文獻檢索綜述

中藥1105班張鵬宇011141105041藥用植物內(nèi)生真菌及活性物質(zhì)多樣性研究進展張鵬宇摘要:藥用植物具有豐富的物種多樣性，是人類生存與發(fā)展的重要自然資源。內(nèi)生真菌廣泛存在于健康植物組織內(nèi)部，是植物微生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分，各種藥用植物中蘊藏著非常豐富的內(nèi)生真菌。通過與藥用植物的“協(xié)同進化”，某些內(nèi)生真菌具有了產(chǎn)生與宿主植物相同或相似的生物活性物質(zhì)的能力。內(nèi)生真菌產(chǎn)生的各種活性物質(zhì)，在生物制藥、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、工業(yè)發(fā)酵等方面都表現(xiàn)出美好的應(yīng)用前景，受到世界各國專家的廣泛關(guān)注。利用內(nèi)生真菌發(fā)酵實現(xiàn)生物活性物質(zhì)的工業(yè)化生產(chǎn)，可以提高產(chǎn)量、降低產(chǎn)品成本，滿足人們?nèi)找嬖鲩L的需求;同時有利于珍稀、瀕危藥用植物資源的保護，對減少野生藥用植物多樣性的破壞具有重要意義。本文從藥用植物內(nèi)生真菌物種多樣性與產(chǎn)生生物活性物質(zhì)多樣性等方面總結(jié)近年最新的研究進展，提出了內(nèi)生真菌及活性物質(zhì)研究的未來發(fā)展方向。關(guān)鍵詞:藥用植物;內(nèi)生真菌;生物活性物質(zhì);協(xié)同進化中圖分類號:Q949.95文獻標(biāo)識碼:AResearchAdvancesintheDiversitiesofEndophyticFungiinMedicinalPlantsandTheirBioactiveIngredientsSUNJian-qiu1,2,3,GUOLiang-dong2七ZANGWei1,3,CHIDe-fu1(1CollegeofForestry,NortheastForestryUniversity,Harbin150040;2SystematicMycologyandLichenologyLaboratory,Insti-tuteofMicrobiology,ChineseAcademyofSciences,Beijing100080;3CollegeofLifeScienceandEngineering,QiqiharUniversity,Qiqihar161006)Abstract:Medicinalplants,whichareofrichspeciesdiversity,areimportantnaturalresourcesforhumanexistenceanddevelopment.Endophyticfungi,widelyexistinginsidethetissuesofhealthyplants,areimportantcomponentsofplantmicro-ecosystemsandvariousmedicinalplantsarerichinendophyticfungi.Co-evolvingwithmedicinalplants,someendophyticfungihavedevelopedtheabilitiestoproducesameorsimilarbioactivesubstancesasortowhattheirhostplantsproduce.Variousbioactivesubstancesthatendophyticfungihaveshowedabrightprospectinbiologicalpharmaceuticalproduction,agriculturalproduc-tion,industrialfermentationtherebyattractingextensiveinterestfromexpertsofvariouscountriesintheworld.Theindustrialproductionsofbioactivesubstancesthatmakeuseofendophyticfungiarecapableofincreasingtheiryieldsandloweringtheirproductivecostsandthusconducivetosatisfyingpeople'sever-increasingdemands.Inthemeantime,itisconducivetotheconservationofpreciousandendangerdmedicinalplantsandofgreatimportanceinavoidingthedamagetothediversityofwildmedicinalplants.Thepapersummarizeslatestresearchadvancesintermsofthediversityofendophyticfungiandtheirbioactivesub-內(nèi)生真菌普遍存在于健康植物組織中，種類繁多，分布廣泛。