西北植物学报,2006,26(7):1505-1519ActaBot.Boreal.-Occident.Sin.

文章编号:1000-4025(2006)07-1505-15＊

药用植物内生真菌及活性物质多样性研究进展孙剑秋1,2,3,郭良栋2＊,臧　威1,3,迟德富1(1东北林业大学林学院,哈尔滨150040;2中国科学院微生物研究所真菌地衣系统学重点实验室,北京100080;3齐齐哈尔大学生命科学与工程学院,齐齐哈尔161006)

摘　要:药用植物具有丰富的物种多样性,是人类生存与发展的重要自然资源。内生真菌广泛存在于健康植物组织内部,是植物微生态系统的重要组成部分,各种药用植物中蕴藏着非常丰富的内生真菌。通过与药用植物的“协同进化”,某些内生真菌具有了产生与宿主植物相同或相似的生物活性物质的能力。内生真菌产生的各种活性物质,在生物制药、农业生产、工业发酵等方面都表现出美好的应用前景,受到世界各国专家的广泛关注。利用内生真菌发酵实现生物活性物质的工业化生产,可以提高产量、降低产品成本,满足人们日益增长的需求;同时有利于珍稀、濒危药用植物资源的保护,对减少野生药用植物多样性的破坏具有重要意义。本文从药用植物内生真菌物种多样性与产生生物活性物质多样性等方面总结近年最新的研究进展,提出了内生真菌及活性物质研究的未来发展方向。关键词:药用植物;内生真菌;生物活性物质;协同进化中图分类号:Q949.95文献标识码:A

ResearchAdvancesintheDiversitiesofEndophyticFungiinMedicinalPlantsandTheirBioactiveIngredients

SUNJian-qiu1,2,3,GUOLiang-dong2＊,ZANGWei1,3,CHIDe-fu1(1CollegeofForestry,NortheastForestryUniversity,Harbin150040;2SystematicMycologyandLichenologyLaboratory,Insti-tuteofMicrobiology,ChineseAcademyofSciences,Beijing100080;3CollegeofLifeScienceandEngineering,QiqiharUniversity,Qiqihar161006)

Abstract:Medicinalplants,whichareofrichspeciesdiversity,areimportantnaturalresourcesforhumanexistenceanddevelopment.Endophyticfungi,widelyexistinginsidethetissuesofhealthyplants,areim-portantcomponentsofplantmicro-ecosystemsandvariousmedicinalplantsarerichinendophyticfungi.Co-evolvingwithmedicinalplants,someendophyticfungihavedevelopedtheabilitiestoproducesameorsimilarbioactivesubstancesasortowhattheirhostplantsproduce.Variousbioactivesubstancesthatendo-phyticfungihaveshowedabrightprospectinbiologicalpharmaceuticalproduction,agriculturalproduc-tion,industrialfermentationtherebyattractingextensiveinterestfromexpertsofvariouscountriesintheworld.Theindustrialproductionsofbioactivesubstancesthatmakeuseofendophyticfungiarecapableofincreasingtheiryieldsandloweringtheirproductivecostsandthusconducivetosatisfyingpeople'sever-in-creasingdemands.Inthemeantime,itisconducivetotheconservationofpreciousandendangerdmedicinalplantsandofgreatimportanceinavoidingthedamagetothediversityofwildmedicinalplants.Thepapersummarizeslatestresearchadvancesintermsofthediversityofendophyticfungiandtheirbioactivesub-

＊收稿日期:2006-03-28;修改稿收到日期:2006-05-19

基金项目:国家自然科学基金(30370006,30230020)作者简介:孙剑秋(1969-),男(汉族),黑龙江德都人,博士,副教授,硕士研究生导师,主要从事微生物学方面的科研与教学工作。＊通讯联系人。Correspondenceto:GUOLiang-dong.E-mail:guold@sun.im.ac.cnstances,andpointsoutthedirectionsforstudyingendopyticfungiandtheirbioactivesubstances.Keywords:medicinalplant;endophyticfungi;bioactivesubstances;co-evolution

