植物内生菌活性物质研究进展_余波

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安徽农学通报,AnhuiAgri1Sci1Bull12008,14(3)31

植物内生菌活性物质研究进展

余　波　赵　力　曹建波　彭远义

3

(西南大学动物科技学院重庆市牧草与草食家畜重点实验室,重庆北碚　400716)

摘　要:植物内生菌是一种新的微生物资源,具有潜在的应用价值。近年来,从其体内寻找到的新的生物活性物质不但种类繁多,而且有许多是未开发的新物质,具有新型药物来源的巨大潜力,因而备受关注。本文对近年来从植物内生菌中发现的抗肿瘤、抗菌、抗病毒、杀虫、免疫抑制等活性化合物及其相应的产生菌研究进行了综述。关键词:植物内生菌;活性物质;筛选策略

中图分类号　Q946　　　文献标识码　A　　　文章编号　1007-7731(2008)03-31-02

　　1866年DeBary首先提出植物内生菌一词(endo—

phyte),但直至20世纪90年代后,随着科学技术的发展,

杉(Taxuscuspidase)等红豆杉属植物中分离到能够合成紫杉醇类化合物的内生菌,其紫杉醇产虽然很少,但已开始显示出商业潜力

[4]

对其才有了较为深人的研究。植物内生菌是指生活史中某一阶段生活在植物组织内,对植物没有引起明显病害症状的一类微生物,对其的研究发现主要为内生细菌、内生真菌、内生放线菌

[1]

。

长春新碱(vincristine)是一种有效的广谱抗肿瘤药物,可用于治疗何杰金氏病、恶性淋巴肿瘤、,是目前应用4]

。

内生菌的应用很广泛。在农业生产中,人们常利用内生菌增强宿主植物抗逆境、抗病虫害等作用,对植物施用植物内生菌产生的抗菌剂、抗虫剂,环境的污染,,如珠江入海口的红树的内生菌,,起到净化海水的作用。而在医药上,研究表明内生菌能够产生多种全新的生物活性物质。其中有很多对严重威胁人类健康的疾病有着神奇的疗效。因此,对于植物内生菌及其活性物质的研究和开发对人类日常生活的各个领域都有重大的现实意义。

。它主要抑制微管蛋

,干扰蛋白质代谢及抑,并抑制细胞膜类脂质的合成和氨产生长春新碱或长春新碱类似物

Wagenaar等从濒临灭绝的薄荷Dicerandrafrutescens

[6]

[5]

分别从不同产地的

长春花(Catharanthusroseus)茎皮中分离到的内生真菌,可

中分离出的内生菌Phomopsislongicolla产生3种新的具有抗肿瘤活性的二聚物dicerandrolsA、B和C。Brady等

[7]

从

一种内生真菌中分离出二种新物质cytoskyrinsA和B,破坏DNA和抑制DNA合成,具有在抗癌方面应用的潜力。

2　抗菌活性物质

研究表明很多内生菌的产物能够抑制人类的病原微生物(细菌、真菌、原生动物、原生动物、病毒等)。目前发现较多的是内生菌能够产生多种新的抗菌肽类物质。

StrobelG等从雷公藤(Trit,terygeumwilordii)的茎中分

[8]

1　抗肿瘤活性物质

自从Strobel等首次从短叶红豆杉的韧皮部分离到一株产抗肿瘤化合物紫杉醇的内生真菌安德氏紫杉霉,从此掀起了人们对植物内生菌及其活性物质开发的热潮的新的抗癌活性物质。

紫杉醇是一种重要的抗肿瘤药物,但由于紫杉属植物中紫杉醇含量极低,生长缓慢,自然资源非常有限,造成紫杉醇价格昂贵并且紫杉醇化学结构中具有多个手性碳,因此对其进行化学合成较为困难

[3]

[2]

。

其后的十几年中,不断地发现新的内生菌以及内生菌产生离到一株内生真菌Cryptosporiopsisc.quercina,能产生一种新型环肽抗生素cry1加cand-m与棘白霉素和肺炎球菌素的化学性质相似,该环肽化合物含有很多稀有氨基酸如3一羟基一4一羟甲基脯氨酸等,不仅对核盘菌(Scle2

rotiniasclerotiorum)和灰葡萄孢(Jotrydtiscinerea)等一些植

。随着Strobel等人从短物病原真菌有抑制作用,而且还能抑制白假丝酵母(Can2

didaalbicanJ)和毛癣菌(Trichophytonspp)等人类病原真

叶红豆杉(Taxusbrevifolio)的韧皮部分离到一株可产生紫杉醇内生真菌后,人们将研究视觉投放到药用植物内生菌的研究上。此后各国研究者先后从短叶红豆杉(Taxus

brevifolio)、云南红豆杉(Taxusyunnanensis)、西藏红豆杉(Taxuswallachiana)、欧洲紫杉(Taxusbaccata)、中国红豆