近十幾年來，人們在藥用植物內(nèi)生真菌的次級代謝產(chǎn)物中陸續(xù)發(fā)現(xiàn)了紫杉醇等生物活性物質(zhì)其中某些產(chǎn)物與宿主的次級代謝產(chǎn)物相同或相似，這些發(fā)現(xiàn)，使內(nèi)生真菌代謝產(chǎn)物中活性物質(zhì)多樣性的研究受到廣泛關(guān)注。對于內(nèi)生真菌來說，每一株藥用植物都是一個資源庫，不但可以從中篩選找到新的活性物質(zhì)。人們已經(jīng)認識到，豐富的藥用植物資源中包含著更為豐富的內(nèi)生真菌資源對于藥用植物內(nèi)生菌及其活性物質(zhì)的開發(fā)利用,具有重大的生態(tài)學(xué)意義和經(jīng)濟價值。本文總結(jié)了藥用植物資源內(nèi)生真菌及活性物質(zhì)的研究概況，探討了某些內(nèi)生真菌可以產(chǎn)生與宿主相同或相似次級代謝產(chǎn)物的機制，提出了內(nèi)生真菌及活性物質(zhì)研究的未來發(fā)展方句為今后的研究工作提供參考。1藥用植物資源的多樣性植物是全球生物多樣性中至關(guān)重要的一部分也是保障人類福祉的基本資源。藥用植物是人們認識和利用的植物資源中，具有特殊的化學(xué)成分及生理功能，對人體疾患及動物病害具有保健、治療作用，或者在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，具有殺蟲、殺菌、除草等功效的各類植物的總稱比中草藥的概念更為廣泛。世界已知植物約有27萬種。我國地域遼闊，從寒溫帶直到熱帶，地形復(fù)雜氣候多樣，是世界上植物生物多樣性最豐富的國家之一，全國已知植物約有25700種，其中很多植物具有藥用價值。20世紀(jì)80年代，我國曾經(jīng)進行過全面系統(tǒng)的資源調(diào)查，發(fā)現(xiàn)我國的藥用植物資源種類包括383科,2309屬,11146種,其中藻、菌、地衣類低等植物有459種,苔蘚、蕨類、種子植物類高等植物有10687種。在這些藥用植物中，臨床常用的植物藥材有700多種，其中300多種以人工栽培為主，傳統(tǒng)中藥材的80%為野生資源［1］。有些藥用植物為我國所特有,如人參、杜仲、銀杏等。雖然我國藥用植物的生物多樣性非常豐富但是由于對生物資源保護和可持續(xù)利用的意識薄弱，在開發(fā)應(yīng)用方面,已經(jīng)出現(xiàn)野生資源嚴重減少、栽培藥材質(zhì)下降等諸多問題。例如長白山是我國“天然藥用植物資源寶庫”，可是1992的《中國植物紅皮書》中記載的長白山區(qū)24種珍稀瀕危植物中,藥用植物就占了20種。目前,關(guān)于藥用植物資源保護的研究中,藥用植物的內(nèi)生真菌已經(jīng)成為藥用植物資源研究的一個新熱點。藥用植物內(nèi)生真菌是植物微生態(tài)系統(tǒng)中的重要組成部分其次級代謝中產(chǎn)生的生物活性物質(zhì)具有很好的開發(fā)利用價值,而且某些藥用植物內(nèi)生真菌具備合成宿主某些代謝產(chǎn)物的能力，說明利用藥用植物內(nèi)生真菌開發(fā)新藥源具有極大的可能性。雖然內(nèi)生真菌研究已有一百多年的歷史但是只有近二十幾年才受到國內(nèi)外真菌學(xué)家的關(guān)注。據(jù)不完全統(tǒng)計全世界已經(jīng)研究過內(nèi)生真菌的植物大約只有幾百種［2］,而就藥用植物而言，內(nèi)生真菌的研究就更少一些。我們對近十多年來發(fā)表的關(guān)于藥用植物內(nèi)生真菌的研究情況進行了不完全統(tǒng)計(表1),涉及到的藥用植物有47科81屬114種3變種,包括藻類植物、蕨類植物、裸子植物和草本、藤本、木本的被子植物;而我國研究過內(nèi)生真菌的藥用植物只有21科44屬62種2變種,相對于我國豐富的藥用植物資源，內(nèi)生真菌多樣性的研究還遠遠不夠。2內(nèi)生真菌的多樣性內(nèi)生菌(endophyte)最早由DeBary［3］提出,是指生活在植物體內(nèi)的微生物，用于區(qū)別生活在植物組織表面的表生菌(epiphyte),包括內(nèi)生細菌和內(nèi)生真菌⑷,但是在以往的研究中涉及更多的是關(guān)于植物內(nèi)生真菌的報道。內(nèi)生真菌(endophyticfun-gi)是指在生活史中的某一個階段存在于健康植物組織內(nèi)部,不會引起宿主明顯病癥或者對宿主造成明顯傷害的真菌［5］,包括一些在生活史的某一階段表面生的腐生菌、潛伏性病原菌和菌根菌。早在1898年Vogl［6］就從黑麥草(Loliumte-mulentum)的種子中分離到內(nèi)生真菌。但是從內(nèi)生真菌的研究歷史來看，在相當(dāng)長的時間內(nèi)，其存在和作用并沒有受到真菌學(xué)家的重視,直到最近的二十幾年，植物內(nèi)生真菌的研究才相對活躍。從目前研究過內(nèi)生真菌的植物來看，植物內(nèi)生真菌類群的分布受地域、樹齡、空氣濕度、季節(jié)變化、植株高度、氣候條件等各種環(huán)境因素的影響［2,7］。