藥用植物內生真菌研究進展

郭龍妹 高林怡 孫文靜

摘要 藥用植物是人類生存與發展的重要自然資源，具有豐富的物種多樣性。內生真菌寄生在健康的植物組織內部，是植物微生態系統中的天然組成成分。自然界許多藥用植物中蘊藏著豐富的內生真菌，與宿主植物長期進化中產生與宿主相同或相似的活性物質。近年來藥用植物內生真菌廣泛應用于農業生產、工業發酵、生物制藥等領域中，具有廣闊的開發利用前景。藥用植物內生真菌多樣性及其與宿主植物關系的概述，有助于藥用植物內生真菌資源的合理開發利用。

關鍵詞 藥用植物；內生真菌；多樣性；宿主植物

中圖分類號 R282.71 文獻標識碼 A

文章編號 0517-6611（2019）09-0011-03

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2019.09.004

Abstract Medicinal plants， which are of rich species diversity， are important natural resources for human survival and development. Endophytic fungi are parasitic in healthy plant tissues and are a natural component of plant microecology. Many medicinal plants in nature contain abundant endophytic fungi ， which produce the same or similar active substances in the longterm evolution of host plants. In recent years， endophytic fungi in medicinal plants have been widely used in agricultural production， industrial fermentation， bio pharmaceutical and other fields， and they have broad prospects for development and utilization. In this review， we provide the diversity of endophytic fungi in medicinal plants and the relationship with host plants， which is helpful for rational exploitation and utilization of endophytic fungi resources in medicinal plants.

Key words Medicinal plants；Endophytic fungi；Diversity；Host plants

植物內生真菌是指在其生活史的部分或全部階段，生存在健康植物體的各類組織和器官內而不引起明顯感染癥狀的真菌[1]。內生真菌普遍存在于健康植物組織中，種類繁多，分布廣泛。研究表明，藥用植物中內生真菌除了自身合成藥物活性成分外，還能促進宿主植物合成活性成分[2]。藥用植物內生真菌代謝產物的多樣性，為新型活性化合物的發現開辟了新途徑。近年來，我國藥用植物生態環境日益惡劣，生物多樣性遭到破壞，加強藥用植物內生真菌的研究，對其資源的合理開發利用具有重要意義。

1 藥用植物內生真菌的多樣性

1.1 物種多樣性

研究表明，幾乎所有被研究的植物體內都含有內生真菌[3]，且具有豐富的物種多樣性，藥用植物也不例外。譚小明等[4]對近10年來國內外已報道的可培養內生真菌進行總結，從83科212種藥用植物各類組織中分離出376屬以上的內生真菌，具有豐富的物種多樣性。陳旭等[5]從貴州小白及中分離獲得內生真菌137株并歸為12目18科22屬，表現出較為豐富的多樣性。徐焰平[6]對分離自不同生境鐵皮石斛的內生真菌進行總結，已鑒定出來自5個真菌亞門的48個屬。吳小民等[7]研究發現高山紅景天內生真菌在數量和種類上存在極其豐富的多樣性。徐全智等[8]對不同品種的枸杞內生真菌進行分離，發現不同枸杞品種間內生真菌分布存在差異。不同植物體內內生真菌的種類和數量不同，而同一植物在不同地理位置、不同生長階段、不同季節及不同器官中內生真菌的種類和數量亦存在差異。畢江濤等[9]通過組織塊法從甘草根莖葉中分離內生真菌，其中根部最多，其次為莖部，葉部最少。倪佳俊等[10]利用平板分離法研究飛蓬草各器官中的內生真菌分布情況，由多到少依次為葉部、根部、莖部。王營等[11]分析發現廣藿香內生真菌的分布存在明顯的組織特異性。以上研究均表明不同器官中內生真菌的分布存在著差異。有學者認為，影響藥用植物內生真菌物種多樣性的原因，主要為宿主的生境。段榮婷等[12]對云南彌勒和臨滄野生滇重樓內生真菌進行分離，得到滇重樓內生真菌的差異性可能與生存環境及分離部位等因素有關。

