江愛(ài)兵，王開(kāi)梅，張 鳳，楊自文

（湖北省農(nóng)業(yè)科學(xué)院，湖北省生物農(nóng)藥工程研究中心，湖北 武漢 430064）

藥物開(kāi)發(fā)的成功主要取決于篩選模型的建立和盡快鑒定出先導(dǎo)化合物并通過(guò)構(gòu)效關(guān)系研究來(lái)優(yōu)化先導(dǎo)結(jié)構(gòu)。各種生物來(lái)源結(jié)構(gòu)多樣的小分子天然產(chǎn)物是尋找先導(dǎo)化合物的重要源泉。其中真菌屬于“創(chuàng)造系數(shù)”特別高的生物，含有大盤(pán)結(jié)構(gòu)多樣的次生代謝產(chǎn)物。自1993年，美國(guó)科學(xué)家Stierle A從短葉紅豆衫的韌皮部分離到一株產(chǎn)紫杉醇的內(nèi)生真菌安德氏紫杉霉（Tax-omyces andreanae），從此掀起了人們對(duì)植物內(nèi)生真菌及其活性物質(zhì)開(kāi)發(fā)的熱潮。從植物內(nèi)生真菌中篩選獲得的各種生理活性物質(zhì)陸續(xù)見(jiàn)有報(bào)道。近年來(lái)，植物內(nèi)生真菌及其次生代謝物在醫(yī)學(xué)方面的研究較多，在農(nóng)業(yè)上應(yīng)用的研究也逐漸成為熱點(diǎn)。從微生物中尋找發(fā)現(xiàn)新型先導(dǎo)化合物，是新藥研制的重要途徑。內(nèi)生真菌作為其中的重要類(lèi)群，是較新的研究領(lǐng)域，從中有可能發(fā)現(xiàn)新型活性化合物或提供模板化合物。國(guó)外在這方面做了大量的工作，發(fā)現(xiàn)了許多新的化合物，但研究范圍主要集中在醫(yī)藥方面，農(nóng)用方面的研究則相對(duì)較少.目前農(nóng)用內(nèi)生真菌的研究主要集中在內(nèi)生真菌對(duì)農(nóng)作物本身的影響和從植物內(nèi)生真菌次生代謝產(chǎn)物中發(fā)現(xiàn)具有農(nóng)用生物活性的新化合物兩個(gè)方面。我國(guó)具有非常豐富的生物資源，筆者對(duì)植物內(nèi)生真菌在農(nóng)藥上面應(yīng)用情況及其產(chǎn)生的次生代謝物的研究進(jìn)展進(jìn)行了闡述。

1 內(nèi)生真菌的農(nóng)用研究進(jìn)展

1.1 促進(jìn)植物生長(zhǎng)發(fā)育的內(nèi)生真菌

促進(jìn)植物生長(zhǎng)的生理生化機(jī)制主要包括：①影響感染植物體內(nèi)的物質(zhì)代謝，提高植物的資源利用效率；②產(chǎn)生生長(zhǎng)素等激素類(lèi)物質(zhì)，促進(jìn)植物的生長(zhǎng)。內(nèi)生真菌對(duì)農(nóng)作物的營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)具有一定的促進(jìn)作用，主要包括增加分孽數(shù)和生物量?jī)煞矫妗８腥緝?nèi)生真菌的高羊茅（Festuca arundinacea）植株經(jīng)過(guò)10周生長(zhǎng)后，分孽數(shù)和生物量明顯高于未感染植株。內(nèi)生真菌對(duì)感染植株的氮代謝和氮積累有顯著的影響，感染植株葉片和葉鞘中的可溶性氨基酸總量、氨濃度增加，谷氨酞胺合成酶（GS）活性顯著提高，植物對(duì)土壤氮的利用效率大大增加。另外，內(nèi)生真菌能夠改變植物體中碳水化合物源庫(kù)的關(guān)系，內(nèi)生真菌作為碳水化合物的一個(gè)儲(chǔ)庫(kù)，能迅速地將蔗糖轉(zhuǎn)變成植物不能代謝的糖醇，從而減少或阻止對(duì)光合作用的反饋抑制，促進(jìn)植物的光合作用。如生長(zhǎng)在含有色氨酸的培養(yǎng)基上的一種瘤座菌（Balansia epichloe）的內(nèi)生真菌可能通過(guò)改變植物體內(nèi)的激素代謝，促進(jìn)植物生長(zhǎng)。

