药物生物技术PharmaeeutiealBioteehnolo群2011,18(5):453一456453药用植物内生真菌一生物活性物质的新来源张黎光,魏希颖.,马彩霞(陕西师范大学生命科学学院,陕西西安710062)摘要药用植物内生真菌资源丰富,具有潜在的应用前景\"利用内生真菌发酵实现生物活性物质的工业化生产,可以提高其产量,同时有利于珍稀!濒危药用植物资源的保护,对减少野生药用植物多样性的破坏具有重要意义\"文章综述了近年来国内外药用植物内生真菌及其次生代谢产物的研究概况和最新进展,并对研究中存在的问题进行了讨论及展望\"关键词药用植物;内生真菌;生物活性物质文献标志码A文章编号l()5一8915(2011)05一X453一04中图分类号Q949.32;咫82,171植物内生真菌是指那些在其生活史的一部分或全部阶段生活于健康植物各种组织和器官内部的而不使被感染的宿主植物表现出外在明显病症的真菌,可通过组织学方法或从严格表面消毒的植物组织中分离或从植物组织内直接生真菌,抑菌结果表明,内生真菌菌丝体内外的次生代谢产物对植物病原真菌的抑菌效果明显\"其中对番茄早疫霉和番茄灰霉产生抑制作用的内生真菌比例分别达到巧.9%和11.3%\"赶y等[.2从药用植物阶记碑,少川um,ieroidse内生真菌Ampelom笋e-sP.发酵液中分离出14种化合物,其中2种对革扩增出微生物DNA的方法来证明其内生[.l\"植物内生真菌可被理解为植物组织内的正常菌群,它们同时也是植物微生态系统中的天然组成成分,不仅包括了互惠共利和中兰氏阳性病原菌金黄色葡萄球菌!表皮葡萄球菌!粪肠球菌有抗菌活性,MIC值分别为12.5阿mL!12.5一25解mLosilva等[62从美丽决明(腼sia明ectabilis)的拟茎点霉属内生性的内共生微生物,也包括了那些潜伏在宿主体内的病原微生物\"它们的存在可能促进了寄主植物对环境的适应,加强了系统的生态平衡\"真菌尸入\"川哪152cassiae代谢产物中分离到5种杜松烷倍半菇,其中3,11,12一tdhydroxyeadalene对球抱枝抱菌(Cla放2o-rsrium阴haero明ermum)和枝状枝抱霉(Cl\"故巧尸oriumeladd琴,ori-idos)的抑菌活性最强,与制霉素(neysfungin)的活性相当\"目前人们已研究过内生真菌的药用植物至少有上百种\"本文对近年以来药用植物资源内生真菌及其活性代谢成分的研究现状作一概述,为今后的研究提供了参考\"药用植物内生真菌代谢产物的研究药用植物内生真菌次生代谢产物的多样性为人类突破植物资源周期长!产量低!不可再生等限制,利用植物内生真菌工业发酵生产重要的药物开辟了新途径,其中一些是重要的抗人Khawarr等1.2从印度谏分离出一株ChloridiumsP.内生真菌,其可以产生一种对人类及植物病原菌(假单胞菌)有显著抗菌活性的蔡醒类物质一瓜哇镰菌素\"数量众多的药用植物内生真菌将成为筛选新型抗生素的资源库,其筛选成功率比从放线菌筛选大得多,而将中药本身的抗菌作用作为指导可能会让筛选工作事半功倍\"从内生真菌对植物病原真菌的抑制作用也看到了内生真菌作为生物防治剂的应用前景,这将为中药农药残留问题的解决提供好的思路和方法\"已有学者有目的地将外源内生真菌类疾病的药物,具有极大的应用价值和开发潜力\"1.1杭菌类活性物质药用植物内生真菌产生的次生代谢产物中的抗生素类物质,对各种各样的病原微生物具有广泛的抑制活性\"约有30%的内生真菌能够产生具有抗菌活性的物质1.\"王巍等[j从金雀根植物内生真菌HB3I代谢物中分离到叫噪类生物碱NeoechinuhnA,该物质具有抑制霍乱弧菌的活性\"江曙等[j从贯众.!