廣西柳樹桑寄生內生真菌的分離鑒定與抗腫瘤活性菌株篩選

龔斌 巫鑫 韋婷 廖日權 蘇本偉 宋靜靜 江國煥 朱開昕

摘要： 該研究從廣西欽州市采集健康的柳樹桑寄生的根、莖和葉中分離并純化內生真菌，對真菌進行形態學鑒定，提取內生真菌的DNA，采用真菌ITS序列對內生真菌進行分子鑒定。利用A549和H460細胞作為抗腫瘤活性指示細胞，采用MTT法測定真菌乙酸乙酯提取物的抗腫瘤活性。經過初步分離分析，從柳樹桑寄生中純化出27株內生真菌，經鑒定它們分別屬于7個目9個屬15個種。擬盤多毛孢屬和間座殼屬為優勢屬，其中擬盤多毛孢屬全部定植于寄生根；其次為新殼梭孢屬、擬莖點霉屬和球座菌屬，各分離到3株；其他包括青霉屬、鐮刀菌屬、炭疽菌屬和派倫霉屬，各分離到1株。抗腫瘤活性研究表明，有一株與Pestalotiopsis protearum的ITS序列相似性達100%的擬盤多毛孢屬菌株Gen24表現有抑制腫瘤細胞A549和H460生長的特性，在真菌乙酸乙酯浸提物濃度為800 μg·mL1時，對A549細胞的抑制率達到了56.92%，對H460細胞的抑制率達到了70.11%。該研究結果表明廣西柳樹桑寄生內生真菌較豐富，在寄主中的分布表現了一定的組織特異性，而且還存在一些具有抗腫瘤活性的菌株及其活性物質可供進一步深入研究。

關鍵詞： 柳樹， 桑寄生， 內生真菌， 擬盤多毛孢菌， 抗腫瘤

中圖分類號： Q946

文獻標識碼： A

文章編號： 10003142（2017）05063408

Abstract： Taxilli herba， the branches with leaves of T. chinensis （DC.） Danser， is a traditionally used Chinese medicine. T. herba has been used to cure powerless bones and tendons， cancer， virus infection， rheumatic arthralgia and so on. However， the endophytic fungi of T. herba has never been studied previously. In this article， the diversity of endophytic fungi in T. herba from Salix babylonica and their antitumor activity were researched. Endophytic fungi were isolated and purified from healthy stems， leaves and roots of Taxilli herba from Salix babylonica in Qinzhou and Guangxi， China. They were identified by morphological characterization firstly， and then the DNA of endophytes was extracted and subjected to ITS sequence analysis. The antitumor activity of ethyl acetate extracts from eight endophytic fungi was tested by MTT method using cancer cell A549 and H460. After preliminary separation， 27 strains of endophytes were isolated from Taxilli herba， and they belong to seven orders， nine genera and fifteen species respectively. Two strains， jin2 and jin30， share sequence max identity of ≤97% with available ITS sequences in NCBI database， and they formed a independent clade in Phylogenetic tree of ITSrDNA sequences of existing fungi. Therefore， jin2 and jin30 maybe identified as novel species. Pestalotiopsis and Diaporthe were the preponderant genera [accounting for colonization frequencies （CF） 25.9% for each]， and all the strains of Pestalotiopsis were isolated from roots. The isolating frequency of Neofusicoccum， Phomopsis and Guignardia were fewer， with three strains for each respectively. Other rare isolated fungi were Penicillium， Fusarium， Colletotrichum and Peyronellaea， with one strain for each. Tissue specificity of endophytes was also observed. For example， Penicillium sp. and Fusarium sp. colonized roots exclusively， Diaporthe arecae， Colletotrichum sp. can only colonized stems， and Guignardia sp. and Peyronellaea sp. only colonized leaves. The antitumor activity showed that one strain， which most related to Pestalotiopsis protearum with ITS sequence similarity at 100%， inhibited the growth of A549 and H460. The ethyl acetate extracts from fungus Gen24 inhibited the growth of A549 and H460 cell at concentration of 800 μg·mL1， with the inhibiting rate to A549 reached 56.92%， and the inhibiting rate to H460 reached 70.11%. Our research showed the diversity of endophytes from Taxilli herba， and the antitumor endophytes and compounds can be further studied.