菌,可用于真菌引起的指甲和皮肤病的治疗。分离自同一内生菌的1种新酰胺生物碱(cryptocin)对稻瘟病菌

(Pyriculariaoryzae)及其他多种植物病原真菌有强的抑杀

作用

[9]

。

[7]

杉(Taxuschinensis)、南方红豆杉(Taxusmairei)、东北红豆Brady等从来源于Selaginellapallescens植物茎的内

作者简介:余波(1981-),男,重庆人,在读硕士,主要从事微生物次生代谢与调控。3通讯作者　　收稿日期:2008-01-10

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32安徽农学通报,AnhuiAgri1Sci1Bull12008,14(3)

生真菌镰刀菌(Fusariumsp.CR377)的培养物中分离到一种新型的酮内酯(pentaketide)化合物,对白色念珠菌

(Candidaalbicans)有较强活性。

物质来减弱线虫的感染。

另外,植物内生菌还可产生具有高度热稳定性的淀粉酶,Stanford等从山药豆中分离到的内生菌Nocardiopsis

Sp.产生的耐热性淀粉酶在7O℃都表现出很强的活性。

邹文欣

[8]

等从黄花蒿(ArtemisiaalllllAa)和蒙古蒿

(Artemisiamongolica)分离到10余种内生真菌,其体外培

内生菌产生的活性物质还有γ-亚油酸(GLA)、防风湿物质以及蛋白酶类和杀虫活性化合物等。从上文可以看出,内生菌产生的众多活性物质种类中,主要的两大类为抗菌剂及抗肿瘤物质。

养液的乙酸乙酯提取物几乎全部含有抗瓜枝孢和黑曲霉

2种真菌的代谢产物。其中一株内生真菌刺盘孢霉(Col2letorichumsp1)能产生炭疽菌酸(colletotrichtnnacid)等3

种新的抗菌活性物质,对枯草芽孢杆菌,金黄色葡萄球菌和八叠球菌都有良好的抑制作用。

最近,Strobel研究小组又从澳大利亚北部的一种有叶蕨类植物(Grevilleapteridifolia)中分离到一株新内生链霉菌Streptomycessp.NRRL30566。它能产生一种被称为

kakadumycins的新型抗菌素,这一抗菌素结构上与喹喔啉

5　产抗菌活性物质内生菌的筛选策略

筛选产抗菌活性物质植物内生菌应遵循一定的策略,避免筛选的盲目性。首先应考虑筛选植物的有关背景,如生长环境、植物的特殊分布、植物种的年代、抗病性以及药用背景等。因为植物的生长环境直接影响内生菌的生物多样性;植物种的年代越久远,其内生菌的生物多样性越丰富;抗病性能越强的植物,其所含的内生菌具有抗菌活性的可能性就越大;具有药用性能的植物,其所含的内生菌有可能产生植物相同或相似的抗菌物质,或产生的抗菌,才能筛选到目标内生[14,]

抗菌素———棘霉素(echinomycin)有关,其中kakadumycin

A含丙氨酸、丝氨酸和一个未知的氨基酸,具有广范围的

抑菌活性,特别是对革兰氏阳性菌,它所显示的生物学活

性比棘霉素强;它对炭疽芽孢杆菌的MIC为012-013μg/

ml,而棘霉素为110-112μg/ml;对疟原虫(Plasmodium

falciparum)也具有抑杀活性

[10]

。

3　内生菌产生抗病毒物质

1研究发现内生真菌Cytonaemasp.p-6前景展望

近年来,随着各种各样的癌症和对药物具有抗性的病原菌的出现,人类的健康受到严重的威胁。人们更加渴望获得更多新型、疗效更为显著的药物

[18]

抗病毒的研究较少,过程中没有好的筛选模型

[11]

。然而以往化学

。

合成的药物所带来的毒副作用使人们望而却步,从安全性和环境的角度考虑,对高效、低毒性和对环境影响小的抗生素、化学制剂和农用化学品的呼声越来越高,因此人们的焦点转向了天然药物。过去的抗生素大多来源于土壤微生物,近年来,植物内生菌因其种类繁多、开发较少,而逐渐受到人们的关注。另外不断有研究者发现,植物内生菌产生的抗菌物质不但种类繁多,而且有许多是未开发的新物质。因此,植物内生菌因具有作为作为新型药物的筛选源的巨大潜力而备受关注。这对于从天然药用植物中提取有用产物带来的资源短缺、生态平衡破坏,甚至物种灭绝将起到有效缓解作用,也为植物资源的合理利用提供了参考。此外,由于有些植物内生菌所产抗菌活性物质对害虫和植物病原菌具有抑制和杀灭作用,可将这些内生菌用于生物防治或作为对环境无害农药的又一来源。它对于替代或减少农药的使用,改善农业生态系统,保持植物微生态系统的生物多样性,以及维护农田生态平衡实现农业可持续发展将起到重要作用。综上所述,从植物内生菌次生代谢产物中筛选具有药用价值的活性物质或新型化合物以创制新药,解决自然资源不足,开发紧缺及新型药物,将在很大程度上丰富人类的药物宝库。而如何合理开发利用植物内生菌资源,寻找新的活性代谢产物,也将成为今后研究的重点

