植物内生放线菌多样性及其活性代谢产物的研究进展

植物内生放线菌是一类能与宿主植物长期协同生长且不引起植物感染的特殊微生物。其作为植物内生微生物资源的重要组成部分,不仅分布广泛,资源丰富,绝大部分可产生与宿主植物相同或相似的次生代谢产物,而且这些次级代谢产物往往丰富多样并具有多种生物活性,是寻找和开发新型先导化合物的重要资源,具有重要的研究意义和潜在的应用价值。植物内生放线菌作为一种亟待开发的重要微生物资源,其重要性越来越被研究人员所认同。就近年来国内外关于植物内生放线菌多样性和其次级代谢物抗菌、抗肿瘤、抗氧化和抗虫等生物活性的研究近况进行综述,以期为植物内生放线菌资源的深入研究和应用提供参考。     

植物内生放线菌及其生理活性物质研究进展

植物内生放线菌是一类具有巨大开发潜力的新微生物资源。目前从许多活体植物组织内已分离到种类众多的植物内生放线菌,已有的研究表明植物内生放线菌能产生许多重要的生理活性物质,如抗生素类物质、植物生长促进剂、植物生长抑制剂以及具有新特性的酶类。植物内生放线菌在农业生产、医药新药的筛选上显示出广阔的应用前景。     

来自西双版纳3种有毒植物的免培养与纯培养放线菌多样性及生物活性

【背景】由于土壤放线菌中获得新化合物日益困难,抗生素滥用使致病菌耐药性不断增加,人们转向研究植物内生放线菌以期发现新化合物。【目的】探究西双版纳热带雨林有毒植物内生放线菌的多样性,为开发新药提供具有潜在生物活性的菌株。【方法】通过Illumina Hi Seq高通量测序和纯培养方法分析箭毒木、八角枫、马缨丹3种有毒植物的内生放线菌群落结构组成,利用纸片扩散法筛选抑菌活性,通过PCR扩增检测7类化合物合成基因。【结果】高通量测序的多样性分析和群落结构分析得出:3种有毒植物在门分类水平检测出古菌域的2个门、细菌域的18个门和暂定的Rsa HF231、WD272门;在属分类水平检测出30个属的放线菌,八角枫和马缨丹的微生物群落结构比箭毒木更丰富。纯培养分离获得11个属34株菌,分离自箭毒木的菌株比八角枫和马缨丹的菌株更多,而且大多数高通量检测出的菌种不能通过纯培养获得。抑菌活性检测结果显示:抗菌活性作用明显的菌株以链霉菌属为主。链霉菌属的NRPS和PKS基因的检出率明显高于其他化合物合成基因。【结论】有毒植物内生放线菌多样性非常丰富。有毒植物内生放线菌具有合成次生代谢产物的潜力,可以为生物农药及抗生素开发提供丰富的菌种资源。     

植物内生放线菌功能及生物活性物质研究进展

植物内生放线菌是与宿主植物存在互利共生关系的一类特殊微生物,具有丰富的生物学功能,能产生许多具有应用潜力的生物活性物质。阐述了植物内生放线菌与宿主植物之间的关系,并从提高宿主植物抗逆性、促进生长和生物固氮作用三个方面总结了植物内生放线菌的生物学作用研究进展;综述了植物内生放线菌产生的抗生素、酶和抗肿瘤活性物质以及这些物质在农业、医药以及食品行业中的应用前景。最后就内生放线菌生物学作用及活性物质研究中存在的问题和发展趋势进行了展望。     

银沙槐内生放线菌抗菌活性及其与内生细菌的拮抗关系

从荒漠濒危植物银沙槐根部分离到内生放线菌12株和内生细菌31株.以大肠杆菌、金黄色葡萄球菌和枯草芽孢杆菌为指示菌对内生放线菌进行了抗菌活性筛选.结果表明：3株放线菌对3种指示菌均有抑制作用,2株完全无抑菌作用.采用菌块抑制法分析内生放线菌对来自同一植物内生细菌的抑制效果,44.9%的组合出现抑制现象,最大抑菌圈直径为28.5mm,最小者仅8.25 mm,主要抑制对象是革兰氏阴性菌和芽孢菌;55.1%的组合无抑制现象.说明内生菌的相互作用具有多样性.     

