安全環(huán)保,且所誘導(dǎo)的沉香質(zhì)量與天然沉香相似[6]。

內(nèi)生真菌是指其生活史中某一階段或整個階段生活在健康植物組織或器官內(nèi),并對宿主植物沒有引起明顯病害癥狀的一類微生物群,具有促進(jìn)宿主植物生長發(fā)育、提高抗逆能力、促進(jìn)次生代謝物累積等功能[7]。近年來,許多研究者通過組織分離法從沉香屬植物中分離出多種內(nèi)生真菌,并對其多樣性和功能進(jìn)行研究。內(nèi)生真菌在誘導(dǎo)沉香屬植物產(chǎn)生沉香、提高抗脅迫能力等方面具有重要的應(yīng)用價值和前景。本文重點對沉香屬植物內(nèi)生真菌的多樣性及其誘導(dǎo)結(jié)香、提高生態(tài)適應(yīng)性等功能進(jìn)行綜述,為沉香屬植物內(nèi)生菌的深入挖掘和利用提供參考。

1 沉香屬植物內(nèi)生真菌的多樣性

沉香屬植物的內(nèi)生真菌集中分布在植物的莖部,具有豐富的種類多樣性[8-9],已報道從沉香屬植物中分離鑒定的內(nèi)生真菌有56 屬(目),見表1,其中鐮刀菌屬Fusariumsp.占分離總菌株的19%、毛色二孢屬Lasiodiplodiasp.占17.26%、刺盤孢屬Colletotrichumsp.占4.68%、木霉屬Trichodermasp.占3.24%。

表1 沉香屬植物內(nèi)生真菌分類Table 1 Classification of endophytic fungi in Aquilaria genus

1.1 沉香屬植物內(nèi)生真菌的豐度與宿主植物的部位有關(guān)

結(jié)香部位分離的真菌種類及數(shù)量比白木多[10],莖部分離得到的內(nèi)生真菌種類及數(shù)量多于葉部和根部[11],并且同一莖部不同高度的結(jié)香部分也存在內(nèi)生真菌的豐度差異。Chen 等[1]將白木香結(jié)香部位按照從上至下分為5 層,分離內(nèi)生真菌發(fā)現(xiàn):最靠近結(jié)香部位的第1 層內(nèi)生真菌多樣性最高,接近白木的第5 層內(nèi)生真菌多樣性最低。環(huán)境中90%以上的微生物無法培養(yǎng)[12],僅通過組織分離法不能完全反映內(nèi)生菌的群落結(jié)構(gòu)和多樣性。Liu 等[13]基于高通量測序技術(shù)分析白木香不同結(jié)香層之間的內(nèi)生真菌群落多樣性,共檢測到247 種內(nèi)生真菌,分屬毛色二孢屬Lasiodiplodiasp.、木霉屬Trichodermasp.、褐頂孢屬Phaeoacremoniumsp.等,通過對比豐富度指數(shù)和多樣性指數(shù)發(fā)現(xiàn)腐爛層真菌多樣性最高。Liu等[14]對離地0.2~2 m 的白木香莖部由下至上取不同高度結(jié)香部位樣品,經(jīng)高通量測序發(fā)現(xiàn)不同高度樣品的真菌群落豐度有明顯差異,且沉香品質(zhì)也不同。

1.2 沉香屬植物內(nèi)生真菌的種類多樣性因宿主所處地域或品種不同而有差異

Cui 等[15]采用組織分離法對云南和海南的白木香內(nèi)生真菌進(jìn)行分離,共得到28 株內(nèi)生真菌,分別歸屬14 個屬,其中畢赤酵母屬僅在海南白木香中發(fā)現(xiàn),枝孢屬等9 個屬僅見于云南白木香中。Mohamed等[16]、Chhipa 等[17]、Ramli 等[18]分別對種植在馬來西亞和印度的馬來沉香A.malaccensis內(nèi)生真菌進(jìn)行分離,得到不同種類的內(nèi)生真菌。其中,位于馬來西亞的馬來沉香優(yōu)勢菌為鐮刀菌屬,但位于印度的馬來沉香優(yōu)勢菌為木霉屬。宋杰等[19]對茂名和東莞的5 種白木香進(jìn)行高通量測序,結(jié)果表明不同區(qū)域環(huán)境中,同種白木香結(jié)香部位的真菌群落具有顯著差異,且同一區(qū)域不同品種白木香結(jié)香部位的真菌群落也具有顯著差異,如易結(jié)香品種中‘西瓜葉’的優(yōu)勢屬為鐮刀菌屬Fusariumsp.,‘虎斑棋’的優(yōu)勢屬為Hypomontagnellasp.。

