红豆杉不同部位内生菌的分离与鉴定文献综述
2020-04-13 15:18:22
紫杉醇是一种从裸子植物红豆杉的树皮分离提纯的天然次生代谢产物,经临床验证,具有良好的抗肿瘤作用,特别是对癌症发病率较高的卵巢癌、子宫癌和乳腺癌等有特效。紫杉醇是近年国际市场上最热门的抗癌药物,被认为是人类未来20 年间最有效的抗癌药物之一。近年来地球人口和癌发率呈爆发性增长,对紫杉醇的需求量亦明显增大。目前临床和科研所需的紫杉醇主要是从红豆杉中直接提取,由于紫杉醇在植物体中的含量相当低,大约13.6kg 的树皮才能提出1g的紫杉醇,治疗一个卵巢癌患者需要3-12 棵百年以上的红豆杉树,也因此造成了对红豆杉的大量砍伐,致使这种珍贵树种已濒临灭绝。加之紫杉本身资源很贫乏,而且红豆杉属植物生长缓慢,这对紫杉醇的进一步开发利用造成了很大的困难。化学合成尽管已完成,但由于需要的条件严格,产量低,经费高,不具有产业意义。现在紫杉醇的半合成方法已比较成熟,被认为是除人工种植外,扩大紫杉醇来源的有效途径。半合成法可以更大限度地利用植物资源,但与直接提取紫杉醇的办法并无本质上区别,需要消耗大量红豆杉树木,仍然不能从根本上解决植物源匮乏的问题。显然从红豆杉植物组织中提取紫杉醇受到极大限制,寻找获取紫杉醇的新途径具有十分重要的意义。
植物内生真菌是寄生于植物组织内的真核微生物,经过长时间的进化,植物内生真菌和寄主植物体形成了一定程度的共生关系,相互依赖,很多内生真菌带有植物体的酶系,可以产生和寄主植物体相同的次生代谢产物。近年来,许多学者都致力于产紫杉醇内生真菌的研究,比如筛选高产紫杉醇的菌株,通过现代生物技术手段改良菌种,通过微生物发酵方法来提高紫杉醇的产量。因为微生物生长迅速、易于培养、容易扩大生产,因此,使用真菌发酵来生产紫杉醇既可以减少成本,又可以通过选择合适的培养基提高紫杉醇的产量,同时可以保护野生的红豆杉资源,无论是从生态还是经济的角度看,植物内生真菌是一类应用前景广阔的资源微生物,用微生物发酵的方法生产紫杉醇,是解决药源问题的有效途径。过去的研究主要集中在产紫杉醇内生真菌的多样性和紫杉醇生物合成途径上,通过现代生物技术手段提高紫杉醇产量的研究尚不多见。本文主要对产紫杉醇内生真菌的分离和多样性、紫杉醇的提取和检测、提高紫杉醇产量的途径做了综述,并且分析了存在的一些问题,为产紫杉醇内生真菌的研究提供参考。
1、 产紫杉醇内生真菌的分离和多样性
内生真菌是一大类未被充分认识的真菌,是指在其生活史中的某一段时期生活在植物组织内,对健康植物组织不引起任何病害症状的所有真菌内生真菌广泛分布于植物体根、茎、叶、花、果实和种子等器官组织的细胞中,其种类、数量、分布都因植物种类不同而异。植物内生真菌由于生活在植物体这一特殊的环境中,长期与植物相互作用,能够产生与宿主相同或相似的化学成分,是天然产物的重要来源。因此,研究植物内生真菌的代谢产物就具有良好的前景,特别是从中寻找其他途径不易得到或生产成本高、价格昂贵的药物等。
1.1 菌种分离纯化的方法
从植物不同的组织部位可以采取两种方法分离内生真菌:
一、采用标准的真菌分离纯化的方法。取新鲜的植物组织,用75%的酒精将其表面消毒,然后用灭菌的刀片将外层组织削去,将内部组织削成小片,小心置入水琼脂培养基(也可置入加了青霉素和链霉素的PDA 培养基)中,待菌丝长成后,挑取不同菌丝末端置于PDA 培养基中,观察生长情况。
二、平板灌注法。用灭菌的刀片除去外皮层和木质部,用75%的酒精消毒,无菌水冲洗,将组织样品加入到适量的无菌水中,放入研钵中充分研磨,取匀浆注入融化的PDA培养基中,摇匀,倒平板,25℃恒温培养。培养一段时间后及时采用尖端菌丝挑取法,挑取形态不同的菌丝或菌落移种到新鲜PDA 培养基上,纯化3-4 次以保证所得菌落为纯培养,斜面保存备用。
2、 内生真菌中紫杉醇的提取分离及其检测方法
2.1 紫杉醇的提取分离