植物內生真菌中萜類化合物研究進展

郭 晶,劉明秀,柴南南,濮興娜,汪偉光,李艷平

(1.云南中醫藥大學 中藥學院 云南省南藥可持續利用重點實驗室,云南 昆明 650500;2.云南民族大學 民族藥資源化學國家民族事務委員會-教育部重點實驗室,云南 昆明 650500)

植物內生真菌是寄生于健康植物體內的真菌,于其各組織、器官內或細胞間隙內完成它的生活周期[1].在與宿主植物進化過程中,它們之間建立互利共生的關系,特別是內生真菌會代謝出活性產物,增強了宿主植物的生長和競爭能力[2-4].目前研究表明,人們對植物內生真菌次生代謝產物總結得出以下幾類化學成分：萜類,甾體類,黃酮類,肽類,脂肪族類,生物堿類,酯類和苯丙素類等,且大多具有廣泛的藥理活性,如抗炎、抗腫瘤、抗菌等[5].萜類化合物結構豐富,多具有較好的生物活性,近年來,從植物來源的內生真菌中獲得的萜類化合物越來越多,本文將對該類成分進行綜述,為植物內生真菌萜類化合物進一步研究提供借鑒.

1 化學成分

萜類化合物是由甲戊二羥酸衍生、且分子骨架以異戊二烯單元(C5單元)為基本結構單元的化合物及其衍生物.一般分為單萜、倍半萜、二萜、三萜、四萜等.下面將從單萜、倍半萜、二萜、二倍半萜、三萜等5個方面來介紹來源于植物內生真菌中的萜類成分.

1.1 單萜類化合物

從角果木內生青霉屬內生真菌J54[6-7]中分離到單萜化合物citroside A (1),抗菌結果表明對大腸桿菌的MIC值是 25 μg/mL.Xu等[8]從內生真菌Pestalotiopsisfoedan分離得到1個新的單萜,命名為 (3R,4R,6R,7S)-7-hydroxyl-3,7-dimethyl-oxabicyclo [3.3.1] nonan-2-one (2).Liu等[9]從內生真菌Periconiasp.F-31分離出4個單萜,分別為 2-carene-5,8-diol-2-carene-8,10diol、 2-carene-8-acetamide、 8-hydroxy-1,7-expoxy-2-menthene (3～6).Qin等[10]從內生真菌UmbelopsisdimorphaSWUKD3.1410的發酵液中分離得到monoterpene (7).羅萍等[11]從旱生卷柏Selaginellastauntoniana內生真菌赭曲霉AspegillusochraceusSX-C7分離得到1個單萜6-hydroxy-p-menth-4(5)-en-3-one (8).見表1、圖1所示.

表1 植物內生真菌中單萜類成分

圖1 植物內生真菌中單萜類成分

1.2 倍半萜類化合物

1.2.1 單環倍半萜

Zhang等[12-13]從紅樹林植物內生真菌Trichodermasp.Xy24中分離得到2個單環倍半烯二醇 cyclonerodiol B (9)、cyclonerodiol (10).賈林川等[14]從太子參中鑒定出一株內生真菌Penicilliumoxalicum,在其液體發酵后的次級代謝物種分離鑒定出 (7S,11S)-(+)-12-acetoxysydonic acid (11)、(S)-(+)-11-dehydrosydonic acid (12)、 sydonic acid (13)和1-hydroxy-boivinianin A (14)共4個倍半萜類化合物.余紫荊等[15]從植物杜英的葉片中分離得到一株內生真菌,經分子生物學方法鑒定為Aspergillusversi-color,在實驗室中以大米麩皮培養基固體培養,經乙酸乙酯萃取、分離得到8個化合物,鑒定為(-)-hydroxysydonic acid (15)、12-acetoxysydonic acid (16)、10-hydroxysydowic acid (17)、sydowic acid (18)、sydonicavid (19)、(S)-(+)-11-dehydrosydonic acid (20)、Sydonollb (21)、(R)-hydroxyboivinianic acid (22).從Taxusbrevifolia[16-17]的內生真菌中得到倍半萜pestalotiopsin A～D(23～26)、7,14-diacetate (27)、pestalotiopsin E (28).在鉤藤健康組織中的內生真菌ColletotrichumgloeosporioidesGT-7分離得到化合物colletotrichine B (29)[18].