麦冬等药用植物中分离出353株内导人未感染植株,使得作为生物农药的内生真菌发挥其生物防治作用182\"1.2抗肿瘤类活性物质紫杉醇(Taxol)是一种二菇衍生物,主要存在于各种红豆杉属植物的树皮及树叶中,含量极低\"在临床上紫杉醇对收稿日期:20一0一03一02ZDXMZYJ印65)\"修回日期:2011一03一8基金项目:科技部国家科技支撑计划子课题(No.Zoo6BA106A一04);陕西师范大学2010重点教学改革研究项目资助课题(No作者简介:张黎光,男,硕士研究生,主要从事应用微生物的研究\"通讯作者:魏希颖,女,副教授,硕士生导师,主要从事药用植物内生菌的研究\"E一mal:xiiyingwei@,rmo.edu.cn\"454药物生物技术第18卷第5期各种癌症和其它疾病有特殊疗效\"自从1993年Sietrle首次从短叶红豆衫中分离到能产抗肿瘤类物质紫杉醇的内生真菌一安德氏紫杉霉(Txo刀a勺/cesanreane)以来,到目前已先后a从欧洲紫杉(里占accata)!中国红豆杉(T.\"inheoi:)!南方红豆杉(T.Iairnei)!西藏红豆杉(7h次uswallichiana)!东北红豆性达到92.3%\"谢辉等{.78研究了分离自杜仲叶片中的内生真菌菌株No.173发酵液提取物的抗氧化活性,结果表明其抗氧化能力与V\"基本相当;清除超氧阴离子的能力优于芦丁;多酚含量为(255.53士1.38)m扩g,是其主要的抗氧化活性成分\"Liu等.8从银杏中分离出一株炭角菌属内生真菌(YX一8),其代谢产物甲醇提取物显示出显著的抗氧化2活性,通过GC/MS方法鉴定出其中主要含酷类!酚类!烷烃类!梭化物和醇类物质\"1.4其它活性物质衫(T.c哪idat\")!云南红豆杉(Txuas了unnaneois)等红豆杉属植物中分离到能够产紫杉醇或其类似物的内生真菌,这表明产生紫杉醇的内生真菌普遍存在于红豆杉属植物中;另外,还从非红豆杉属植物如秃柏(入议odium而tchum)!瓦勒迈松(IoleVntaobliis)以及框树(Ton坦炸lga耐如lria)中分离到能产生紫杉醇的内生真菌}9-,这些发现显示了产紫杉醇内生真菌宿主植物的多样性,扩大了产紫杉醇的内生真菌的寻找范围\"烟东枚等-92应用多种柱色谱技术,从药用植物见血封喉内生真菌发酵液中分离纯化了7种化合物,其中化合物6!7为麦角街醇类化合物,均有免疫抑制活性\"Wang等[.\"从药用植物狗牙根中分离出一株产漆酶的内生真菌onMoto明ora胡\"Daisy等1.-一从藤本植物Paullinia,aullin-喜树碱是一类抗肿瘤喳琳生物碱,主要是通过抑制细胞DNA拓扑异构酶I来达到疗效\"Kusan一./2等从药用植物喜树中分离出一株腐皮镰刀菌(而arium!laoni)内生真菌,其能够产生喜树碱及其类似物9一甲氧基喜树碱和10一经基喜树碱\"细胞松弛素(cytoehalasin)是一类真菌代谢产物,与细胞内的微丝结合并抑制肌动蛋白的聚合和伸长\"Wagenar等{08从传统药用植物雷公藤分离出一株缘枝抱属内生真菌,发现其能够产生3种新型结构的细胞松弛素,它们对3种不同的人类癌症细胞都具有抗肿瘤活性\"odie!分离出一株内生真菌Mocodo:硫igen\",其次生代谢产物中含有驱虫剂樟脑球主要活性成分蔡\"2内生真菌能促进药用植物的次生代谢产物的合成植物内生真菌侵人宿主植物后,在特定的环境和生理条件下,通过诱导物(糖蛋白!小肤等)胁迫宿主植物合成和积累植物保卫素如帖类!生物碱!皂昔!黄酮!酚类和多炔类等次生代谢产物\"有研究表明将植物内生真菌接种于与微生物关系密切的药用植物,可以提高中药有效成分含量和产量,克服传统中药有效成分含量低的问题和资源不足的限制-川\"江东福等[认发现从龙血树(Dracaenaccohinchineoi:)茎干中分离到的内生真菌对血竭的形成有强烈的促进作用,可使血竭的形成量提高66%一120%\"王剑文等一2-2发现黄花篙内生炭疽菌(cou以otrchuin胡.Bj501)细胞壁寡聚糖提取物可以诱导促进黄花篙发根青篙素的合成\"鬼臼毒素(Podophyllotoxin)作为合成抗肿瘤药物的主要前体物质,具有抑制微管蛋白的聚合和抑制DNA拓扑异构酶活性,被用来治疗皮肤癌及抵御某些病毒\"Pui等;0}r从鬼臼属植物尸.hexandrum中分离出一株内生真菌alrTetne!hirsut\",其可以产生苯四氢蔡木质素类物质,后经过结构鉴定其为鬼臼毒素及其糖昔衍生物\"长春新碱(vincrstiine)是从药用植物长春花(Catharan-hortose\")中提取的生物碱,对恶性淋巴肿瘤等疾病疗效显著\"目前长春新碱主要从植物中提取,但它在植物中含量很低\"杨显志等10发现长春花的尖镰抱(Fsaurium山2-尸\"um)内生真菌可以产生长春新碱,为获得长春新碱的r药源开辟了新的途径\"另外,刘苗等l.