药用植物内生菌及其产生的活性成分研究现状_邓雪萍 (1)72
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药用植物内生菌及其产生的活性成分研究现状_邓雪萍 (1)72
72安徽农学通报,AnhuiAgri1Sci1B；药用植物内生菌及其产生的活性成分研究现状；邓雪萍；1,2；杨博；(1华南理工大学生物科学与工程学院,广东广州51；摘要:药用植物内生菌具有合成与宿主植物相同或相似；关键词:药用植物;内生菌;活性成分；中图分类号S682139文献标识码A文章编号10；StudyonEndophytesinPharm；DengX
72安徽农学通报,AnhuiAgri1Sci1Bull)药用植物内生菌及其产生的活性成分研究现状邓雪萍1,2杨 博1(1华南理工大学生物科学与工程学院,广东广州 清远职业技术学院食品药品系,广东清远 511510)摘 要:药用植物内生菌具有合成与宿主植物相同或相似活性成分的功能,在生物防治、医药卫生等领域有着广阔的前景。从内生菌对药用植物活性成分产生和积累的影响、药用植物内生菌产生的活性成分的作用、研究内生菌与药用植物活性成分的关联性的途径等方面进行了综述,提出了内生菌研究过程中待解决的若干问题,为进一步研究药物植物内生菌提供参考。关键词:药用植物;内生菌;活性成分中图分类号 S682139
文献标识码 A
文章编号 10)01-72-03StudyonEndophytesinPharmaceuticalPlantsandtherelatedActiveSubstancesDengXueping1,2eta.l (1CollegeofBioscienceandBioengineering,SouthChinaUniversityofTechnology.DepartmentofFoodandDrug,QingyuanPolytechnicCollege,Qingyuan511510,Guangdong,C2CollegeofBioscienceandBioeng-ineering,SouthChinaUniversityofTechnology,Guangzhou510640,Guangdong,China)Abstract:EndophytesinPharmaceuticalPlantssometimesproduceunusualandvaluableactivesubstanceswhichhavingim-portantapplicationonmedicineandbiologicalcontro.lThisarticlesummarizesabouttheendophytesinpharmaceuticalplantandtherelatedactivesubstances.Someproblemsaboutthestudyofendophytesarebroughtforward,accordingtowhich,ad-vancedresearchesonpharmaceuticalplantendophyteswillbedone.Keywords:PharmaceuticalPEActiveSubstance植物内生菌的研究从19世纪中叶开始,BeBarry(1886)首先提出内生菌/endophyte0一词。植物内生菌是指一类在其部分或全部生活史中存活于健康植物组织内部、不引发宿主植物表现出明显感染症状的微生物。植物内生菌包括内生真菌、内生放线菌和内生细菌。从经过严格表面消毒的植物组织或植物组织内部可分离出植物内生菌间隙均有发现植物多[3][2][1]影响主要有2种,一是内生菌自身能产生药用植物活性成分,二是内生菌能促进药用植物产生活性成分[4]。111 内生菌自身能产生药用植物活性成分 据文献报道,内生菌具有合成与宿主植物相同或相似的活性成分的功能。1971年WaniMC等[5]从短叶红豆杉树皮中分离到一种二萜类衍生物紫杉醇,具有抑制微血管解聚和稳定管的独特作用,是目前从植物中发现的最重要的抗癌药物之一。1993年美国蒙大拿州立大学的Strobel小组首次从短叶红豆杉TaxusbrevifolianNutt.中分离得到一株能合成抗癌物质紫杉醇的内生真菌-安德氏紫杉霉Taxomycesandreanae[6-7]。内生菌在植物体内广泛存在,在植物的根、茎、叶、花、果实和种子等器官组织的细胞或细胞。通常,生长在热带、亚热带地区的植物的内生菌种类和数目比生长在较干燥、寒冷环境条件下的。