药用植物内生真菌多糖研究进展
(信阳农林学院生物与制药工程学院,河南信阳 464000)
摘要
真菌多糖具有多种生理活性,广泛应用于医药、农业、食品等行业。基于植物内生真菌生长过程中会产生与宿主相同或相似的生理活性成分,药用植物生理活性的多样性赋予了其内生真菌活性的多样性,药用植物内生真菌是开发新型天然活性多糖的资源宝库。综述了近些年来关于药用植物内生真菌多作为诱导子调节植物生长、代谢及其体外抗氧化、抗肿瘤、抑菌、降血糖等多种生理作用的研究进展。并对今后的研究方向进行展望,以期为药用植物内生真菌多糖的开发利用提供参考。
引言 多糖是至少有10个以上单糖通过糖苷键连接组成的高分子聚合物。根据真菌多糖的来源可将其分为胞外多糖(Exopolysaccharide, EPS)和胞内多糖(Intra-polysaccharide,IPS)两大类。胞外多糖是指真菌在生长过程中于细胞内合成,然后以黏液的形式分泌到菌丝表面或发酵液中的多糖[1]。胞内多糖是指从真菌子实体或菌丝体细胞壁中提取分离得到的多糖类化合物[2],根据溶剂的不同,胞内多糖又可分为水溶性多糖(WPS)、碱溶性多糖(SPS)及酸溶性多糖(APS)等[3]。真菌多糖具有抗肿瘤、抗氧化、抗炎、抗风湿等生物活性[4]。尤其近年来,真菌多糖因其生物降解性和低毒等优点,可用于研发食品保鲜的天然抗菌剂而引起人们的广泛关注[5]。从目前的研究报道可知,人们对食(药)用大型真菌多糖类研究较多[6],而对植物内生真菌多糖等小型真菌的研究不多。研究表明植物内生真菌在生长过程中会产生与宿主相同或相似的生理活性成分[7, 8],而且植物资源种类繁多,尤其是药用植物,其内生真菌更具有开发利用的潜力。本文主要以药用植物内生真菌多糖,作为诱导子调控植物生长及次生代谢、抗肿瘤、抗氧化及降血糖活性等生物学作用为主线,对近年来的研究进行综述。旨在为植物内生真菌多糖的深入研究、开发与利用提供参考。 展望 药用植物生理活性的多样性[34-36]赋予了其内生真菌活性的多样性,植物内生真菌的研究为濒临灭绝的野生植物资源中宝贵的天然药物资源的保护和延续带来了曙光。关于植物内生真菌多糖的研究和开发,虽然取得了一些进展,然而,对于植物内生真菌多糖的研究报道与内生真菌相关的研究相比,还不到1%[28],因而还有很多问题需要持续深入研究,一是已筛选的产多糖菌株种类及数量非常有限,将来需要进一步拓宽植物种类,分离挖掘更多有价值的产多糖内生真菌菌株;二是从已筛选的产多糖菌株入手,利用遗传、代谢、生物工程等技术优化发酵条件,提高菌株多糖的产量和抗氧化[20,24]、抗肿瘤[27]等生理活性;三是关于内生真菌多糖结构组成的分析,只有零星报道,未来需要更多的研究深入解析多糖的单体组成、分子量、糖苷键型等元素特点与各种生理活性的构效关系。 目录 1 调节植物生长及代谢 2 抗氧化活性 3 抗肿瘤活性 4 降血糖活性 5 其他生理作用 表1 药用植物内生真菌多糖结构组成及作用 Tab.1 Structure andfunction of polysaccharides of endophytic fungi from medicinal plants 宿主植物 内生真菌及参考文献 单糖组成 作用 薯蓣 (D. zingiberensis) Fusarium oxysporium [10] Berkleasmium sp. [11] — 促进了薯蓣悬浮细胞生长和皂苷元的积累DPPH自由基清除活性和铁螯合活性 苦荞(F. tataricum) Bionectria pityrodes [3] Fusarium oxysporum [12] — 促进苦荞芽的生长和黄酮类化合物积累,提高了苦荞的抗氧化能力。 丹参(S. miltiorrhiza) Trichoderma atroviride[14] — 促进丹参毛状根生长及其丹参酮的合成 红景天 (Rhodiola. L) Phialocephala fortinii[15]; Trimmatostroma betulinum[15] — 促进红景天次生代谢物酪醇和红景天苷的积累 红树林 (mangrove) Aspergillus sp. [16] Fusarium oxysporum[17] 甘露糖,半乳糖 半乳糖,葡萄糖,甘露糖 清除DPPH自由基和超氧化物自由基 清除OH自由基 黑板树(A. scholaris) (Fusarium. solani)[18] 半乳糖,鼠李糖 清除DPPH自由基、改善对肠道微生物种群的生物效应 绞股蓝 (G. Pentaphyllum) Chaetomium sp.[20, 21, 22, 29] Chaetomium globosum[26] 葡萄糖、阿拉伯糖、甘露糖、半乳糖和鼠李糖 清除DPPH和OH自由基;抑制肺癌A549细胞增殖、导A549细胞凋亡。抑制α-葡萄糖苷酶活性。 臧红花(Crocus sativus L.) —[24, 27] 甘露糖、葡萄糖和阿拉伯糖 清除DPPH自由基;抑制宫颈癌HeLa细胞 番石榴 (P. guajava) Bionectria ochroleuca [25] 甘露糖,半乳糖 抑制肝癌HepG2、胃癌SGC-7901和结肠癌HT29细胞增殖 贝母(Fritillaria ) Fusarium sp. [28] 甘露糖,鼠李糖,葡萄糖,半乳糖,木糖和阿拉伯糖 抗氧化活性和抑制HepG2细胞增殖的能力 桑树(Morus L.) —[30] — 抑制α-葡萄糖苷酶的活性 铁皮石斛 (D. officinale) Fusarium solani [31] 葡萄糖、鼠李糖、木糖、半乳糖、阿拉伯糖。 抑菌金黄色葡萄球菌和大肠杆菌 杜仲(E. ulmoides) —[32] — 抑制植物病原真菌立枯丝核菌和赤霉菌生长 6 展望