昆蟲病原菌玫煙色棒束孢及其代謝產物研究進展

常瑞剛， 羅都強

(河北大學 生命科學學院， 河北 保定 071002)

蟲生病原真菌資源豐富、種類繁多，是能夠在寄主正常生理條件下入侵昆蟲體內寄生、完成生命活動使昆蟲發病致死的真菌[1]。近年來，因化學殺蟲劑的廣泛使用，自然界中昆蟲抗藥性也逐漸增強，而因蟲生真菌侵染致死昆蟲過程中能產生具有殺蟲活性的代謝產物——真菌毒素，也產生很多具有其他生物活性的物質，故對其蟲生真菌及其次級代謝產物的研究日益成為學界發現藥物先導化合物的熱點，是代替化學防治劑的候選者。簡要概述了目前國內外蟲生病原真菌玫煙色棒束孢及其次級代謝產物研究現狀，旨在為玫煙色棒束孢進一步深入研究及生物防治和人類藥物治療提供參考。

1 昆蟲病原菌概況

玫煙色棒束孢(Isariafumosorosea)因曾被劃分為擬青霉屬[2]，故亦稱玫煙色擬青霉(Paecilomycesfumosoroseus)，作為一種重要的昆蟲病原真菌，其地理分布和寄主范圍廣泛，可寄生同翅目、雙翅目等多種昆蟲，是茶樹、蔬菜等果樹害蟲的重要致病菌[3]。

微生物維持自身生命活動需要一定的營養和繁殖條件，其中溫度、濕度、光照、相對pH以及菌株來源和寄主種類等可對真菌孢子萌發、菌絲生長及產孢能力、真菌的穩定性和殺蟲活性產生不同程度影響[4]。玫煙色棒束孢主要分布在熱帶及亞熱帶地區，此外在海拔較高的高寒地區也有分布[5]，而昆蟲病原真菌玫煙色棒束孢可在中低溫環境下生長繁殖，并在短時期內成熟并具備產孢能力[6]，又因其分布廣、易培養，多分布于土壤中[7]，且對人及環境安全無毒，既作為極具生物防治應用潛力的蟲生病原真菌，同樣也作為生物農藥而被廣泛關注。

2 玫煙色棒束孢及其代謝產物

玫煙色棒束孢在代謝過程中同大多數蟲生病原真菌一樣，在侵染昆蟲及離體培養過程中均有毒素產生。研究發現，玫煙色棒束孢的代謝產物白僵菌素、白僵菌交酯及青霉素等能夠抑制煙蚜乙酰膽堿酯酶活性，阻斷昆蟲神經傳導，使昆蟲生理生化過程受到影響和破壞，從而導致昆蟲死亡[8]。此外，玫煙色棒束孢代謝產物不僅有殺蟲活性，還含有促進植物生長等其他生理活性的生長激素類物質[9]。方祺霞等[10]曾報道，玫煙色棒束孢制劑中含有促進多種植物生長的808生物制劑等物質，可使茶葉產量提高約30%。玫煙色棒束孢在入侵昆蟲體壁的過程中還能分泌高分子蛋白毒素如胞外蛋白酶、幾丁質酶、脂肪酶和淀粉酶等，可達到降解蛋白質、幾丁質和脂類等體壁組成成分的作用，從而輔助真菌致死宿主[11]。楊斌等[12]研究發現，玫煙色擬青霉能夠產生易溶于甲醇、丙酮、乙酸乙酯，部分溶解于氯仿的中等極性殺蟲活性物質，且穩定性較強，其對蚜蟲和粉虱毒殺活性較高，對小蠹蟲、菜青蟲等毒殺活性較低，具有一定的選擇性。TALONTSI等[13]從1株擬青霉屬真菌CAFT 156中得到1個新的具有抗菌及細胞毒性的多聚乙酰化合物paeciloside A，其中化合物1、2、4和5具有抗革蘭氏陽性菌枯草芽孢桿菌(Bacillussubtilis)和金黃色葡萄球菌(Staphylococcusaureus)活性。張軍[14]于玫煙色棒束孢次級代謝產物中共分離得到15個單體化合物，均為該菌中首次發現的天然產物，其中4個為新化合物，分別為2個倍半萜類化合物和2個生物堿類天然色素，其中一種新吡啶酮生物堿類物質被命名為玫煙菌素(Fumosorinone)，經過初步的活性篩選，表明其對蛋白質酪氨酸磷酸酶PTP1B有較好的抑制效果。HAN等[15]研究表明，病原性真菌玫煙色擬青霉將成為防治甜菜夜蛾的一種有效的生物防治劑。劉靈霞等[16]首次從蟲生真菌玫煙色棒束孢中分離得到新的蛋白質酪氨酸磷酸酶PTP1B抑制劑，對其化學結構以及藥理活性和生物合成途徑進行了研究，其可用于制備和預防糖尿病、肥胖及癌癥的藥物組合物[17]。類黃酮作為具有廣泛生物活性的植物次生代謝產物，主要以糖苷的形式存在于自然界中，其提取工藝不僅復雜且成本較高[18]。DYMARSKA[19-20]團隊首次報道Isaria微生物在類黃酮衍生物生物轉化中應用，從昆蟲中分離出了3株昆蟲病原菌IsariafumosoroseaKCH J2，I.farinosa(J1.4 and J1.6)，并通過使用昆蟲病原真菌玫煙色棒束孢作為生物催化劑進行生物轉化獲得類黃酮的衍生物。SIMCIKOV等[21]設計了從蟲生真菌玫煙色棒束孢制備白僵菌交酯、膽固醇酰基轉移酶抑制劑天然混合物的一種新穎快速分離方法，為經濟且有效地分離制備白僵菌交酯提供參考。

3 展望

近年來，玫煙色棒束孢作為一種具有應用潛力的蟲生真菌研究增多，但其對寄主昆蟲致病過程機理以及生物安全性等方面仍需要進一步研究；此外，還需多方面了解當下農作物害蟲防治現狀，并借助日益發展的現代生物學技術與基因工程操作手段，明確玫煙色棒束孢與昆蟲、植物間的相互作用方式，加大對玫煙色棒束孢次生代謝產物的應用研究，包括其次生代謝產物的種類、化學性質以及藥理活性等，使其不止停留在藥物先導化合物的層面上，而真正意義上實現其在害蟲防治中的作用。