南方红豆杉内生及根际放线菌多样性及其生物活性

【目的】研究药用植物南方红豆杉内生及根际土壤放线菌的多样性及其抑菌、抗肿瘤等重要生物活性并获得一些具有强抑制植物病原真菌以及抗肿瘤等重要生物活性的菌株。【方法】选择7种培养基从南方红豆杉及其根际土壤中分离放线菌,对链霉菌进行形态学分类,去重复后对其进行抑制植物病原真菌以及抗肿瘤活性的筛选并对高活性菌株进行初步鉴定。对部分菌株进行16S rRNA基因测序分析研究其多样性。【结果】研究共分离得到277株放线菌,经去重复后剩余111株放线菌,可归类到6个亚目、7个科、8个属。其中链霉菌可分为10个类群。生物活性研究结果显示:30.9%的菌株具有抑制植物病原真菌活性,其中6株放线菌对多种植物病原真菌显示了强的抑菌活性。分别有44.1%和33.3%的菌株对胃癌肿瘤细胞株SGC-7901和肺癌肿瘤细胞株NCI-H460的抑制率在40%以上。【结论】药用植物南方红豆杉及其根际土壤蕴含种类丰富的放线菌资源,具有良好的生物学活性。菌株KLBMP 2170具有显著的抑菌以及抗肿瘤活性,值得我们去进一步研究。     

河南黄河湿地放线菌多样性及植物病害生防放线菌的筛选

【目的】探究河南黄河湿地放线菌多样性,筛选对植物病原菌有拮抗活性的放线菌菌株。【方法】基于Illumina HiSeq技术的高通量测序分析了河南黄河湿地放线菌物种多样性及其分布特点;利用8种分离培养基对采集自三门峡黄河湿地、郑州黄河湿地和开封黄河湿地21份土壤样品中的放线菌进行了分离纯化,通过16S rRNA基因序列分析对分离株进行了初步的分类鉴定和系统学研究;以7种植物病原菌为靶标筛选有拮抗活性的分离株,并对活性菌株进行了聚酮合酶、非核糖体多肽合成酶和安莎类化合物等基因筛查。【结果】高通量测序结果表明,河南黄河湿地放线菌物种多样性丰富,且不同湿地区域以及同一湿地不同生境间放线菌多样性存在显著差异,放线菌优势属物种依次为Nocardioides、Streptomyces、CL500-29 marine group、Fodinicola、Mycobacterium和Micromonospora,此外,还具有大量的未知类群;通过分离培养共获得了261株纯培养菌株,分布于放线菌门中的7个目9个科9个属,包含97个可能的已知物种和8个潜在新物种,对植物病原菌有拮抗活性的放线菌86株,其中74株中至少含有一种活性代谢物质合成相关基因。【结论】河南黄河湿地放线菌物种多样性丰富,具有发掘新物种和新型植物病害生防资源的潜力。     

川楝内生放线菌多样性及抗菌活性筛选

【目的】探究药用植物川楝内生放线菌多样性,从中挖掘出新的放线菌菌株,发现新的潜在农业生防和医药先导化合物。【方法】从四川境内的资阳、遂宁以及重庆万州采集川楝的根、茎、叶、果、皮,采用纯培养方法,用4种培养基共分离获得148株放线菌。通过形态学观察筛选出60株放线菌进行RFLP分析,选出代表菌株进行16S r RNA基因序列分析。以3株细菌和6株病原真菌作为指示菌株,检测初筛出的60株菌株的抗菌活性以及聚酮合酶(PKSⅠ、PKSⅡ)基因、非核糖体多肽合成酶(NRPS)基因和卤化酶(Halo)基因。【结果】基于16S r RNA-RFLP分析,60株放线菌被分成10簇,筛选出25株代表菌株分别属于7个属,包括Streptomyces、Micromonospora、Planotetraspora、Streptosporangium、Nocardiopsis、Prauseria、Microbispora,其中链霉菌占73.3%。供试的川楝内生放线菌对细菌、真菌有不同程度的抗菌活性;其中含有4类化合物合成基因的菌株占10%-55%。【结论】药用植物川楝内生放线菌具有丰富的多样性,且不同地区不同部位川楝组织中放线菌的种群存在差异;分离菌株广谱的抗菌活性证明,川楝内生放线菌在次生代谢产物合成方面具有巨大潜力,这为进一步的药物开发提供了丰富的菌种资源。     

邳州银杏内生放线菌分离、筛选及活性菌株鉴定

【目的】从银杏中分离、筛选得到具有抑菌作用的内生放线菌,为放线菌在生物防治上的应用提供新的菌种资源。【方法】采用组织贴片培养法进行分离,生长对峙法进行筛选。【结果】从银杏的根、茎、叶中分离得到98株、50株、8株内生放线菌(共计156株),47株放线菌具有拮抗植物病原真菌活性。菌株KLBMP 5501抗菌活性最好且具有广谱性,基于形态特征、培养特征、生理生化特征和16S rRNA基因序列的相似性分析等多项分类特征表明,菌株KLBMP 5501是一株浅紫链霉菌(Streptomyces violascens)。【结论】筛选得到了具有应用潜力的高活性菌株,并进行了菌种鉴定。     

