曲霉属真菌活性代谢产物及在农业生产中的应用研究进展

㊀基金项目:国家自然科学基金项目(３１５７００１３)ꎻ浙江省公益技术研究计划项目(ＧＮ１８Ｃ０１０００４)㊀作者简介:江北㊀女ꎬ硕士研究生ꎮ研究方向为应用微生物ꎮＥ￣ｍａｉｌ:３７２３２８０８３＠ｑｑ.ｃｏｍ㊀∗通讯作者ꎮ女ꎬ博士ꎬ教授ꎬ硕士生导师ꎮ研究方向为应用微生物学ꎮＥ￣ｍａｉｌ:ｊｄｈ＠ｚｊｎｕ.ｃｎ

㊀

收稿日期:２０１８￣１１￣１２

曲霉属真菌活性代谢产物及在农业生产中的应用研究进展

江㊀北ꎬ吕梦霞ꎬ蒋冬花∗

(浙江师范大学化学与生命科学学院ꎬ浙江金华㊀３２１００４)

摘㊀要㊀曲霉属(Ａｓｐｅｒｇｉｌｌｕｓ)真菌是一类分布广泛的丝状真菌ꎬ种类繁多ꎬ代谢产物丰富ꎬ应用广泛ꎬ在农业㊁医药㊁生物能源㊁化妆品㊁食品发酵等行业均有应用ꎮ对近年来曲霉属真菌活性代谢产物在抗菌㊁抗氧化㊁抗病毒方面的研究进展进行了综述ꎮ结合实验室研究成果ꎬ对近年来曲霉属真菌代谢产物在秸秆腐熟菌剂㊁溶磷生物菌剂㊁拮抗植物寄生线虫等农业生产领域中的应用进行综述ꎬ以期为开发应用曲霉属真菌活性代谢产物的研究提供参考ꎮ

关键词㊀曲霉属真菌ꎻ活性代谢产物ꎻ农业ꎻ生物肥料ꎻ生物防治

中图分类号㊀Ｑ９３９ ９６ꎻＳ１８２㊀㊀㊀文献标识码㊀Ａ㊀㊀㊀文章编号㊀１００５－７０２１(２０１９)０２－０１０３－０８ｄｏｉ:１０.３９６９/ｊ.ｉｓｓｎ.１００５－７０２１.２０１９.０２.０１６

ＡｄｖａｎｃｅｓｉｎＡｓｐｅｒｇｉｌｌｕｓＡｃｔｉｖｅＭｅｔａｂｏｌｉｔｅｓａｎｄＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｉｎＡｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌＰｒｏｄｕｃｔｉｏｎ

ＪＩＡＮＧＢｅｉꎬＬＹＵＭｅｎｇ￣ｘｉａꎬＪＩＡＮＧＤｏｎｇ￣ｈｕａ

(Ｃｏｌｌ.ｏｆＣｈｅｍ.＆ＬｉｆｅＳｃｉ.ꎬＺｈｅｊｉａｎｇＮｏｒｍａｌＵｎｉ.ꎬＪｉｎｈｕａ３２１００４)