Mcleod等對(duì)內(nèi)生真菌對(duì)黑麥草（Loliump erenne）、紫羊茅（Festucan tbra）、高羊茅（f.anutdinacea）、草甸羊茅（f.pratensis）等植物的生長(zhǎng)調(diào)節(jié)作用進(jìn)行了研究，發(fā)現(xiàn)這種內(nèi)生真菌對(duì)高羊茅和紫羊茅葉的鮮重和干重都有顯著的影響，對(duì)草甸羊茅葉的鮮重有影響。張集慧等從蘭科金線(xiàn)蓮等藥用植物中分離出的內(nèi)生真菌均能不同程度地產(chǎn)生一種或幾種植物激素。

1.2 有抗蟲(chóng)作用的內(nèi)生真菌

內(nèi)生真菌感染能提高農(nóng)作物的抗蟲(chóng)性，這一觀點(diǎn)已經(jīng)得到廣泛認(rèn)同。在20世紀(jì)80年代早期，F(xiàn)unk等首次報(bào)道內(nèi)生真菌可以控制害蟲(chóng)的危害，發(fā)現(xiàn)長(zhǎng)圓形擬莖點(diǎn)霉（Phomopsis oblonga）可以保護(hù)榆屬樹(shù)木免受美洲榆皮天牛（Physocnemum brevilineum）的危害。Kindler等的研究表明，黑麥草（Lollium perenne）的內(nèi)生真菌對(duì)草地螟（Loxostegest icticalisL）有很好的控制作用，同時(shí)可以減輕阿根廷莖象甲（Lis tronotusbo nariens）的危害。蘭琪等從蘆葦草（Festucaa rundinacea）和黑麥草中分離出的內(nèi)生真菌已達(dá)6個(gè)屬，其中枝頂抱屬（Acrmonium）菌類(lèi)可以控制蚜蟲(chóng)的危害。Funk等從膠冷杉（Abies balsaea）中分離到一株內(nèi)生真菌，對(duì)極色卷葉蛾（Christoneurafun rana）的胃毒致死率分別為25%和32%，從北美落葉松（Iarix laridina）中分離到的一株內(nèi)生真菌，其發(fā)酵液中分離到1種化合物，對(duì)極色卷葉蛾的胃毒致死率為90%。Joh等從冬青（Gaultheria procumbens）中分離到一株內(nèi)生真菌，可致死云杉蚜蟲(chóng)（Christoneura fumtferana Clem）。圓葉蔡的內(nèi)生真菌Neotyphodium sp.可以產(chǎn)生N-甲酞黑麥草堿和覃青霉素的類(lèi)似體，此兩種化合物對(duì)多種昆蟲(chóng)具有很強(qiáng)的毒殺活性。Larry等從冷杉中分離的內(nèi)生真菌葉點(diǎn)霉屬（Phyllosticta），在其液體發(fā)酵產(chǎn)物中分離到烯七醋酸，對(duì)蚜蟲(chóng)致死效果較好。另外，感染內(nèi)生真菌的植株對(duì)侵染植物根系的線(xiàn)蟲(chóng)具有中等程度的抗性。

