药用植物内生真菌产次生代谢产物的研究进展徐范范△(综述),金　波,丁志山※(审校)(浙江中医药大学,杭州310053)中图分类号:R732354 文献标识码:A 文章编号:100622084(2010)1722667203基金项目:浙江省自然科学基金(Y2080580) 摘要:植物内生真菌是一大类未被充分研究过的新的微生物资源,具有潜在的应用前景。

随着对药用植物内生真菌研究的深入,从药用植物内生真菌中寻找新的生物活性成分已成为研究热点。

总结近年药用植物内生真菌产生的抗肿瘤、抗菌等活性次生代谢产物最新的研究进展,内生真菌活性成分已成为发现新颖结构化合物及新药物的重要资源。

关键词:药用植物;内生真菌;次生代谢产物Recen t Stud i es on the Secondary M et abolites Produced by M ed i c i n a l Pl an t Endophyti c Fung i XU Fan 2fan,J IN B o,D IN G Zhi 2shan .(Zhejiang Chinese M edical U niversity,Hangzhou 310053,China )Abstract:Plant endophytic fungi are a large class of ne w m icr obial res ources not fully studied,with po 2tential app licati ons .W ith the devel opment of researches in the field of endophytic fungi of medicinal p lants,the research on novel original bi oactive compounds fr om endophytic fungi has become a ne w hots pot .This ar 2ticle revie wed the recent p r ogress on studying anti 2tumor and anti 2bacterial activity of secondary metabolitesp r oduced medicinal p lant endophyte .The active ingredient of endophytic fungi has become an i m portant s ource which found the ne w structure of compounds and new drugs .Key words:Medicinal p lants;Endophytic fungi;Secondary metabolites 近年来,从天然产物中筛选生物活性成分成为研究创制新药的有效途径之一。

植物历来是筛选天然药物最主要的原料,但药用植物的过度使用,致使许多药用植物濒临灭绝。

为解决资源问题,近年来药用植物新资源研究的一个热点集中在药用植物内生菌上。

植物内生真菌是指生活史中的某一段生活在健康植物组织内部,并不引起宿主植物出现明显病害症状的一类真菌,它是生活在植物组织内的一类微生物,是植物微生态系统中的天然组成成分。

内生真菌长期生活在植物体内的特殊环境中,并与寄主协同进化,根据内共生理论,内生真菌可能产生与宿主相同或相似的具有生物活性的次生代谢产物。

研究发现,内生真菌能产生许多活性次级代谢产物,从而能够增强植物的抗逆性,表现在非生物胁迫(如抗高温、抗干旱等)和生物胁迫(如阻抑昆虫和食草动物的采食、抵抗病虫害等)方面,这些活性次级代谢产物具有抗菌、抗肿瘤等生物活性。

1993年,美国蒙大拿州立大学的Str obel 小组在短叶红豆杉内生真菌Taxomyces andreanae 中发现紫杉醇[1],国内外掀起对药用植物和濒危植物内生真菌的研究热潮。

研究热点主要集中在新的抗肿瘤、抗菌等活性化合物的发现,植物内生真菌已成为发现新天然活性物质的重要资源。

现对近年来药用植物内生真菌产次生代谢产物的研究进展予以综述。

1　具抗肿瘤活性的化合物1.1　产紫杉醇及其衍生物的化合物　紫杉醇是存在于各种紫杉属植物树皮和树叶中的萜类化合物,被当今世界上认为是广谱、活性最强的抗癌药物。

1971年美国学者W ani 从短叶红豆杉的树皮中提取出了具有独特的抑制微管解聚和稳定微管作用的紫杉醇,开辟了一个抗肿瘤药物研制的新时代。

2006年,田仁鹏等[2]从生长在湖北的南方红豆杉树皮中韧皮部分离出一株能产紫杉醇的菌株TPF6,其发酵液中紫杉醇含量为84.5μg/L 。

2008年,孙端方等[3]从罗汉松中分离到了1株产紫杉醇内生真菌EPTP 21,对Ver o 细胞表现出明显的致细胞凋亡作用。

赵凯等[4]从东北红豆杉中分离筛选到1株能够产生紫杉醇菌株HD181223,发现其紫杉醇产量为206.34μg/L,而且该菌株的发酵提取纯化产物对He La 细胞具有较强的抑制作用。

产生紫杉醇的内生菌具有丰富的物种多样性。

这些内生真菌既有新种,如安德紫杉菌;也有新记录种,如树状多节孢菌;更多的则是常见的真菌,如链格孢菌、头孢菌等。

当前,对产紫杉醇内生菌的开发利用研究正在进行之中,已在菌株生产、发酵条件、分子生物学等基础研究方面取得了较大的进步。

1.2　产喜树碱及其衍生物的化合物　喜树碱(ca mp t othecine )是拓朴异构酶Ⅰ的专属性抑制剂,在临床上广泛应用于肝癌、胃癌、膀胱癌及白血病等的治疗。

闵长莉等[5]采用组织块法从喜树果实中分离筛选得到13株纯化的内生菌株,经过摇瓶发酵培养后,采用薄层色谱法与高效液相色谱法对其菌丝体提取物进行分析,发现有1株菌株能够产生102羟基喜树碱,其102羟基喜树碱产量为677μg/L,并将该菌株命名为XK001。