连翘和水茄内生放线菌的多样性、活性及生物合成基因的PCR筛查

从采自成都地区的中药植物连翘Forsythia suspense和水茄Solanum torvum的根部分离到14株内生放线菌。活性筛选表明,10株菌的发酵粗提物具有不同程度的抗肿瘤活性,占全部菌株的71%;3株菌具有抗细菌活性,其中菌株A263具有较强的细胞毒活性和广谱抗细菌活性。基于16S rRNA基因部分序列的相似性分析表明,菌株A275属于克里贝拉菌属Kribbella,其余13株属于链霉菌属Streptomyces。多种生物合成基因的筛查实验表明,5株菌同时具有PKS-I、PKS-II、NRPS型基因,其中A255和A263还具有3,5-AHBA合酶基因,但仅A275具有oxyB基因。结果可以推测,链霉菌是这2种中药植物根部的优势内生放线菌,生物合成基因的PCR筛查能极大地弥补传统活性筛选模型的不足,内生放线菌具有产生丰富生物活性化合物的巨大潜力。     

水稻内生放线菌类群及其对宿主病原菌的抗性研究

采用常规方法对广东省番禺和五山两地种植的水稻内生放线菌进行分离、鉴定和分析 ,结果表明水稻内生放线菌多属于链霉菌属 (Streptomyces) ,其中灰褐类群链霉菌 (S .griseofuscus)的分离频率最高为 36 1%～ 6 9% ,是水稻植株中的优势内生放线菌类群。研究了内生放线菌在水稻植株各器官中的分布 ,结果表明根中内生放线菌的多样性高于茎叶。番禺地区种植的水稻中分离出的内生放线菌种类较多。从感病品种及生长不良水稻植株中分离出的内生放线菌种类比较丰富。通过回接分离试验及利用扫描电镜观察内生菌在植物体内分布发现 ,水稻优势内生放线菌回接无菌组培苗后 ,不仅能够定殖在水稻植株的根表和根内部 ,而且存在于茎杆和叶片中。通过平板颉抗及代谢物的活性测定试验 ,发现所分离的内生放线菌 5 0 %对水稻某些病原菌有颉抗活性 ,其中灰褐类群链霉菌的比例达到 5 5 4 % ,成为所分离的水稻内生放线菌类群中具有颉抗活性的最大群体。     

植物内生真菌抗肿瘤活性代谢产物研究进展

癌症已成为全球头号杀手,迫切需要从自然界寻找更新、更有效的抗肿瘤药物。植物内生真菌是指生活在宿主植物体内,不会对宿主植物组织引起明显病害症状的一类真菌。众多研究表明,植物内生真菌在寻找抗肿瘤药物中起着至关重要的作用。随着植物内生真菌研究的深入,从植物内生真菌中寻找新的抗肿瘤活性成分已成为研究的热点。大量的抗肿瘤活性成分从植物内生真菌中分离出来,并表现出良好的抗肿瘤活性。目前,植物内生真菌抗肿瘤活性代谢产物主要有紫杉醇、喜树碱、长春新碱,鬼臼毒素等等,本文主要对近年来植物内生真菌抗肿瘤活性成分的研究进展进行了综述。     

药用植物内生真菌的多样性及生物功能研究进展

药用植物内生真菌资源丰富,其代谢产物常具有抗肿瘤、抗氧化、抑菌等作用,能产生药用植物生长调节物质及与宿主相同或类似的次生代谢产物,从而成为近年来的研究热点。本文对药用植物内生真菌的分离鉴定、多样性、生物活性及生物学功能等方面进行综述,以期为今后筛选及利用有效的药用植物内生真菌奠定基础。     

植物内生拟盘多毛孢的生物多样性

内生拟盘多毛孢是植物 (尤其是木本植物 )内生真菌的重要类群。分离自红豆杉的内生小孢拟盘多毛孢(Pestalotiopsismicrospora)能产生抗癌的代谢产物紫杉醇 ,因而引起了人们对内生拟盘多毛孢研究的兴趣。拟盘多毛孢内生于植物的根、茎、叶及繁殖体中 ,已鉴定的内生拟盘多毛孢有 2 3种。在已调查的植物中 ,内生拟盘多毛孢的定殖率有很大差异 ,在红树 (Rhizophoraapiculata)、椰子 (Cocosnucifer)、西藏红豆杉 (Taxuswallichiana)、茶梅 (Camelliasasanqua)、Fragraeabodenii和Cordemoyaintegrifolia等木本植物中 ,拟盘多毛孢是内生真菌的优势类群。一种拟盘多毛孢可内生于多种植物体内 ,一种植物也可有多种拟盘多毛孢内生 ,其分布与植物所处的生态环境和地域有关。在一定的宿主植物生理条件或外界环境条件下 ,某些内生拟盘多毛孢可转变为寄生或腐生。对植物内生拟盘多毛孢代谢产物的研究表明 ,拟盘多毛孢可产生多种次生代谢产物 ,包括抗癌物质 (紫杉醇和粗榧酸 )和抗菌物质 (环己烷类物质、粗榧酸和 pestaloside)。植物内生拟盘多毛孢的资源调查和开发应用具有广阔的前景。     

