红豆杉中产紫杉醇内生真菌分离部位的比较研究

目的 探讨红豆杉不同部位在内生真菌分离效率以及产紫杉醇菌株筛选率方面的规律性,为红豆杉产紫杉醇内生菌菌株的分离与筛选提供一定的理论依据.方法 从根、茎、叶3个器官取大小和表面积相同的太行山野生红豆杉(Taxous chinensis)材料,用组织块法分离红豆杉内生真菌,计算各部位内生真菌的分离效率;用高效液相法时分离到的内生真菌发酵液提取物进行紫杉醇含量分析,计算各部位产紫杉醇内生真菌的筛选率.结果 共分离到109株红豆杉内生真菌,根部、茎部和叶部分离效率指数分别为0.90、0.63和0.28;其中有28株产紫杉醇,紫杉醇菌株筛选率分别为31.48%、21.05%和17.65%.结论 在内生真菌的分离效率及其产紫杉醇内生真菌的筛选率上,均为根部>茎部>叶部,即根部在内生真菌分离效率和筛选产紫杉醇内生真菌效率上均具有明显的优势.     

内生真菌发酵生产紫杉醇的研究现状与展望

抗癌药物紫杉醇已在临床上广泛应用,但受原料红豆杉树木短缺的制约,存在巨大的供需差距,而内生真菌发酵生产紫杉醇是解决紫杉醇药源问题的很有前景的途径之一.结合课题组多年来开展的科学试验研究工作,概述了内生真菌发酵生产紫杉醇的优势、产紫杉醇内生真菌的分离研究现状和生物多样性及提高内生真菌生物合成紫杉醇量的途径.     

内生真菌产紫杉醇研究的回顾与展望

紫杉醇是一种高效、低毒、广谱的天然抗癌药物,是人类未来20年间最有效的抗癌药物之一。近年来的研究发现,从植物内生真菌中发酵生产紫杉醇被证明是解决药源问题的有效途径。本文概述了微生物发酵生产紫杉醇的研究进展,包括产紫杉醇内生真菌的分离、多样性和真菌产紫杉醇的优势,紫杉醇的提取和检测技术,同时对如何提高内生真菌紫杉醇产量进行了比较全面的综述。随着现代分子生物学技术和微生物发酵工程的发展,工业上大规模发酵生产紫杉醇将有望实现。     

从南方红豆杉中筛选和鉴定25株产紫杉烷的内生真菌

为从南方红豆杉(Taxus chinensis var.mairei)中分离产紫杉烷的内生真菌,从其幼茎、树皮和叶片中分离纯化了491株内生真菌,经筛选获得25株内生真菌具有产紫杉烷的能力,其中,4株可产紫杉醇、巴卡亭Ⅲ和10-去乙酰巴卡亭Ⅲ,8株能产紫杉醇和巴卡亭Ⅲ,1株能产紫杉醇和10-去乙酰巴卡亭Ⅲ,1株能产巴卡亭Ⅲ和10-去乙酰巴卡亭Ⅲ,6株仅产紫杉醇,5株仅产巴卡亭Ⅲ。根据内生真菌的来源,幼茎中有11株产紫杉烷的内生真菌,叶片中有9株,而树皮中仅有5株。这些菌株的紫杉醇、巴卡亭和10-去乙酰巴卡亭Ⅲ产量分别为0.64~9.87、0.48~3.42和0.20~1.00μg L~(–1)。因此,南方红豆杉中具有紫杉烷类代谢途径的内生真菌来源广,数量多,是研究真菌中紫杉烷类化合物代谢途径的良好材料,也为紫杉烷类抗癌药生产提供了潜在的真菌种源。     

南方红豆杉产紫杉醇内生真菌的分离

对从广东乳源县的南方红豆杉(Taxus chinensis var. mairei)内生真菌中分离和筛选产紫杉醇的内生真菌进行了研究。从南方红豆杉的树皮、茎部、叶片及叶片研磨物中分离纯化了145株内生真菌,对其中的53株内生真菌采用摇瓶发酵培养的方法筛选产紫杉醇的内生真菌。发酵物和菌丝体经研磨、离心、乙酸乙酯萃取和浓缩,经硅胶薄层层析(TLC),高效液相色谱(HPLC)以及液相色谱-质谱(HPLC-MS)分析和检测,结果表明,从茎部分离的1株内生真菌能够产紫杉醇或其异构体, 产量达180 μg L^-1。通过对产紫杉醇内生真菌进行诱变、筛选以及优化培养条件等措施,大规模培养生产紫杉醇是具有可行性的。     

