韓雪花,李小華,王麗娜,何鑫,秦玲玲,郭大樂(lè),鄧赟
植物內(nèi)生菌(Endophyte)是指在一定階段或全部階段生活于植物的各種組織和器官內(nèi)部的真菌或細(xì)菌的統(tǒng)稱(chēng),現(xiàn)一般指植物內(nèi)生真菌。自Kloepper[1]第一次提出“植物內(nèi)生菌”的概念開(kāi)始,內(nèi)生菌的研究越來(lái)越深入。內(nèi)生菌除了與植物存在互利共生的關(guān)系,還能夠通過(guò)產(chǎn)生一些與宿主植物相同或相似的化合物來(lái)對(duì)抗相同的外界環(huán)境脅迫,所以對(duì)植物內(nèi)生菌的次級(jí)代謝產(chǎn)物進(jìn)行研究不僅能夠拓寬藥用資源,還可以在一定程度上保護(hù)天然藥用植物資源。從植物中分離內(nèi)生菌,并對(duì)其次級(jí)代謝產(chǎn)物進(jìn)行研究已經(jīng)成為目前天然產(chǎn)物研究領(lǐng)域的熱點(diǎn)內(nèi)容之一[2]。
冬蟲(chóng)夏草為麥角菌科(Clavicipitaceae)真菌冬蟲(chóng)夏草菌Cordyceps sinensis(BerK.)Sacc.寄生在蝙蝠蛾科昆蟲(chóng)幼蟲(chóng)上的子座和幼蟲(chóng)尸體的干燥復(fù)合體。性平,味甘,歸肺、腎經(jīng),具有補(bǔ)腎益肺,止血化痰的功效。主要含粗蛋白、粗脂肪、總糖、粗纖維,此外還含有氨基酸、脂肪酸、核苷類(lèi)物質(zhì)、甾醇、甘露醇、多糖等,具有增強(qiáng)免疫、抗腫瘤、改善肺心病患者血管功能等活性[3-4]。
本實(shí)驗(yàn)從新鮮冬蟲(chóng)夏草中分離得到一株內(nèi)生菌,通過(guò)ITS測(cè)序比對(duì)鑒定為毛霉菌M. luteus,將其進(jìn)行液體發(fā)酵培養(yǎng)后得到發(fā)酵產(chǎn)物,并對(duì)發(fā)酵產(chǎn)物的乙酸乙酯萃取部位進(jìn)行化學(xué)成分研究,從中分離得到8個(gè)化合物,分別鑒定為:20-O-methyl-24-epi-cyclocitrinol(1),(15S)-15-hydroxy-24-epi-cyclocitrinol(2),(16R)-16-hydroxy-24-epicyclocitrinol(3),coniochaetones B(4),4-Hydroxybenzoic acid(5),benzoic acid(6),5,5'-diisobutoxy-2,2'-bifuran(7),bis(2-ethylhexyl)phthalate(8),化合物1-5,7-8均為首次從M. luteus中分離得到?;衔锝Y(jié)構(gòu)如圖1所示:
圖1 化合物1-8的結(jié)構(gòu)
Finnigan-LCQDECA質(zhì)譜儀(美國(guó)賽默飛世爾公司);Bruker Ascend 400核磁共振儀(TMS為內(nèi)標(biāo))(德國(guó)布魯克公司);十萬(wàn)分之一電子天平(瑞士奧豪斯DV-215-CD,上海顧村電光儀器廠(chǎng));中壓層析柱(利穗科技(蘇州)有限公司);SHB-IIIS循環(huán)水式多用真空泵(上海躍進(jìn)醫(yī)療器械廠(chǎng));RE52CS旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀(上海亞榮生化儀器廠(chǎng));SW-CJ-2FD型超凈工作臺(tái)(蘇州安泰空氣技術(shù)有限公司);恒溫培養(yǎng)振蕩器(上海智誠(chéng)分析儀器制造有限公司);恒溫恒濕培養(yǎng)箱(上海躍進(jìn)醫(yī)療器械有限公司);優(yōu)普UPT系列超純水器(成都優(yōu)普電子產(chǎn)品有限公司);NP7000型制備型高效液相色譜儀(江蘇漢邦儀器有限公司)。柱層析硅膠(200-300目)、薄層層析硅膠板(5×10 cm,GF254)(青島海洋化工廠(chǎng)); C18反相填料(日本YMC株式會(huì)社)。石油醚、丙酮、乙酸乙酯、甲醇、95%乙醇(成都科龍化工試劑廠(chǎng),均為分析純)。