1.3 沉香結(jié)香前后的內(nèi)生真菌群落差異明顯

馬華明等[20]研究發(fā)現(xiàn),創(chuàng)傷初期白木香內(nèi)生真菌種類增多,始結(jié)香和已結(jié)香的真菌種類相對減少。鄒欣濤等[21]基于變性梯度凝膠電泳(denaturing gradient gel elec-trophoresis,PCR-DGGE)技術(shù)分析白木香結(jié)香前后內(nèi)生真菌的變化,發(fā)現(xiàn)結(jié)香后內(nèi)生真菌在豐富度及多樣性上均比未結(jié)香白木香更高。Mohamed 等[22]通過實時熒光定量PCR 證明了馬來沉香也有類似的差異變化。推測創(chuàng)傷時大量病菌侵染加速結(jié)香,結(jié)香后期產(chǎn)生的沉香具有抑菌作用,真菌種類逐漸減少。說明沉香結(jié)香過程與內(nèi)生真菌密切相關(guān),且可能是多種真菌共同作用的結(jié)果。

2 內(nèi)生真菌的功能

2.1 內(nèi)生真菌促進(jìn)沉香屬植物次生代謝物積累

大量研究表明真菌可有效誘導(dǎo)沉香結(jié)香,并且所產(chǎn)生的化合物類型與用于誘導(dǎo)的真菌菌株種類密切相關(guān)[23]。如在白木香中接種硬孔菌Rigidoporus vinctus[1]、Phaeocremoniumrubrigenum[13]、Paraconiothyriumvariabile[24]、 可可色二孢菌Lasiodiplodiatheobromae、尖鐮刀菌Fusarium oxysporum[25]等內(nèi)生真菌均能有效誘導(dǎo)沉香形成,其中R.vinctus可在2 個月結(jié)出浸出物含量為38.9%的沉香,遠(yuǎn)超《中國藥典》2020 年版藥用要求,且倍半萜相對含量高達(dá)22.76%[1]。Faizal 等[26]成功通過腐皮鐮刀菌Fusariumsolani誘導(dǎo)得到高品質(zhì)沉香。此外,內(nèi)生真菌還能通過離體組織共培養(yǎng)誘導(dǎo)次生代謝物產(chǎn)生,如Phaeocremoniumrubrigenum侵染白木香愈傷組織后能明顯促進(jìn)倍半萜成分的積累[13];Lasiodiplodiatheobromae代謝物處理白木香愈傷組織24 h 后檢測到α-愈創(chuàng)木烯(5.93%)、δ-愈創(chuàng)木烯(1.89%)和α-蛇麻烯(26.20%)3 種倍半萜成分[27];黃綠墨耳真菌提取物可誘導(dǎo)白木香離體側(cè)根組織產(chǎn)生4 種色酮化合物[28]。

沉香屬植物接種內(nèi)生真菌后能產(chǎn)生含有倍半萜、色酮、芳香族化合物、烷烴和脂肪酸等成分的沉香,與天然沉香主要化學(xué)成分一致。倍半萜、色酮、芳香族化合物是沉香特征成分,與沉香品質(zhì)的高低有關(guān)。

2.1.1 內(nèi)生真菌誘導(dǎo)沉香倍半萜類成分 倍半萜類化合物是沉香特征成分和主要活性成分,總含量可以反映沉香的品質(zhì)。根據(jù)其基本結(jié)構(gòu)可分為桉烷型、艾里莫芬烷型、螺旋烷型、呋喃型、愈創(chuàng)木烷型、杜松烷型、前香草烷型、蛇麻烷型和其他骨架類型[29-30],具有調(diào)節(jié)中樞神經(jīng)系統(tǒng)、抗炎、抗腫瘤、抗菌、抗氧化等活性。Zhang 等[25]在白木香上接種尖孢鐮刀菌,所結(jié)沉香的精油中含76.77%的成分為倍半萜,主要為α-桉葉醇(8.37%)、馬兜鈴?fù)?.14%)、cis-Z-α-甜沒藥烯環(huán)氧化物(7.68%)、2,2,6-三甲基-1-[(1E)-3-甲基-1,3-丁二烯基]-5-亞甲基-7-氧雜雙環(huán)[4.1.0]庚烷(5.21%)等倍半萜化合物。鄭科等[31]在腐皮鐮孢菌和可可毛色二孢菌誘導(dǎo)結(jié)香實驗中檢測到沉香螺旋醇的生成。Chhipa 等[17]在馬來沉香中接種Penicilliumpolonicum發(fā)現(xiàn)3 個月內(nèi)可誘導(dǎo)沉香螺醇生成。大多數(shù)真菌誘導(dǎo)結(jié)香的沉香倍半萜相對含量為10%~15%[32],而鐮刀菌、硬孔菌誘導(dǎo)的沉香中含環(huán)氧異香橙烯、氧化香橙烯- (1)、沉香螺醇、愈創(chuàng)木醇、吉馬酮、白千層醇等倍半萜化合物,總倍半萜相對含量可高達(dá)55.70%[1,33]。

