李曉芳,田穎超,董 乾,耿文躍,宋小妹,羅都強?
(1.河北大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院,河北 保定 071002;2.河北大學(xué)化學(xué)與環(huán)境科學(xué)學(xué)院,河北 保定 071002)
異色擬盤多毛孢Pestalotiopsis versicolor是紅樹植物的內(nèi)生真菌[1]。紅樹植物生長在海洋和陸地之間,為適應(yīng)高鹽、潮汐環(huán)境,其可能含有結(jié)構(gòu)新穎、活性獨特的化學(xué)物質(zhì)。這類植物體內(nèi)的內(nèi)生真菌,也具有獨特的物種分布和代謝途徑,代謝產(chǎn)物也有著較強的多樣性。近年來,從紅樹植物內(nèi)生真菌中分離得到一批骨架新穎的化合物,活性包括抗菌、抗腫瘤、抗氧化等[2-5]。但業(yè)內(nèi)對異色擬盤多毛孢的相關(guān)研究還在起步階段,因此本研究對其固體發(fā)酵產(chǎn)物進行分離,鑒定其次生代謝產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)并測定化合物的生物活性。
1.1 儀器 Bruker AM-600 型核磁共振儀、APEX-ulltra 7.0T 型質(zhì)譜儀(德國 Bruker 公司);Shimadzu UV-210 型紅外光譜儀(日本Shimadzu 公司);Perkin-Elmer 577 型紫外光譜儀(美國Perkin-Elmer 公司);BSZ-100 型自動部分收集儀(上海青浦滬西儀器廠);DHP-9082 型電熱恒溫培養(yǎng)箱(上海飛越儀器有限公司);ZHWY 型雙層恒溫搖床(上海智城分析儀器有限公司);R-210 型旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀(瑞士 Buchi 公司);DLSB-5/20 型低溫冷卻液循環(huán)泵(鄭州長城科工貿(mào)有限公司);ZF7 三用紫外分析儀(鞏義市予華儀器有限責(zé)任公司);UV-210 型紫外可見分光光度計(杭州陸恒生物科技有限公司)。電熱蒸汽壓力消毒器(上海三申醫(yī)療器械有限公司);ZHJH-C112C 型超凈工作臺(上海智城分析儀器有限公司);BSA224S 型電子天平(德國 Sartorius 公司);FLUOstar OPTIMA 型酶聯(lián)免疫檢測儀(德國BMG Labtech 公司);DHP-9082 型電熱恒溫培養(yǎng)箱(上海飛越實驗儀器有限公司)。96 孔板(美國Costar 公司);GF254型薄層層析硅膠(30 mm×100 mm)、薄層層析硅膠板(200 mm×200 mm)購自青島海洋化工廠分廠;柱層析硅膠(200~300 目,煙臺江友硅膠開發(fā)有限公司);拌樣硅膠(60~80 目,青島永海硅膠有限公司);MCI GEL CHP 20SS 購自日本三菱公司;ODSC18(德國 Merck 公司)。HPLC、NMR、MS 和紅外、紫外分析試劑是色譜純;其他試劑均為分析純。DMSO、磷酸緩沖液、PNPG(4-硝基苯基-β-D-吡喃葡萄糖苷)、阿卡波糖、Na2CO3等購自北京索萊寶科技有限公司。
1.2 材料
1.2.1 菌株 本研究的異色擬盤多毛孢菌株由浙江大學(xué)張敬澤教授提供并鑒定為正品,本實驗室保藏。
1.2.2 培養(yǎng)基 改良 PD 培養(yǎng)基為去皮馬鈴薯200.0 g,加入 1 000.0 mL 無菌水煮沸并過濾。加入葡萄糖20.0 g,經(jīng)高壓滅菌鍋121 ℃、濕熱滅菌20.0 min,再加入瓊脂粉20.0 g。大米培養(yǎng)基為大米 80.0 g,加入 100.0 mL 無菌水,密閉封口浸泡12 h,經(jīng)高壓滅菌鍋 121 ℃、濕熱滅菌 20.0 min。
將活化后的菌種轉(zhuǎn)接到cPDA 液體培養(yǎng)基中;然后將其放于搖床上,28 ℃,150 r/min 的條件下恒溫培養(yǎng)7 d,制成3 L種子液;最后將種子液以10%的接種量接種到準(zhǔn)備好的大米固體培養(yǎng)基中,28 ℃條件下在恒溫箱中發(fā)酵33 d。
在固體發(fā)酵產(chǎn)物中加入等體積的乙酸乙酯,攪拌均勻。浸泡萃取后,得到萃取液。然后用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀將萃取液進行蒸餾濃縮得到部分浸膏。將上述過程重復(fù)3~4 次,共得到浸膏60 g。