1.2 內生真菌產物的功能多樣性

近年來，關于藥用植物內生真菌的研究主要集中在其重要的次級代謝產物方面。藥用植物內生真菌可產生多種具有藥理活性的物質，如抗氧化、抗癌抗腫瘤、抗菌及其他活性物質等。

1.2.1 抗氧化活性物質。

研究表明，有些藥用植物內生真菌產物具有抗氧化作用。范海蘭等[13]在福建短葶山麥冬中分離出青霉菌屬d5菌株具有抗氧化活性。崔晉龍等[14]研究發現柴胡紅景天中有一株具有抗氧化活性的內生真菌Rb-R-1，具有較強的羥自由基（·OH）、超氧陰離子自由基（O2·-）及NO2-清除等能力。霍娟等[15]從杜仲葉片中分離到一株能產生抗氧化活性物質的內生真菌刺孢殼Chaetomella sp.。錢一鑫等[16]通過對白苞蒿分離獲得的內生真菌粗提物進行體外抗腫瘤和抗氧化活性篩選，發現擬莖點霉屬GYBH42菌株粗提物同時具有抗氧化活性和細胞毒活性。

1.2.2 抗癌抗腫瘤活性物質。

從藥用植物的內生真菌中找到產生抗癌抗腫瘤活性物質，為尋找天然藥物開辟了新途徑。宣群等[17]從莪術內生真菌青霉EF03和巴恩青霉EF11的發酵產物中分離到抗癌藥物β-欖香烯。張玲琪等[18]從美登木分離的內生真菌中篩選到一株球毛殼菌（Chaetomium globosum）98M 6，其可產生抗癌化合物球毛殼甲素（chaetoglobosinA）。陳旭等[19]從馬比木植物中一株編號為GX-8的木霉屬內生真菌Trichoderma sp.，其發酵產物分離純化后得到一種甾體類化合物，該化合物體外對2種癌細胞的增殖具有一定抑制作用，可作為一種微生物來源的抗癌活性產物新資源。張崢嶸等[20]用105株銀杏內生真菌發酵液的乙酸乙酯粗提物分別對A549肺癌細胞與HepG2肝癌細胞進行抗腫瘤活性的檢測，發現內生真菌對兩種癌細胞都表現出一定的抑制，而菌株G-04-05對兩者都顯現出較高的抑制作用。代金霞等[21]對分離自寧夏枸杞的10株內生菌發酵液體外細胞毒活性進行檢測，發現有4株內生真菌至少對1種腫瘤細胞的抑制率高于50%。高蓬明[22]從貴州省施秉縣產冬凌草中分離到152株內生真菌，利用抗腫瘤體外細胞增殖抑制篩選模型（SRB法）對其進行活性檢測，結果顯示20株內生真菌（占總分離菌株的13.1%）對人慢性髓性白血病K562細胞具有顯著的增殖抑制活性。

1.2.3 抗菌活性物質。

目前，人類發現內生真菌代謝產物中存在抑制細菌、真菌、病毒等病原微生物的活性物質。郭建新等[23]通過測定銀杏內生真菌對7種植物病原真菌的抑制作用，結果顯示302株具有抗菌活性，其中12株抗菌效果非常明顯。張慧茹等[24]研究發現絞股藍內生真菌JY25主要破壞細菌的細胞膜及影響細菌蛋白質合成而抑制細菌生長。施蕊等[25]從滇重樓植物中分離到98株內生真菌，發現其中有8株對植物土傳病原菌立枯絲核菌、尖孢鐮刀菌和煙草黑脛病菌有抑菌效果的。曲田麗等[26]從合歡葉分離篩選出一株內生細菌H8并進行抑菌試驗，發現H8菌株、發酵液、無菌發酵液及其活性組分對蘋果腐爛病菌、蘋果輪紋病菌等6種供試植物病原菌均具有較強的抑菌活性，對尋找結構新穎、高效的農用抗菌活性物質有重要意義。