2.1.2 內(nèi)生真菌誘導(dǎo)沉香色酮類成分 色酮類化合物是沉香主要活性成分,具有抗菌、抗炎、抑制α-葡萄糖苷酶、抑制乙酰膽堿酯酶等活性[34]。Cui 等[35]將炭角菌屬Xylariasp.接種到白木香中8 個月后檢測到4-苯基-2-丁酮、4-(4-甲氧基苯基)-2-丁酮等色酮類化合物。Chen 等[36]在可可色二孢菌、鐮刀菌誘導(dǎo)的沉香中檢測到6,7-二甲氧基-2-(2-苯乙基)色酮。

2.1.3 內(nèi)生真菌誘導(dǎo)沉香芳香族化合物產(chǎn)生 芐基丙酮等低分子量芳香族化合物是沉香主要成分之一,對小鼠具有鎮(zhèn)靜作用[37]。研究發(fā)現(xiàn),可可毛色二孢菌誘導(dǎo)形成的沉香中可檢測到芐基丙酮[36];鐮刀菌誘導(dǎo)形成的沉香中含苯乙醛、1,2-苯二甲酸等成分[25]。白木香內(nèi)生真菌YNAS04、YNAS06 和YNAS08 能大量誘導(dǎo)多種萘、酚等芳香性化合物的合成[38]。

2.1.4 內(nèi)生真菌產(chǎn)生與沉香特征成分相同或類似的代謝產(chǎn)物 Monggoot 等[39]發(fā)現(xiàn)Arthriniumsp.菌絲的乙酸乙酯提取物中含β-二氫沉香呋喃、α-沉香呋喃,間座殼屬和刺盤孢屬中除上述2 種化合物外,還檢測到δ-欖香烯、β-欖香烯、cis-二氫沉香呋喃,3 種菌株的提取物中均檢測到高含量的氧化沉香螺醇,且均具有抗氧化活性。葡萄座腔菌A13 接種于白木香木屑中進(jìn)行發(fā)酵,發(fā)酵產(chǎn)物中分離得到7 個2-(2-苯乙基)色酮類似物[40]。炭墊菌屬中的揮發(fā)性成分中檢測到α-芹子烯等5 種倍半萜化合物[31],毛殼菌屬Chaetomiumsp.的發(fā)酵產(chǎn)物中分離到倍半萜烯等化合物,這些化合物具有抗菌活性[41]。由此可見,內(nèi)生真菌能產(chǎn)生與沉香特征成分相同或相似的代謝產(chǎn)物,可促進(jìn)沉香積累形成,并具有不受植物資源的限制的優(yōu)勢,有望作為沉香特征成分的替代來源。

2.2 內(nèi)生真菌提高沉香屬植物抵御生物脅迫的能力

在野外環(huán)境下,內(nèi)生真菌可觸發(fā)沉香屬植物的防御機制,使植物產(chǎn)生具有抗菌作用的次生代謝物,保護植物免受進(jìn)一步傷害。沉香樹脂形成后,內(nèi)生真菌的種類和數(shù)量開始減少[20]。沉香中分離的2-(2-苯乙基)色酮類化合物具有抗菌活性[42]。此外,沉香精油具有抗金黃色葡萄球菌、白色念珠菌、熱帶假絲酵母菌、枯草芽孢桿菌活性[43],精油中分離的異石竹烯也具有抗菌活性[44]。由此可見,沉香屬植物可在內(nèi)生真菌作用下,產(chǎn)生次生代謝物以提高對病菌的抗脅迫能力。