Key words： Salix babylonica， Taxilli Herba， endophytic fungi， Pestalotiopsis， antitumor

桑寄生藥材為桑寄生科鈍果寄生屬廣寄生（Taxillus chinensis）的干燥帶葉莖枝，為中國傳統藥材，有祛風濕、補肝腎、強筋骨、安胎元的功能（中國藥典，2010）。桑寄生具有廣寄性特點，可寄生150多種植物（朱開昕等，2010），其中柳樹是其常見寄主之一。最近對不同寄主的桑寄生研究發現，紅花桑寄生總黃酮提取物有抗白血病功效（肖義軍等，2008），從桑寄生中提取的槲皮素 、槲皮苷有抗病毒功效（Choi et al， 2009），而柳樹寄主的桑寄生能累積寄主的水楊苷成分（Lu et al， 2012），增強其祛風濕功效等，這使桑寄生受到越來越多的關注。

植物內生真菌是指在某一時期生活在健康植物體內但對寄主植物組織并不引起明顯侵染的真菌。目前研究過的植物中均發現有植物內生菌的存在，根據專家保守估計，自然界的內生真菌物種至少有150萬種（Hawksworth， 1991）。然而，已被人類描述的內生真菌不到 7 萬種（Zhang et al， 2015； Rodriguez et al， 2009； Xie et al， 2016）。Stierle et al（1993）首次在Science雜志報道從短葉紅豆杉（Taxus breviflia）中分離得到一株能合成抗癌物質紫杉醇的內生真菌，藥用植物內生真菌的研究成為一個研究熱點。內生菌不僅具有潛在的工業化應用價值，而且也可能對藥用植物藥效的產生具有重要作用，如Yuan et al（2016）發現內生真菌孔孢霉菌株（Gilmaniella sp. AL12）可以促進蒼術中類倍半萜化合物的積累，Zhou et al（2015）報道蒼術中內生細菌可以激發活性氧基團，從而增加類倍半萜化合物的含量和多樣性（Zhou et al， 2015）。

桑寄生在不同的寄主具有不同的藥用價值，那么以不同植物為寄主的桑寄生其內生真菌種群如何，這些內生真菌是否也具有一定藥效，與桑寄生的藥效有何聯系？弄清楚這些問題有利于我們探討桑寄生內生真菌對其藥效產生的影響，具有較重要的理論研究意義。本研究以欽州市采集的柳樹桑寄生植物為材料，對其內生真菌進行分離鑒定，并對其抗腫瘤活性菌株進行篩選，為進一步探明桑寄生植物內生真菌資源多樣性及藥用價值提供理論依據。

1材料與方法

1.1 材料

采集位于廣西欽州市市內、欽州港區、欽北郊區人工種植的柳樹上生長的桑寄生，采集地直線距離5 km以上，共采集10株柳樹桑寄生的根、莖、葉，經過欽州市中醫院中醫藥研究所有關專家的鑒定，為桑寄生科鈍果寄生屬廣寄生。

PDA（Potato Dextrose Agar）培養基：取去皮馬鈴薯200 g，加適量水煮沸20～30 min，2層紗布過濾獲得濾液，加入葡萄糖20 g和瓊脂15 g，補加純化水到1 000 mL，分裝三角瓶120 ℃滅菌30 min。

1.2 柳樹寄生內生真菌的分離純化

將柳樹寄生樣品的根、莖、葉用自來水沖洗掉泥土，然后在無菌操作臺中進行嚴格的表面消毒程序：依次浸泡在75%酒精0.5 min，3%～5%有效氯的次氯酸鈉溶液3 min，75%的酒精0.5 min，然后再用無菌水沖洗3遍，在超凈操作臺中晾干，備用。將晾干后的樣品，在超凈臺中將其剪成約0.5 cm × 0.5 cm 左右小塊。將剪成的小塊鋪于PDA平板上。28 ℃倒置培養2～3周。平板需每天檢查真菌的生長情況。一旦發現有菌絲從組織小塊長出，挑出菌絲尖端，馬上將其轉接到另一新的平板上，經幾次純化后接種于PDA斜面，并保存于本實驗室4～8 ℃冰箱。

