王莉衡

(西安文理學(xué)院生物技術(shù)學(xué)院，陜西 西安 710065)

內(nèi)生菌(Endophyte)是一類在其部分或全部生活史中存活于健康植物組織內(nèi)部，而不使宿主植物表現(xiàn)出明顯感染癥狀的微生物，它是植物微生態(tài)系統(tǒng)的天然組成部分。自1898 年Vogl等從黑麥草(Loliumtumelentum)的種子中分離出第1 株內(nèi)生真菌以來，內(nèi)生菌的研究已有百余年的歷史。研究表明，一些植物組織中存在大量有益的內(nèi)生菌，這些內(nèi)生菌與宿主發(fā)生關(guān)系時，在植物體內(nèi)能產(chǎn)生多種生物學(xué)作用，可以提供植物所需要的營養(yǎng)物質(zhì)如氮源(內(nèi)共生固氮)及一些激素，參與植物的防衛(wèi)功能，促進(jìn)植物快速生長，提高植物抗逆境、抗病害、抗動物危害的能力[1,2]。因此，合理利用植物內(nèi)生菌具有重大的理論意義和實用價值[3～7]。作者在此對植物內(nèi)生菌及其次生代謝活性物質(zhì)多樣性的研究進(jìn)展進(jìn)行了綜述，以期為進(jìn)一步開發(fā)利用植物內(nèi)生菌及其次生代謝活性物質(zhì)提供幫助。

1 植物內(nèi)生菌的多樣性

植物內(nèi)生菌是一個多樣性的生物類群，種類極其豐富，廣泛分布于各種陸生及水生植物中。目前，已從藻類、苔蘚類、蕨類、裸子植物和被子植物中分離得到了內(nèi)生菌,且系統(tǒng)地分布于植物的根、莖、葉、花、果實和種子等器官和組織的細(xì)胞或細(xì)胞間隙。

植物內(nèi)生菌的多樣性主要包括以下三方面：寄主植物種類多樣性、內(nèi)生菌在寄主植物不同部位分布多樣性和內(nèi)生菌自身種類多樣性。植物內(nèi)生菌包括植物內(nèi)生真菌、內(nèi)生細(xì)菌和內(nèi)生放線菌[8～10]。研究表明，多數(shù)內(nèi)生真菌屬于子囊孢子類，包括核菌綱、盤菌綱和腔菌綱，其中分布廣泛的是半殼霉屬、擬隱孢霉屬、擬莖點霉屬和葉點霉屬等[11]。內(nèi)生細(xì)菌多為假單胞菌屬、腸桿菌屬、土壤桿菌屬、志賀氏菌屬、檸檬酸細(xì)菌屬、黃色單胞菌屬等[12]。絕大多數(shù)內(nèi)生放線菌為鏈霉菌屬、小雙孢菌屬、諾卡氏菌屬、小單孢菌屬、鏈孢囊菌屬等[13]?？傮w而言，內(nèi)生菌分布情況取決于宿主植物本身以及內(nèi)生菌的種類，在宿主植物不同器官的分布存在差異，不同的內(nèi)生菌占據(jù)不同的生態(tài)位。同時，內(nèi)生菌的分布還受到地理位置、氣候條件等諸多環(huán)境因素的影響。

2 植物內(nèi)生菌次生代謝活性物質(zhì)的多樣性

1993年,美國蒙大拿州立大學(xué)Strobel等[14]從短葉紅豆杉(Taxusbrevifolia)的韌皮部分離到1株產(chǎn)新型抗癌物質(zhì)紫杉醇的內(nèi)生真菌，從而啟發(fā)了人們可以從植物內(nèi)生菌尋找植物產(chǎn)生的相同或相似的活性化合物。據(jù)不完全統(tǒng)計,近10年來至少從植物內(nèi)生菌中發(fā)現(xiàn)了幾十種具有抗菌活性的次生代謝物質(zhì)，主要有萜類、生物堿類、芳香類、肽類等化合物,具有較強(qiáng)的抑菌、殺菌活性。

2.1 抗腫瘤活性物質(zhì)[15]

2.1.1 紫杉醇(Taxol)

紫杉醇是一種具有紫杉烷骨架的二萜類化合物，對卵巢癌、乳腺癌、肺癌、食道癌、前列腺癌以及直腸癌等均有療效，是目前從植物中發(fā)現(xiàn)的最重要的抗癌活性物質(zhì)之一?，F(xiàn)已發(fā)現(xiàn)紅豆杉屬中的許多種如短葉紅豆杉、云南紅豆杉(Taxusyunnanensis)、南方紅豆杉(Taxusmairei)等植物內(nèi)生菌都能產(chǎn)生紫杉醇[16,17]。此外，許多植物分離出的某些內(nèi)生真菌也能產(chǎn)紫杉醇，如從落羽松(Taxodiumdistchum)[18]、榧樹(Torreyagrandifolia)[19]、銀杏(Ginkgobiloba)[20]以及松樹(Wollemiamobilis)[21]中均分離到能產(chǎn)紫杉醇的內(nèi)生菌。

盡管目前發(fā)現(xiàn)的產(chǎn)紫杉醇的內(nèi)生真菌種類較多,但在人工培養(yǎng)中,內(nèi)生真菌產(chǎn)紫杉醇的量是很低的,每升培養(yǎng)基中僅達(dá)到微克甚至更低的水平,這也是通過微生物發(fā)酵途徑生產(chǎn)紫杉醇的主要限制因素。