冬蟲(chóng)夏草于2016年5月采集于甘肅省夏河縣,由成都中醫(yī)藥大學(xué)蔣桂華教授鑒定為麥角菌科(Clavicipitaceae)真菌冬蟲(chóng)夏草菌Cordyceps sinensis(BerK.)Sacc.寄生在蝙蝠蛾科昆蟲(chóng)幼蟲(chóng)上的子座和幼蟲(chóng)尸體的干燥復(fù)合體,樣品保存在成都中醫(yī)藥大學(xué)藥學(xué)院生化制藥實(shí)驗(yàn)室(編號(hào)DCXC-20160503-GSSXHX)。
孟加拉紅固體培養(yǎng)基:35 g孟加拉紅培養(yǎng)基,水1 L,煮沸溶解,pH自然。
PDA斜面培養(yǎng)基:土豆200 g加入自來(lái)水煮至軟爛后過(guò)濾,濾液定容至1 L,濾液加入瓊脂15~20 g﹒L-1,鏈霉素30 mg﹒L-1,葡萄糖20 g﹒L-1煮沸溶解,pH自然。
PDB液體培養(yǎng)基:土豆200 g加入自來(lái)水煮至軟爛后過(guò)濾,濾液定容至1 L,濾液加入葡萄糖20 g﹒L-1,MgSO41.5 g﹒L-1,NaCl 2.0 g﹒L-1,K2HPO41.0 g﹒L-1,MgCl20.2 g﹒L-1,(NH4)3PO40.2 g﹒L-1煮沸溶解,pH自然。
將采集的冬蟲(chóng)夏草的表面清洗干凈,進(jìn)行表面消毒,在無(wú)菌操作室的無(wú)菌操作臺(tái)中用75%的乙醇消毒1 min,然后用無(wú)菌水沖洗3次,最后用無(wú)菌濾紙片吸干表面的水分,消毒完畢后在無(wú)菌條件下,用滅菌剪刀將根和莖剪成2 mm長(zhǎng)的小段,接種于孟加拉紅培養(yǎng)基上,待生長(zhǎng)出菌落時(shí)挑出,在新的平板上培養(yǎng)純化。
將純化得到的菌株交于生工生物工程(上海)股份有限公司進(jìn)行測(cè)序,將獲得的18S rRNA基因序列提交到NCBI的GenBank基因庫(kù),BLAST比對(duì),與數(shù)據(jù)庫(kù)中的已知序列進(jìn)行同源性分析,該菌株與Mucor luteus相似度為99%,故鑒定為毛霉菌M. luteus。菌種保存于成都中醫(yī)藥大學(xué)藥學(xué)院生化制藥實(shí)驗(yàn)室,編號(hào)為(DCXC-20160503-GSSXHX-20160512-3),ITS序列如下:。
TTTATATTGTGAAACTGCGAATGGCTCATTA AATCAGTTATGATCTACGTGACATATTCTTTACTA CTTGGATAACCGTGGTAATTCTAGAGCTAATACA TGCAAAAAAACCCTGACTTCGGAAGGGGTGCA CTTATTAGATAAAGCCAACGCGGGGTAAAACCT GTTTCCCTTGGTGATTCATAATAATTAAGCGGATC GCATGGCCTTGTGCTAGCGACGGTCCACTCGAT TTTCTGCCCTATCATGGTTGAGATTGTAAGATAG AGGCTTACAATGCCTACAACGGGTAACGGGGAATTAGGGTTCGATTCCGGAGAGGGAGCCTGAGAA ACGGCTACCACATCCAAGGAAGGCAGCAGGCGC GCAAATTACCCAATCCCGACACGGGGAGGTAGT GACAATAAATAACAATGCAGGGCCTTTAAGGTCT TGCAATTGGAATGAGTACAATTTAAATCCCTTAA CGAGGATCAATTGGAGGGCAAGTCTGGTGCCAG CAGCCGCGGTAATTCCAGCTCCAATAGCGTATAT TAAAGTTGTTGCAGTTAAAACGTCCGTAGTCAAA TTTTAGTCTTTAGGCGAAGTGGCCTGGTCTTCAT TGATCAAGCTCGTTTCTGCCGAGACTTTTTTTTT GGTTATGCTACTGTTGGCTTCGGTCGGCGGTAGT CTCTAGCCAAATGATTACCATGAGCAAATCAGAG TGTTTAAAGCAGGCTTTCAAGCTTGAATGTGTTA GCATGGAATAATGAAATATGACTTTAGTCCCTATT