1.3 有抗病作用的內(nèi)生真菌

高等真菌次生代謝物質(zhì)抑制植物病原菌的研究開(kāi)展較早且較為深入，從中發(fā)現(xiàn)的殺菌活性物質(zhì)己被作為農(nóng)藥先導(dǎo)化合物開(kāi)發(fā)成了殺菌劑品種。枝頂抱屬的枝頂抱（Acrenmonium coemphilum）對(duì)多種體外培養(yǎng)的農(nóng)作物病原真菌都有抑制作用。此外，從黑云杉（Pidea mariana BSP）中分離到一株內(nèi)生真菌Conoplea eleganxala，其液體發(fā)酵產(chǎn)物中分離的2個(gè)新的苯并毗咯類(lèi)活性成分，苯并毗咯類(lèi)化合物對(duì)由絲核菌（Rhizoctonia spp.）和鐮刀菌（Fusarium spp.）引起的病害有極高防效，在水稻上應(yīng)用能防治立枯病、惡苗病、徒長(zhǎng)病等病害。Merrit等從Eucryphia cordifolia中分離的一種膠球菌（Gliocladiwn sp.）可產(chǎn)生一些揮發(fā)性的殺菌化合物，如1-丁醇，3-甲基-苯乙醇，醋酸和2-苯乙基AN都可對(duì)終極腐霉和輪枝菌（Yerticdlurn dahliae）等病原真菌起致死作用。Huang Y J等從南方紅豆杉和香框等藥用植物中分離的擬青霉菌屬（Paecilomyces sp.）內(nèi)生真菌可作為殺菌劑，這種真菌發(fā)酵液對(duì)脈抱菌屬（Neurosporas p.）、鐮刀菌（Fusarium sp.）、木霉（Trichoderma sp.）等病原真菌具有生長(zhǎng)抑制活性。Lu Hong等首次從黃花篙伽的莖中分離了刺盤(pán)抱（co lletotrichum sp.）內(nèi)生真菌，該內(nèi)生真菌能產(chǎn)生11種化合物，其中有9種化合物可抑制枯草芽抱桿菌、金黃色葡萄球菌、藤黃八疊球菌和假單胞菌等細(xì)菌的生長(zhǎng)，有4種化合物在MICs達(dá)到50～100 mg/mL時(shí)，可防治白色念珠菌和黑曲霉等真菌的危害，而有5種化合物在MICs達(dá)到200 μg/mL時(shí)，能抑制小麥全蝕病菌（Gaeunlannomycesgr aniints var.tritict）、禾谷類(lèi)絲核菌（Rhizoctoniac erealis）、麥根腐長(zhǎng)蠕抱（Helrninthosporium sativum）和疫霉（Phytophthora capisici）等病原真菌。另外，李桂玲等從三尖杉、南方紅豆杉及香楹中分離出172株內(nèi)生真菌，并對(duì)其進(jìn)行了抗菌活性檢測(cè)，結(jié)果表明有90株內(nèi)生真菌對(duì)多種農(nóng)作物病原真菌，如紅色面抱霉、鐮刀菌等有抑制作用。來(lái)自三尖杉、南方紅豆杉和香框的內(nèi)生真菌中，具有抗菌活性的菌株的比例分別為40%、54.2%及57.1%，其中平板抑菌圈直徑大于15 μm的高抗菌株有35株。Strobel等從雷公藤的莖中分離到內(nèi)生真菌棟樹(shù)擬隱抱殼（Cryptosporiopsisqu ercina），該菌產(chǎn)生的一種物質(zhì)Cryptocandin對(duì)菌核病菌（Sclerotiniasc lerotilrurr）和灰葡萄抱（Botrytisci nerea）等植物病原真菌有抑制作用。

現(xiàn)今發(fā)現(xiàn)的內(nèi)生真菌主要屬于子囊菌和半知菌，少數(shù)為擔(dān)子菌，包括核菌綱，盤(pán)菌綱，腔菌和接合菌。

2 植物內(nèi)生真菌產(chǎn)生的農(nóng)用活性代謝產(chǎn)物

微生物因其種類(lèi)繁多，次生代謝產(chǎn)物多樣化。內(nèi)生真菌作為主要的微生物物種，其代謝產(chǎn)物必然具有多樣性。從內(nèi)生真菌中得到的生物活性物質(zhì)有51%是前所未知的。這比起從土壤微生物中得到的38%的活性物質(zhì)是多之又多的。

目前發(fā)現(xiàn)的內(nèi)生真菌產(chǎn)生的農(nóng)用活性代謝物按其活性類(lèi)型可分為：（1）殺蟲(chóng)劑類(lèi)。該類(lèi)包括吲哚二帖類(lèi)、萘、殺蚜蟲(chóng)及抗菌物質(zhì)3-hydroxypropionic acid、香豆酮衍生物等；（2）植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑。包括黑麥震顫素 B、IAA、GA、ABA、Z、ZR 等；（3）抗菌劑。包括麥角甾類(lèi)、炭疽菌酸、球毛殼甲素A等。

按其化學(xué)結(jié)構(gòu)可分為：（1）生物堿類(lèi)化合物。Peramine，對(duì)昆蟲(chóng)有毒，對(duì)哺乳動(dòng)物沒(méi)有毒性。吲哚類(lèi)生物堿，具有促進(jìn)植物生長(zhǎng)的作用。6-Isoprenylindole-3-carboxylic acid是-種新發(fā)現(xiàn)的吲哚類(lèi)生物堿，其對(duì)革蘭氏陽(yáng)性細(xì)菌枯草芽孢桿菌（Bacillus subtilis）、金黃色葡萄球菌（Staphylococcus aureus）、藤黃八疊球菌（Sarcina lutea）和革蘭氏陰性細(xì)菌假單胞菌（Pseudomonas sp.）均具有抑制作用，此外，該化合物對(duì)-些植物病原真菌有抑制作用。（2）甾體類(lèi)化合物。3β-Hy-droxyergosta-5-ene，3-Oxoergosta-4.6.8，22-tetraene 3β.5α-Dihydroxy-6β-ace-toxyergosta-7.22-diene和 3β.5a-Dihydroxy-6β-phenyl-caetoxyergosta-7.22-diend等 4種甾體化合物，均對(duì)植物病原菌禾頂囊殼小麥變種（Gaeumannomyces graminis var.tritici）、禾谷絲核菌（Rhizoctonia cerealis）、 麥 根 腐 長(zhǎng) 蠕 孢 菌（Helminthosporium sativum）和辣椒疫霉（Phytophthora capisici）表現(xiàn)出抗菌活性。（3）萜類(lèi)化合物。Heptelidic acid和Hydroheptelidic acid半萜類(lèi)化合物，對(duì)云杉蚜蟲(chóng)幼蟲(chóng)具有毒性。