2.1.2 其它抗腫瘤活性物質(zhì)[22]

鬼臼毒素(Podophyllotoxin)是一種存在于鬼臼類植物中的天然木脂素(Lignans)，能抑制微管蛋白的解聚、阻斷中期相細(xì)胞的分裂，并具有抑制DNA 拓?fù)洚悩?gòu)酶的活性，是合成多種抗癌藥物的前體。研究者分別從桃兒七(Sinopodophyllumemodi)、南方山荷葉(Diphylleiasinensis)、川八角蓮(Dysosmaveitchii)中分離到了產(chǎn)鬼臼毒素的內(nèi)生真菌[23～25]，對小細(xì)胞肺癌、淋巴癌等多種腫瘤疾病均有很好的療效。

長春堿(Vinblastine)和長春新堿(Vincristine)是有效的抗癌藥物，一般用于治療白血病和惡性淋巴瘤等疾病。張玲琪等[26]、郭波等[27]均從長春花(Catharanthusroseus)莖皮中分離到了產(chǎn)長春新堿的內(nèi)生真菌。

生物堿類細(xì)胞分裂抑制素(Cytochalasins)既具有抗腫瘤活性，又具有抗菌活性。生物堿類物質(zhì)在內(nèi)生真菌中普遍存在，內(nèi)生真菌如炭角屬(Xylaria)、莖點霉屬(Phoma)、炭團(tuán)菌屬(Hypoxylon)等都是產(chǎn)生物堿特別是細(xì)胞分裂抑制素的代表屬真菌。

2.2 抗菌活性物質(zhì)

研究發(fā)現(xiàn)，一些來源于植物內(nèi)生真菌、內(nèi)生放線菌和內(nèi)生細(xì)菌的天然產(chǎn)物不僅對病原微生物有抑制和殺滅作用，還對其它的細(xì)菌、真菌、病毒和一些原生生物有抑制作用。

2.2.1 多肽類

Strobel等[28]從雷公藤(Tripterygeumwilfordii)中分離到的內(nèi)生真菌Cryptosporiopsiscf.quercinaPetr能產(chǎn)生一種具有抗霉菌活性的新型環(huán)肽抗生素Cryptocandin。Castillo等[29]從藥用植物蛇藤(Snakevine)中分離到的StreptomycesNRRL30562能產(chǎn)生多肽化合物Mununabicins A、B、C、D，它們對多種人體和植物致病霉菌、細(xì)菌及瘧原蟲(Plasmodiumsp1)具有廣譜抑殺活性。Guo等[30]從分離到的內(nèi)生真菌Cytonaecmasp.中獲得了三縮酚酸異構(gòu)體Cytonic acid A 和B，它們對人細(xì)胞巨化病毒蛋白酶具有抑制作用。何紅等[31]從辣椒中分離到1株內(nèi)生枯草芽孢桿菌(Bacillussubtilis)，該菌株產(chǎn)生的抗菌蛋白為環(huán)脂抗菌多肽，它對植物炭疽病菌和番茄青枯病菌等多種植物病原真菌和細(xì)菌有強(qiáng)烈的抑制作用。

2.2.2 生物堿類

Castillo等[29]從藥用植物蛇藤(Snakevine)中分離到的StreptomycesNRRL30562能產(chǎn)生一 種對稻瘟病菌(Pyriculariaoryzae)及其它多種植物病原真菌有強(qiáng)抑殺作用的新酰胺生物堿Cryptocin。王巍等[32]從金雀根植物內(nèi)生菌HB1代謝物中分離到了具有抑制霍亂弧菌活性的吲哚類生物堿Neoechinulin A。

2.2.3 萜類

Strobel[33]發(fā)現(xiàn)Muscodoralbus可以產(chǎn)生一系列萜類物質(zhì)，如Bulnesene、Valencene 等，它們對許多人體致病菌都具有很強(qiáng)的抑制活性。Singh等[34]從1 株未鑒定的內(nèi)生真菌CR115 的發(fā)酵液中分離到一種對多種革蘭氏陽性和陰性細(xì)菌以及白色念珠菌(Candidaalbicans)有抑制活性的二萜化合物Guanacastepene。Brady等[35]從來源于Selaginellapallescens植物莖的內(nèi)生真菌鐮刀菌(Fusariumsp.)CR377的培養(yǎng)物中分離到一種對白色念珠菌有較強(qiáng)活性的新型酮內(nèi)酯化合物Pentaketide。

3 結(jié)語

植物內(nèi)生菌具有多種生物學(xué)功能，能產(chǎn)生多種次生代謝活性物質(zhì)，這些活性物質(zhì)包括多肽、萜類等,其產(chǎn)生菌也不僅僅局限于內(nèi)生真菌,內(nèi)生放線菌和內(nèi)生細(xì)菌也偶有出現(xiàn),充分說明了植物內(nèi)生菌及其次生代謝活性物質(zhì)的多樣性。特別是在尋找新的天然藥物以及防治植物病蟲害的藥物方面，植物內(nèi)生菌將是一個新的資源庫，在農(nóng)業(yè)、醫(yī)藥、食品工業(yè)等領(lǐng)域具有潛在的應(yīng)用價值。

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