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昆虫共生菌是一类长期与昆虫共进化的微生物,具有非常丰富的物种多样性及代谢途径多样性。昆虫肠道菌是昆虫共生菌中的一种。目前已有的报道证实,昆虫肠道菌能产生结构新颖、活性显著的天然产物,而且从多种昆虫肠道菌中分离鉴定了许多微生物新种,可能是人类重要的微生物资源。 本文以蜻蜓目中黄蜻幼虫和豆娘为研究对象,利用可培养方法、形态学及分子生物学手段,对黄蜻肠道共生真菌的多样性性进行了分析,利用PCR扩增及激光共聚焦显微镜对真菌内共生细菌进行了初步分析,对1株豆娘肠道真菌进行了分离与鉴定。结合粗提物活性测试结果,对其中2株黄蜻肠道真菌(QTYC11与QTYC1)及1株豆娘肠道真菌(DN02)的代谢产物进行了进一步研究,采用多种色谱分离技术(硅胶柱层析、LH-20葡聚糖凝胶柱层析、反相柱层析、HPLC等)对代谢产物进行分离,综合运用多种波谱技术(1H-NMR,13C-NMR,HMQC,COSY,HMBC以及ESI-MS等)鉴定代谢物结构。共分离得到12个单体化合物,鉴定了11个化合物,其中1个单体化合物为新化合物,并在此基础上进一步研究了单体化合物的除草和抗菌等生物活性。分述如下: 1、对黄蜻幼虫肠道真菌多样性进行了初步的研究。利用稀释平板法对肠道内生真菌进行分离,结合真菌内转录区测序分析的方法对真菌进行鉴定。结果共得到48株肠道真菌,分属于4大类,11种不同属,其中包括1株新菌种。以真菌的基因组DNA为模板,以27F,1492R为引物进行16S rDNA序列扩增,在48株菌种中共获得有14株细菌(14/48)的16S DNA序列。测序结果表明大多数细菌属于变形菌(13/14),另外还包括1株芽孢杆菌(1/14),其中Leclercia sp.,Oceanobacillus.oncorhynchi和Methylobacterium.extorquens作为真菌内共生细菌为首次报道。在此基础上进一步利用激光显微镜,对生存在真菌活菌丝内的共生细菌进行SYTO9荧光染色,通过观测发现在QTYC45真菌中确实存在内生细菌。采用滤纸片扩散法测定了真菌代谢产物对大肠杆菌(ATCC8739),枯草芽孢杆菌(ATCC6633)和金黄色葡萄球菌(ATCC6538)的抗菌活性,48株真菌中近50%的菌株具有良好的抗菌效果。进一步研究表明分离得到的新菌株QTYC44具有很好的纤维素酶活性,发酵6d后的发酵液纤维素酶活可达到1654.6 U/mL。本研究首次报道了黄蜻幼虫肠道真菌的多样性及其抗菌活性,结果表明,黄蜻幼虫肠道内生真菌不仅具有丰富的多样性也是生物活性物质的重要潜在来源。 2、对黄蜻幼虫肠道共生真菌Paraphaeosphaeria sp.QTYC11的活性代谢产物进行了分离与鉴定。从QTYC11中分离得到10个化合物,鉴定了其中9个化合物(1-9),包括1个新化合物lunatoic acid C(1)。活性测试结果表明:化合物1和6对反枝苋(Amaranthus retroflexus)具有很好的抑制活性,其IC50分别为10.2和27.6μg/mL;代谢物1和4对稗草(Echinochloa crusgalli)具有很好的抑制活性,其IC50分别为5.9和16.0μg/mL;盆栽实验表明化合物1可以很好的抑制稗草幼苗的生长,可以降低幼苗46.0%干重。抗真菌活性实验表明化合物1对苹果腐烂病菌(Valsa mali, IC50=3.3μg/mL),小麦赤霉病菌(Gibberella sanbinetti, IC50=1.7μg/mL)和黄瓜枯萎病菌(Fusariumoxysporumf.sp.cucumerinum,IC50=4.2μg/mL)具有很好的抑制活性,与阳性对照放线菌酮活性相当。此外化合物1也显示了良好的抗细菌活性,对金黄色葡萄球菌和枯草芽孢杆菌的抑菌圈分别为17.1和28.3 mm。 3、对黄蜻幼虫肠道共生真菌Curvularia crepinii QTYC-1的活性代谢产物进行了分离与鉴定。离体活性测试发现C.crepinii QTYC-1发酵液可显著抑制稗草和反枝苋幼根的生长,其最大抑制率分别可达95.0%和90.1%,并可使经喷施发酵液的稗草幼苗的受害率达到71.1%。发酵液的乙酸乙酯提取物对稗草和反枝苋幼根具有很好的抑制效果,在100μg/mL的浓度条件下,粗提物对稗草和反枝苋的抑制活性分别为56.8%和71.2%,且在该浓度条件下其对一些常见农作物具有很好的安全性,其抑制率均低于35%。发酵液的乙酸乙酯提取物对杨树溃疡病菌(Dothiorella gregaria)、番茄早疫病菌(Altemariasolani)、苦瓜枯萎病菌(Fusarium.oxysporum f.sp.mornordicae)、黄瓜枯萎病菌(Fusarium.oxysporumf.sp.cucumerinu)、小麦赤霉病菌(Gibberella sanbinetti)也具有很强的抑制作用,在25μg/mL浓度下,抑制率分别为69.0%、86.3%、46.6%、74.3%和71.2%,与阳性对照放线菌酮的活性相当。进一步从其乙酸乙酯提取物中分离得到化合物(5Z)-7-oxozeaenol(11),活性测试表明,在100μg/mL的浓度条件下,化合物11对稗草和反枝苋的抑制活性分别为56.8%和71.2%。 4、对豆娘幼虫肠道共生真菌Cochliobolus lunatus DN02的活性代谢产物进行了分离与鉴定。测试结果表明DN02乙酸乙酯粗提物对稗草和反枝苋具有较强的抑制活性,对幼根抑制活性的IC50分别为22.9μg/mL和136.7 pg/mL;当喷施发酵液原液时,稗草受害率、平均株高、平均鲜重分别为66.7%、5.2 cm、13.8 mg,其效果与阳性对照2,4-二氯苯氧乙酸相当(70.0%、4.1 cm、12.4 mg)。进一步从该菌乙酸乙酯粗提物中分离得到一个单体活性物质(12),经鉴定为根匍柄菌素(radicinin)。 上述研究提示,水生昆虫黄蜻幼虫与豆娘肠道菌代谢产物具有很好的生物活性,可能是新活性天然代谢产物的重要来源,值得进一步研究。