將浸膏與柱層析硅膠(60~80 目)以 1 ∶1.5的比例混合拌樣得到粗樣。用硅膠柱層析(200~300 目)方法進行分離。粗分,用石油醚 ∶乙酸乙酯(19 ∶1、9 ∶1、6 ∶1、4 ∶1、2 ∶1、1 ∶1)進行梯度洗脫,得到6 個組分(Fr.1-6)。再將所得6個組分反復(fù)硅膠柱層析分離,結(jié)合制備薄層層析、Sephadex LH-20 得到單體化合物[6]。這 6 個部分再分別用硅膠柱分離,用石油醚 ∶乙酸乙酯(19 ∶1、9 ∶1、6 ∶1、4 ∶1、2 ∶1、1 ∶1)梯度洗脫,得到6 個部分。
再將得到的6 個部分上硅膠柱,如此重復(fù)2~3次,然后用凝膠及重結(jié)晶的方法反復(fù)純化。Fr.4部分得到化合物 4(20 mg)、5(20 mg)、6(20 mg);Fr.3 部分得到化合物 1(12 mg)、2(14 mg);Fr.2 部分得到化合物 3(14 mg)、7(20 mg)、8(8 mg)。
化合物1:無色晶體(甲醇),含有量 94%,LRESIMSm/z:181.08[M + H]+(計算值181.09),推測分子式 C10H12O3。1H-NMR(600 MHz,CD3OD)δ:1.94(3H,s,H-10),2.76(2H,t,J=7.2 Hz,H-5),4.15(2H,t,J=7.2 Hz,H-3),6.7(1H,d,J=8.52 Hz,H-5),6.7(1H,d,J= 8.52 Hz,H-9),7.01(1H,d,J=8.52 Hz,H-8),7.01(1H,d,J= 8.52 Hz,H-6);13C-NMR(150 MHz,CD3OD)δ:175.7(C-1),159.5(C-4),133.6(C-6),132.6(C-7),119.0(C-5),134.8(C-8),119.0(C-9),69.3(C-3),37.8(C-2),23.7(C-10)。以上數(shù)據(jù)與文獻[7]一致,故鑒定為3-(4-甲苯氧基)丙酸。
化合物2:白色晶體(甲醇),含有量 95%,LRESIMSm/z:139.07[M + H]+(計算值139.07),推測分子式 C8H10O2。1H-NMR(600 MHz,CD3OD)δ:7.05(2H,d),6.72(2H,d),3.74(2H,t),2.73(2H,t);13C-NMR(150 MHz,CD3OD)δ:129.5(C-1),129.5(C-2),114.7(C-3),155.3(C-4),114.7(C-5),129.5(C-6),63.1(C-7),38.0(C-8)。以上數(shù)據(jù)與文獻[8]一致,故鑒定為對羥基苯乙醇。
化合物3:無色粘稠液體(甲醇),含有量93% ,LRESIMSm/z:123.07[M +H]+(計算值123.08),推測分子式 C8H10O。1H-NMR(600 MHz,CD3OD)δ:6.71(2H,d,J= 8.4 Hz,H-2,6),7.02(2H,d,J=8.4 Hz,H-3,5),2.71(2H,t,J=7.2 Hz,H-7),3.68(2H,t,J= 7.2 Hz,H-8);13C-NMR(150 MHz,CD3OD)δ:156.8(s,C-1),116.2(d,C-2,6),130.9(d,C-3,5),131.1(s,C-4),39.4(t,C-7),64.6(t,C-8)。以上數(shù)據(jù)與文獻[9]一致,故鑒定為2-苯乙醇。
化合物4:白色結(jié)晶(甲醇),含有量 95%,HRESIMSm/z:431.311 5[M + H]+(計算值431.311 7),推測分子式 C28H44O4。1H-NMR(CD3OD,600 MHz)δ:5.65(1H,s,H-7),5.24(1H,dd,J=15.3,6.9 Hz,H-23),5.16(1H,dd,J= 15.3,6.6 Hz,H-22),4.04(1H,m,H-3),1.02(3H,d,J=6.6 Hz,H-21),0.98(3H,s,H-19),0.92(3H,d,J=6.9 Hz,H-28),0.84(3H,d,J=6.6 Hz,H-27),0.82(3H,d,J=6.6 Hz,H-26),0.61(3H,s,H-18);13C-NMR(150 MHz,CD3OD)δ:26.1(C-1),30.8(C-2),67.6(C-3),37.0(C-4),79.2(C-5),197.3(C-6),119.1(C-7),164.7(C-8),76.2(C-9),42.7(C-10),28.7(C-11),34.9(C-12),45.1(C-13),51.7(C-14),22.2(C-15),27.6(C-16),55.8(C-17),12.1(C-18),20.2(C-19),40.0(C-20),21.1(C-21),135.1(C-22),132.3(C-23),45.3(C-24),32.9(C-25),19.5(C-26),20.0(C-27),17.5(C-28)。以上數(shù)據(jù)與文獻[10]一致,故鑒定為 3β,5α,9α-三羥基-(22E,24R)-麥角甾-7,22-二烯-6-酮。