[1,17]

4　其它活性物质

许多植物内生菌可产生吲哚乙酸、吲哚乙腈和细胞激动素等植物生长激素,能够促进植物生长。张集慧等从天麻、石斛等兰科药用植物中分离出5种内生真菌,分别从这些真菌发酵液和菌丝体中提取出5种植物激素赤霉素,吲哚乙酸,脱落酸,玉米素、玉米核苷,它们对兰花的生长发育有较好的促进作用。LuH等从黄花蒿茎中分离的内生真菌Collecotrichumsp.BSO1,除了能产抗菌活性物质外,也能产植物激素吲哚乙酸。从墨西哥分离的18株重氮营养醋杆菌(Acetobacterdiazotrophicus)都有产生生长素的能力。表明重氮营养醋杆菌在与植物相互作用过程中不仅能固氮,而且还可以通过生长素的调节作用影响植物的代谢,促进植物生长

[12]

。有些药用植物内生菌也可

产生免疫抑制剂。分离自药用植物雷公藤的镰孢菌属内生真菌Fusariumsubglutinans能产生一种非细胞毒性的二萜吡酮类A和B,都具有免疫抑制活性

[13]

。BrianA.

Kunkel等人研究了黑麦草的内生真菌对黑麦草抗除草剂

的生理调节作用。结果表明在含有除草剂的环境下生长时.具有内生真菌的植株与不具有内生真菌的植株相比具有明显的抗性。把具有内生菌植株置于线虫当中1.5h。检测到内生真菌Ⅳ.1olii产生麦角碱、麦角胺酒石酸盐等

。(下转84页)

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84安徽农学通报,AnhuiAgri1Sci1Bull12008,14(3)

为膜外和膜内两个区,膜外区为Leptin结合位点,膜内具有蛋白激酶结合位点,可以使转录因子起始蛋白的酪氨酸磷酸化,酪氨酸磷酸化后的STAT蛋白进入细胞核,可以诱导Leptin依赖性的基因表达

[7]

基因的相关研究,有助于揭示ob基因在鱼类中是否具有其他动物中的功能。由于鱼类品种繁多,不同鱼类体内脂肪的含量、摄食量以及饱食感与其摄食习性均有较大程度的差异,通过对鱼类ob基因的研究将有利于阐明不同品种鱼类的摄食习性与机体的脂肪含量、摄食量以及饱食感之间的关系,对研究鱼类摄食调控的分子机理具有重要意义。

参考文献

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。

4　鱼类ob基因相关研究

Johnson等通过鼠Leptin抗体检测到蓝绿鳞鳃太阳

鱼、大鳍鳞鳃太阳鱼、大口黑鲈、斑点叉尾鮰、虹鳟的血液、脑、肝脏中均有Leptin存在,在蓝绿鳞鳃太阳鱼对照养殖试验中,Leptin在喂养的鱼血液中浓度是绝食鱼的3倍。

Kurokawa等报导了红鳍东方魨ob基因cDNA序列,并检

测到Leptin主要在该鱼的肝脏中表达,卵巢中很少。潘庭双等对蒙古红鮊ob基因表达的组织特异性进行分析,结果表明:ob基因在脂肪和肝脏组织中表达量最大,在心脏、脾脏、肌肉、脑、卵巢中表达量减少,在肾脏中微量表达,而在精巢和肠道组织中不表达。

通过对蒙古红鮊、鲤鱼、草鱼

[8]

组织表达特异性研究[J]1水生生物学报,2007,31(1):94-98

[3]戴汉川,龙良启,丁光1鲤鱼肥胖基因的分子克隆及在大肠杆菌

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因测序结果表明,鱼类的ob基因编码区均由438个核苷酸组成,编码146个氨基酸,几种不同鱼类ob基因之间仅有2-4个核苷酸发生变异,导致1-2个氨基酸发生改变。鱼类ob基因的核苷酸和氨基酸的同源性均达到

99%,与Genebank中ob基因序列的同源性进行比较,基因具有很强的保守性。

5　ob综上所述,鱼类,ob德毕赤酵母中的表达[J]1农业生物技术学报,2006,14(6):677

-682

调控、繁殖、免疫、,通过鱼类ob

(上接32页)参考文献

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