Hawksworth［8］認為自然界中有150萬種真1506西北植物學(xué)報26卷菌,但是在他的估算中并沒有包括內(nèi)生菌,Petrini等［5］推測,自然界中內(nèi)生真菌總數(shù)可超過100萬種,Dreyfuss和Chapela[9]也估計內(nèi)生真菌至少有100萬種。Gamboa等[10]在研究內(nèi)生真菌時認為，由于目前我們對內(nèi)生真菌了解的很少對植物內(nèi)生真菌種類的估計可能還比較保守。近十多年來，人們從47科81屬114種3變種藥用植物中分離到的內(nèi)生真菌達到171屬,涉及到子囊菌、擔(dān)子菌、接合菌、卵菌、有絲分裂抱子真菌(Mitosporicfungi)及其無抱菌類(Myceliasterile)等真菌類群，其中子囊菌40屬、擔(dān)子菌3屬、接合菌3屬、卵菌3屬;其余122屬為有絲分裂抱子真菌包括絲抱菌(Hyphomycetes)82屬、腔抱菌(Coelo-mycetes)32屬和其它類群(Stromatic和Sclerotial)8屬，具有豐富的物種多樣性(表1)。已有的研究表明，不同類的植物中,內(nèi)生真菌的種類和數(shù)量不同。韋繼光等[11]在研究內(nèi)生擬盤多毛抱時也發(fā)現(xiàn)，不同宿主植物內(nèi)生真菌的物種多樣性是有差別的，從羅漢松(Podocarpusmacrophyllus)分離到的盤多毛抱種類多達16種,從茶梅分離到8種,從金花茶(Camellianitidissima)、茶和竹柏(Podocar-pusnagi)中各分離到5種，從山茶(Camelliaja-ponica)分離到4種,從油茶(C.oleifera)、云南紅豆杉、南方紅豆杉各分離到3種，從南山茶(。.佗亢小^3)分離到2種，而且擬盤多毛抱的分離率與植物內(nèi)生擬盤多毛抱的物種多樣性不呈正比。從目前的研究結(jié)果來看，沒有發(fā)現(xiàn)藥用植物體內(nèi)不存在內(nèi)生真菌的現(xiàn)象。藥用植物內(nèi)生真菌不但物種多樣性豐富，還包含著大量的沒有認知的新物種。Bussaban等[12]在研究藥用植物Amomumsiamense的葉、假莖、地下莖中的內(nèi)生真菌時，發(fā)現(xiàn)2種新的子囊菌，從葉中分離到4種Pyricularia中有3個是新種。韋繼光等[11]在分離羅漢松、竹柏、山茶、金花茶、油茶、茶梅、南山茶、云南紅豆杉及豆杉等植物的內(nèi)生真菌時，僅擬盤多毛抱屬就獲得865株，包括3個新種、1個新記錄種、4個新組合,15個種是首次報道為內(nèi)生擬盤多毛抱?？梢哉f,自然界的藥用植物中有大量的內(nèi)生真菌資源有待進一步的研究發(fā)現(xiàn)。表1藥用植物內(nèi)生真菌的多樣性Table1Diversityofendophyticfungiinmedicinalplants宿主植物Hostplants內(nèi)生真菌Endophyticfungi參考文獻Reference紅豆杉科短葉紅豆杉TaxusbrevifoliaTaxomycesandreanaeStierle,1993[14]Taxaceae蘇門答臘紅豆杉T.sumatranaPithomycessp.Strobel,1996a[15]西藏紅豆杉T.wallachianaSeimatoantleriumnepalenseBashyal,1999[66]西藏紅豆杉T.wallachiana小抱擬盤多毛抱PestalotiopsismicrosporaStrobel,1996b[17]西藏紅豆杉T.wallachiana小莢抱腔菌SporormiaminimaShrestha,2001[67]歐洲紅豆杉T.baccataMonochaetiasp.磚紅鐮抱等進行全面、系統(tǒng)的研究，促進微生物資源的保護、開發(fā)、利用。參考文獻:鄭漢臣，蔡少青.藥用植物學(xué)與生藥學(xué)[M].北京:人民衛(wèi)生出版社,2003.GUOLD(郭良棟).Advancesofresearchesonendophyticfungi[J].Mycosystema(菌物系統(tǒng)),2001,20(1):148-152(inChinese).DEBARYA.Morphologieundphysiologiederpilze[J].FlenchtenundMyxomyceten.Engelmann,Leipzig,1866:1-316.FISHERPJ,PETRINIO.Thedistributionofsomefungalandbacterialendophytesinmaize[J].NewPhytol.,1992,122:299-305.PETRINIO.Fungalendophytesoftreeleaves[A].In:MicrobialEcologyofLeaves(edsAndrewsJH,HiranoSS)[M].NewYork:Spring-Verlag,1991:179-197.VOGLAE.Mehlunddieanderenmehlproduktedercerealienundleguminosen[J].NahrungsmUntersHyg.Warenk,1898,12:25-29.RAVIRAJANS.FungalendophytesinfivemedicinalplantspeciesfromKudremukhRange,WesternGhatsofIndia[J].J.BasicMicrobi-ol.,2005,45（3）:230-235.HAWKSWORTHDL.Thefungaldimensionofbiodiversity:magnitude,significanceandconservation[J].Mycol.Res.,1991,95:641-655.DREYFUSSMM,CHAPELAIH.Potentialoffungiinthediscoveryofnovel,low-molecularweightpharmaceuticals[A].In:Thediscoveryofnaturalproductswiththerapeuticpotential（edGulloVP）[M].London:Butter-Worth-Heinemann,1994:49-80.GAMBOAMA,LAUREANOLS,BAYMANP.Measuringdiversityofendophyticfungiinleaffragments:Doessizematter?[J].My-copathologia,2002,156:41-45.韋繼光.羅漢松科、山茶科和紅豆杉科植物內(nèi)生擬盤多毛抱的多樣性及擬盤多毛抱屬分子系統(tǒng)學(xué)研究[D].杭州:浙江大學(xué)博士學(xué)位論文,2004.BUSSABANB,LUMYONGS,LUMYONGP,etal.EndophyticfungifromAmomumsiamense[J].Can.J.Microbiol.,2001,47:943-948.WANIMC,TAYLORHL,WALLME,etal.PlantantitumoragentVI:Theisolationandstructureoftaxol,anovalantileukemicandantitumoragentfromTaxusbrevifolia[J].J.Am.Chem.Soc.,1971,93:2325-2327.STIERLEA,STROBELG,STIERLED.TaxolandtaxaneproductionbyTaxomycesandreanae,anendophyticfungusofPacificyew[J].Science,1993,260:214-216.STROBELG,HESSWM,FORDE,etal.Taxolfromfungalendophytesandtheissueofbiodiversity[J].JournalofIndustrialMicrobi-ology,1996,17:417-423.LIJY,SIDHUR,FORDEJ,etal.TheinductionofproductionintheendophyticfungusPericoniasp.fromTorreyagrandifolia[J].JournalofIndustrialMicrobiologyandBiotechnology,1998,20:259-264.STROBELG,FORDE,LIJYetal.SeimatoantleriumtepuienseGen.nov.auniqueepiphyticfungusproducingtaxolfromtheVenezue-lan-Guayana[J].SystemAppl.Microbiol.,1996,22:426-433.QIUDY（邱德有）,HUANGMJ（黃美娟）,FANGXH（方曉華）,etal.IsolationofanendophyticfungusassociatedwithTaxusyun-nanensis[J].ActaMycologicaSinica（真菌學(xué)報）,1994,13（4）:314-316（inChinese）.ZHANGLM（張理珉）,LUHSH（陸和生）,YOUHY（游洪云）,etal.IsolationandfermentationofendophyticfungusassociatedwithTaxus[J].JournalofYunnanUniversity（云南大學(xué)學(xué)報）,1998,20（5）:385-387（inChinese）.MATY（馬天有）,DONGZHL（董兆麟）.ThestudyofisolatingendophyticfungussynthesizingTaxolfromplant[J].JournalNorthwestUniversity（西北大學(xué)學(xué)報）,1999,29（1）:47-49（inChinese）.WANGJF（王建鋒）,LHY（呂華鷹）,HUANGYJ（黃耀堅）,etal.ATaxol-producingendophyticfungusisolatedfromTaxusmaireiandit'santitumoractivity[J].JournalofXiamenUniversity（廈門大學(xué)學(xué)報）,1999,38（4）:485-487（inChinese）.WANB,LIAM,WAN