植物内生菌活性物质研究进展_余波

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W agenaar[6 ]等从濒临灭绝的薄荷 D icerand ra frutescens 中分离出的内生菌 Phom opsis long icolla产生 3种新的具有 抗肿瘤活性的二聚物 dicerandrolsA、B 和 C。B rady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
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 ,既减少了化学农药对 环境的污染 ,又保证了植物产品的品质 。在植物中接种内 生固氮菌也已经在农业生产中应用并显示了巨大的潜力 。 运用到环境净化上的一些特殊内生菌 ,如珠江入海口的红 树的内生菌 ,能清除工业废水中的有害物质 ,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 。 1 抗肿瘤活性物质
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
活性物质可能参与了药用植物的抗菌过程 。这些已被许
邹文欣 [8 ] 等从黄花蒿 (A rtem isia alllllAa ) 和蒙 古 蒿 (A rtem isia mongolica)分离到 10 余种内生真菌 ,其体外培 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 ( Col2 letorichum sp1)能产生炭疽菌酸 ( colletotrichtnn acid)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 。
有的内生菌的产物还有抗病毒的作用 。 GuoB1等人 研究发现内生真菌 Cytonaema sp. 能够产生一种新物质一 p - 三缩酚酸的同分异构体 ,这种物质对人类的细胞巨化 病毒的蛋白酶有很好的抑制作用 。但是目前关于内生菌 抗病毒的研究较少 ,主要是由于在很多化合物的活性研究 过程中没有好的筛选模型 [11 ] 。 4 其它活性物质
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
最近 , Strobel研究小组又从澳大利亚北部的一种有叶 蕨类植物 ( Grevillea pteridifolia)中分离到一株新内生链霉 菌 S treptom yces sp. NRRL 30566。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 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 M IC为 012 - 013μg / m l,而棘霉素为 110 - 112 μg/m l; 对疟原虫 ( P lasm od ium fa lcipa rum )也具有抑杀活性 [ 10 ] 。 3 内生菌产生抗病毒物质
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 [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 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 ] 。随着 Strobel等人从短 叶红豆杉 ( Taxus brevifolio)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 ( Taxus yunnanensis) 、西藏红豆杉 ( Taxuswallachiana) 、欧洲紫杉 ( Taxus baccata) 、中国红豆 杉 ( Taxus chinensis) 、南方红豆杉 ( Taxus mairei) 、东北红豆
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 , 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 ] 。
多研究所证实 。其次 ,应选择适宜的培养基及培养条件 。
因为只有培养基合适 、条件适宜 , 才能筛选到目标内生 菌 。 [ 14, 15, 16 ]
6 内生菌产生物活性物质研究的实际意义和应用
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
杉 ( Taxus cusp idase) 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 ] 。
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 、急慢性淋巴细胞白血病 、恶性 淋巴肿瘤 、各种细胞瘤及乳腺癌等其他癌症 ,是目前应用 最广的天然植物抗肿瘤药物之一 [4 ] 。它主要抑制微管蛋 白的聚合而影响纺锤体微管的形成 ,干扰蛋白质代谢及抑 制 RNA 多聚酶的活力 ,并抑制细胞膜类脂质的合成和氨 基酸在细胞膜上的转运 。张玲琪等 [5 ] 分别从不同产地的 长春花 (Catharanthus roseus)茎皮中分离到的内生真菌 ,可 产生长春新碱或长春新碱类似物
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 。Lu H 等从黄花蒿茎中分离的内 生真菌 Collecotrichum sp. 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 (Acetobacter diazotrophicus)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 Fusarium subglutinans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 ] 。B rian A. Kunke l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
获得更多新型 、疗效更为显著的药物 [18 ] 。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
安徽农学通报 , Anhui Agri1Sci1Bull12008, 14 (3)
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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
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 。 Strobel G[ 8 ]等从雷公藤 ( Trit, terygeum w il ordii)的茎中分 离到一株内生真菌 Cryp tosporiop sis c. 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 (Jotrydtis cinerea)等一些植 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 ( Trichophyton spp ) 等人类病原真 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 ( cryp tocin ) 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 ] 。
B rady[7 ]等从来源于 S elag inella pa llescens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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生真菌镰刀菌 ( Fusa rium sp. 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 (Cand ida a lbicans)有较强活性 。
安徽农学通报 , Anhui Agri1Sci1Bull12008, 14 (3)
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 N ocard iopsis
Sp. 产生的耐热性淀粉酶在 7O ℃都表现出很强的活性 。 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 。
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
பைடு நூலகம்
生长环境 、植物的特殊分布 、植物种的年代 、抗病性以及药
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