內(nèi)生真菌代謝產(chǎn)物也具有抗菌活性,進(jìn)一步幫助植物抵御外源性病原體入侵、提高應(yīng)對生物脅迫的能力,保持植物的健康生長。沉香屬植物內(nèi)生真菌可產(chǎn)生4-羥基苯乙酸等具有抗菌活性的代謝產(chǎn)物[41]。內(nèi)生真菌C.gloeosporioides、C.perangustum、Diaporthesp.、F.tricinctum、P.macrospinosa、Aspergillussp. A14 的液體培養(yǎng)粗提物也具有抗菌活性[45-46]。內(nèi)生真菌可間接提高沉香屬植物應(yīng)對生物脅迫能力,作用途徑見圖1。

圖1 內(nèi)生真菌提高沉香屬植物應(yīng)對生物脅迫能力的途徑Fig. 1 Way of endophytic fungi improving ability of Aquilaria to cope with biotic stress

2.3 內(nèi)生真菌提高沉香精油質(zhì)量

內(nèi)生真菌在精油提取的發(fā)酵過程中具有重要作用,可提高精油質(zhì)量。一方面,植物細(xì)胞壁的主要為纖維素、果膠和木質(zhì)素等成分,需要不同功能的酶共同作用才能分解[47]。微生物分泌纖維素酶、半纖維素酶和果膠酶等酶類,促進(jìn)植物細(xì)胞壁中多糖的糖苷鍵水解,導(dǎo)致細(xì)胞破裂,促使胞內(nèi)物質(zhì)釋放[48];另一方面,微生物可作為生物轉(zhuǎn)化劑,通過微生物細(xì)胞的生物轉(zhuǎn)化作用將植物體內(nèi)的前體物質(zhì)轉(zhuǎn)化為揮發(fā)性化合物,改善精油質(zhì)量,提高精油提取率[49]。

發(fā)酵是沉香精油提取的重要步驟,發(fā)酵后沉香精油的提取率提高,且精油中揮發(fā)性成分種類增多。Sen 等[50]的研究表明沉香經(jīng)發(fā)酵后精油的揮發(fā)性成分發(fā)生改變,沉香經(jīng)鐮刀菌發(fā)酵45 d 后增加了γ-桉葉醇、沉香螺醇、馬兜鈴烯等91 種揮發(fā)性成分[51]。Islam 等[52]將3 種級別的沉香發(fā)酵21 d,發(fā)現(xiàn)發(fā)酵過程中所有樣品的真菌數(shù)量不斷增加,A 級沉香精油含有更多揮發(fā)性成分、質(zhì)量最佳,發(fā)酵液中的微生物數(shù)量和種類也最多,推測微生物在發(fā)酵過程中有助于提升沉香揮發(fā)性成分的含量。沉香精油整個生產(chǎn)過程涉及的相互關(guān)聯(lián)的生化過程還沒有被深入研究,進(jìn)一步了解參與沉香發(fā)酵的微生物的作用,有助于優(yōu)化發(fā)酵過程,從而提高沉香精油的質(zhì)量。

3 內(nèi)生真菌作用機制和接菌方法

3.1 內(nèi)生真菌誘導(dǎo)沉香形成的機制

在自然界中植物與內(nèi)生真菌形成互利共生關(guān)系,內(nèi)生真菌可提高宿主植物抗逆能力、促進(jìn)次生代謝物合成[53]。倍半萜類化合物和2-(2-苯乙基)色酮類化合物是沉香主要成分和特征成分[5]。內(nèi)生真菌通過調(diào)節(jié)植物體內(nèi)的激素水平[54],甲羥戊酸(mevalonic acid,MVA)途徑[55]促進(jìn)植物自身合成倍半萜類物質(zhì)。