1.2.2 雙環倍半萜

在角果木 (Ceriopstagal)葉子中的內生真菌Penicilliumsp.J-54,發酵后分離鑒定出化合物penicieudesmol B (30)[19-20].Liu等[19,21]從黃草烏中鑒定出內生真菌Phomasp.YE 3135,從其發酵液中分離得到 phomanolide (31).化合物 annulohpoxylotol A (32)是Li等[22]在茭白 (Zizaniacaduciflora)葉子內生真菌Annulohypoxylontruncatum的發酵物中分離得到.Shi等[19,23]從青蒿的新鮮內部組織中分離得到內生真菌TrichodermavirensQA-8,大米固體發酵培養,在乙酸乙酯提取液中分離得到trichocadinins B～G (33～38).從內生真菌Eutypellasp.BBC 13199[24]分離得到ent-4-(15)-eudesmen-11-ol-1-one (39)、1-ent-4(15)-eudesmen-1α,11-diol (40).倍半萜irpexlacte A (41)是Duan等[19,25]在中華蚊母樹(Distyliumchinense)鑒定出內生真菌IrpexlacteusDR10-1,在其發酵液乙酸乙酯萃取液中分離得到.Zhang等[12-13]從內生真菌Trichodermasp.Xy24中分離得到4個倍半萜,分別為trichoacorenols B～C,1α-isopropyl-4α,8-dimethylspiro[4.5]dec-8-ene-2β,7α-diol,1α-isopropyl-4α,8-dimethylspiro[4.5]dec-8-ene-3β,7α-diol (42～45).Wang等[26]對煙草內生菌的大米發酵產物進行分離,得到15個倍半萜類化合物,分別為rhizoperemophilane A～J (46～55)、guignarderemophilane D (56)、1α-hydroxyhydrosofukinon (57)[27]、2β-hydroxy-1,7(11),9-eremorphilatrien-8-one(58)[28]、guignarderemophilane B (59)、PR-toxin dimethyl acetal (60)[29].Chen等[30]對內生菌Phomopsissp.SYSU-QYP-23的馬鈴薯液體培養基分離得到13個倍半萜及其衍生物,分別為AA03390、eremofortin G、eremofortin F、eremofortin H～J、lithocarin A、petasol、isopetasan、Altiloxin C～E、Phomomane (61～73).Luo等[31]從諸葛菜Orychophrogmusviolaceus(L.)O.E.Schulz的植物內生真菌IrpexolacteusOV38培養基發酵液產物中分離鑒定8個倍半萜類化合物,分別為irpexolaceus A、tremulenolide D、irpexolaceus B、irpexolactin I～J、irpexolaceus D～F (74～81).

1.2.3 多環倍半萜

李薇[32]從馬鈴薯內生真菌Bipolariseleusines中分離鑒定出一系列多環倍半萜,例如Bipolenin G～N (82～89),Bipolenin D (90),Helminthosporol (91)、Drechslerine B (92)、Helminthosporic acid (93)、Drechslerine A (94)、9-Hydroxyhelminthosporol (95).

倍半萜類化合物見表2、圖2所示.

表2 植物內生真菌中倍半萜類成分

續表2

圖2 植物內生真菌中倍半萜類成分

1.3 二萜類化合物

1.3.1 紫杉烷型

紫杉醇 (96)是Stierle等[3,33]在短葉紅豆杉中一株安德紫杉菌Taxomycesandreanae中發現,具有較強的抗腫瘤活性.