TCGTTGGTTCAGGAACTTAAGTAATGATGAATAG AAACGGTTGGGGGCATTTGTATTTGGTCGCTAGA GGTGAAATTCTTGGATTGACCGAAGACAAACTA CTGCGAAAGCATTTGACCCAGGACGTTTTCATTG ATCAAGGTCTAAAGTTAAGGGATCGAAGACGAT TAGATACCGTCGTAGTCTTAACCACAAACTATGC CGACTAGCGATTGGGCCTGTTTATTATGACTGGC TCAGCAGCTTAGCGAAAGTAAAGTTTTTGGGTT CTGGGGGGAGTATGGGACGCAAGGCTGAAACTT AAAGGAATTGACGGAAGGGCACCACCAGGAGT GGAGCCTGCGGCTTAATTTGACTCAACACGGGG AAACTCACCAGGTCCAGACATAGTAAGGATTGA CAGATTGAAAGCTCTTTCTAGATTCTATGGGTGG TGGTGCATGGCCGTTCTTAGTTCGTGGAGTGATT TGTCTGGTTAATTCCGATAACGAACGAGACCTTA TTCTGCTAAATAGGCAGGTCAACTTTTTAGTTGA TTAATTTATTTATAAATCTGGCTCTAGAGAG
將活化后的該菌株用接種針挑取適量菌絲體接種至已滅菌含80 mL培養(yǎng)液的250 mL或150 mL培養(yǎng)液的500 mL三角瓶中在25 ℃,120 rpm搖床上培養(yǎng)7 d,共發(fā)酵培養(yǎng)40 L。
將發(fā)酵產(chǎn)物進(jìn)行抽濾得濾液,濾液用同體積乙酸乙酯萃取三次,減壓濃縮得提取物浸膏2.7 g,浸膏過(guò)硅膠(200~300目)柱層析,以石油醚-丙酮(100∶0→ 1∶1)梯度洗脫,經(jīng)薄層色譜檢測(cè)合并相似組分后得10個(gè)組分(Fr1~Fr10),將Fr2經(jīng)HPLC制備,以甲醇-水(74∶26,v/v,流速3 mL﹒min-1)洗脫,得到化合物1(2.3 mg,Rt = 14.9 min)和組分Fr2-2,將組分Fr2-2以甲醇-水(55∶45,v/v,流速3 mL﹒min-1)洗脫,得到化合物2(6.8 mg,Rt= 27.1 min)和化合物3(7.1 mg,Rt= 30.0 min);將Fr3經(jīng)HPLC制備,以甲醇-水(50∶50,v/v,流速3 mL﹒min-1)洗脫,得到化合物4(2.0 mg,Rt= 26.1 min);將Fr5經(jīng)HPLC制備,以(甲醇-水,15∶75,v/v,流速3 mL﹒min-1)洗脫,得到化合物5(2.3 mg,Rt= 22.9 min);將Fr7經(jīng)HPLC制備,以甲醇-水(45∶55,v/v,流速3 mL﹒min-1)洗脫,得到化合物6(12.1 mg,Rt = 26.1 min)。將Fr8經(jīng)HPLC制備,以甲醇-水(70∶30,v/v,流速3 mL﹒min-1)洗脫,得到化合物7(7.2 mg,Rt = 52.5 min);將Fr9經(jīng)HPLC制備以甲醇-水(85∶15,v/v,流速3 mL﹒min-1)洗脫,得到化合物8(2.4 mg,Rt= 93.6 min)。
化合物1 白色粉末;ESI-MSm/z415 [M+H]+。1H NMR (400 MHz, CD3OD) δ: 5.70 (1H, dd,J= 16.0,0.9 Hz, H-22), 5.59 (2H, dd,J= 13.5, 6.5 Hz, H-7, 23),5.54 (1H, d,J= 6.1 Hz, H-1), 4.30-4.23 (1H, m, H-24),3.45 (1H, m, H-3), 3.11 (3H, s, -OCH3), 2.83 (1H, dd,J= 12.1, 5.4 Hz, H-4α), 2.76 (2H, d,J=4.2 Hz, H-5, 9),2.66-2.55 (2H, m, H-18), 2.51-2.43 (1H, m, H-2β), 2.25-2.15 (3H, m, H-2α, 12β, 14), 1.82-1.73 (3H, m, H-16,17,), 1.69-1.64 (2H, m, H-4β, 11β), 1.58 (2H, ddd,J=15.7, 12.3, 4.5 Hz, H-11α, 15β), 1.49 (2H, dd,J= 12.7,4.3 Hz, H-12α, 15α), 1.31 (3H, s, H-21), 1.24 (3H, d,J= 6.4 Hz, H-25), 0.78 (3H, s, H-19);13C NMR (100 MHz, CD3OD) δ: 207.7 (C-6), 160.3 (C-8), 147.7 (C-10), 135.9 (C-22), 135.1 (C-23), 125.7 (C-7), 123.0 (C-1),81.0 (C-20), 69.1 (C-24), 65.3 (C-3), 61.9 (C-17), 57.0(C-14), 55.6 (C-9), 50.0 (23-OCH3), 47.7 (C-5), 46.7 (C-13), 42.2 (C-4), 40.7 (C-12), 36.9 (C-2), 28.9 (C-18),28.5 (C-11), 23.8 (C-25), 23.5 (C-16), 22.1 (C-21), 22.0(C-15), 15.2 (C-19)。以上數(shù)據(jù)與文獻(xiàn)[5]中報(bào)道的波譜數(shù)據(jù)基本一致,故將該化合物鑒定為20-O-methyl-24-epi-cyclocitrinol。
化合物2 白色粉末;ESI-MS m/z 417 [M+H]+。1H NMR (400 MHz, CD3OD) δ: 5.79 (1H, d,J= 15.7 Hz, H-1), 5.66-5.57 (2H, m, H-22, 23), 5.53 (1H, s,H-7), 4.28-4.20 (2H, m, H-15α, 24), 3.25 (1H, m, H-3),2.88-2.73 (3H, m, H-4α, 5, 9), 2.66-2.55 (2H, m, H-18),2.52-2.42 (1H, m, H-2β), 2.21 (4H, dd,J= 19.9, 13.3 Hz, H-2α, 12β, 14, 16β), 1.93-1.79 (2H, m, H-11β, 17),1.74 (1H, dd,J= 15.2, 8.9 Hz, H-4β), 1.70-1.48 (3H, m,H-11α, 12α, 16α), 1.32 (3H, s, H-21), 1.22 (3H, d, J =6.3 Hz, H-25), 0.81 (3H, s, H-19);13C NMR (100 MHz,CD3OD) δ: 207.6 (C-6), 160.2 (C-8), 147.6 (C-10), 138.0(C-22), 131.8 (C-23), 125.7 (C-7), 123.1 (C-1), 75.7 (C-20), 69.5 (C-24), 69.2 (C-15), 65.3 (C-3), 63.9 (C-14),57.1 (C-17), 55.5 (C-9), 50.0 (C-5), 47.6 (C-13), 42.2(C-4), 40.6 (C-12), 36.8 (C-2), 35.1 (C-16), 29.0 (C-18),28.8 (C-21), 28.5 (C-11), 23.8 (C-25), 15.0 (C-19)。以上數(shù)據(jù)與文獻(xiàn)[6]中報(bào)道的波譜數(shù)據(jù)基本一致,故將該化合物鑒定為(15S)-15-hydroxy-24-epi-cyclocitrinol。