1.3 菌株的形態學鑒定

在各菌株生長的最佳時期，初步觀察菌落的形態、顏色、大小、生長情況、菌落、菌絲體和孢子的形態特征，對照《真菌鑒定手冊》進行初步鑒定（魏景超等，1979）。

1.4 內生真菌DNA的提取

將分離得到的內生真菌接種斜面培養基，經活化后分別接種至5 mL不加瓊脂的PDA培養基中，28 ℃搖床上以150 r·min1 的轉速培養6～7 d，12 000 r·min1離心5 min，取200 mg 濕的培養菌絲，加入液氮研磨菌體至勻漿狀，采用真菌DNA提取試劑盒（美國，omega）提取真菌的總DNA，具體過程按試劑盒說明書進行。

1.5 內生真菌ITS rRNA 序列分析

使用通用引物ITS1/ITS4（ITS1：CTTGGTCATTTAGAGGAAGTAA；ITS4：TCCTCCGCTTATTGATATGC）擴增真菌ITS序列（Takamatsu et al， 2001），PCR產物直接送南京金斯瑞生物技術服務有限公司完成。采用Blastn程序將測序結果在GenBank數據庫中進行同源性檢索。調出與該序列相似性較高的核酸序列，采用Mega 5.0軟件包進行多重序列匹配排列和聚類分析，形成一個多重序列匹配排列陣。采用鄰接法（Neighbor Joining Method）構建系統發育樹。

1.6 抗腫瘤活性檢測

將真菌接種到200 mL液體PDA培養基中，28 ℃ 150 r·min1 條件下進行震蕩培養7～10 d，將得到的菌絲體和發酵液進行干燥，干燥的菌絲體和發酵液稱重后用乙酸乙酯進行浸提以獲得浸提液。取對數生長期的A549和H460細胞，采用RPMI 1640培養基調整細胞濃度到104 個·mL1，每孔100 μL加到96孔板中，置于37 ℃ 5%濕度的二氧化碳培養箱中培養24 h，吸出培養基，加入不同濃度的真菌提取液的細胞培養基，提取物濃度依次為800、200、50 μg·mL1；陽性對照組加入25、6.25、1.5和0.4 μmol·L1的阿霉素；陰性對照組為每孔加入與提取物同體積乙酸乙酯的細胞培養基100 μL，每個濃度做3個復孔，同時做三塊板。繼續培養48 h后用MTT法進行細胞染色，在490 nm波長處用酶標儀測定每孔吸光度值，并計算出細胞生長抑制率。

2結果與分析

2.1 寄主為柳樹的桑寄生內生真菌的分離

從寄主為柳樹的桑寄生根、莖、葉表面消毒組織塊（根組織塊247，葉組織274，莖組織221）分離純化到27株內生真菌，這27株菌有的在PDA培養基上能夠產孢，有的需要特殊條件誘導產孢。根據菌株的菌落（圖1）、菌絲體和孢子的形態特征，對照《真菌鑒定手冊》進行初步鑒定，這27株菌屬于9個屬，其中根部分離到5個屬共13株菌，占分離總量的48.15%；莖部分離到4個屬共8株菌，占分離總量的29.63%；葉中分離到4個屬共6株菌，占分離總量的22.22%（表1）。

2.2 內生真菌的分子生物學鑒定

采用 ITS 特異性引物對27株內生真菌DNA進行PCR擴增，對得到的序列進行Blastn分析，結果表明所有的27株內生真菌都屬于子囊菌門，分屬于7個目9個屬；27株菌種有26株與已有的真菌ITS序列相似性在96%以上，另外有一株jin2與GenBank中已有的序列相似對最高的只有93%，暫時定名為Diaporthe sp.（表 2）。