一株产紫杉醇罗汉松内生真菌的分离和鉴定

[目的]紫杉醇是重要的抗癌药物,主要从罗汉松等植物中提取,为了保护罗汉松等种质资源,本文从罗汉松植株中分离产紫杉醇内生真菌,并对内生真菌所产紫杉醇的抗肿瘤活性进行了分析.[方法]采用组织块法自罗汉松的根、茎、叶等组织中分离内生真菌;通过四唑蓝(Methyl ThiazolylTetrazolium,MTT)比色法筛选有抗肿瘤活性的内生真菌菌株,通过薄层层析(Thin Layer Chro-matography,TLC)和高效液相色谱(High Performance Liquid Chromatography,HPLC)对内生真菌所产活性物质进行鉴定;采用抽提法抽提内生真菌所产紫杉醇,应用Vero细胞对抽提的紫杉醇的活性进行了分析.[结果]从罗汉松属(Podocrapus)植物中分离到155株内生真菌,其中28株内生真菌具有较高的抑癌活性.将其中一株菌株A2命名为EPTP-1,经形态学和分子分类学分析鉴定为烟曲霉(Aspergillus fumigatus).菌株EPTP-1中抽提的紫杉醇5.553μg/L～555.3 μg/L作用24h表现出明显的致细胞凋亡作用.菌株EPTP-1发酵5天时紫杉醇的产率为0.5578±0.0294 mg/L.[结论]从罗汉松中分离到了一株产紫杉醇内生真菌EPTP-1,可作为紫杉醇类药物工业化生产的候选菌株.     

产紫杉醇(Taxol)内生真菌的生物多样性

主要阐述了产紫杉醇内生真菌的分离和生物多样性的研究状况 ,紫杉醇产生菌的生物多样性意义及微生物发酵法生产紫杉醇的研究进展 ,并结合内生真菌的特点 ,阐述了紫杉醇产生菌的宿主、生境和生态以及物种的生物多样性     

产紫杉醇内生真菌Z58的分离和鉴定

本研究从曼地亚红豆杉（Taxus x media）树皮内表皮分离得到一株产紫杉醇的内生真菌Z58,通过高效液相色谱法、质谱法和核磁共振波谱法对其紫杉醇提取物进行了分析. 结果表明,内生真菌Z58的紫杉醇提取物具有和紫杉醇标准品相近的色谱特征峰,其保留时间为10.2 min;也与紫杉醇标准品具有相同的质谱特征峰（（M+Na）+=876）和1H-NMR谱带.并通过形态学特征分析和18S rDNA序列分析,将内生真菌Z58初步鉴定为肉座菌属（Hypocrea sp.）真菌.肉座菌Z58的紫杉醇产量约为2.5～3.0 μg/g（紫杉醇/菌丝干重）,是一株具有潜在应用价值的产紫杉醇内生真菌.     

红豆杉内生真菌产紫杉醇相关基因BAPT的鉴定及初步研究

从几种红豆杉中先后分离了30余种内生真菌,深入研究了三种能够产紫杉醇的内生真菌。形态学观察及18srDNA鉴定它们分属于Fusarium(属)和Pestalotiopsis(属),三个菌株均可以在离体培养的条件下产生紫杉醇,经两周培养产量可分别达到8.5,31.5,31.1μg/L。(其中Pestalotiopsis1分离于南方红豆杉,Fusarium1分离于东北红豆杉,Pestalotiopsis2分离于中国红豆杉)。对这些内生真菌产紫杉醇的初步机理作了研究。BAPT(C-13phenylpropanoidsidechain-CoAacyltransferase)是红豆杉中紫杉醇合成途径里支链合成的关键酶之一,我们根据其保守区序列设计了引物,首次在能产生紫杉醇的上述三种红豆杉内生真菌中克隆得到了BAPT基因片段,而分离的其它真菌并没有得到扩增。序列分析表明,来自内生真菌的BAPT基因片段序列与红豆杉BAPT基因片段序列具有非常高的相似性(98.9%)。推测红豆杉内生真菌之所以能够合成紫杉醇,相关基因可能直接源于其宿主植物,即其遗传学起源是基因转移而不是共进化。这同时也建立了一种快速经济的鉴定产紫杉醇真菌的辅助方法。内生真菌的遗传稳定性及改良在进一步研究中。     

1株产紫杉醇内生真菌LNUF014的鉴定及产物检测

从红豆杉的韧皮部组织中分离得到的360株内生真菌中,通过对发酵粗提的检测,共筛选到11株产紫杉醇的真菌。其中1株内生真菌LNUF014的发酵液采用有机试剂抽提紫杉醇,经薄层层析和高效液相色谱分析,初步表明该菌株的紫杉醇类物质含量为53.68μg/L。根据形态学研究和真核生物18S rDNA基因序列分析,将其鉴定为镰刀菌属(Fusarium)。产紫杉醇内生真菌的研究将对紫杉醇类抗肿瘤药物的研制具有重要意义。     