-}对一株具有抗肿瘤活性的夏枯草内生真菌(cPcc480171)进行了研究,并从其发酵产物中分离得勇应辉等-]把大戟内生真菌接种到大戟组培苗,生长1年52后检测菇类的含量,结果发现内生真菌以(鲡arium胡.D和5(鲡aEriumsP.l)均能促进其菇类的合成\"大多数中药的l活性成分群多为植物抗毒素,作为外源性的刺激,内生真菌产生的寡聚糖对植物防御系统的刺激可促进植物抗毒素的产生,常可以使植物某些次生代谢物产量增加,从而获得宝贵的天然药物18~\"同时作为共生生物体,内生真菌由于与植物长期共同生活,其致病力较低,因此,内生真菌将是提高中药药效成分含量的最佳外来刺激源\"内生真菌能对某些天然产物进行结构转化邓静等}.6一从喜树的根!枝条!叶和果实中分离纯化出到3种具抗肿瘤活性物质,经质谱和核磁共振谱鉴定分别为:altertoxin一I(A仪一I);4,5,7一三经基异黄酮;4,7一二经基异黄酮\"郑丹等一0]采用M竹法测定了4株喜树内生真菌发酵产物的体外抗肿瘤活性,结果显示其分别对HL一60!He肠和HePGZ1.3肿瘤细胞株增殖有一定抑制作用\"抗氧化活性类物质48株内生真菌,其中菌株J一3!J一5!J一8对盐酸婴粟碱!硫酸长春碱等天然活性产物具有转化能力\"verza等27一从植物矶guleraarenaria中分离获得的拟茎点霉属内生真菌能够将四氢吠喃类木酚素转化为具有杀锥虫活性的3,4一二甲基一2-(4几经基一3.,5气二甲氧基苯基)一5一甲氧基一四氢吠喃\"Boresg侯奎等.6J在葛根(尸uerarialobata)的根!茎!叶以及果实中分离出128株内生真菌,并采用二苯基苦基苯阱自由基酶标仪法对其清除自由基活性进行检测,其中菌株10y一4在浓度2.sm岁mL!反应时间为20min时,其清除自由基活张黎光等:药用植物内生真菌一生物活性物质的新来源455等[2S2研究从肿柄菊(Tit人\"ni\"成vers如21\")J飞g/ieraarenaria稳定,也给检测带来难度\"和叭邵乙ciraro乙\"ta分离出来的12种内生真菌对外消旋一甲硫(4)能产生与宿主相同或相似的活性成分的菌株尚不能哒嗦的生物转化能力,其中4株内生真菌(TDZ!VAI!VR4和进人工业化生产阶段,往往需要对发酵条件!菌种改造!代谢调RV12)呈现出明显的立体选择生物转化潜能\"Agusta等1]92节物等方面作进一步的研究,从而提高其相应成分的产量\"从茶树中分离到一株内生真菌Diop川hesP,这株菌对黄烷类(5)内生真菌能促进一些药用成分的形成,这是内生化合物C一4位有选择性氧化的能力\"真菌与宿主植物共生关系的体现,但其详细机制尚不清楚,还需深入研究\"4药用植物内生真菌产生与宿主相同或相似成分的机制药用植物内生真菌作为一类次生代谢产物丰富的资源当前,越来越多的研究证实了药用植物内生真菌可以微生物,在天然药物结构转化!产量提高等方面具有广阔的产生与宿主植物相同或相似的活性成分\"目前,对于解释应用前景\"重视濒危药用植物内生真菌的研究,对保护濒内生真菌能产生与宿主相同或相似成分机制的理论主要有危药用植物具有重大的生态学意义\"其次药用植物内生真二,一是生物间的/基因水平传递01./伙内生真菌及其宿主菌所产生的次级代谢产物化学结构特殊!生物活性多样,活植物在基因水平上具有很强的可塑性,它们之间具有相同性化合物的结构类型已远超出其植物代谢产物的范围,已次生代谢产物合成的途径,于是获得了相关基因的直接传成为寻找新生物活性物质的重要新资源\"总之,药用植物递,这种传递可以发生在/共生生物一宿主0的相互作用过程,内生真菌为人类寻找天然药物资源提供了新的途径,如何或者更直接地体现在长期共同生活相处直接接触而传递吸合理开发利用这种具有巨大潜力的资源将成为今后研究的收遗传物质;另一个是/内共生理论0102,在共生体生物相重点\"互作用过程中,次生代谢过程中生物化学途径的连续演化会导致有益物质进人到共生体中,一旦在其次级代谢中出现了参考文献有用生化的途径,它就能被共生体其他生物所利用,从而表118邹文欣,谭仁祥.