Ａｂｓｔｒａｃｔ㊀ＴｈｅｇｅｎｕｓｏｆＡｓｐｅｒｇｉｌｌｕｓａｒｅｗｉｄｅｌｙｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄｆｉｌａｍｅｎｔｏｕｓｆｕｎｇｉｏｆｇｒｅａｔｖａｒｉｅｔｙꎬｒｉｃｈｉｎｍｅｔａｂｏｌｉｃｐｒｏｄ￣ｕｃｔｓꎬｗｉｄｅｌｙａｐｐｌｉｅｄｉｎａｇｒｉｃｕｌｔｕｒｅꎬｍｅｄｉｃｉｎｅꎬｂｉｏｅｎｅｒｇｙꎬｃｏｓｍｅｔｉｃｓꎬｆｏｏｄｆｅｒｍｅｎｔａｔｉｏｎａｎｄｏｔｈｅｒｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ.ＩｎｔｈｉｓｐａｐｅｒꎬｒｅｃｅｎｔａｄｖａｎｃｅｓｉｎａｃｔｉｖｅｍｅｔａｂｏｌｉｔｅｓｏｆｔｈｅｇｅｎｕｓｏｆＡｓｐｅｒｇｉｌｌｕｓｆｕｎｇｉｉｎａｎｔｉｓｅｐｔｉｃꎬａｎｔｉｏｘｉｄａｎｔａｎｄａｎｔｉｖｉｒｕｓｗｅｒｅｒｅｖｉｅｗｅｄ.ＩｎａｄｄｉｔｉｏｎꎬｃｏｍｂｉｎｅｄｗｉｔｈｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｏｆｌａｂｏｒａｔｏｒｙｒｅｓｅａｒｃｈꎬｔｈｅａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｇｅｎｕｓｏｆＡｓｐｅｒｇｉｌ￣ｌｕｓｆｕｎｇｉｍｅｔａｂｏｌｉｔｅｓｉｎｓｔｒａｗ￣ｔｈｏｒｏｕｇｈｌｙ￣ｄｅｃｏｍｐｏｓｅａｇｅｎｔꎬｐｈｏｓｐｈｏｒｕｓ￣ｄｉｓｓｏｌｖｉｎｇｂｉｏ￣ａｇｅｎｔｓａｎｄａｎｔａｇｏｎｉｓｔｉｃｐｌａｎｔｐａｒａｓｉｔｉｃｎｅｍａｔｏｄｅｓａｎｄｏｔｈｅｒｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎｆｉｅｌｄｓｗｅｒｅｓｕｍｍａｒｉｚｅｄꎬｓｏａｓｔｏｐｒｏｖｉｄｅｒｅｆｅｒｅｎｃｅｓｆｏｒｔｈｅｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆｔｈｅａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓｏｆａｃｔｉｖｅｍｅｔａｂｏｌｉｔｅｓｏｆｔｈｅｇｅｎｕｓｏｆＡｓｐｅｒｇｉｌｌｕｓｆｕｎｇｉ.

Ｋｅｙｗｏｒｄｓ㊀ｆｕｎｇｉｏｆｔｈｅｇｅｎｕｓｏｆＡｓｐｅｒｇｉｌｌｕｓꎻａｃｔｉｖｅｍｅｔａｂｏｌｉｔｅｓꎻａｇｒｉｃｕｌｔｕｒｅꎻｂｉｏ￣ｆｅｒｔｉｌｉｚｅｒꎻｂｉｏ￣ｃｏｎｔｒｏｌ

㊀㊀曲霉属(Ａｓｐｅｒｇｉｌｌｕｓ)真菌是一类存在于自然界不同生境中的丝状真菌ꎬ分布广泛ꎮ曲霉具有丰富的酶类ꎬ能够产生多种类型且具生理活性的代谢产物[１]ꎮ几千年来ꎬ其逐渐成为食品发酵㊁医药㊁农业生产等多个领域的重要菌种ꎮ曲霉属真菌的代谢产物化学结构具有复杂性㊁多样性㊁新颖性ꎬ主要有多糖类㊁生物碱类㊁聚酮类㊁二酮吡嗪类㊁蒽醌类等ꎮ这些代谢产物具有抗菌㊁抗癌㊁抗氧化㊁抗病毒等功能[２]ꎮ部分曲霉属真菌具有很强的酶活性ꎬ在食品发酵中广泛用于酿造酱油㊁

醋ꎬ例如米曲霉(Ａｓｐｅｒｇｉｌｌｕｓｏｒｙｚａｅ)等ꎻ现代发酵工业中用于生产酶制剂㊁有机酸等ꎻ农业上可用于糖化饲料㊁降解有机磷农药㊁拮抗植物寄生线虫等ꎮ本文重点综述了近年来曲霉属真菌产具有活性代谢物质的研究及其在农业生产领域的应用ꎬ以期对曲霉属真菌代谢产物的应用提供参考ꎮ

１㊀曲霉属真菌活性代谢物质研究进展

３

０１微生物学杂志㊀

２０１９年４月第３９卷第２期㊀ＪＯＵＲＮＡＬＯＦＭＩＣＲＯＢＩＯＬＯＧＹＡｐｒ.２０１９Ｖｏｌ.３９Ｎｏ.２

１.１㊀抗菌活性代谢产物

抗生素是由微生物(包括细菌㊁真菌等)或高等动植物在生长活动中所产生的能够抵抗㊁消除病原体或其他活性的一类次级代谢产物ꎮ目前ꎬ市面上最常见的抗生素有链霉素㊁氯霉素等ꎮ近年来ꎬ由于其大量滥用ꎬ使得致病菌易变异且难以杀灭ꎮ曲霉属真菌代谢产物种类多且功能丰富ꎬ因此从曲霉属真菌的代谢产物中开发新型㊁有效的天然抗菌物质就显得尤为重要ꎮ