1.3.2 半日花烷型

半日花烷型二萜類化合物在內生真菌中結構易發生變化,內酯、環氧、螺環、呋喃環等結構容易形成[3,34].如在雷公藤 (TripterygiumwilfordiiHook f.)中鑒定一株內生真菌Fusariumsubglutinans,分離得到化合物subglutinol A～B (97～98)[3],具有免疫抑制作用.從美登木 (Maytenushookeri)葉片組織分離鑒定出內生真菌Botryosphaeriasp.,固體發酵產物中分離得到12個二萜化合物[3,35],分別為botryosphaerins A～E (99～103), 13,14,15,16-tetranorlabd-7-ene-19,6β,12,17-diolide (104)、acrostalidic acid (105)、acrostalic acid (106)、agathic acid (107)、isocupressic acid (108)、LL-Z1271β(109)和 CJ-14445 (110).Yan 等[3,36]從蛇足石杉 (Huperziaserrata)鑒定出內生真菌Botryosphaeriasp.P483,在其發酵物中得到2個新化合物,命名為botryosphaerins G～H (111～112)以及7個已知的化合物13,14,15,16-tetranorlabden-19,6β,12,17-diolide (113)、Botryosphaerin A (114)、3α,10β-dimethyl-1,2,3,3α,5α,7,10β,10coctahydro-5,8-dioxa-8-acephenanthrylene-4,9-dione (115)、acrostalidicacid (116)、bortyosphaerin B (117)、LL-Z1271β(118)、acrostalic acid (119).

1.3.3 Harzianone型

Zhang等[37]從石榴木(Xylocarpusgranatum)內生真菌Trichodermasp.Xy24 發酵液的乙酸乙酯提取物中分離得到2個新的化合物,命名為 (9R,10R)-dihydroharzianone (120)、harzianelactone (121).

1.3.4 異海松烷型

異海松烷型二萜在的植物內生真菌代謝產物中普遍存在[3,38],Shiono 等[3,39]從歐洲山毛櫸(Sylvaticalinnaeus)樹干鑒定出內生真菌Paraconiothyriumsp.MY-42,在固體培養物中分離得到 6個化合物,即19-(α-D-glucopyranosyloxy)isopimara-7,15-dien-3β-ol (122)、19-(2-acetamido-2-deoxy-α-D-glucopyranosyloxy)isopimara-7,15-dien-3β-ol (123)、19-(α-D-glucopyranosyloxy)isopimara-7,15-dien3-one (124)、19-(2-acetamido-2-deoxy-α-D-Glucopyranosyloxy)isopimara-7,15-dien-3-one (125)、19-(α-D-gLucopyranosyloxy)-3β-hydroxyisopimara-8,15-dien-7-one (126)、19-(2-acetamido-2-deoxy-α-D-glucopyranosyloxy)-3β-hydroxyisopimara-8,15-dien-7-one (127).Wu等[3,40]在印楝中鑒定得到內生真菌Xylariasp.YM 311647,在其培養液中分離得到3個化合物,即14α,16-epo,xy-18-norisopimar-7-en-4α-ol (128)、16-O-sulfo-18-norisoimar-19-7-en-4α,16-diol (129)、9-deoxy-hymatoxin A (130).Yan 等[41]在銀杏葉中分離得到內生真菌Aspergillussp.YXf 3,菌株發酵物中分離得到化合物aspergiloids E (131).Ye等[42]從白芨(BletillaStriata)根莖中分離得到一株內生真菌Ilyonectriarobusta,并對其進行液體發酵培養,分離鑒定5個新的異海松烷型二萜,為robustaditerpene A～E (132～136).

1.3.5 Guanacastane 型

Yu 等[3,43]在何首烏 (Fallopiajaponica)葉片內生真菌Cercosporasp.的發酵液中分離得到 1個化合物 cercosporene F (137),對人腫瘤細胞系 Hela有明顯的細胞毒作用,IC50為 19.3 μmol/L.Chen 等[3,44]在巴戟天(Morindaofficinalis)內生真菌TrichodermakoningiopsisA729 中分離得到 2個化合物 koninginol A～B (138～139),具有Guanacastane 型骨架的二萜生物堿.

1.3.6 殼梭孢菌素型

Kim 等[3,45]從東北紅豆杉(Taxuscuspidata)的小枝條分離出內生真菌Periconiasp.,菌株發酵物中分離鑒定2個新化合物,命名為 periconicins A～B (140～141).