目前对于植物内生菌的研究主要集中在药用植物、某些粮食作物和牧草上。目前已证实植物内生菌的作用主要有促生作用、产生活性成分(如抗肿瘤物质、抗菌活性成分、抗病毒物质等)、抗病虫害作用、外源基因载体、降解环境污染物等。由于植物内生菌能产生多种活性成分,在生物防治、医药卫生等领域的应用潜力非常大,现已成为国内外学者研究的热点。本文对内生菌与药用植物活性成分的研究现状进行了综述。。至今已从南方红豆杉、中国红豆杉、东北红豆杉、云南红豆杉等多种红豆杉植物中分离到能够合成紫杉醇类化合物的内生菌。近年来,科学工作者先后从数十种药用植物中分离得到了多种内生菌,并从这些内生菌的培养物中得到了与宿主植物相同或相似的活性成分。112 内生菌能促进药用植物产生活性成分 虽然有关这方面的研究还不是很多,但已显示出植物内生菌能有效刺激药用植物产生活性成分。例如,江东福等[8-9]在内生菌与龙血树DracaenaangustifoliaRoxb1血竭形成关系的研究中发现,内生真菌对龙血树血竭形成具有很强的促进作用,可使血竭的形成量提高66%~120%,而且接种于死态1 内生菌对药用植物活性成分产生和积累的影响概括起来,内生菌对药用植物活性成分产生和积累的作者简介:邓雪萍(1973-),女,广东清远人,讲师,制药工程师,研究方向:微生物制药。
收稿日期:16卷01期邓雪萍等 药用植物内生菌及其产生的活性成分研究现状73的龙血树同样可促进血竭树脂的形成和积累。311 从药用植物分离内生菌,再分析内生菌产生的活性成分 首先选取有药用价值的植物,经过表面消毒后,从根、茎、叶、花等组织中分离得到内生菌,再用合适的培养基培养内生菌,然后利用光谱、色谱及分子生物学等手段和方法分析内生菌的次生代谢产物,目的是得到药用植物的活性成分。前面所述的内生菌自身产生药用植物活性成分的研究大部分是采用这种方式进行的。312 内生菌与药用植物共培养,再检测活性成分的产量 内生菌分离纯化后,与药用植物组织或细胞悬浮液共培养或发酵,然后检测药用植物活性成分的产量是否增加,或是否有新的药用活性成分产生[8-9,23-28]2 药用植物内生菌产生的活性成分的作用目前已发现的内生菌自身产生的活性成分大多为抗肿瘤活性成分,其次为抗菌类活性成分。既然内生菌长期生活在植物体内,与植物能够建立和谐的关系,不对植物产生危害作用,那么内生菌产物的毒性就相当于经过在真核细胞中初步筛选。这样就可能获得对人类细胞低毒的内生菌产物。因此,在植物内生菌的代谢产物中就有可能筛选到对人体低毒的药剂来防治肿瘤等疾病。211 抗肿瘤活性成分21111 萜类化合物 如前述的由紫杉属植物内生菌产生的紫杉醇。21112 生物碱 如从长春花茎皮中分离到能产生长春新碱的内生真菌[2]。4 待解决的问题对内生菌的研究仍有许多待解决的问题,主要有以下5个方面:411 内生菌的分离 由于某些专性寄生内生菌不易在人工培养基上生长,因此目前还不能够分离出全部的内生菌;在分离过程中,表面消毒至关重要,消毒太过会影响分离到的内生菌种类的多样性,消毒不彻底会误将杂菌当成内生菌来研究,因此,解决的办法是寻找切实可行的内生菌标记和检测系统[3-4],从雷公藤中分离到产生细胞松弛素的内[11]生真菌[10],从美登木NaytenushookeriiLoes的茎和叶中分离到可产球毛壳甲素的内生真菌到可产鬼臼毒素的内生真菌菌[13][12]。21113 苯丙素类抗肿瘤化合物 如从桃儿七的茎中分离,从野茼蒿Crassocephalumcrepidioides中分离到能产生异香豆素类似物的内生真等。[14],保证分离操作的正确性。412 内生菌的鉴定 与一般微生物鉴定相比,内生菌的鉴定较为复杂,例如很多内生真菌离开植物体就不易产生孢子,这给鉴定工作带来相当的难度。采用现代分子生物学手段进行内生菌鉴定的成本较高,目前还不能普遍应用。413 内生菌的保存 目前分离到的内生菌以真菌居多,研究表明,内生真菌对储存条件的要求比一般真菌高,储存条件不合适时,会影响孢子的形成和所产生的活性物质的量。最好找到一种可适应一般储存条件的内生真菌菌株或寻找到适合其生长繁殖的培养条件。414 内生菌产生活性成分的培养条件 一般条件下,内生菌产生的活性成分较少,而且在多次传代后,内生菌的生物学特性和生产性能容易发生退化。因此,需要深入研究植物内生菌的生长特性和优化能够产生有价值化合物的培养条件。415 作用机制研究 目前,与内生菌有关的若干作用机从一种具有免疫抑制制还不是十分清楚。