随后用同样的方法从树皮中分离纯化得到另一菌株XK002,其102羟基喜树碱产量为410μg/L [6]。

1.3　产鬼臼毒素及其衍生物的化合物　鬼臼毒素(podophyll ot oxin)是存在于足叶草、桃儿七、山荷叶、八角莲等植物中的一类天然木脂素,具有显著的抗肿瘤活性,以鬼臼毒素为母体改造所得的一些衍生物,如依托泊苷和替尼泊苷等已用于临床治疗。

刘仕平等[7]从中华山山荷叶的根状茎和川八角莲中分离到可产生鬼臼毒素或其类似物的内生真菌。

2006年Eyberger等[8]从盾叶鬼臼的根茎得到1株内生真菌Phial ocephala f ortinii,从它的发酵液中得到了具有抗肿瘤活性的鬼臼毒素。

王兴红[9]通过对桃儿七、云南八角莲等7种鬼臼类植物中的348株内生真菌发酵液进行抗癌活性测定,获得了抗癌活性菌株112株。

1.4　产其他抗肿瘤活性物质的化合物　除了上述化合物,次生代谢产物中的抗肿瘤活性物质还有很多。

朱佳等[10]通过对槲寄生内生真菌的分离培养,并对S MMC27721肿瘤细胞增殖的影响研究发现,槲寄生内生菌发酵液具有抗肿瘤作用,对人肝癌和胃癌细胞增殖具有抑制作用。

泰国学者从藤黄属植物中分离出51种内生真菌,并对这些内生真菌产生的65种次生代谢产物活性进行了测定,其中有11.1%的代谢产物具有抗人肺癌NC I2H187细胞活性,有12.7%的代谢产物抗人口腔表皮样癌K B细胞[11]。

2006年,Teles等[12]从茎皮香木瓣树的树叶中分离出一株内生真菌Periconia atr opur purea,从其代谢产物中也得到了该二萜化合物,Teles发现该化合物能够明显降低肿瘤细胞He La和中国仓鼠卵巢的生存能力,与著名的抗癌药物顺铂有类似的疗效。

2007年,Tan等[13]从植物青蒿的一株内生真菌Hy2 poxyl on truncatun I F B218的代谢产物中得到2个新的化合物轮层炭壳酮C和轮层炭壳酮D。

这2个化合物对肠癌细胞S W1116(半数抑制浓度分别为49.5和41.0μmol/L)具有细胞毒活性,与抗癌药物氟尿嘧啶(半数抑制浓度为37.0μmol/L)活性相近。

阮丽军等[14]从植物内生真菌HCCB00189的次生代谢产物中分离出2个黄酮类化合物,分别是化合物4′, 72二羟基异黄酮和4,5,72三羟基异黄酮。

这2个化合物对肿瘤细胞A549和LoVo具有明显的抑制作用。

2　具抗菌作用的化合物药用植物内生真菌可产多种抗生素,能抑制病原体、细菌、真菌、病毒等。

陈炎伟等[15]从槲寄生中分离到JF、A1、G6等11株内生真,其中JF、A1的发酵产物具有较广谱的抗菌活性,对革兰阳性细菌(如表皮葡萄球菌),革兰阴性细菌(如产气肠杆菌、大肠杆菌、伤寒杆菌等)均具有较强的抑制作用。

武金占等[16]从苦皮藤根皮中分离的1株编号为2K3内生真菌代谢产物,生物测定其杀菌活性结果表明,2K3菌株菌丝体的甲醇和乙酸乙酯提取物对多种植物病原真菌具有较强的抑菌活性。

戴文君等[17]对72株海南粗榧内生真菌进行了抗肿瘤和抗菌活性筛选。

结果显示,有9株内生真菌至少对一种指示瘤株具有细胞毒活性,5株内生真菌对金黄色葡萄球菌有较强的抑菌活性,1株内生真菌对辣椒疫霉有抑制作用。

李雅等[18]发现,杜仲内生真菌对植物病原真菌有抑制作用。

倪志伟等[19]从云南美登木叶中分离筛选到具有抗菌活性的内生真菌Chaet om ium gl obosu m Ly50′菌株,利用活性追踪法在其发酵产物中分离到抗橙色青霉和抗结核分枝杆菌的化合物,经电喷雾串联质谱法、磁共振等波谱数据确认该活性成分为球毛壳甲素chaet ogl obosin A和球毛壳乙素chaet ogl o2 bosin B,首次发现chaet ogl obosin B具有抗结核分枝杆菌活性。

从内生真菌中发现抗病毒活性化合物的研究报道不多,但通过建立适当的抗病毒活性筛选体系,还是有希望从中找到一些新型结构的抗病毒活性物质。

3　其他作用的次生代谢产物3.1　植物生长调节类物质　内生真菌长期和宿主植物生活在一起,对植物的生长发育具有很重要的作用。

研究表明植物内生真菌可以产生或促进宿主植物产生某些植物激素。

袁志林等[20]研究发现,大戟科植物内生真菌B3分泌吲哚乙酸和脱落酸等植物生长调节剂。

勇应辉等[21]把大戟内生真菌接种到大戟组培苗,将建立共生后的组培苗移栽室外,生长1年后检测生物量和萜类的量,结果发现内生真菌E4(Fusariu m s p.Ⅰ)和E5(Fusariu m s p.Ⅱ)均促进了宿主植物生长,并能同时促进其萜类的合成。

罗在柒等[22]从野生金钗石斛和环草石斛植株中分离、纯化得到菌株共53株,与金钗石斛和环草石斛无菌苗建立植物2微生物共生体系,并观测植株生长状况,结果观测得到有22株能促进金钗石斛生长。