植物内生菌研究新进展1J].植物学报,现出相互作用和/协同进化0\"有证据表明,在植物茎叶的化2()Xl,43(9):881.石中发现有与植物相关的微生物10#,由此推测内生真菌与122FisherpJ,AnsonAE,petrini0.FungalendophytesinUlexeuro-植物的关系可能在几亿年前就开始出现\"另外研究发现一尸,usand刀le劣邵11111J2.TaroBriz胶0olSCO,1986,86:153.些具有宿主专一性的内生真菌与其宿主之间关系比非宿主138王巍,陈超,杨君,等.植物内生真菌代谢物叫噪生物碱Neo-专一性内生真菌要密切的多\"这也暗示着很可能它们与其eehinulinA[J8.天然产物研究与开发,2()X7,19(l):48.宿主之间存在着复杂的生化交流过程,从中发现产生与宿主[48江曙,陈代杰,戈梅,等.药用植物内生真菌抗菌活性的筛选[J2,药物生物技术,2006,13(5):351.相同或相似活性物质内生真菌的概率相对来说也要大很多,152AlyAH,Edrada一EbelRA,Wrayv,etal.Bioaetivemetabolites这为药用植物内生真菌次生代谢产物的研究指明了方向\"orfmtheendophytiefun邵sA呷elonl,ees胡.isolatedformthe5药用植物内生真菌研究过程中存在的问题及展望medieinalplantUrospermumpieroides[J2.Ph户oehemisr理,2()X8,69(8):1716.虽然已从研究过的上百种药用植物中分离到大量内生真16]SilvaGH,TelesHL,ZanardiLM,etal.Cadinanesesquite甲e-菌菌株,检测到一些菌株的有益活性作用,也得到一些纯化的noidsOfhPomopsiseassiae,anendophytiefun即5assoeiatedwith活性物质,但其中仍存在许多问题,主要表现在以下几个方面:Cassiaspeetabilis(&guminosae)1J8.尸入叫ochemist尽,2()X6,67:1964.(l)一些人工栽培的中药药效不如野生品种,可能与缺=72KhawrarRN,VermaVC,KumarA,\"tal.Javaniein,anantibae-失其固有的内生真菌有密切关系\"因此,及时保护中药野生teridnaphthaquinoneformnaendovhytiefun即5ofneem,Chlo-生境及中药中的内生真菌,对作为国粹的中药资源的持续发irdsumsp.[J].CurrMicrob动l,25x)9,58:233.展具有重要的意义\"目前对常用和大宗中药内生真菌的研究=88庞蕾,严铸云,梁俊玉.内生真菌在中药中的应用前景石J8.时较少,活性菌种的筛选模型单一,代谢产物的筛选过程中,多为珍国医国药,20)(5,16(3):242.定向筛选,这样很容易导致其他重要的有益成分不能被发现\"19]赵凯,平文祥,周东坡.内生真菌发酵生产紫杉醇的研究现状(2)对药用植物内生真菌的研究工作主要集中在有益与展望[J2.微生物学报,2008,48(3):403.菌株的分离筛选和活性物质的提取上,缺乏对每种植物的[108KusaitS,z让hlkes,SpitellerM.Anendophytiefun即5formCamptotheeaacuminatathatprodueeseamptotheeinandanalo即es内生真菌多样性的系统调查和分类鉴定\"[J].JNar尸rod,2()X9,72:2.(3)内生真菌次生代谢产物含量很低,很难检测,加大[11]WagenaraMM,CorwinJ,StrobelC,eral.Threeneweytoehala-了新化合物的分离难度,往往因为分离到的量太少,难以完sinsprdoueedbyanendoPhytiefun即5inthegenus南inoeladiella成结构鉴定和活性测定的所有程序;且在分离纯化及多次[J1.JNa乙Pod,20)(0,63(12):1692.