基于以柳樹為寄主的桑寄生分離的27株內生真菌的ITS序列構建系統發生樹（圖 2），結果表明27株菌屬于8個分支（bootstrap值為100%），jin22、gen17、gen27、jin32、gen30、ye11、jin33、jin35、ye6都屬于間座殼目Diaporthales，與Diaporthe arecae、D. per

seae、D. pascoei、D.phaseolorum、Phomopsis liquidambari構成一個支持率為100%的分支；gen2屬于肉座菌目Hypocreales，與Fusarium decemcellulare在一個分支（支持率為100%）；gen6、gen15、gen16、gen4、gen14、gen24、gen26都屬于炭角菌目Xylariales，與Pestalotiopsis neglecta、P. disseminata、P. heterocornis、P. microspora等菌株構成一個支持率為100%的分支；Gen11屬于散囊菌目Eurotiales，與Penicillium oxalicum構成一個分支（支持率為100%）；Ye2屬于格孢菌Pleosporales，與Peyronellaea glomerata聚類在一個支持率為100%的分支；jin24、jin3、gen13、ye13、ye7、ye1對屬于葡萄座腔菌目Botryosphaeriales，其中jin24、jin3和gen13與Neofusicoccum parvum聚類在一個分支（支持率為100%）；ye13、ye7和ye1與Guignardia mangiferae和Phyllosticta capitalensis的親緣關系比較近。在所有的菌株中，從系統發生樹看jin2和jin30形成了一個獨立的分支，分類地位還不能確定，可能是新種，這有待進一步研究。

2.3 內生真菌在寄主為柳樹的桑寄生組織中的分布

在所有分離到的菌株中，擬盤多毛孢屬（Pestalotiopsis）和間座殼屬（Diaporthe）為優勢屬，擬盤多毛孢屬分離到7株菌，分離率為25.9%，全部定植于以柳樹為寄主的桑寄生的寄生根；間座殼屬分離到7株，分離率為25.9%，廣泛分布于根、莖和葉組織。其次為新殼梭孢屬（Neofusicoccum）、擬莖點霉屬（Phomopsis）和球座菌屬（Guignardia），均分離到3株；其它包括青霉屬（Penicillium）、鐮刀菌屬（Fusarium）、炭疽菌屬（Colletotrichum）和派倫霉屬（Peyronellaea），各分離到1株（表3）。

寄生根分離的內生真菌還包括青霉屬、新殼梭孢屬、間座殼屬、鐮刀菌屬真菌，其中青霉屬和鐮刀菌屬為特異性寄生于根；莖部寄生的內生真菌包括新殼梭孢屬、間座殼屬、鐮刀菌屬、炭疽菌屬和擬莖點霉屬， 其中間座殼屬的Diaporthe arecae和炭疽菌

屬為莖內專性寄生；葉內寄生的真菌包括間座殼屬、擬莖點霉屬、球座菌屬、派倫霉屬，其中球座菌屬和派倫霉屬為葉內專性寄生（表3）。

2.4 抗腫瘤活性

挑選擬盤多毛孢屬5個種的代表菌株，以及新殼梭孢屬、擬莖點霉屬、派倫霉屬共8株菌進行液體發酵培養，將菌絲體和發酵液在干燥箱中干燥后用乙酸乙酯進行浸提。采用浸提物對A549和H460細胞進行試驗，以 A549和H460細胞生長的抑制率表示抗腫瘤活性的大小。結果表明在檢測的8株真菌粗提物中，有一株擬盤多毛孢屬菌株Gen24表現有抑制A549和H460細胞生長的特性，在浸提物濃度為800 μg·mL1時，對A549細胞的抑制率達到了56.92%，而對H460細胞的抑制率達到了70.11%，抗腫瘤活性明顯高于其他菌株，抑制A549細胞活性與陽性對照阿霉素在6.25 μmol·L1時活性相當

（圖 3），抑制H460細胞活性與陽性對照阿霉素在25 μmol·L1時活性相當（圖 4），而實驗中添加有相應乙酸乙酯提取溶劑的細胞培養液陰性對照對A549細胞無抑制（結果未顯示）。

