论文部分内容阅读
植物内生真菌指的是生活于植物体内而不引起植物病变的一类微生物,在与宿主协同进化的过程中,两者的代谢相互影响,形成互作关系。尽管内生真菌在此种互作关系中所发挥的功能及机制尚未明确,但已有研究证实内生真菌参与宿主抗虫、抗病、抗旱以及活性成分形成等过程;此外,内生真菌的代谢也会受到宿主的调节,从而形成特殊的代谢途径,产生类型多样、结构新颖的代谢产物。本论文以药用植物蛇足石杉(Huperzia serrata)及其内生真菌为研究对象,开展植物和微生物来源活性物质的结构与生物活性研究,同时探索内生真菌与宿主之间的代谢联系。研究主要内容包括:药用植物蛇足石杉化学成分的分离鉴定;蛇足石杉内生真菌的分离、筛选及鉴定;蛇足石杉内生真菌代谢产物的分离鉴定;蛇足石杉内生真菌对宿主化学成分石杉碱甲的生物转化作用研究;单体化合物的生物活性初步评价。从采自云南西双版纳热带植物园和浙江省磐安县高二乡的蛇足石杉中共分离得到49株内生真菌,以TLC法筛选得到一株具有石杉碱甲转化能力和三株代谢产物丰富的菌株,作为实验菌株。以各种柱层析手段结合波谱学技术(NMR、MS、IR、UV、CD)分离鉴定了 103个单体化合物,其中31个为新化合物。从产自安徽的蛇足石杉中分离得到18个生物碱类单体化合物(1-18),其中4个(1-4)为新化合物;化合物1-3具有二羟基取代的lycopodine型生物碱骨架;化合物4则是一个含有吡啶环和氮甲氧基取代哌啶环结构的phlegmarine 型生物碱。从 Penicillium chrysogenum HS-3 菌株的代谢产物中共分离得到32个单体化合物(19-50),包括2个新化合物tryhistatin(19)和(2S)-2,3-dihydro-7-hydroxy-6,8-dimethyl-2-[(E)-prop-l-enyl]-chro-man-4-one(23),首次对 16-hydroxyroquefortine C(20)和 cyclo(D-Pro-L-Trp)(36)的核磁数据进行了全归属,并首次报道了 perlolyrine(37)的植物内生真菌来源。从Peyronellaeaglomerata XW-12菌株的代谢产物中共分离得到11个化合物(51-61);其中化合物56虽然为己知化合物,但其所有理化信息未见任何文献报道,我们首次从天然来源分离得到了 2-乙酰基-3,5二羟基苯乙酸甘油酯(56),并首次报道和归属了该化合物的核磁数据。从Penicillium chrysogenum P1X菌株的代谢产物中共分离得到了 9个具有罕见骨架的C25甾体类化合物(62-70),包括3个新化合物 11-hydroxyneocyclocitrinol(62)、norcyclocitrinol A(63)和pesudocyclocitrinolA(64)。其中,norcyclocitrinolA(63)是首次报道的具有C4侧链的新颖C25甾体类化合物。从Ceriporialacerata C13A菌株的代谢产物中共分离得到了 28个化合物(71-91),18个为新化合物,包括14个新的tremulane型倍半萜及其衍生物(71-84)、两个新的羊毛甾烷型三萜(87-88)以及两对简单呋喃衍生物非对映异构体(85a和85b、86a 和 86b);其中,ceriponol B(72)、ceriponol K(81)和 ceriponol P(84)分别是具有12-降、7-氧杂-双环[4.2.1]壬烷和5,6-裂环结构的新颖tremulane型倍半萜。利用蛇足石杉内生真菌Ceriporia lacerata C13A对宿主化学成分石杉碱甲进行生物转化,从转化发酵产物中共分离得到8个化合物,包括5个转化产物99-103和3个该菌株自身代谢产物93-95。其中,huptremule A-D(99-102)是具有新颖“石杉碱甲-tremulane型倍半萜”聚合结构的转化产物,在其结构中,倍半萜通过半缩醛次甲基与石杉碱甲的游离氨基相连,这是微生物将自身次级代谢产物与外源底物相连形成新颖化合物的首例报道。对分离得到的所有新化合物和部分已知化合物进行了乙酰胆碱酯酶抑制活性和(或)细胞毒活性的评价。结果表明:化合物24和25对Hela细胞有较强的细胞毒活性(IC50分别为1.6和7.4μM),而化合物24、25、76和81均对HepG2细胞表现出较弱的细胞毒活性(IC50分别为27.2、44.4、32.3和35.8 μM)。与石杉碱甲相比,转化产物99-103的活性均大幅减弱,但是鉴于其结构和处于临床试验阶段的石杉碱甲衍生物ZT-1存在相似性,表明其具有被开发成前药的潜力。本论文对药用植物蛇足石杉的化学成分、四株蛇足石杉内生真菌的代谢产物、以及一株蛇足石杉内生真菌对石杉碱甲的生物转化作用进行了研究,共分离鉴定了 103个化合物,其中新化合物31个,丰富了植物内生真菌代谢产物的类型。在研究利用植物内生真菌对宿主化学成分进行生物转化的过程中,发现了内生真菌将自身代谢产物与外源底物以共价键相连形成新结构化合物的新颖转化模式,表明内生真菌能够在自身代谢产物与宿主化学成分之间建立直接的化学联系,是内生真菌与宿主代谢互作的一种新的表现形式。合理有效应用该模式将成为获取药物先导化合物的一种新途径,同时也将为植物内生真菌与宿主间相互关系的研究提供一个新的切入点。