药用植物内生真菌及活性物质多样性研究进展

药用植物具有丰富的物种多样性,是人类生存与发展的重要自然资源。内生真菌广泛存在于健康植物组织内部,是植物微生态系统的重要组成部分,各种药用植物中蕴藏着非常丰富的内生真菌。通过与药用植物的“协同进化”,某些内生真菌具有了产生与宿主植物相同或相似的生物活性物质的能力。内生真菌产生的各种活性物质,在生物制药、农业生产、工业发酵等方面都表现出美好的应用前景,受到世界各国专家的广泛关注。利用内生真菌发酵实现生物活性物质的工业化生产,可以提高产量、降低产品成本,满足人们日益增长的需求;同时有利于珍稀、濒危药用植物资源的保护,对减少野生药用植物多样性的破坏具有重要意义。本文从药用植物内生真菌物种多样性与产生生物活性物质多样性等方面总结近年最新的研究进展,提出了内生真菌及活性物质研究的未来发展方向。     

药用植物内生真菌研究现状及其应用前景

随着对药用植物内生真菌研究的深入,从药用植物内生真菌中寻找新的生物活性成分已成为研究热点。内生真菌对药用植物的生长及活性成分的形成都有影响,内生真菌活性成分已成为发现新颖结构化合物及新药物的潜在资源。简要综述了近年来在内生真菌的分离鉴定、发酵、次生代谢产物、与宿主的关系等方面的研究进展。     

人参内生菌的多样性及其次生代谢产物

人参是传统的名贵中药材,在医学上有很高的药用价值,同时也是宝贵的自然资源。内生菌广泛存在于健康植物组织内部,是植物微生态系统的重要组成部分,某些内生菌甚至能够产生同原植物相同或相似的活性物质。本文综述了从人参中分离得到内生菌的物种多样性,着重介绍从其内生真菌中发现并得到的次生代谢产物的丰富性并阐述了其在医药及生产生活中的应用前景。     

Biodiversity and distribution of endophytic fungi associated with <Emphasis Type="Italic">Panax quinquefolium</Emphasis> L. cultivated in a forest reserve

Endophytic fungi residing in Panax quinquefolium (American ginseng) have not been well characterized. We collected American ginseng of one-, two-, three- and four-year-old plants cultivated in a forest reserve and identified the endophytic fungal isolates using traditional methods. The colonization frequency and the dominant endophytic fungal species were investigated. Endophytic fungal diversity indices and similarity coefficient were also assessed and all age groups of American ginseng studied were colonized by endophytic fungal assemblages; 134 fungal isolates were assigned to 27 taxa. The infection frequencies varied with the host age and tissue. The dominant endophytic fungi were recorded for each tissue and age of host. The roots of two- and four-year-old American ginseng exhibited the highest and the lowest Shannon-Wiener index respectively. Four-year-old American ginseng had a low similarity coefficient when compared with each of the other three ages classes. The possible role of endophytic fungi in relation to American ginseng cultivation is discussed.     

New insights into the population biology of endoparasitic Rafflesiaceae

Parasitic plants demonstrate a diversity of growth strategies, life histories, and developmental and physiological characteristics. Most research to date has focused on a narrow range of parasitic taxa, particularly in the Orobanchaceae, while the other independent origins of parasitism have largely gone unstudied. One type of parasite that has received relatively little attention are the endophytic parasites, which have a fascinating growth strategy where the parasite is embedded within the host tissue, with the flower the only externally visibly plant part. Endophytic growth makes it challenging to understand basic aspects of species biology, such as the size of a given parasite, the number of parasites per host, and the genetic diversity of populations. Recent studies by Barkman et al. (2017) and Pelser et al. (2017) have used microsatellite genotyping to investigate the population biology of endoparasitic Rafflesiaceae species in Asia. They show the potential for extensive parasite spread within a host vine and the strong partitioning of genetic diversity by host. These species are also shown to have an outcrossing mating system. However, these studies suggest different reproductive strategies, one supporting monoecy and one suggesting dioecy. Overall, these studies partly “lift the lid” on the cryptic biology of Rafflesia and the Rafflesiaceae and open the door for future comparative studies between endophytic and free-living parasitic plants.