内生真菌普遍存在于健康植物组织中,种类繁多,分布广泛。近十几年来,人们在药用植物内生真菌的次级代谢产物中陆续发现了紫杉醇等生物活性物质,其中某些产物与宿主的次级代谢产物相同或相似,这些发现,使内生真菌代谢产物中活性物质多样性的研究受到广泛关注。对于内生真菌来说,每一株药用植物都是一个资源库,不但可以从中筛选到新的真菌分类单元,而且能够从其代谢产物中寻找到新的活性物质。人们已经认识到,丰富的药用植物资源中包含着更为丰富的内生真菌资源,对于药用植物内生真菌及其活性物质的开发利用,具有重大的生态学意义和经济价值。本文总结了药用植物资源内生真菌及活性物质的研究概况,探讨了某些内生真菌可以产生与宿主相同或相似次级代谢产物的机制,提出了内生真菌及活性物质研究的未来发展方向,为今后的研究工作提供参考。1　药用植物资源的多样性植物是全球生物多样性中至关重要的一部分,也是保障人类福祉的基本资源。药用植物是人们认识和利用的植物资源中,具有特殊的化学成分及生理功能,对人体疾患及动物病害具有保健、治疗作用,或者在农业生产中,具有杀虫、杀菌、除草等功效的各类植物的总称,比中草药的概念更为广泛。世界已知植物约有27万种。我国地域辽阔,从寒温带直到热带,地形复杂,气候多样,是世界上植物生物多样性最丰富的国家之一,全国已知植物约有25700种,其中很多植物具有药用价值。20世纪80年代,我国曾经进行过全面系统的资源调查,发现我国的药用植物资源种类包括383科,2309属,11146种,其中藻、菌、地衣类低等植物有459种,苔藓、蕨类、种子植物类高等植物有10687种。在这些药用植物中,临床常用的植物药材有700多种,其中300多种以人工栽培为主,传统中药材的80%为野生资源[1]。有些药用植物为我国所特有,如人参、杜仲、银杏等。虽然我国药用植物的生物多样性非常丰富,但是由于对生物资源保护和可持续利用的意识薄弱,在开发应用方面,已经出现野生资源严重减少、栽培药材品质下降等诸多问题。例如长白山是我国“天然药用植物资源宝库”,可是1992的《中国植物红皮书》中记载的长白山区24种珍稀濒危植物中,药用植物就占了20种。目前,关于药用植物资源保护的研究中,药用植物的内生真菌已经成为药用植物资源研究的一个新热点。药用植物内生真菌是植物微生态系统中的重要组成部分,其次级代谢中产生的生物活性物质具有很好的开发利用价值,而且某些药用植物内生真菌具备合成宿主某些代谢产物的能力,说明利用药用植物内生真菌开发新药源具有极大的可能性。虽然内生真菌研究已有一百多年的历史,但是只有近二十几年才受到国内外真菌学家的关注。据不完全统计全世界已经研究过内生真菌的植物大约只有几百种[2],而就药用植物而言,内生真菌的研究

就更少一些。我们对近十多年来发表的关于药用植物内生真菌的研究情况进行了不完全统计(表1),涉及到的药用植物有47科81属114种3变种,包括藻类植物、蕨类植物、裸子植物和草本、藤本、木本的被子植物;而我国研究过内生真菌的药用植物只有21科44属62种2变种,相对于我国丰富的药用植物资源,内生真菌多样性的研究还远远不够。

2　内生真菌的多样性内生菌(endophyte)最早由DeBary[3]提出,是指生活在植物体内的微生物,用于区别生活在植物组织表面的表生菌(epiphyte),包括内生细菌和内生真菌[4],但是在以往的研究中涉及更多的是关于

植物内生真菌的报道。内生真菌(endophyticfun-gi)是指在生活史中的某一个阶段存在于健康植物组织内部,不会引起宿主明显病症或者对宿主造成明显伤害的真菌[5],包括一些在生活史的某一阶段

表面生的腐生菌、潜伏性病原菌和菌根菌。早在1898年Vogl[6]就从黑麦草(Loliumte-mulentum)的种子中分离到内生真菌。但是从内生真菌的研究历史来看,在相当长的时间内,其存在和作用并没有受到真菌学家的重视,直到最近的二十几年,植物内生真菌的研究才相对活跃。从目前研究过内生真菌的植物来看,植物内生真菌类群的分布受地域、树龄、空气湿度、季节变化、植株高度、气候条件等各种环境因素的影响[2,7]。

Hawksworth[8]认为自然界中有150万种真

1506西　北　植　物　学　报 26卷