传代后,内生真菌的生物特性退化导致了代谢产物特性不仁122PuriSC,NazirA,ChawlaR,etal.Theendophytiefun剖s456药物生物技术Toanleteshr咫utaasan一velalternat一v\",ou即eofp(一dophyll(一toxin第18卷第5期allolrelate1la叮1Ierrallnltgnans[J2.J)urnalB-(oteehnolo群一,2006,122(4):494._23]江东福,马萍,杨靖,等.9568D镰抱霉作用于死态龙血树形成血脂的研究7J].应用生态学报,2003,14(3):477.!132杨显志张玲琪,郭波!等一株产长春新碱内生真菌的初步研究[J一中草药,2004,35(一):79.114刘苗,胡德军,夏兴,等.夏枯草植物内生真菌CI)Cc480171抗肿瘤活性成分的研究1J].药物生物技术,2008,15(4):262.[15]郑丹,刘占华,张剑,等.4株抗肿瘤活性物质喜树内生真菌的鉴定及其主要代谢产物HPLC初步比较LJ).药物生物技术,2007,14(3):190._24]王剑文,夏忠豪,谭仁样.内生真菌Coller1,triehu:n51).Bsol的寡糖提取物对黄花篙发根中青篙索生物合成的诱导{J2.植物学报,2002,/(10):1233{25]勇应辉,戴传超,高伏康,等.大戟内生真菌对其生长和两种菇类物质量的影响[J].中草药,2009,40(7):1136.762邓静,刘占华,余伯阳.具有生物碱转化活力的4株喜树内生2真菌的鉴定1J2.药物生物技术,2006,13(6):436.727]V\"二aM,ArakawaNS,Iope!Np,e,-,1.Bl.)transfonoat,on\")fatet-rallydrofuran11邵anby1lleen(1ophyri\"!fun即5phomopsisSp.1J8.如urnalBrzil-aanChen:-1alSoe:ety,2(减均,20(I):195.116]侯奎,刘玉军,陆荣,等.葛内生真菌次生代谢产物清除自由基活性的研究[J}.安徽农业大学学报,2008,35(2):262.7178谢辉,陈双林.杜仲内生球毛壳菌的抗氧化活性研究匕J8.菌物学报,20()9,28(4):591.厂18]LIt:xl,l)orlgMS,Che一1xH,etal.Antioxidantaetlvltvand728]B,,电esKB,BorgeoWDS,p!,poM.I.ezal.Stere-,seleet,veanal-vsisofthioridazirle一2一s一Jlfoxl1Iealldt蛋一zoridazirle一5一s一lfox一(le:anin-vestjgariono{rae一thiori(lazinel)iotransformationbysomeendo-pllen-,l,es1)fanen1l\"2phyti!#Xylariasp.fom(;inkgoloilob\"tJ].roodChern-Fst叮,2005,105:548.phytiefongi[J].JournolPl-/,rn,aee/,:\"二l/ndB-omediealAna妙-515,2008,46(5):945.[!9]}列东枚,戴好富,黄贵修,等.见血封喉内生真菌RhizoctoniaP.JsS化学成分的研究[J2.天然产物研究与开发,2009,21(3):424.7298AgustaA,Mae卜aras,()11ash1K,etal.Ste\"1,seleetjveOxi5lat.onatC一4()fFlavansbytheEnd(甲hytieFun即5Di即orthe护.Isolate(lomare\"plant仁J3.C人eoPI:ar二BLrf-11,2005,53(12);1565.厂20}Wa\"拜JW,WuJH.HuangWY,etal.La1丫,aseproduetiorlby101孙剑秋,郭良栋,减威,等.药用植物内生真菌及活性物质多3样性研究进展1J].西北植物学报,2006,26(7):1505.毛3川杨春平,陈华保,吴文君,等.植物内生真菌次生代谢产物的多样性及潜在应用价值[J].