1.2.4 其他活性物質。

藥用植物內生真菌產物中除具有抗癌、抗菌等活性，還可以產生具有免疫抑制或其他抗病活性物質。祁婧等[27]對分離自石斛的內生真菌提取物進行抑制HIV-l整合酶活性的評價，篩選得到19個對HIV-l整合酶抑制活性大于80%的樣品。承曦等[28]研究發現蛇足石杉內生真菌g5發酵液醇提物對AChE的抑制作用表現為混合競爭型可逆抑制。汪涯等[29]從蛇足石杉分離得到19個屬127株內生真菌，其中有15個屬的39株內生真菌顯示出乙酰膽堿酯酶抑制活性，且11株有顯著的抑制活性。楊明俊等[30]從水仙的根、鱗莖中共分離到18株內生真菌，經檢測篩選出 3株對AChE具有較強抑制作用的菌株，且首次從水仙內生真菌中篩選出了1株AChE抑制活性較高的菌株Rhinocladiella sp.LA60。Strobel等[31]從非洲熱帶雨林植物的內生真菌Pseudom assaria sp.中分離到一種非肽類代謝物，具有模擬胰島素的作用，可降低血糖濃度。黎萬奎等[32]在蛇足石杉中分離獲得內生枝頂孢霉（Acremonium endophytium），該菌株液體發酵產生石杉堿甲類似化合物，為尋找治療早老性癡呆提供微生物新資源。

2 藥用植物內生真菌與宿主植物的關系

2.1 藥用植物內生真菌與宿主的關系

環境因素（如溫度、濕度等）、遺傳因素（如內生真菌種類、植物類型及植物基因類型等）和周圍生物（如環境微生物）等共同決定內生真菌與宿主植物之間的關系且彼此間相互影響[33]。不同藥用植物內生真菌的種類、基因型不同，與宿主植物形成的關系也千差萬別。自然界中，內生真菌與宿主植物之間形成復雜的關系，如互利共生、無害或微害寄生等。同時，內生真菌對宿主植物具有選擇性，同一內生真菌與某一植物形成內共生關系，與另一植物則無法再形成內共生關系。

內生真菌與宿主植物的交流在長期共同進化過程中起到非常重要的作用。據報道，與其他植物病原體相比，內生真菌與宿主植物之間的交流可達到對抗平衡，并表現出表型可塑性[34]。內生真菌與宿主植物在交流過程中，彼此相互作用刺激植物體內與生物和非生物應激反應相關的抗性基因的表達，因此內生真菌與宿主植物的交流對二者而言都是有好處的[35]。在二者共同進化的過程中，為適應宿主植物的微環境，內生真菌通過遺傳變異，攝取某些植物的DNA進入到自身的基因組中，從而使某些內生真菌能夠合成其宿主植物特有的植物化學物質。

2.2 藥用植物內生真菌的生物學功能

2.2.1 促進藥用植物的生長發育。

研究表明，感染內生真菌的植株比未感染植株生長速度快。內生真菌促進植物生長發育的生理機制包括：①許多內生真菌通過調節植物的相關代謝途徑，促進或增加植物體內一些促生長物質的產生，如生長激素、赤霉素及氨基酸等。張集慧等[36]從石斛、金線蓮、天麻等蘭科藥用植物中分離的5種內生真菌發酵液和菌絲體中提取到了赤霉素、吲哚乙酸、脫落酸、玉米素和玉米素核苷5種植物激素，且這5種內生真菌均能不同程度地產生一種或幾種植物激素來促進蘭科藥用植物的生長發育。②內生真菌可促進宿主植物對鉀、鎂及磷等必需營養元素的吸收，從而加速植物的生長。Mullen等[37]通過為Ranunculus adoneus 接種深色有隔內生真菌（DSE）并施加氮肥，發現接種DSE能促進新根的發生，進而促進植物對氮素的吸收。③內生真菌可與病原菌競爭營養物質和空間或通過產生一些對病原菌的生長起抑制作用的拮抗物質，促進宿主植物生長發育。王艷紅等[38]研究發現溫郁金內生真菌Chaetomium globosum L18對多種植物病原真菌和細菌均有不同程度的抑制作用，且該菌能夠分泌產生抗菌物質，抑制病原菌菌絲的生長和孢子萌發。同時，內生真菌能促進某些植物如鐵皮石斛種子的萌發、加快原球莖的生長速度以及促進幼苗生長。吳慧鳳[39]將鐵皮石斛菌根真菌分別與其種子和原球莖進行共培養，發現菌根真菌能促進其種子萌發和原球莖的生長。

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