植物内生真菌抗菌活性物质的研究进展
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2-[1-(4-methoxy-6-oxo-6H-pyranyl)-2-phenylethylamino][1,4]naphthoquinone (10), 在 20 µg/mL 时对白色念珠菌 的抑菌圈直径为 10 mm [11].
内生真菌 Neoplaconema napellum IFB-E016 是从中 国海南植物 Hopea hainanensis 的健康叶子中获得的, 其 能产生一种新的具有抗真菌活性的化合物 neoplaether (7), 对 Candida albicans 的 MIC 为 6.2 μg/mL[8]. 2006 年,
Hu 等[9]从白菜的内生真菌 Trichoderma sp.发酵物中获 得了一个能够抑制柿子炭疽病的 13 元大环内酰胺生物 碱 IFB-Lactam-1 (8).
Tan 等[6]又从 Quercus variabilis 的一株内生真菌 Fusarium sp. IFB-121 的发酵物中分离到两个脑苷酯化 合物 3, 4, 这两个生物碱结构上的差别在于分子结构中 的 X-Y 段 . 活 性 试 验 显 示 , 这 两 个 脑 苷 脂 对 细 菌 Bacillus subtilis, Escherichia coli 和 Pseudomonas fluorescens 的 MIC 分别为 3.9, 3.9 和 1.9 μg/mL 及 7.8, 3.9 和 7.8 μg/mL. 而作为阳性对照的抗生素 BBK8 的 MIC 为 0.45, 3.9 和 3.9 μg/mL. 朱峰等[7]把混合发酵技术应用 于两株南海红树内生真菌(菌株编号 1924 和 3893)的培 养 , 结 果 产 生 了 一 个 新 的 1- 异 喹 啉 酮 类 生 物 碱 marinamide (5)和其甲酯(6). 在初步抗菌活性实验中发 现这两个化合物在浓度为 1 mg/mL 时, 对 Escherichia coli 的抑菌圈直径为 14 和 20 mm, 对 Pseudomonas pyocyanea 的抑菌圈为 9 和 17 mm, 对 Staphylococcus auereu 的抑菌圈为 10 和 13 mm, 很明显其甲酯的抗菌 活性要比 marinamide 好.
No. 2
马养民等: 植物内生真菌抗菌活性物质的研究进展
221
小组从该植物叶中还分离到另一内生真菌 Cladosporium herbarum IFB-E002, 该菌株产生的吡啶 生物碱 aspernigrin A (2)对 Candida albicans 的 MIC 为 75.0 μg/mL[5].
Vol. 30, 2010 No. 2, 220～232
植物内生真菌抗菌活性物质的研究进展
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ马养民* 赵 洁
(陕西科技大学化学与化工学院 教育部轻化工助剂化学与技术重点实验室 西安 710021)
摘要 植物内生真菌的代谢产物中存在一系列具有多样性结构的抗菌活性化合物. 对植物内生真菌所产生的抗菌活性 物质的结构、对细菌和真菌的抑制效果, 以及这些内生真菌的寄主植物等几方面进行了综述. 简单讨论了植物内生真 菌-寄主植物之间的化学生态学关系、植物内生真菌代谢物的研究价值. 希望通过这些活性物质的研究能够开发出更多 新型强活性抗生素. 关键词 内生真菌; 代谢产物; 抗菌活性
邵志宇等[12]从海草 Spartina alterniflora 的内生真菌 Fusarium sp. F4 中分离出 6 个化合物, 其中白僵菌素 (11) 对 结 核 分 枝 杆 菌 (Mycorbacterium tuberculosis H37RV)的 MIC 为 5 μg/mL. Cerulenin (12)是从法国圭亚 那热带雨林植物的内生真菌 E99401 发酵液中得到的, 应用琼脂扩散法进行抗菌试验, 结果显示在 5 μg/disk 时 对 Candida albicans, C. Glabrata, C. Krusei, C. Parapsi-
μg/mL.