Ｌｉｕ等[３]从星骨属海绵中分离得到１株聚多曲霉(Ａ.ｓｙｄｏｗｉｉ)ꎬ从中分离到１１种化合物ꎬ包括二酮哌嗪㊁色酮㊁二苯醚等ꎮ经验证ꎬ二苯醚２㊁二苯醚４~７对３种病原菌:金黄色葡萄球菌(Ｓｔａｐｈ￣ｙｌｏｃｏｃｃｕｓａｕｒｅｕｓ)㊁鱼类病原体肠炎链球菌(Ｓ.ｉｎｉ￣ａｅ)和鱼肠道弧菌(Ｖｉｂｒｉｏｉｃｈｔｈｙｏｅｎｔｅｒｉꎬ)均有抗菌活性ꎮＡｗａａｄ等[４]从土曲霉(Ａ.ｔｅｒｒｅｕｓ)中分离得到新的萜类次级代谢产物ꎮ通过扩散法测得酒精提取物及从提取物中分离纯化所得的萜类化合物对白色念珠菌(Ｃａｎｄｉｄａａｌｂｉｃａｎｓ)㊁热带念珠菌(Ｃ.ｔｒｏｐｉｃａｌｉｓ)㊁近平滑念珠菌(Ｃ.ｐａｒａｐｓｉｌｏｓｉｓ)㊁铜绿假单胞菌(Ｐｓｅｕｄｏｍｏｎａｓａｅｒｕｇｉｎｏｓａ)㊁嗜酸乳杆菌(Ｌａｃｔｏｂａｃｉｌｌｕｓａｃｉｄｏｐｈｉｌｕｓ)㊁戈登链球菌(Ｓ.ｇｏｒ￣ｄｏｎｉｉ)㊁变形链球菌(Ｓ.ｍｕｔａｎｓ)表现出很高的活性[５]ꎮ其中ꎬ萜类化合物效果优于酒精提取物ꎬ且其对嗜酸乳杆菌(Ｌ.ａｃｉｄｏｐｈｉｌｕｓ)和热带念珠菌(Ｃ.ｔｒｏｐｉｃａｌｉｓ)活性最高ꎬ分别为(２３.９ʃ０.３７ꎻＭＩＣ值０.２４μｇ/ｍＬ)和(２２.４ʃ０.５８ꎻＭＩＣ值０ ４９μｇ/ｍＬ)ꎮ

Ｚａｉｎ等[６]从曲霉属真菌Ａ.ｐｅｒｓｉｉＥＭＬ￣ＨＰＢ１￣１１中分离到青霉酸(３￣甲氧基￣５￣甲基￣４￣氧代￣２ꎬ５￣己二烯酸)ꎬ其对体外的黄单胞菌(Ｘａｎｔｈｏｍｏｎａｓａｒｂｏｒｉｃｏｌａｐｖ.ｐｒｕｎｉ)有强抑制作用ꎮＲａｔｎａｗｅｅｒａ等[７]从来源于斯里兰卡海绵的黄柄曲霉(Ａ.ｆｌａｖｉ￣ｐｅｓ)代谢物中分离到ａｓｐｏｃｈａｌａｓｉｎＢ㊁Ｄ㊁Ｍꎬａｓｐｅｒ￣ｐｈｅｎａｍａｔｅ和４￣ＯＭｅａｓｐｅｒｐｈｅｎａｍａｔｅ五种化合物ꎮ其中ａｓｐｏｃｈａｌａｓｉｎＢ和Ｄ对枯草芽胞杆菌(ＭＩＣ值分别为１６μｇ/ｍＬ和３２μｇ/ｍＬ)㊁金黄色葡萄球菌(ＭＩＣ值３２μｇ/ｍＬ)均有抑制作用ꎮ这为利用黄柄曲霉(Ａ.ｆｌａｖｉｐｅｓ)开发抑菌物质提供了依据ꎮＭｅｎｄｅｓ等[８]收集到１株来自智利阿塔卡马沙漠岩石中的真菌Ａｓｐｅｒｇｉｌｌｕｓｆｅｌｉｓꎬ命名为ＵＦＭＧＣＢ８０３０ꎮ其二氯甲烷提取物对副球菌属真菌(ＰａｒａｃｏｃｃｉｄｉｏｉｄｅｓｂｒａｓｉｌｉｅｎｓｉｓＰｂ１８)表现出抗真菌活性ꎬＭＩＣ值为１.９ｍｇ/ｍＬꎮ提取物经纯化后ꎬ得到最具抗真菌活性的化合物 细胞松弛素ＥꎬＭＩＣ值为３.６ｍｇ/ｍＬꎮＰａｎ等[９]从来自台湾龟山岛海底热液中的杂色曲霉(Ａ.ｖｅｒｓｉｃｏｌｏｒ)ＸＺ￣４中分离纯化得到了多种新型化合物ꎬ包括３种新的喹唑啉衍生物(１~３)㊁１种新的含氧恶庚因的天然产物(４)和４种新的环戊烯衍生物(５~７和９)ꎮ其中ꎬ化合物５㊁７㊁８㊁９的ＭＩＣ值均为３２μｇ/ｍＬ时ꎬ对大肠埃希菌(Ｅｓｃｈｅｒｉｃｈｉａｃｏｌｉ)有抑制活性ꎮＴｅｔｚ等[１０]从感染肺炎的患者组织中分离得到曲霉属真菌ꎬ并从中分离到一种新型化合物Ｍｕｌ￣１８６７ꎬ其对念珠菌属(Ｃａｎｄｉｄａｓｐｐ.)有较强的抑制作用ꎮ大量数据表明ꎬＭｕｌ￣１８６７具有开发成吸入性抗真菌剂的潜力ꎬ在用于治疗和预防真菌呼吸道感染中有广阔的应用前景ꎮ