3 展望

隨著天然藥物的開(kāi)發(fā)研究，微生物藥物的研究也越來(lái)越受到國(guó)內(nèi)外的重視。微生物的易培養(yǎng)、易控制、生長(zhǎng)快等特點(diǎn)使其前景十分廣闊。自然界中微生物及其代謝產(chǎn)物的多樣性，也為發(fā)現(xiàn)新藥提供了不竭動(dòng)力。地球上植物種類(lèi)繁多，還有許多內(nèi)生真菌尚未被研究，植物內(nèi)生真菌在合成具有生物活性的代謝產(chǎn)物方面將具有巨大的潛力。植物內(nèi)生真菌含有大量結(jié)構(gòu)獨(dú)特的次生代謝產(chǎn)物，這些次生代謝產(chǎn)物可以作為先導(dǎo)化合物庫(kù)，從中可能發(fā)現(xiàn)具有新的分子結(jié)構(gòu)或?qū)τ泻ι镉行碌淖饔冒袠?biāo)的化合物，從而開(kāi)發(fā)出新的植物保護(hù)產(chǎn)品。且高等真菌可通過(guò)發(fā)酵定向生產(chǎn)所需的次生代謝產(chǎn)物，發(fā)酵產(chǎn)物可以直接用于有害生物防治。而發(fā)酵技術(shù)具有縮短生產(chǎn)周期、提高次生代謝產(chǎn)物的產(chǎn)量等優(yōu)點(diǎn)，便于工業(yè)化生產(chǎn)。內(nèi)生真菌及其次生代謝物的研究將會(huì)在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、環(huán)境保護(hù)、人類(lèi)健康上發(fā)揮越來(lái)越重要的作用。

[1] 郭良棟.內(nèi)生真菌研究進(jìn)展[J].菌物系統(tǒng)，2001，20（1）：148-152.

[2] 任安芝，高玉葆.植物內(nèi)生真菌—類(lèi)應(yīng)用前景廣闊的資源微生物[J].微生物學(xué)通報(bào)，2001，28（6）：90-93.

[3] 韋繼光，徐 同.植物內(nèi)生擬盤(pán)多毛孢的生物多樣性[J].生物多樣性，2003，11（2）：162-168.

[4] 王永中，肖亞中.植物內(nèi)生菌及其活性代謝產(chǎn)物[J].生物學(xué)雜志.2004，21（4）：1-5

[5] 王 偉，賀雄雷，鐘莢長(zhǎng).南方紅豆杉內(nèi)生菌及紫杉烷類(lèi)產(chǎn)物的初步鑒定 [J].中山大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），1999，38（3）：116-118.

[6] 邱德有，黃美娟.一種云南紅豆衫內(nèi)生真菌的分離[J].真菌學(xué)報(bào)，1994，13（4）：314-316.

[7] 馬天有，董兆麟.從植物分離產(chǎn)紫杉醇的內(nèi)生真菌的研究[J].西北大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），1999，29（1）：47-49.

[8] 江東福，馬 萍，王興紅，等.龍血樹(shù)真菌群及其對(duì)血竭形成的影響[J].云南植物研究，l995，17（1）：79-82.

[9] 張集慧，王春蘭，郭順星，等.蘭科藥用植物的5種內(nèi)生真菌產(chǎn)生的植物激素[J].中國(guó)醫(yī)學(xué)科學(xué)院學(xué)報(bào)，1999，21（6）：460-465.

[10] 鄒文欣，譚仁祥.植物內(nèi)生菌研究新進(jìn)展 [J].植物學(xué)報(bào)，2001，43（9）：881-892.

[11] 楊顯志，張玲琪，郭 波，等.一株產(chǎn)長(zhǎng)春新堿內(nèi)生真菌的初步研究[J].中草藥，2004，35（1）：79-81.

[12] 張玲琪，王海昆，邵 華，等.美登木內(nèi)生真菌產(chǎn)抗癌物質(zhì)球毛殼甲素的分離及鑒定[J].中國(guó)藥學(xué)雜志，2002，37（3）：172-175.