从无花果内生真菌 FL25 发酵物菌丝体丙酮提取物 中分离到两个异戊二烯基吲哚二酮哌嗪类(indolediketopiperazines)化合物 Fumitremorgins B (18)和 C (19), 其对 细菌(乳链球菌, 枯草芽孢杆菌, 大肠杆菌, 绿脓杆菌和 金黄色葡萄球菌)的 MIC 介于 3.125～12.5 μg/mL, 对植 物病原菌(小麦赤霉病菌, 草莓镰刀霉菌, 芍药炭疽病 菌, 黄瓜枯萎病菌, 白菜黑斑病菌, 番茄灰霉病菌, 辣 椒疫霉病菌, 苹果腐烂病菌, 西瓜枯萎病菌, 烟草赤星 病菌)的 MIC 介于 3.125～25 μg/mL[18,19].
化合物 scoparasins B (9)是来自植物 Garcinia dulcis 的内生真菌 Eutypella scoparia PSU-D44 发酵液, 其对真 菌 Microsporum gypseum SH-MU-4 的 MIC 为 30.3 μmol/L; 而阳性对照咪康唑的 MIC 为 9.6 μmol/L[10]. 从 海洋褐藻 Colpomenia sinuosa 中分离到内生真菌 Aspergillus niger EN-13 能产生化合物 5,7-dihydroxy-
1.2 环肽类 环肽类化合物大多具有抗菌活性. 从葡萄中获得的内生真菌 Alternaria alternata 能产
生三个二肽 20～22, 对葡萄叶子的病原菌 Plasmopara viticola 有很好的抑制活性, 并且对植物本身没有毒性, 所以可用作研制生物农药[20].
来自内生真菌 Pestalotiopsis adusta 发酵液的新化合 物 pestalachlorides A (15)是两个不能分开的异构体的混 合物(a 和 b), 对三种植物病原菌 F. culmorum, G. zeae 和 V. aiboatrum 显示很强的抗菌活性, 其中对 F. culmorum 的 IC50 为 0.89 μmol/L, MIC 为 7.2 μmol/L [16]. 化合物 chaetoglobosins A (16)和 C (17)是由银杏 Ginkgo biloba 叶中的内生真菌 Chaetomium globosum 产生的. 用琼脂 扩散法进行抗菌试验, 在 10 μg/disk 时这两种化合物对 Mucor miehei 的抑菌圈分别为 25 和 15 mm. 而这两个化 合物的结构只有一个取代基(羟基或羰基)不同[17].
态学关系、植物内生真菌代谢物的研究价值进行讨论.
1 化合物类型
1.1 生物碱 生物碱是天然有机化合物中最大的一类化合
物, 多数具有较复杂的环状结构和生理活性. 从狗牙根(Cynodon dactylon)的叶中分离到内生真
菌 Aspergillus fumigatus CY018, 由其发酵液中得到的新 生物碱 asperfumoid (1)对白色念珠菌 Candida albicans 的最小抑制浓度(MIC)为 75 μg/mL, 而作为阳性对照的 酮康唑对 Candida albicans 的 MIC 为 31.5 μg/mL[4]. 该
随着病原菌对抗菌素耐药性的出现和耐药程度的 不断增强, 人们渴望获得更多新型、疗效更为显著的抗 菌药物, 而寻找新型抗菌药物的前提是找到新的药物筛 选源. 近几年的研究表明, 植物内生真菌的代谢产物中 大多存在抗菌活性物质, 这些种类繁多的抗菌活性物质 有许多还是未开发的新物质[1,2]. 据统计, 从内生真菌中 发现新活性化合物的比例为 51%, 远远超过土壤微生物 的 38%[3]. 因此, 植物内生菌因具有作为新型抗菌药物 筛选源的巨大潜力而备受关注. 在此方面研究者们已做 了很多工作, 本文以化合物结构类型为线索, 对近 5 年 来从植物内生真菌中分离得到的具有抗菌活性的物质 进行综述, 并对植物内生真菌-寄主植物之间的化学生
222
有机化学
Vol. 30, 2010
倪志伟等[14]从云南美登木叶中分离筛选到具抗菌 活性的内生真菌 Chaetomium globosum Ly50'菌株, 利用 活性追踪法由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 ESI-MS、NMR 等波谱数据确 认该活性成分为球毛壳甲素 chaetoglobosin A 和球毛壳 乙素 chaetoglobosin B. 首次发现 chaetoglobosin B (13) 具有抗结核分支杆菌的活性. 2007 年, Rukachaisirikul 等[15]从 Garcinia dulcis 中获得一株内生真菌 Phomopsis sp. PSU-D15, 由其发酵物中首次分离到一个新的酰胺 二聚体生物碱 phomoenamide (14). 该化合物对细菌 Mycobacterium tuberculosis H37Ra 的 MIC 为 6.25
Progress in Antimicrobial Components from Endophytic Fungi
Ma, Yangmin* Zhao, Jie