1.3.7 吲哚二萜型

吲哚二萜型化合物是由香葉基香葉二磷酸 (GGPP)和吲哚-3-甘油磷酸酯轉化而成[46-47].Gatenby 等[3,48]在內生真菌Neotyphodiumlolii發酵物中分離得到1個新化合物 14α-hydroxyterpendole C (142)為吲哚二萜型,和2個已知化合物 paspaline (143)、13-desoxypaxilline (144).從紅樹林植物海鞘根 (Rhizophorastylosa)新鮮組織分離出的內生真菌M.irregularisQEN189[3],發酵產物中鑒定出 6個新的吲哚二萜類化合物,命名為 rhizovarins A～F (145～150)和5個已知化合物[3,49],即 secopentrem D (151)、PC-M4 (152)、penitrem A～C (153～155).Zhao等[3,50]在三七根分離到內生真菌Drechmeriasp.,從Drechmeriasp.發酵液中分離得到 7個新化合物,命名為 drechmerins A～G (156～162)和4個已知化合物,即 drechmerins G (163)、terpendoles A (164)、terpendoles C (165)、terpendoles I (166)、dehydroxypaxillie (167).Zhang等[19,51]在木果楝 (XylocarpusgranatumKoenig)中鑒定出內生真菌Eupenicilliumsp.HJ002,菌株發酵產物中分離得到化合物 penicilindole A～B (168～169). Elsbaey 等[19,52]從白骨壤果實中分離得到內生真菌Aspergillusversicolor,菌株發酵液乙酸乙酯提取液中分離得到 anthcolorin H (170),對人腫瘤細胞系 Hela 有微弱的細胞毒作用.

1.3.8 銀杏內酯型

Cui等[3,53]從銀杏根皮內生真菌Fusariumoxysporum液體發酵代謝物中獲得銀杏內酯 B (171). 二萜類化合物見表3、圖3所示.

表3 植物內生真菌中二萜類成分

續表3

圖3 植物內生真菌中二萜類成分

1.4 二倍半萜

Liu等[54]從內生真菌AspergillusterreusH010中分離得到2個新二倍半萜類化合物,命名為aspterpenacids A～B (172～173).Liu等[55]從內生真菌FusariumproliferatumMA-84分離得到4個二倍半萜類化合物,為 fusaprolifins A and B (174～175)、terpestacin (176)、 fusaproliferin (177).Zhu等[56]從紅樹林曲霉屬真菌Aspergillusustus分離得到7個新的二倍半萜類化合物ophiobolins X～Z (178～179,181)、21-dehydroophiobolin U (180)、21-epiophiobolin Z (182)、21-epi-ophiobolin O (189)、deoxyophiobolin K (191),及11個已知化合物ophiobolin K (183)、 6-epi-ophiobolin K (184)、ophiobolin G (185)、6-epiophiobolin G (186)、ophiobolin P (187)、21,21-O-dihydro-6-epiophiobolin G (188)、ophiobolin O (190)、ophiobolin Q (192)、ophiobolin H (193)、5,6-diepiophiobolin H (194)、ophiobolin U (195).見表4、圖4所示.

1.5 三萜類化合物

Qin[57]等從狹葉南五味子內生真菌PenicilliumochrochloronSWUKD4.1850中分離純化得到5個新三萜類化合物,命名為為Kadanguslactone A～E (196～200),以及10個已知三萜類化合物nigranoic acid、henrischinin A-B、lancifodilactone C-D、schirubridilactone D、wuweizidilactone D、micrandilactone C、23α-hydroxynigranoic acid、7β-hydroxynigranoic acid (201～210).Liang等[58]從內生真菌Hypoxylonsp.6269分離得到化合物integracide A (211)、integracide E (212).陳亮亮等[59]從角果木內生革孔菌屬真菌J5中分離到3個三萜類化合物14-acetoxy-15-hydroxyirpexan、15α-hydroxytrametenolic acid和3β-hydroxylanosta-8,24-dien-21-oic acid (213～215).見表5、圖5所示.