西北农业学报,2005,14(2):126.7328BaconCW,WhlteJF.Mier\")loialEr:1lophyt\"!7A]tTaylorTN,TaylorEl8.Ther}lyni\"(8lerte(一)systenl:an1odelf(,rundorstand-Mon-,tosp-,ra0p二anenoloPhytiefun别5inCyrl-,don!laetylor,1J8.Bio尸!01,仪甲Technolog,,2006,97(5):786.721]Dais!BH,srrol2elGA,CasrilloU,e,al.Naphthalene,aninseetrepellellr,15Produ-!e(1byMuse(一dorvitigenus,arlovelendophyticunglf,s[J].M:\"o占r101\"召,,2002.148:3737.12胡凤,程玉鹏,王振月,等.药用植物内生真菌研究现状及其应用前景7J2.生物技术通讯!2008!l9(5):781.ingfungalinteraellons7C8.Newyork:Mar(!\"1DeokerIn(,2000,31.EndoPhyticFungiLivinginMedieinalPlantsasNewSourcesofBioactiveSubstanceSZHANGLi一guang,WEIXi一ying-,MACai一xia(SehoolofL诉Seience,ShanxiNormalUniversi妙,Xi,an7100犯,以ina)AbstractEndoPhytesaregreatresourees,withpotentialapplieationprospeet.Theinduotrialproduetionsofbioa(tivesubstaneesthateapableofinereasingtheiryields.Inthemeantime,it15eonduetiverothe(onservationofpreeiousmakouse(,fen!{ophyti(!fungiarean(1endangeredrnedieinalPlantsandit15alsove卿importa一Itinavoidingthedamagetothediversityofwil(1me(lieinalplants.Thegeneralsituationandreeentadvan(!esor,rheen(lophytean(litsseeonda仃metabolitesreseare}lesfoeused()nmedieinalPlantsweresumn一arize一1.Itmainlyreviews[heresearehes\"一ftheseeon(la叮metabo]itespr(,dueedbyendophytiefongusi;一elu(lingantimierobial,anti:leoplasrie,antioxi(lativeandotherfonetiorlalbioa(!tivosubstanees.Inadd一tion,endophyre!anpr\",moterlleyieldsofsee1,nda尽nletab\")litesprodueedbyitshostm\"飞(lieina]plants.Besides11als()playsanirTlportantroleinth,#biotrans王!)rfTlationofsomenaruralpro(lu(-ts.1.hentheme(#hanisminwhiehendophyleseansynrhesizebioaerivesubstaneessimilartothe!.-!)nola巧metabolitespro(luee(l})yh()5tplants15jnvestigate(J.Finally,theprol)lemKeywordsan11pr()speetofendophytiefungiresear(hweredis1!ussedandr)reviewed.Me(Ji(inalplant,En11(一phyticfungi,Bioa!rivesubstanees