(Key Laboratory of Auxiliary Chemistry & Technology for Chemical Industry, Ministry of Education, College of Chemistry and Chemical Engineering, Shaanxi University of Science & Technology, Xi'an 710021)
Abstract A number of antimicrobial natural products have been isolated from endophytic fungi with diverse structures. Progress in various studies on antimicrobial components is summarized, including the host plants of these endophytic fungi, the isolation and characterization of these compounds, and their inhibitory effects against bacteria and fungi. Besides, the chemical ecology relationships between the endophytic fungi and their host plants, as well as the value of disquisition on these metabolites are briefly discussed. We hope to develop a new antibiotic with strong activity through the study of these active substances. Keywords endophytic fungus; metabolite; antimicrobial activity
在此方面研究者们已做了很多工作本文以化合物结构类型为线索对近5年来从植物内生真菌中分离得到的具有抗菌活性的物质进行综述并对植物内生真菌一寄主植物之问的化学生态学关系植物内生真菌代谢物的研究价值进行讨论1化合物类型1
2010 年第 30 卷 第 2 期, 220～232
·综述与进展·
有机化学
Chinese Journal of Organic Chemistry
* E-mail: mym63@ Received April 15, 2009; revised October 30, 2009; accepted November 26, 2009. 国家自然科学基金(No. 20772075)和教育部科学技术研究重点(No. 208144)资助项目.
losis, Cryptococcus neoformans, Microsporum canis, Mu-
cor miehe, Nematospora coryli, Paecilomyces variotii, Rhizomucor pusillus 的抑菌圈分别为 16, 17, 14, 28, 40, 30, 42, 40, 38, 36 mm, 而阳性对照制霉菌素在 20 μg/disk 时的抑菌圈介于 10～20 mm [13].
内生真菌 Neoplaconema napellum IFB-E016 是从中 国海南植物 Hopea hainanensis 的健康叶子中获得的, 其 能产生一种新的具有抗真菌活性的化合物 neoplaether (7), 对 Candida albicans 的 MIC 为 6.2 μg/mL[8]. 2006 年,
Hu 等[9]从白菜的内生真菌 Trichoderma sp.发酵物中获 得了一个能够抑制柿子炭疽病的 13 元大环内酰胺生物 碱 IFB-Lactam-1 (8).
Tan 等[6]又从 Quercus variabilis 的一株内生真菌 Fusarium sp. IFB-121 的发酵物中分离到两个脑苷酯化 合物 3, 4, 这两个生物碱结构上的差别在于分子结构中 的 X-Y 段 . 活 性 试 验 显 示 , 这 两 个 脑 苷 脂 对 细 菌 Bacillus subtilis, Escherichia coli 和 Pseudomonas fluorescens 的 MIC 分别为 3.9, 3.9 和 1.9 μg/mL 及 7.8, 3.9 和 7.8 μg/mL. 而作为阳性对照的抗生素 BBK8 的 MIC 为 0.45, 3.9 和 3.9 μg/mL. 朱峰等[7]把混合发酵技术应用 于两株南海红树内生真菌(菌株编号 1924 和 3893)的培 养 , 结 果 产 生 了 一 个 新 的 1- 异 喹 啉 酮 类 生 物 碱 marinamide (5)和其甲酯(6). 在初步抗菌活性实验中发 现这两个化合物在浓度为 1 mg/mL 时, 对 Escherichia coli 的抑菌圈直径为 14 和 20 mm, 对 Pseudomonas pyocyanea 的抑菌圈为 9 和 17 mm, 对 Staphylococcus auereu 的抑菌圈为 10 和 13 mm, 很明显其甲酯的抗菌 活性要比 marinamide 好.