内生真菌紫杉醇生物合成的研究现状与展望

紫杉醇是重要的抗癌药物之一,已经证明其对多种癌症具有显著疗效。目前,人们主要是从红豆杉的树皮中提取、分离和纯化紫杉醇,但由于红豆杉为生长缓慢、散生、濒危的珍稀植物,且随着紫杉醇临床用途的不断拓宽,市场需求的稳定增长,单纯依靠从红豆杉树皮中提取紫杉醇已经无法满足日益增长的市场需求。为了解决紫杉醇的药源不足,科学家已把目光从红豆杉树分离提取紫杉醇转向了其他替代方法,如化学全合成、半合成、组织培养与细胞培养、微生物发酵法生产紫杉醇等。因此,了解内生真菌紫杉醇生物合成的分子基础和遗传调控机制,对解析内生真菌紫杉醇生物合成机制、构建高产紫杉醇基因工程菌株和早日实现内生真菌紫杉醇工业化生产具有重要的科学意义和现实意义。结合本课题组多年来的科研工作,概述了红豆杉细胞紫杉醇生物合成途径、内生真菌发酵生产紫杉醇的优势、产紫杉醇内生菌的分离研究现状和生物多样性及紫杉醇生物合成相关基因的研究现状。内生真菌生物发酵合成紫杉醇是可以无限生产、大量获取紫杉醇、解决紫杉醇药源短缺问题的很有前景的方法之一。     

A review: recent advances and future prospects of taxol-producing endophytic fungi

In the urgent search for more effective ways to treat cancer, new extraction methods of taxol from endophytic fungus have demonstrated high potential in increasing the efficiency of taxol extraction for more efficient and sustainable production of taxol and cancer treatment products. This paper summarizes recent advances in taxol-producing endophytic fungi, both in China and abroad, in the following areas: isolation and identification of endophytic fungi types, extraction and detection methods of endophytic taxol in plants, and improved efficiency of the extraction process. With the advancement of science and technology, new techniques in biotechnology, such as fungal strain improvement and recombining technique and microbial fermentation engineering, have increased the extraction yield from taxol-producing fungi, thereby improved the overall efficiency of taxol production.     

一株产紫杉醇内生真菌YN6的分离及鉴定

从云南红豆杉（Taxus yunnanensis）树皮内表皮中分离得到75株内生真菌,采用基于紫杉醇合成关键酶10-去乙酰巴卡亭Ⅲ-10-O-乙酰基转移酶（10-deacetylbaccatin Ⅲ-10-O-acetyl transferase,DBAT）和C-13苯丙氨基侧链CoA乙酰基转移酶（C-13-phenylpropanoid side chain-CoA acyltransferase,BAPT）基因为标志分子的快速筛选方法获得一株可产紫杉醇的内生真菌YN6,并通过高效液相色谱法和质谱法对其紫杉醇进行分析.同时,通过对内生真菌YN6的形态特征分析以及18S rDNA序列分析将其初步鉴定为拟盘多毛孢属（Pestalotiopsis sp.）真菌. 拟盘多毛孢YN6的紫杉醇产量约为120~140 μg/L,是目前已报道的紫杉醇产量较高的野生菌株之一. 拟盘多毛孢YN6的发现为微生物发酵生产紫杉醇提供了潜在的优良种质资源.     

Screening of taxol-producing endophytic fungi from Taxus chinensis var. mairei

A total of 38 endophytic fungus strains were isolated from Taxus chinensis var. mairei by aseptic technique. Genomic DNA was extracted from isolated endophytic fungi and subjected to polymerase chain reaction (PCR) analysis for the presence of Taxus taxadiene synthase (TS) gene, a rate-limiting enzyme gene in the taxol biosynthetic pathway. Twelve out of 38 isolated endophytic fungus strains showed PCR positive for the ts gene. Subsequently, taxol and its related compounds were extracted from culture filtrates and mycelia of the PCR positive strains, separated by column chromatography and analyzed by High Performance Liquid Chromatography and Mass Spectrum. The analysis result showed that 3 strains could produce taxol and its related compounds at the detectible level. This study indicates that molecular detection of the ts gene is an efficient method for primary screening of taxol or its related compounds-producing endophytic fungi which can improve prominently screening efficiency.     

Transformation of taxol-producing endophytic fungi by restriction enzyme-mediated integration (REMI)

The REMI method was used to introduce the plasmid pV2 harboring the hygromycin B phosphotransferase (hph) gene controlled by the Aspergillus nidulans trpC promoter and the trpC terminator into a taxol-producing endophytic fungus BT2. REMI transformation yielded stable transformants capable of continuing to grow on PDA medium containing 125 mug mL(-1) hygromycin B. The transformation efficiency was about 5-6 transformants mug(-1) plasmid DNA. The presence of hph gene in transformants was confirmed by PCR and Southern blot analyses. To the authors' knowledge, this is the first report on the transformation of taxol-producing endophytic fungi by the REMI technique. This study provides an effective approach for improving taxol production of endophytic fungi by the genetic engineering of taxol biosynthetic pathway genes in the future.