表4 植物內生真菌中二倍半萜類成分

表5 植物內生真菌中三萜類成分

圖4 植物內生真菌中二倍半萜類成分

圖5 植物內生真菌中三萜類化合物

2 生物活性

2.1 抗炎活性

Zhang等[12]在內生真菌分離得到的倍半萜化合物cyclonerodiol B (9)和化合物1α-isopropyl-4α,8-dimethylspiro[4.5]dec-8-ene-3β,7α-diol (45),通過抑制脂多糖誘導的BV2細胞NO產生,表現出顯著的神經抗炎活性,0.1 μmol/L 時抑制率分別為75.0%、39.2%,比姜黃素更強,陽性對照,0.1 μmol/L 時抑制率為21.1%[12].紅樹林內生菌Phomopsissp.SYSU-QYP-23的馬鈴薯液體培養基分離鑒定倍半萜類化合物eremofortin I～J (64～65)對LPS誘導的RAW 264.7細胞NO的釋放有較強的抑制活性,半抑制濃度值分別為8.6和 9.2 μmol/L.AA03390 (61)、eremofortin H (63)、lithocarin A (66)、petasol (67)表現出中等抑制活性(L-NMMA：15.0 μmol/L)[30].諸葛菜內生真菌IrpexolacteusOV38培養基發酵液產物中分離鑒定irpexolaceus D (79)、irpexolaceus F (81),在 50 μg/mL 濃度下,化合物81(50.2%)對NO生成的抑制作用強于化合物79(47.3%)[31].

2.2 抗菌活性

單萜類化合物(3R,4R,6R,7S)-7-hydroxyl-3,7-dimethyl-oxabicyclo[3.3.1]nonan-2-one (2)對灰酶霉和芝麻疫菌均具有較強的抗真菌活性,MIC值分別為 3.1 μg/mL[8].衛矛科美登木屬美登木葉片組織內生真菌Botryosphaeriasp．固體培養物中分離得到化合物CJ-14445 (110)當濃度為 50 μg/disk 時,對白色念珠菌 (Canidiaalbicans)、釀酒酵 (Saccharomycescerevisiae)和Penicilliumavel-laneumUC-4376 存在抗真菌活性,抑菌圈分別為2.3、2.5、1.0 cm[35].石杉科中草藥蛇足石杉分離得到葡萄孢霉Botryosphaeriasp.P483 發酵物中四降半日花烷型化合物botryosphaerins G～H (111～112)以及7個已知的化合物,即13,14,15,15-tetranorlabden-19,6β,12,17-diolide (113)、Botryosphaerin A (114)、3α,10β-dimethyl-1,2,3,3α,5α,7,10β,10coctahydro-5,8-dioxa-8-acephenanthrylene-4,9-dione (115)、acrostalidicacid (116)、bortyosphaerin B (117)、LL-Z1271β(118)、acrostalic acid (119),對禾谷鐮刀菌 (Gaeumannomycesgraminis)、串珠鐮刀菌(Fusariummoniliforme)、茄病鐮刀菌(Fusariumsolani)、尖孢鐮刀菌(Fusariumoxysporum)和稻瘟病菌 (Pyriculariaoryzae)等5種真菌有較強的抑菌活性[3,36].

2.3 抗腫瘤活性

Pulici等[3,16]在內生真菌Eupenicilliumsp.HJ002 分離得到的二萜類化合物 penicilindole A (23)和B (24),均對A549和HepG2 表現出不同程度的細胞毒性,與陽性對照5-氟烷 ( IC50=36.8,76.9 μmol/L)相比,化合物24對A549和HepG2 的抑制效果最好,其 IC50值分別為 5.5 和 1.5 μmol/L.

2.4 其它活性

余紫荊等[15]在內生真菌Aspergillusversicolor中分離得到倍半萜類化合物 phomanolide (22),其對抗甲型流感病毒效果 (IC50=(2.96±0.64) μg/mL)比陽性藥劑阿比朵爾 (IC50=(0.15±0.04) μg/mL)稍弱[15].

3 結語與展望

植物內生真菌的發現已有 100 多年,活性成分研究較慢,尤其是誘導內生真菌活性物質的產生和富集的研究,是近年才被關注的領域.在分離鑒定菌種時,也應進一步研究植物內生真菌誘導萜類化合物的生成途徑、生物活性與構效的關系,并找到其作用部位,這將為萜類化合物的應用提供理論基礎[3].另外,需要優化培養內生真菌的條件,特別是真菌生長狀態良好,未明顯減弱,且容易產生次級代謝產物的條件.綜上,將優化內生菌生長條件與所分離的活性化合物方法、構效關系共同考慮,對植物內生真菌萜類活性成分的開發利用具有深遠意義.