No. 2
马养民等: 植物内生真菌抗菌活性物质的研究进展
221
小组从该植物叶中还分离到另一内生真菌 Cladosporium herbarum IFB-E002, 该菌株产生的吡啶 生物碱 aspernigrin A (2)对 Candida albicans 的 MIC 为 75.0 μg/mL[5].
Vol. 30, 2010 No. 2, 220～232
植物内生真菌抗菌活性物质的研究进展
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ马养民* 赵 洁
(陕西科技大学化学与化工学院 教育部轻化工助剂化学与技术重点实验室 西安 710021)
摘要 植物内生真菌的代谢产物中存在一系列具有多样性结构的抗菌活性化合物. 对植物内生真菌所产生的抗菌活性 物质的结构、对细菌和真菌的抑制效果, 以及这些内生真菌的寄主植物等几方面进行了综述. 简单讨论了植物内生真 菌-寄主植物之间的化学生态学关系、植物内生真菌代谢物的研究价值. 希望通过这些活性物质的研究能够开发出更多 新型强活性抗生素. 关键词 内生真菌; 代谢产物; 抗菌活性
邵志宇等[12]从海草 Spartina alterniflora 的内生真菌 Fusarium sp. F4 中分离出 6 个化合物, 其中白僵菌素 (11) 对 结 核 分 枝 杆 菌 (Mycorbacterium tuberculosis H37RV)的 MIC 为 5 μg/mL. Cerulenin (12)是从法国圭亚 那热带雨林植物的内生真菌 E99401 发酵液中得到的, 应用琼脂扩散法进行抗菌试验, 结果显示在 5 μg/disk 时 对 Candida albicans, C. Glabrata, C. Krusei, C. Parapsi-
μg/mL.
从无花果内生真菌 FL25 发酵物菌丝体丙酮提取物 中分离到两个异戊二烯基吲哚二酮哌嗪类(indolediketopiperazines)化合物 Fumitremorgins B (18)和 C (19), 其对 细菌(乳链球菌, 枯草芽孢杆菌, 大肠杆菌, 绿脓杆菌和 金黄色葡萄球菌)的 MIC 介于 3.125～12.5 μg/mL, 对植 物病原菌(小麦赤霉病菌, 草莓镰刀霉菌, 芍药炭疽病 菌, 黄瓜枯萎病菌, 白菜黑斑病菌, 番茄灰霉病菌, 辣 椒疫霉病菌, 苹果腐烂病菌, 西瓜枯萎病菌, 烟草赤星 病菌)的 MIC 介于 3.125～25 μg/mL[18,19].
化合物 scoparasins B (9)是来自植物 Garcinia dulcis 的内生真菌 Eutypella scoparia PSU-D44 发酵液, 其对真 菌 Microsporum gypseum SH-MU-4 的 MIC 为 30.3 μmol/L; 而阳性对照咪康唑的 MIC 为 9.6 μmol/L[10]. 从 海洋褐藻 Colpomenia sinuosa 中分离到内生真菌 Aspergillus niger EN-13 能产生化合物 5,7-dihydroxy-
1.2 环肽类 环肽类化合物大多具有抗菌活性. 从葡萄中获得的内生真菌 Alternaria alternata 能产
生三个二肽 20～22, 对葡萄叶子的病原菌 Plasmopara viticola 有很好的抑制活性, 并且对植物本身没有毒性, 所以可用作研制生物农药[20].
来自内生真菌 Pestalotiopsis adusta 发酵液的新化合 物 pestalachlorides A (15)是两个不能分开的异构体的混 合物(a 和 b), 对三种植物病原菌 F. culmorum, G. zeae 和 V. aiboatrum 显示很强的抗菌活性, 其中对 F. culmorum 的 IC50 为 0.89 μmol/L, MIC 为 7.2 μmol/L [16]. 化合物 chaetoglobosins A (16)和 C (17)是由银杏 Ginkgo biloba 叶中的内生真菌 Chaetomium globosum 产生的. 用琼脂 扩散法进行抗菌试验, 在 10 μg/disk 时这两种化合物对 Mucor miehei 的抑菌圈分别为 25 和 15 mm. 而这两个化 合物的结构只有一个取代基(羟基或羰基)不同[17].