在白木香中,內(nèi)生真菌促進(jìn)樹體生成游離脂肪酸,引發(fā)脂肪酸氧化級聯(lián)反應(yīng),導(dǎo)致水楊酸、茉莉酸產(chǎn)生,水楊酸和茉莉酸又可誘導(dǎo)白木香倍半萜合酶基因(sesquiterpene synthase gene,ses TPS)的表達(dá)促進(jìn)倍半萜類化合物合成[56-57],從而累積形成沉香。張鵬等[58]發(fā)現(xiàn)白木香受到真菌感染時,抗氧化酶活性增強,茉莉酸、水楊酸、乙烯前體含量在感染初期顯著升高,促進(jìn)萜類和色酮類物質(zhì)的合成;Sen 等[51]在鐮孢菌-馬來沉香的相互作用中發(fā)現(xiàn)植物受到真菌刺激后,脂氧合酶(lipoxygenase,LOX)通路激活生成游離脂肪酸,促進(jìn)茉莉酮酸酯等植物激素的產(chǎn)生。茉莉酸作為誘導(dǎo)倍半萜形成的關(guān)鍵信號,誘導(dǎo)倍半萜合酶基因ASS1的表達(dá)促進(jìn)倍半萜合成[59]。內(nèi)生真菌還可通過誘導(dǎo)轉(zhuǎn)錄因子-甲羥戊酸(transcription factors-mevalonic acid,TFs-MVA)通路磷酸化而促進(jìn)沉香倍半萜的累積。植物中的倍半萜來源于異戊烯基二磷酸( isopentenyl pyrophosphate,IPP),IPP 可通過植物細(xì)胞中的MVA途徑合成[60]。IPP 通過縮合反應(yīng)形成倍半萜的前體物質(zhì)-法尼基二磷酸(farnesyl diphosphate,F(xiàn)PP),F(xiàn)PP 經(jīng)倍半萜環(huán)化酶形成倍半萜類化合物[61]。Liu等[12]研究發(fā)現(xiàn)在受到P.rubrigenum感染的白木香愈傷組織中檢測到MVA 相關(guān)酶顯著上調(diào),下游法尼基焦磷酸合酶(farnesyl diphosphate synthase,F(xiàn)PS)基因、Ses TPS1 和Ses TPS2 顯著上調(diào),表明真菌誘導(dǎo)的倍半萜生物合成主要通過MVA 途徑增加。在倍半萜生物合成過程中,52.9%TFs 的蛋白磷酸化水平發(fā)生了顯著變化,磷酸化MYB(V-myb avian myeloblastosis viral oncogene homolog)轉(zhuǎn)錄因子、堿性亮氨酸拉鏈(basic leucine zipper,bZIP)轉(zhuǎn)錄因子和WRKY 轉(zhuǎn)錄因子與倍半萜生物合成途徑酶高度相關(guān)。另外,在P.rubrigenum誘導(dǎo)3 或18 d 后,轉(zhuǎn)錄因子ARR2、ALR2和NAC17表達(dá)上調(diào),推測P.rubrigenum促進(jìn)倍半萜生物合成可能存在另一種調(diào)控機制。

此外,色酮類化合物是沉香主要活性成分之一,真菌侵染白木香過程中通過調(diào)節(jié)查耳酮合酶(chalconesynthase,CHS)基因表達(dá)促進(jìn)色酮的積累。研究發(fā)現(xiàn),白木香在腐皮鐮刀菌的刺激下,2 個月后CHS基因表達(dá)上調(diào),隨后檢測到色酮累積,說明沉香中色酮的積累與白木香受到真菌刺激后CHS基因表達(dá)上調(diào)相關(guān)[62]。內(nèi)生真菌誘導(dǎo)色酮類化合物形成的過程尚未進(jìn)行深入研究,進(jìn)一步研究誘導(dǎo)機制和代謝途徑可為內(nèi)生真菌的應(yīng)用提供參考。

3.2 沉香屬植物的接菌方法

自20 世紀(jì)90 年代起,內(nèi)生真菌就作為接種劑用于人工誘導(dǎo)結(jié)香[63]。并非所有的內(nèi)生真菌都可用于誘導(dǎo)結(jié)香,表2 列出了具有誘導(dǎo)能力的沉香屬植物內(nèi)生真菌。

表2 具有誘導(dǎo)結(jié)香能力的沉香屬植物內(nèi)生真菌Table 2 Endophytic fungi of Aquilaria with ability to induce agarwood formation

沉香屬植物的接種方法主要有固體接種法和液體接種法2 種。固體接種法將含菌絲的固體培養(yǎng)基填入樹孔中,隨后孔洞附近產(chǎn)生褐色樹脂[24,35]。此法操作簡單,但產(chǎn)量較低。液體接種法有輸液法、注射法以及噴施法等,其中以輸液法為主。輸液法利用植物自身的蒸騰作用把輸液裝置中的菌液輸送到植物內(nèi)部[36],此法的沉香產(chǎn)量較高,但存在菌絲體堵塞輸液管的問題。注射法即通過注射器將少量菌液注入孔中,等待菌株侵染后結(jié)香,但由于操作較繁瑣,結(jié)香產(chǎn)量低等推廣較少。噴灑菌液法是在白木香樹干上鋸出缺口并噴灑菌液,以塑料薄膜包扎,一段時間后缺口附近產(chǎn)生褐色樹脂[65]。該方法操作簡單,但結(jié)香效率偏低,且樹木鋸口后易受臺風(fēng)雨水的影響。