化合物5:無色針晶(氯仿),含有量 93%,HRESIMSm/z:392.342 2[M + H]+(計算值392.342 6),推測分子式 C28H44O。1H-NMR(CDCl3,600 MHz)δ:0.62(3H,s,H-18),0.83(3H,d,J=7.2 Hz,H-26),0.83(3H,d,J=7.0 Hz,H-27),0.90(3H,d,J=6.8 Hz,H-28),0.94(3H,s,H-19),1.01(3H,d,J=6.5 Hz,H-21),3.63(1H,m,H-3),5.13(2H,m,H-22,23),5.32(1H,m,H-7),5.33(1H,m,H-6);13C-NMR(150 MHz,CDCl3)δ:38.4(C-1),32.1(C-2),70.4(C-3),40.2(C-4),139.8(C-5),119.8(C-6),116.2(C-7),141.4(C-8),46.2(C-9),37.3(C-10),21.2(C-11),39.2(C-12),42.9(C-13),54.2(C-14),23.7(C-15),28.1(C-16),56.0(C-17),12.0(C-18),16.2(C-19),40.5(C-20),21.3(C-21),42.8(C-24),33.2(C-25),20.1(C-26),19.6(C-27),17.5(C-28)。以上數(shù)據(jù)與文獻[11]一致,故鑒定為麥角甾醇。
化合物6:淺黃色晶體(氯仿),含有量94%,HRESIMSm/z:392.311 1[M + H]+(計算值392.311 3),推測分子式 C28H40O。1H-NMR(600 MHz,CDCl3)δ:6.62(1H,d,J=9.5 Hz,H-7),6.06(1H,d,J=9.5 Hz,H-6),5.70(1H,s,H-4),5.19(2H,m,H-22,H-23),1.26~2.59(18H,m),1.20(3H,d,J= 6.7 Hz,H-21),1.05(3H,s,H-19),0.97(3H,s,H-18),0.95(3H,d,J=6.9 Hz,H-28),0.86(3H,d,J=6.7 Hz,H-27),0.83(3H,d,J=6.7 Hz,H-26);13CNMR(150 MHz,CDCl3)δ:199.5(C-3),164.3(C-8),154.0(C-16),133.3(C-22),134.1(C-7),132.2(C-23),124.7(C-5),123.5(C-6),122.9(C-4),56.6(C-17),45.4(C-9),44.8(C-13),43.8(C-10),39.7(C-20),36.8(C-10),35.4(C-12),34.4(C-1),33.8(C-2),33.3(C-25),27.5(C-16),26.3(C-15),23.5(C-21),21.4(C-26),19.6(C-27),19.1(C-18),18.7(C-11),17.2(C-28),16.6(C-19)。以上數(shù)據(jù)與文獻[12]一致,故鑒定為麥角甾4,6,8(14),22-四烯-3 酮。
化合物7:無色針狀結(jié)晶(氯仿),含有量98% ,HRESIMSm/z:320.120 0[M+H]+(計算值320.120 5),HRESIMS[M+NH4]+m/z:336.157 8,分子量318,且推測它可能含有氯元素。由單晶結(jié)構(gòu)可確定其立體結(jié)構(gòu),根據(jù)鍵長可知其含有1 個氯原子。因此推測分子式為 C15H23O5Cl。1H-NMR(600 MHz,CDCl3)δ:0.94(3H,s,H-15),1.30(3H,s,H-11),1.46(3H,s,H-14),1.69(1H,dd,J=3.78,3.72 Hz,H-6a),1.75(3H,s,H-13),2.25(1H,t,J=2.34 Hz,H-2a),2.34(1H,dd,J=3.42,3.42 Hz,H-2b),3.10(1H,s,H-4),3.22(1H,d,J=3.24 Hz,H-6b),3.28(1H,d,J=2.46 Hz,H-1),4.09(1H,d,J=3.24 Hz,H-8),4.21(1H,m,H-7);13C-NMR(150 MHz,CDCl3)δ:20.5(C-13),23.7(C-14),24.6(C-15),29.8(C-11),37.7(C-5),40.4(C-2),42.1(C-9),41.8(C-6),55.3(C-1),61.1(C-4),70.2(C-3),68.3(C-10),72.3(C-7),72.7(C-8),175.6(C-12)。