3討論與結論

柳樹桑寄生是一種重要的中藥材，本研究首次報道了從廣西欽州市柳樹桑寄生中分離到27株共8個屬15個種的內生真菌，并測定了內生真菌的抗腫瘤活性，為開展內生真菌在柳樹桑寄生藥用活性成分的生物合成機制等奠定了基礎。

本研究發現在柳樹桑寄生的寄生根中分離到5個屬10個種共13株內生真菌，分離率為48.15%，其內生真菌分離率、多樣性和分離到的絕對數量明顯高于莖和葉，而柳樹桑寄生的寄生根對于其從宿主獲取營養成分非常重要，寄生根的內生真菌多是否意味著內生真菌可以幫助柳樹桑寄生從宿主獲取營養，或者從宿主吸收次級代謝產物并進行轉化，從而形成柳樹寄生的活性成分還有待進一步研究。

從根部分離的內生真菌中，擬盤多毛孢屬有5個種共7株，從種類和數量上都占絕對優勢，并且是專性寄生于根部，這提示擬盤多毛孢可能對柳樹桑寄生吸收宿主的營養或是次生代謝產物的轉化中可能具有重要意義。從本研究中，我們得到一株具有明顯抑制腫瘤細胞A549 和H460的菌株Gen24，根據其ITS基因序列鑒定為擬盤多毛孢，與Pestalotiopsis protearum ITS序列相似性為100%。據報道，擬盤多毛孢是一種具有重要藥用價值的真菌，可以利用其提取到紫杉醇等多種藥物或前體物質（Vennila et al， 2011； Gu et al， 2015； Xu et al， 2014），具有抗真菌（Li et al， 2008）、抗腫瘤（Liu et al， 2009）等活性。目前已經發現能夠產生紫杉醇等抗腫瘤活性物質的擬盤多毛孢包括Pestalotiopsis microspora （Strobel et al， 1996）、Pestalotiopsis breviseta （Kathiravan et al， 2010）、Pestalotiopsis pauciseta （Vennila et al， 2011）、Pestalotiopsis malicola （Bi et al， 2013）、Pestalotiopsis hainanensis （Gu et al， 2015）等，而有關Pestalotiopsis protearum的研究還非常少，目前未發現其具有抗腫瘤活性的相關報道。

本研究從柳樹桑寄生中分離了內生真菌，并對內生真菌進行了形態學和分子生物學鑒定，并發現

了一株具有抗腫瘤活性的內生真菌菌株，在后續研究中我們將研究內生真菌的活性物質，并探討其在柳樹桑寄生次生代謝物轉化中的意義。

參考文獻：

BI J， JI Y， PAN J， et al， 2013. A new taxolproducing fungus （Pestalotiopsis malicola） and evidence for taxol as a transient product in the culture [J]. Afr J Biotechnol， 10（34）： 6647-6654.

Chinese Pharmacopoeia Commission， 2010. Pharmacopoeia of the Peoples Republic of China（Vol. I） [S]. The medicine science and technology press of China： 280. [國家藥典委員會編， 2010. 中華人民共國藥典（一部） [S].中國醫藥科技出版社： 280.]

CHOI HJ， SONG JH，PARK KS， et al， 2009. Inhibitory effects of quercetin 3rhamnoside on influenza A virus replication [J]. Eur J Pharm Sci， 37（3）： 329-333.

GU Y， WANG Y， MA X， et al， 2015. Greater taxol yield of fungus Pestalotiopsis hainanensis from dermatitic scurf of the giant panda （Ailuropoda melanoleuca） [J]. Appl Biochem Biotechnol， 175（1）： 155-165.

HAWKSWORTH DL， 1991. The fungal dimension of biodiversity： magnitude， significance， and conservation [J]. Mycol Res， 95（6）： 641-655.

KATHIRAVAN G， RAMAN VS， 2010. In vitro TAXOL production， by Pestalotiopsis brevisetaa first report [J]. Fitoterapia， 81（6）： 557-564.