如:许多药用植物活性成分的生物合成途径还不是很清楚;内生菌自身产生活性成分或促进植物活性成分产生的过程也不明确;内生菌与药用植物之间的关系、内生菌与活性成分之间的关系、同一药用植物中不同内生菌间的相互作用等的研究涉及多个学科范畴,植物药学领域的研究人员不可能全面精通微生物学、药用植物学及分子生物学方面的知识,而微生物学方面的研究人员虽然熟悉内生菌的分离、鉴定和培养等技术,但可能对[3-4],从中212 抗菌类活性成分 通过众多的实验证实,植物内生菌普遍能产生抗菌活性成分。2000年,姜广策等显的抗菌活性;2006年,孙力军等[15]国南海红树中分离到的内生真菌,其发酵液粗提物具有明从中药金银花的组织[16]中分离到1株具有抗菌活性的内生菌,其培养液对多种细菌、霉菌均有明显的抗菌活性;戴传超等对大戟科植物大戟EuphorbiapekinensisRupr.、泽漆E.helioscopiaL??ve、乌桕Sapiumsebiferum(L??vel)Roxb.、重阳木Bischofiapolycar-pam(L??vel)AirySha进行了内生菌的分离鉴定及抑菌活性考察,在43株内生菌中有23株表现出多种抑菌作用。随着对药用植物内生菌研究的深入和拓展,分离得到的具有抗菌作用的内生菌数量越来越多,就有可能从这些内生菌中发现具有抗菌活性的新物质,因此,药用植物内生菌有可能会成为筛选新型抗生素的重要资源之一,这对抗生素工业的发展来说是非常有利的。213 免疫抑制活性 Strobel等霉醇的内生真菌。Lee等[18][17]活性的中药植物中发现了一株能产免疫抑制活性物质粘从雷公滕中分离得到一株内生真菌微胶镰孢(Fusariumsubglutinans),可产生二萜吡酮类A和B。另据报道,少数内生菌还可以产生抗病毒物质[19]、胰岛素类似物等[20-22]活性成分。3 研究内生菌与药用植物活性成分关联性的途径目前,研究内生菌与药用植物活性成分的关联性的途74安徽农学通报,AnhuiAgri1Sci1Bull)-1751[12]李海燕,曾松荣1一种桃儿七内生真菌的分离初报[J]1云南大学学报(自然科学版),):2-31[13]KongsaereeP,RabpalS1Antimalarialdihydroisocoumarinspro-ducedbyGeotrichumsp1,anendophyticfungusofCrassocephalumcrepidioides[J]1NatProd,):709-7111[14]姜广策,林永成,周世宁,等1中国南海红树内生真菌No11403次级代谢物的研究[J]1中山大学学报(自然科学版),):68-721[15]孙力军,陆兆新,别小妹,等11株抗菌植物内生菌EJH-2菌株的分离和鉴定[J]1中国微生态学杂志,):23-261[16]戴传超,余伯阳,徐增莱,等1大戟科4种植物内生真菌分离与抑菌研究[J]1南京林业大学学报(自然科学版),):79-831[17]邱观荣1紫杉醇植物内生真菌来源及其生物多样性[J]1国外医药(抗生素分册),):265-2661[18]LeeJ,LobkovskyE,StrobelGA,etal1SubglutinolA&B;Immuno-suppressivecompundsfromtheendophyticfungusFusariumsubgluti-nans[J]1JOrgChem,6-70771[19]GuoB,JDa,iSNg,YHuang,etal1JNatProd,~6041[20]SalituroGM,PelaezF1Discoveryofasmallmoleculinsulinrecep-toractivator[J]1RecentProgHormRes,):107-1261[21]HarpreJK,FordEJ1Pestacin:a1,3-dihydroisobenzofuranfromPestalotiopsismicrosporapossessingantioxidantandantimycoticactiv-ities[J]1Tetrahedron,):[22]StrobelGA,FordEJ,WorapongJK,etal1Ispoestacin,aniso-benzofuranonefromPestalotiopsismicrospora,possessingantifungalandantioxidantactivities[J]1Phytochemistry,):179-1831[23]陈晓梅,郭顺星,王春兰1四种内生真菌对金线莲无菌苗生长及多糖含量的影响[J]1中国药学杂志,):13-161[24]WangJW,XiaZH,TanRX