4 存在問題與展望

沉香屬植物內(nèi)生真菌具有豐富的多樣性,其功能及代謝產(chǎn)物蘊含巨大的應(yīng)用價值。內(nèi)生真菌不僅能促進(jìn)沉香屬植物產(chǎn)生沉香,其種類還影響次生代謝物的類型,導(dǎo)致實際生產(chǎn)中沉香品質(zhì)發(fā)生變化。因此,研究沉香屬植物內(nèi)生真菌及其功能對實際生產(chǎn)具有重要意義。

目前,內(nèi)生真菌分離鑒定的方法較為成熟,已報道的沉香屬植物內(nèi)生真菌種類較多,但存在以下問題:(1)沉香內(nèi)生菌的分離鑒定方法多采用傳統(tǒng)培養(yǎng)方法,對于難以培養(yǎng)的內(nèi)生真菌,分離鑒定仍是難題;(2)沉香屬植物內(nèi)生菌大量研究集中在誘導(dǎo)結(jié)香的效果上,對機制的研究較少,內(nèi)生真菌和沉香屬植物的互作機制、代謝途徑和關(guān)鍵酶的發(fā)掘尚且不足;(3)目前尚未發(fā)現(xiàn)可廣泛用于沉香實際生產(chǎn)的內(nèi)生真菌,實際應(yīng)用中缺乏高效、便捷的接菌技術(shù);(4)內(nèi)生真菌具有促進(jìn)植物生長、增強抗逆能力等能力,大部分研究只關(guān)注沉香屬植物內(nèi)生真菌誘導(dǎo)結(jié)香,缺乏與促生、抗逆及發(fā)酵產(chǎn)物等其他功能研究;(5)對沉香屬植物內(nèi)生真菌代謝產(chǎn)物的種類和活性研究較淺,其生物合成途徑和作用機制尚不明確。

針對這些問題,今后對于沉香屬植物內(nèi)生真菌的研究可包括以下幾個方面:(1)借助高通量測序技術(shù)對沉香屬植物內(nèi)生真菌進(jìn)行深入挖掘,或以培養(yǎng)組學(xué)方法進(jìn)行內(nèi)生真菌培養(yǎng),輔以基質(zhì)輔助激光解析電離飛行質(zhì)譜MALDI-TOF-MS、內(nèi)轉(zhuǎn)錄間隔區(qū)(internal transcribed spacer,ITS)測序技術(shù)等技術(shù)建立新型的內(nèi)生真菌分離鑒定方法,充分挖掘沉香內(nèi)生菌資源,為篩選高效結(jié)香菌株提供材料;(2)結(jié)合蛋白組學(xué)、轉(zhuǎn)錄組學(xué)及代謝組學(xué)探究內(nèi)生真菌-沉香應(yīng)激響應(yīng)與代謝共調(diào),挖掘內(nèi)生真菌誘導(dǎo)倍半萜或色酮生物合成的關(guān)鍵通路與轉(zhuǎn)錄因子,為真菌誘導(dǎo)沉香提供參考;(3)挖掘優(yōu)質(zhì)促結(jié)香菌株、改進(jìn)現(xiàn)有接種技術(shù),利用內(nèi)生真菌定向增加沉香中某類特征成分的含量,在較短時間內(nèi)促進(jìn)高品質(zhì)沉香生產(chǎn);(4)探討沉香屬植物和內(nèi)生真菌共生關(guān)系,挖掘內(nèi)生真菌促進(jìn)沉香屬植物的生長和生物防治功能;(5)篩選內(nèi)生真菌次生代謝物中具有藥用價值的活性物質(zhì),結(jié)合發(fā)酵技術(shù)大規(guī)模生產(chǎn),進(jìn)一步探索其生物合成途徑。

綜上,隨著沉香產(chǎn)業(yè)發(fā)展,內(nèi)生真菌相關(guān)研究也在不斷深入。開發(fā)綠色、安全、高效、環(huán)保的內(nèi)生真菌沉香結(jié)香技術(shù),拓展其在促生、抗逆、發(fā)酵、生物合成等方面的應(yīng)用,可以為沉香屬植物內(nèi)生真菌及其代謝物研究和沉香產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供參考。

利益沖突所有作者均聲明不存在利益沖突

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