化合物3白色粉末;ESI-MSm/z417 [M+H]+。1H NMR (400 MHz, CD3OD) δ: 5.79 (1H, dd,J= 15.7,1.0 Hz, H-1), 5.66-5.58 (2H, m, H-22, 23), 5.53 (1H, s,H-7), 4.24 (2H, brdd,J= 5.6 Hz, H-16α, 24), 3.25(1H,m, H-3), 2.84 (2H, dd,J= 11.9, 5.0 Hz, H-5, 9), 2.78-2.73 (1H, m, H-4α), 2.66-2.55 (1H, m, H-18α), 2.47 (2H,ddd,J= 13.3, 11.4, 6.2 Hz, H-2β, 14, ), 2.27-2.16 (2H,m, H-2α, 12β), 1.92-1.83 (1H, m, H-15β), 1.82-1.73 (1H,m, H-11β), 1.70-1.64 (1H, m, H-17), 1.64-1.49 (5H, m,H-4β, 5, 11α, 12α, 15α), 1.32 (3H, s, H-21), 1.23 (3H,d,J= 6.4 Hz, H-25), 0.82 (3H, s, H-19);13C NMR (100 MHz, CD3OD) δ: 207.6 (C-6), 160.2 (C-8), 147.6 (C-10), 137.8 (C-22), 131.9 (C-23), 125.7 (C-7), 123.1 (C-1), 75.8 (C-20), 72.8 (C-16), 71.5 (C-17), 69.0 (C-24),65.3 (C-3), 57.1 (C-14), 55.5 (C-9), 50.0 (C-5), 49.9 (C-13), 42.2 (C-4), 40.6 (C-12), 36.8 (C-2), 36.1 (C-15),29.0 (C-21), 28.9 (C-18), 28.5 (C-11), 23.8 (C-25), 15.0(C-19)。以上數(shù)據(jù)與文獻(xiàn)[7]中報(bào)道的波譜數(shù)據(jù)基本一致,故將該化合物鑒定為(16R)-16-hydroxy-24-epicyclocitrinol。
化合物4 白色粉末;ESI-MSm/z233 [M+H]+。1H NMR (400 MHz, CDCl3) δ: 12.27 (1H ,s, 8-OH), 12.27(1H, s, 1-OH), 6.72 (1H, s, H-5), 6.63 (1H, s, H-7), 5.45(1H, d,J= 5.2 Hz, H-1), 3.11 (1H, m, H-3β), 2.83 (1H ddd,J= 18.0, 9.3, 5.0 Hz, H-3α), 2.51 (1H, td,J=13.9,8.1 Hz, H-2a), 2.36 (3H, m, 6-CH3), 2.04 (1H, m, H-2b);13C NMR (100 MHz, CDCl3) δ: 181.5(C-9), 172.1 (C-5), 161.0 (C-8), 157.9 (C-4a), 147.0 (C-6), 121.3 (C-9a), 112.8 (C-7), 109.2 (C-8a), 108.0 (C-5), 71.3 (C-1),30.1 (C-3), 29. 6 (C-2), 22.5 (C-6)。以上數(shù)據(jù)與文獻(xiàn)[8]中報(bào)道的波譜數(shù)據(jù)基本一致,故將該化合物鑒定為coniochaetones B。
化合物5白色粉末;ESI-MSm/z: 138 [M + H]+。1H NMR (400 MHz, CDCl3) δ: 8.01 (2H, m, H-2, 6), 6.97(2H, m, H-3, 5);13C NMR (100 MHz, CDCl3) δ: 165.9(C-7), 163.3 (C-4), 133.2 (C-2, 6), 122.9 (C-1), 115.8(C-3, 5)。以上數(shù)據(jù)與文獻(xiàn)[9]中報(bào)道的波譜數(shù)據(jù)基本一致,故將該化合物鑒定為4-Hydroxybenzoic acid。
化合物6白色粉末;ESI-MSm/z: 121 [M-H]-。1H NMR (400 MHz, CDCl3) δ: 8.17 (2H, d,J= 7.2 Hz,H-2, 6), 7.65 (1H, t,J= 7.0 Hz, H-4), 7.55 (2H, t,J= 7.1 Hz, H-3, 5);13C NMR (100 MHz, CDCl3) δ: 173.6 (C-7),134.2 (C-4), 131.0 (C-2, 6), 128.7 (C-1), 127.5 (C-3, 5)。以上數(shù)據(jù)與文獻(xiàn)[10]中報(bào)道的波譜數(shù)據(jù)基本一致,故將該化合物鑒定為benzoic acid。