[13] 李厚金，姚駿驊，陳意光，等.紅樹(shù)林2425內(nèi)生真菌2524號(hào)中分離的新神經(jīng)酰胺[J].中山大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2003，42（6）：132-133.

[14] 曹曉冬，周立剛.植物內(nèi)生真菌產(chǎn)生生物活性物質(zhì)的研究進(jìn)展[J].西北農(nóng)林科技大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2005，33（8）：201-208。

[15] 劉蘊(yùn)哲，何 勁，張 杰.植物內(nèi)生真菌及其活性代謝產(chǎn)物研究進(jìn)展[J].菌物研究，2005，3（4）：30-36.

[16] Li J Y，Strobel G A.Endophytie taxol producing fu from bald cypress，Taxodium distichtun[J].Microbiology，1996，142：2223-2226.

[17] Shrestha K，Strobel G A，Shrivastava S P，et a1.Evidence for paclitaxel flxnthree newendophytiefun of Himalayan yewofnepal[J].Planta Medica，2001，67：374-376.

[18] Bashyal B，Li J Y，Strtl G A，et a1.Scimatoanflerium tepuiense.An endophytie taxol producing eoelomyeete from Himalayan yew（Taxus lⅧf）[J].Myeotaxon，1999，72：33-34.

[19] Strobel G A，Daisy B，Castillo U，et a1.Natural products from endophytic microorganisms[J].Jamud of Natural Produe L8，2004，67（2）：257-268.

[20] Daisy BH，StrobelGA，Uvidelioc，et a1.Naphthalene，aninsect repellent，is produced by Muso or vitigenus，a novel endophytie fungus[J].Microbiology，2002，148（11）：3737-3741.

[21] Findlay J A，Li G Q，johnson J A.Bioactive compounds from an endophytic fungous from eBtem larch （Larix larieina）needles[J].Canadian Journal of Chemistry/Revue Canadlenne de Chimie，1997，75（6）：716-719.

[22] Pulici M，Sugawara F，KeshinoH，et a1.PestalotiopsinsA and B：new caryophyllenes from an endophytic fungus of Taxus brifdia[J].Phytochemistry，1996，61：2122-2124.

[23] Strobel G A，Direksie E，Sears J，et a1.Volatile antimicrobials from Muscvdor al，a novel endophytieftmsus[J].Microbiology，2001，147（11）：2943-2950.

[24] Stinson M，Ezra D，Strobel G A.An endophytic Godadum sp.of Eucrypha eordlfolia producing selective volatile antimicrobial eompounds[J].Plant Science，2003，165（10）：913-922.

[25] Zhang B，Salituro G，Szalkowski D，et a1.Discovery of a small molecule insulin mimetic with antidiabetic activity in mice[J].Science，1999，284（5416）：974-977.

[26] Leuchtmann A.Systematics，distribution，and host specificity of grass endophytes[J].Nat Toxins，1992，1（1）：150-162.

[27] Strobel G，Stierle A，Stierle D.Taxomyces andreana：A proposed new taxon for a bulbilliferous by phomycete associated with pacific yew（Taxus brevifolia）[J].Mycotaxon，1993，40（7）：71-81.

[28] Schard C I ，Phillips T D.Protetive grass endophytes：where are they from and where are they going[J].Plant Dis，1997，81：430-438.

[29] Anna M P，Paivi J，Helmut P，et a1.Bud endophytes of SCOTS pine produce adenine derivatives and other compounds that affect morphology and mitigate browning of callus cultures[J].Physiol Plantarum，2004，121：305-312.

[30] Powell R G，Petroski R J.Alkaloid toxins inendophyticinfected grasses[J].Nat Toxins，1992，1（3）：163-170.

[31] Strobel G A，Miller R V，Miller C M，et a1.Cryptocandin，a potent antimycotic from the endophytic fungus Cryptosporiopsis cf quercina[J].Microbiology，1999，145：1919-1926.

[32] Tan R x，Zou W X.Endophytes：a rich source of functional metabolites[J].Nat Prod Rep，2001，18：448-459.

[33] Sridhar K R，Barlocher F.Endophytic aquatic hyphomycetes of roots of spruce，birch and maple[J].Mycol Res，1992，96：305-308.

[34] Stierle A，Strobel G，Stierle D.Taxol and taxane production by gaxomyces andreanae[J].Science，1993，260：214-216.

[35] Michael S，Barbel K I，Roland W W，et a1.3-hydroxypropionic acid as a nematicidal principle in endophytic fungi[J].Phytochemistry，2004，65：2239-2245.