1Elicitationonortemisininbiosyn-thesisinArtemisiaannuahairyrootsbytheoligosaccharideextractfromtheendophyticColletotrichumsp1B501[J]1ActaBotSin,):[25]戴传超,余伯阳,薛菲,等1药用植物大戟悬浮细胞的培养[J]1南京林业大学学报(自然科学版),):57-601[26]HaruhisaK,NahokoT,YoshiteruO1Novelaromaticsbearing4-O-methylglucoseunitisolatedfromtheorientalcrudedrugBombyzbatryticatus[J]1TetrahedronLett,):367-3701[27]ChengZH,YuBY,GuoYL,etal1MicrobialhydroxylationofquinovicacidglycosidebyStreptomycesgriseusACCT13273[J]1ChinJChem,):95-981[28]田园园,余伯阳,李里,等1灰色链霉菌对芦丁的生物转化及产物抗氧化活性[J]1中国天然药物,):66-691与内生菌有关的若干作用机制的研究还需多个学科的研究人员共同努力。5 研究前景目前临床上常用的抗生素易产生耐药性,化学合成药多半对人体产生较大毒副作用,天然药具有化学合成药无法比拟的优越性,因此对药用植物内生菌及其产生的活性成分的研究有着广阔的前景。可将内生菌的研究与药用植物的研究相结合,利用生物化学的方法对活性成分进行筛选,从而发现新的有价值的化合物。但活性成分在植物体内的含量一般都很低,可通过对内生菌进行遗传改良、代谢调控、培养条件的优化等手段提高药用植物活性成分的含量和产量,对推动药用植物及其内生菌的研究具有重要意义。对植物内生菌产生活性物质的研究,最终目的是用于开发有用药物,所以,具有应用前景的活性物质对人和动物的潜在毒性应较低或无毒。植物与动物、人类一样,同属于真核系统,而内生菌能寄生在植物体内,说明内生菌产生活性物质毒性较低或无毒,否则,宿主组织会受损伤,植物本身已对活性成分进行了初筛,因以,利用植物内生菌作为新药物来源,优势明显,潜力巨大。参考文献[1]陈建华,刘佳佳,臧巩固,等1紫杉醇产生菌的筛选与发酵条件的调控[J]1中南大学学报(自然科学版),):65-691[2]张玲琪,郭波,李海燕,等1长春花内生真菌的分离及其发酵产生药用成分的初步研究[J]1中草药,):805-8071[3]李强,刘军,周东坡1植物内生菌的开发与研究进展[J]1生物技术通报,-371[4]陈雪英,都晓伟,李滨1内生菌与药用植物活性成分相关性研究进展[J]1国外医药1植物药分册,):47-511[5]WaniMC,TaylorHL1Plantantitumoragents1?1theisolationandstructureoftaxo,lanovelantileukmicandantitumoragentfromTaxusbrevifolia[J]1JAmChemSoc,):[6]杨显志,张玲琪,郭波,等1一株产长春新碱内生真菌的初步研究[J]1中草药,):805-8071[7]StierleA,StrobelG,StierleD1TaxolandtaxaneproductionbyTax-omycesandreanae,anendophyticfungusofPacificyew[J]1Science,5):214-2161[8]江东福,马萍,张玲琪,等1龙血树真菌群及其对血竭形成的影响[J]1云南植物研究,):791[9]江东福,马萍,杨靖,等19568D镰孢霉作用于死态龙血树形成血脂的研究[J]1应用生态学报,):477-4781[10]WagenaarM,CorwinJ,StrobelG1Threenewcytochalasinspro-ducedbyanendophyticfungusinthegenusRhinocladiella[J]1JNatProd,):[11]张玲琪,王海昆,邵华,等1美登木内生真菌产抗癌物质球毛壳甲素的分离及鉴定[J]1中国药学杂志,):172(责编:张琪琪)包含各类专业文献、文学作品欣赏、行业资料、幼儿教育、小学教育、应用写作文书、高等教育、药用植物内生菌及其产生的活性成分研究现状_邓雪萍 (1)72等内容。
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