１.２㊀抗氧化活性代谢产物

抗氧化是抗氧化自由基的简称ꎬ有延缓衰老的作用ꎮ研究表明ꎬ自由基与疾病有着密切联系ꎬ如脑血栓㊁视网膜病变㊁癌症等都与自由基在人体内的堆积过多和过氧化反应有关ꎮ随着对自由基研究的逐步深入ꎬ专家们意识到ꎬ清除多余自由基有益于某些疾病的预防和治疗ꎬ而自由基清除剂的研究对人体健康有着重要意义ꎮ因此ꎬ开发和利用高效无毒的天然抗氧化剂 自由基清除剂ꎬ已成为当今科学研究领域的趋势[１１]ꎮ

徐燕等[１２]从来源于土壤真菌的棘孢曲霉(Ａ.ａｃｕｌｅａｔｕｓ)中分离得到４个化合物(１~４)ꎬ其中(１)和(２)是新化合物ꎬ化合物１:２￣(２ᶄ￣４ᶄ￣６ᶄ￣三羟基)￣７￣羟基￣５￣甲基色原酮ꎻ化合物２:(Ｅ)￣４￣羟基￣３￣[(３￣甲基￣４￣羟基￣２￣丁烯)氧代]苯甲酸ꎮ活性测试表明４号化合物具有较强抗氧化性ꎬ该化合物为(３Ｒꎬ４Ｓ)￣８￣羟基￣３ꎬ４ꎬ５￣三甲基￣６酮￣４ꎬ６￣二氢￣３Ｈ￣异色烯￣７￣羧酸ꎬ其ＩＣ５０值为０.２７ｍｇ/ｍＬꎮＲａｊａｍａｎｉｋｙａｍ等[１３]从曲霉Ａ.ａｌｌａｈａｂａｄｉｉ中分离得到两个化合物 麦芽酚和曲酸ꎮ基于电子转移(ＥＴ)系统(ＤＰＰＨ自由基ꎬＮＯ和ＡＢＴＳ＋)对两种抗氧化剂测定评估ꎮＡＢＴＳ＋清除能力ꎬ其代表亲水介质中的自由基清除能力[１４]ꎮ以Ｔｒｏｌｏｘ为阳性对照进行ＤＰＰＨ自由基清除活性测试ꎬ结果表明麦芽酚和曲酸对ＤＰＰＨ自由基清除活性一般ꎬ其抗氧化活性分别为１３５.０７ ２７２.８８μｍｏｌ/Ｌꎬ而对照组Ｔｒｏｌｏｘ的抗氧化活性值为３９８ ３３μｍｏｌ/Ｌꎬ故这两个化合物对清除ＤＰＰＨ自由基的反应是温和的ꎬ而对ＮＯ自由基清除能力较差ꎻ在ＡＢＴＳ＋自由基清除活性测试中ꎬ仍以Ｔｒｏｌｏｘ为阳

４０１㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀微㊀生㊀物㊀学㊀杂㊀志㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀３９卷