LI E， JIANG L， GUO L， et al， 2008. Pestalachlorides AC， antifungal metabolites from the plant endophytic fungus Pestalotiopsis adusta [J]. Bioorg Med Chem， 16（17）： 7894-7899.

LIU L， LI Y， LIU S， et al， 2009. Chloropestolide A， an antitumor metabolite with an unprecedented spiroketal skeleton from Pestalotiopsis fici [J]. Org Lett， 11（13）： 2836-2839.

LU D， SU BW， LI YH， et al， 2012. Study on salicin content correlation between Taxilli herba and their willow host plants [J]. J Med Plants Res， 6（12）： 2474-2477.

RODRIGUEZ RJ， WHITE JF， AMOLD AE， et al， 2009. Fungal endophytes： diversity and functional roles [J]. New Phytol， 182（2）： 314-330.

STIERLE A， STROBEL G， STIERLE D， 1993. Taxol and taxane production by Taxomyces andreanae， an endophytic fungus of Pacific yew [J]. Science， 260（5105）： 214-216.

STROBEL G， YANG X， SEARS J， et al， 1996. Taxol from Pestalotiopsis microspora， an endophytic fungus of Taxus wallachiana [J]. Microbiology， 142（2）： 435-440.

TAKAMATSU S， KANO Y， 2001. PCR primers useful for nucleotide sequencing of rDNA of the powdery mildew fungi [J]. Mycoscience， 42（1）： 135-139.

VENNILA R， MUTHUMARY J， 2011. Taxol from Pestalotiopsis pauciseta VM1， an endophytic fungus of Tabebuia pentaphylla [J]. Biomed Prevent Nutr， 1（1）： 103-108.

WEI JC， 1979. Fungal identification manual [M]. Shanghai： Shanghai Scientific and Technical Publishers. [魏景超， 1979. 真菌鑒定手冊 [M]. 上海： 上海科學技術出版社.]

XIAO YJ， CHEN YZ， CHEN BH， et al， 2008. Study on cytotoxic activities on human leukemia cell line HL60 by flavonoids extracts of Scurrula parasitica from four different host trees [J]. Chin J Chin Mat Med， 33（4）： 427-432. [肖義軍， 陳元仲， 陳炳華， 等， 2008. 不同寄主紅花桑寄生總黃酮提取物抗白血病細胞株 HL60 的研究 [J]. 中國中藥雜志， 33（4）： 427-432.]

XIE XG， HUANG CY， FU WQ， et al， 2016. Potential of endophytic fungus Phomopsis liquidambari for transformation and degradation of recalcitrant pollutant sinapic acid [J]. Fungal Biol， 120（3）： 402-413.

XU J， YANG X， LIN Q， 2014. Chemistry and biology of Pestalotiopsisderived natural products [J]. Fungal Divers， 66（1）： 37-68.

YUAN J， ZHOU JY， LI X， et al， 2016. The primary mechanism of endophytic fungus Gilmaniella sp. AL12 promotion of plant growth and sesquiterpenoid accumulation in Atractylodes lancea [J]. Plant Cell Tiss Org Cult （PCTOC）， 125（3）： 571-584.

ZHANG T， YAO YF， 2015. Endophytic fungal communities associated with vascular plants in the high arctic aone are highly diverse and hostplant specific [J]. PLoS ONE， 10（6）： e0130051. doi：10.1371/journal.pone.0130051.

ZHOU JY， YUAN J， LI X， et al， 2015. Endophytic bacteriumtriggered reactive oxygen species directly increase oxygenous sesquiterpenoid content and diversity in Atractylodes lancea [J]. Appl Environ Microbiol， 82（5）： 1 577-1 585.

ZHU KX， LU D， PEI HH， et al， 2010. The distribution and host of Taxilli herba in Guangxi [J]. Guangxi J Trad Chin Med， 33（2）：59-61. [朱開昕，盧棟，裴河歡，等， 2010.桑寄生在廣西的分布及其寄主狀況調查 [J]. 廣西中醫藥， 33（2）：59-61.]