而通過碳譜、氫譜數(shù)據(jù)可確定,含有 5 個季碳、4 個叔碳、2 個仲碳、4 個伯碳,共 15 個 碳,其中1個為羧基碳。經(jīng)1H-1HCOSY 中可以看出2 和6 位的氫裂分了,并且 1-H 與 2-H 相關(guān),11-H 與 C-3 相關(guān),7-H 與6-H、8-H 相關(guān),見圖1。從 HMBC 譜圖中可以看出 4-H 與 C-12、C-3、C-5 相關(guān),C-5 與 4-H、13-H、6-H、7-H 相關(guān),C-9 與 7-H、8-H、14-H、15-H 相關(guān)。C-10 與 1-H、14-H、15-H 相關(guān),C-3 與 1-H、2-H、4-H、11-H 相關(guān)。而且化合物 7 的結(jié)構(gòu)與文獻[13]一致,故鑒定為(1aS,3R,4R,4aR,6S,7R,8aS)-7-chloro-3,6-dihydroxy-3,4a,8,8-tetramethyl-octahydro- 1aH-naphtho[1-b]oxirene-4-carboxylic acid。
圖1 化合物7 的主要H-H COSY 和HMBC 相關(guān)Fig.1 Key H-H COSY and HMBC correlations of compound 7
化合物 8:無色油狀(甲醇),含有量 93%,HRESIMSm/z:217.103 0[M + H]+(計算值217.103 1),推測分子式 C10H16O5。1H-NMR(600 MHz,CD3OD)δ:5.05(1H,m,H-9),4.15(1H,m,H-3),3.35(1H,m,H-4),2.36(1H,dd,J=17.8,6.3 Hz,H-5a),2.29(1H,dd,J=14.5,3.1 Hz,H-2a),2.63(1H,dd,J=14.5,2.0 Hz,H-2b),2.35(2H,m,H-7),2.34(1H,dd,J=17.8,6.3 Hz,H-5b),2.05(2H,m,H-8),1.27(3H,d,J=6.30 Hz,H-10);13C-NMR(150 MHz,CD3OD)δ:169.6(C-1),39.5(C-2),68.6(C-3),72.2(C-4),44.4(C-5),212.5(C-6),39.5(C-7),32.6(C-8),73.2(C-9),18.2(C-10)。以上數(shù)據(jù)與文獻[14]一致,故鑒定為cepharosporolides G。
以PNPG 法測定化合物對α-葡萄糖苷酶的抑制能力。405 nm 測 OD 值,每孔重復(fù)做 3 次,以阿卡波糖作為陽性對照。實驗設(shè)4 個組分別為 Ac(空白組)、Acb(空白對照組)、As(樣品測定組)、Asb(樣品對照組)。抑制率計算公式為抑制率% =1-(Ac-Acb)/(As-Asb)。
本實驗檢測到乙酸乙酯粗提物對α-葡萄糖苷酶有中等抑制能力,因此檢測各化合物對α-葡萄糖苷酶的抑制率。見表1。
表1 各化合物對α-葡萄糖苷酶活性的抑制率Tab.1 Inhibition rates of α-glucosidase activity of various compounds
化合物 1 在質(zhì)量濃度 6.25 mg/mL 時對 α-葡萄糖苷酶具有較弱的抑制活性,抑制率5.14%。
本研究對異色擬盤多毛孢內(nèi)生真菌的固體發(fā)酵產(chǎn)物進行分離,得到8 個化合物。其中,含氯化合物7 是首次從擬盤多毛孢屬內(nèi)生真菌的固體發(fā)酵產(chǎn)物中分離得到,大環(huán)內(nèi)酯類化合物5 是首次從異色擬盤多毛孢內(nèi)生真菌的固體發(fā)酵產(chǎn)物中分離得到。紅樹林植物及其內(nèi)生細菌、內(nèi)生真菌中也有分離到大環(huán)內(nèi)酯類化合物[15-17]?;衔?1 質(zhì)量濃度為6.25 mg/mL 時對α-葡萄糖苷酶具有較弱的抑制活性,可以試圖進行結(jié)構(gòu)修飾,開發(fā)為降糖藥物。本實驗證明了紅樹林植物及其擬盤多毛孢屬內(nèi)生真菌具有良好的開發(fā)潛質(zhì),并為其次生代謝產(chǎn)物的深層研究提供理論依據(jù)。