态学关系、植物内生真菌代谢物的研究价值进行讨论.
1 化合物类型
1.1 生物碱 生物碱是天然有机化合物中最大的一类化合
物, 多数具有较复杂的环状结构和生理活性. 从狗牙根(Cynodon dactylon)的叶中分离到内生真
菌 Aspergillus fumigatus CY018, 由其发酵液中得到的新 生物碱 asperfumoid (1)对白色念珠菌 Candida albicans 的最小抑制浓度(MIC)为 75 μg/mL, 而作为阳性对照的 酮康唑对 Candida albicans 的 MIC 为 31.5 μg/mL[4]. 该
随着病原菌对抗菌素耐药性的出现和耐药程度的 不断增强, 人们渴望获得更多新型、疗效更为显著的抗 菌药物, 而寻找新型抗菌药物的前提是找到新的药物筛 选源. 近几年的研究表明, 植物内生真菌的代谢产物中 大多存在抗菌活性物质, 这些种类繁多的抗菌活性物质 有许多还是未开发的新物质[1,2]. 据统计, 从内生真菌中 发现新活性化合物的比例为 51%, 远远超过土壤微生物 的 38%[3]. 因此, 植物内生菌因具有作为新型抗菌药物 筛选源的巨大潜力而备受关注. 在此方面研究者们已做 了很多工作, 本文以化合物结构类型为线索, 对近 5 年 来从植物内生真菌中分离得到的具有抗菌活性的物质 进行综述, 并对植物内生真菌-寄主植物之间的化学生
222
有机化学
Vol. 30, 2010
倪志伟等[14]从云南美登木叶中分离筛选到具抗菌 活性的内生真菌 Chaetomium globosum Ly50'菌株, 利用 活性追踪法由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 ESI-MS、NMR 等波谱数据确 认该活性成分为球毛壳甲素 chaetoglobosin A 和球毛壳 乙素 chaetoglobosin B. 首次发现 chaetoglobosin B (13) 具有抗结核分支杆菌的活性. 2007 年, Rukachaisirikul 等[15]从 Garcinia dulcis 中获得一株内生真菌 Phomopsis sp. PSU-D15, 由其发酵物中首次分离到一个新的酰胺 二聚体生物碱 phomoenamide (14). 该化合物对细菌 Mycobacterium tuberculosis H37Ra 的 MIC 为 6.25
Progress in Antimicrobial Components from Endophytic Fungi
Ma, Yangmin* Zhao, Jie
(Key Laboratory of Auxiliary Chemistry & Technology for Chemical Industry, Ministry of Education, College of Chemistry and Chemical Engineering, Shaanxi University of Science & Technology, Xi'an 710021)
Abstract A number of antimicrobial natural products have been isolated from endophytic fungi with diverse structures. Progress in various studies on antimicrobial components is summarized, including the host plants of these endophytic fungi, the isolation and characterization of these compounds, and their inhibitory effects against bacteria and fungi. Besides, the chemical ecology relationships between the endophytic fungi and their host plants, as well as the value of disquisition on these metabolites are briefly discussed. We hope to develop a new antibiotic with strong activity through the study of these active substances. Keywords endophytic fungus; metabolite; antimicrobial activity
在此方面研究者们已做了很多工作本文以化合物结构类型为线索对近5年来从植物内生真菌中分离得到的具有抗菌活性的物质进行综述并对植物内生真菌一寄主植物之问的化学生态学关系植物内生真菌代谢物的研究价值进行讨论1化合物类型1
2010 年第 30 卷 第 2 期, 220～232
·综述与进展·
有机化学
Chinese Journal of Organic Chemistry
* E-mail: mym63@ Received April 15, 2009; revised October 30, 2009; accepted November 26, 2009. 国家自然科学基金(No. 20772075)和教育部科学技术研究重点(No. 208144)资助项目.
losis, Cryptococcus neoformans, Microsporum canis, Mu-
cor miehe, Nematospora coryli, Paecilomyces variotii, Rhizomucor pusillus 的抑菌圈分别为 16, 17, 14, 28, 40, 30, 42, 40, 38, 36 mm, 而阳性对照制霉菌素在 20 μg/disk 时的抑菌圈介于 10～20 mm [13].