化合物7無(wú)色油狀;ESI-MSm/z279 [M+H]+。1H NMR (400 MHz, CDCl3) δ: 7.71 (2H ,dd,J= 5.7, 3.3 Hz, H-3, 3'), 7.52 (2H, dd,J= 5.7, 3.3 Hz, H-4, 4'), 4.31(2H, t,J= 6.7 Hz, H-6, 6'), 1.72 (2H ,dt,J= 14.6, 6.8 Hz, H-7, 7'), 1.44 (2H, d,J= 14.7, 7.4 Hz, H-8, 8'), 0.96(6H t,J= 7.4 Hz, H-9, 9');13C NMR (100 MHz, CDCl3)δ: 167.9 (C-5, 5'), 132.5 (C-2, 2'), 131.0 (C-4, 4'), 129.0(C-3, 3'), 65.7 (C-6, 6'), 30.7 (C-7, 7'), 19.3 (C-8, 8'),13.9 (C-9, 9')。以上數(shù)據(jù)與文獻(xiàn)[11]中報(bào)道的波譜數(shù)據(jù)基本一致,故將該化合物鑒定為5,5'-diisobutoxy-2,2'-bifuran。
化合物8黃色油狀;ESI-MSm/z389 [M-H]-。1H NMR (400 MHz, CDCl3) δ: 7.71 (2H, m, H-3'', 6''),7.53 (2H, dd,J= 4.7, 2.4 Hz, H-4'', 5''), 4.21 (4H, dd,J= 13.6, 8.7 Hz, H-1, 1'), 1.72 (2H, m, H-2, 2'), 1.45-1.25 (16H, m, H-3, 3', 4, 4', 5, 5', 7, 7'), 0.96-0.86 (12H,m ,H-6, 6', 8, 8');13C NMR (100 MHz, CDCl3) δ: 167.9(2×C=O), 132.6 (C-1'', 2''), 131.0 (C-3'', 6''),129.0 (C-4'',5''), 68.3 (C-1, 1'), 38.9 (C-2, 2'), 30.5 (C-3, 3'), 29.1 (C-4,4'), 23.9 (C-7, 7'), 23.1 (C-5, 5'), 14.2 (C-8, 8'), 11.1 (C-6, 6')。以上數(shù)據(jù)與文獻(xiàn)[12]中報(bào)道的波譜數(shù)據(jù)基本一致,故將該化合物鑒定為bis(2-ethylhexyl)phthalate。
本次實(shí)驗(yàn)從新鮮冬蟲(chóng)夏草藥材中分離得到一株內(nèi)生菌,通過(guò)ITS測(cè)序比對(duì)鑒定為毛霉菌M. luteus,毛霉菌又名黑霉、長(zhǎng)毛霉,是接合菌亞門(mén)接合菌綱毛霉目毛霉科真菌中的一個(gè)大屬,存在于禾草、土壤、糞便等環(huán)境中,在高溫、高濕度以及通風(fēng)不良的條件下生長(zhǎng)良好。將其進(jìn)行液體發(fā)酵后得到次級(jí)代謝產(chǎn)物,從中共分離鑒定了8個(gè)化合物,其中1~5,7~8共計(jì)7個(gè)化合物為首次從M. luteus中分離得到。經(jīng)查閱相關(guān)文獻(xiàn)報(bào)道,從化合物1具有抑制人細(xì)胞癌的作用[5],化合物8能夠通過(guò)影響與激素相關(guān)基因蛋白的表達(dá)從而引起內(nèi)分泌紊亂并干擾大鼠性激素的合成,從而使其生殖功能產(chǎn)生障礙[13]。此外,毛霉菌的次級(jí)代謝產(chǎn)物1-Hydroxy-4-methyl-2,4,6-dodecatrienoic acid還具有細(xì)胞毒活性[14]、吲哚二萜類(lèi)化合物采用MTT和SRB方法使用阿霉素用作陽(yáng)性對(duì)照,發(fā)現(xiàn)對(duì)HL-60(人白血?。┖虯549(人肺腺癌)細(xì)胞有細(xì)胞毒活性[15]。