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大花绿绒蒿内生真菌Neurospora sp.DHLRH-F次级代谢产物研究



全 文 :第 55 卷 第 2 期
2016 年 3 月
中山大学学报 (自然科学版)
ACTA SCIENTIARUM NATURALIUM UNIVERSITATIS SUNYATSENI
Vol. 55 No. 2
Mar. 2016
DOI:10. 13471 / j. cnki. acta. snus. 2016. 02. 015
大花绿绒蒿内生真菌 Neurospora sp. DHLRH-F
次级代谢产物研究
*
黄梅香1,胡谷平2,陈 彬3,徐爱国3,普布多吉3,蒋思萍3,王 军1
(1. 中山大学药学院,广东 广州 510006;
2. 中山大学化学与化学工程学院,广东 广州 510275;
3. 西藏自治区高原生物研究所,西藏 拉萨 850001)
摘 要:为了研究藏药大花绿绒蒿内生真菌 Neurospora sp. DHLRH - F 的次级代谢产物,采用硅胶、C - 18 反
相硅胶、Sephadex LH - 20 等柱色谱及 HPLC技术对其发酵物进行了系统分离;采用波谱分析技术进行化合物结
构鉴定;采用光度法研究所得化合物对 Fe2 +,Fe3 +的络合能力。结果从大花绿绒蒿内生真菌 Neurospora sp. DHL-
RH - F的发酵物中分离得到 3 个多羟基化合物,分别鉴定为 2 -氯 - 6 -甲氧基间苯二酚 (1)、6 - epi - 5 - hy-
droxy - mycosporulone (2)、霉酚酸 (3)。本文是首次关于绿绒蒿属植物内生真菌次级代谢产物研究的报道;分
离得到的化合物 1 是新天然产物,有一定的络合 Fe3 +能力。
关键词:大花绿绒蒿;内生真菌;次级代谢;铁离子 (Ⅱ,Ⅲ)络合物
中图分类号:O629. 9 文献标志码:A 文章编号:0529 - 6579 (2016)02 - 0081 - 04
Secondary metabolites of endophytic fungus Neurospora sp.
DHLRH-F from Meconopsis grandis Prain
HUANG Meixiang1,HU Guping2,CHEN Bin3,XU Aiguo3,PUBU Duoji3,JIANG Siping3,WANG Jun1
(1. School of Pharmaceutical Sciences,Sun Yat-sen University,Guangzhou 510006,China;
2. School of Chemistry and Chemical Engineering,Sun Yat-sen University,Guangzhou 510275,China;
3. Tibet Platesu Institute of Biology,Lhasa 850001,China)
Abstract:To study the secondary metabolites of endophytic fungus Neurospora sp. DHLRH - F from
Meconopsis grandis Prain from Tibet,its fermentation products were isolated and purified by silica gel,
Sephadex LH -20,ODS -18 column chromatography,and HPLC. The structures of obtained compounds
were identified by NMR and MS analysis,and the absorption spectrums of the compounds-iron (Ⅱ)or i-
ron (Ⅲ)were investigated by UV /Vis spectroscopy,respectively. The results showed that three polyphe-
nols were isolated from the fermentation compounds of Neurospora sp. DHLRH - F. Their structures were
identified as 2 - chloro - 6 - methoxybenzene - 1,4 - diol (1),6 - epi - 5 - hydroxy-mycosporulone
(2) ,and mycophenolic acid (3) ;compound 1 was a new natural product and showed a certain complex-
ation ability for iron (Ⅲ). We firstly reported about secondary metabolites of endophytic fungus from
Meconopsis Vig. .
Key words:Meconopsis grandis Prain;endophytic fungus;secondary metabolites;complex iron (Ⅱ,Ⅲ)
* 收稿日期:2015 - 06 - 03
基金项目:西藏自治区科技计划重点资助项目 (毛瓣绿绒蒿等濒危藏药材内生菌次级代谢及其与宿主互惠共存关系
研究 (2011)) ;国家自然科学基金地方科学基金资助项目 (21262033)
作者简介:黄梅香 (1990 年生),女;研究方向:天然产物化学;通讯作者:蒋思萍,王军;E-mail:tpibjiangsp@
126. com,wjun@ mail. sysu. edu. cn
中山大学学报 (自然科学版) 第 55 卷
大花绿绒蒿 Meconopsis grandis Prain 是罂粟科
绿绒蒿属植物。绿绒蒿属植物适宜的生长环境为高
海拔地区,全属 49 种,除 1 种分布于西欧外,其
余均分布于东亚的喜马拉雅地区和横断山脉[1]。
大花绿绒蒿生长在海拔高度为 3 000 ~ 5 500 m的高
寒地带,是西藏特有植物,素有高原美人之称。大
花绿绒蒿也是重要藏药毛瓣绿绒蒿的代用药,全草
入药,具有清热解毒、利尿、消炎、止痛、镇咳等
功效,用于肺炎、肝炎、咳喘等疾病的治疗。因人
工种植不易,大花绿绒蒿作为毛瓣绿绒蒿的代用药
成为了濒危植物[2 - 3]。为了研究内生真菌在濒危植
物保护中的生态学意义,探讨内生真菌次级代谢产
物对濒危藏药的保护及对濒危藏药次级代谢生物合
成的互惠关系,课题组前期对多种濒危藏药进行了
内生真菌的系统分离研究,从原生态大花绿绒蒿植
株中分离得到了 40 株内生真菌。在此基础上,本
文对具有较好抗菌活性的大花绿绒蒿内生真菌
Neurospora sp. DHLRH-F的次级代谢产物进行了系
统研究,分离鉴定了 3 个化合物 (图 1),分别是
2-氯-6-甲氧基间苯二酚 (1)、6-epi-5-hydroxy-my-
cosporulone (2)、霉酚酸 (3)。文献检索证实化合
物 1 是一个新天然产物,进一步研究还发现 1 有较
强的铁离子络合能力。大花绿绒蒿的次级代谢产物
从未被文献报道过,本文是首次关于绿绒蒿属植物
内生真菌次级代谢产物研究的报道。
图 1 化合物 1,2,3 结构
Fig. 1 The chemical structures of compounds 1,2,3
1 仪器与材料
UV-2501 PC 紫外可见分光光度计 (Shzmad-
zu),Bruker AVANCE 400 型核磁共振谱仪 (Bruk-
er Biospin,Rheinstetten,German) ,LCQ-DECA-XP
型液相色谱 -质联用仪 (Thermo),Essentia SPD -
16 型高效液相色谱仪 (HPLC) (Shzmadzu)。TLC
硅胶 (GF254)、柱层析硅胶 (200 ~ 300 m)均为青
岛海洋化工有限公司产品,Sephadex LH - 20 凝胶
为美国 GE Healthcare 产品,C - 18 反相硅胶 ODS
- A为日本 Daiso公司产品;色谱纯甲醇为Merck产
品,其他试剂均为分析纯,为广州化学试剂厂产品。
大花绿绒蒿样本于 2010 年 7 月 21 日采自西藏
自治区山南地区错那县那朗村东边山坡上 (E:91°
5608. 52″,N:28°0205. 06″,海拔 4 574 m)。将
大花绿绒蒿活株连土带根挖起放入洁净的花盆中,
3 d内带回实验室,次日进行植株内生真菌分离。
该样本经西藏自治区高原生物研究所李晖研究员鉴
定为大花绿绒蒿 (Meconopsis grandis Prain)。
2 方法与结果
2. 1 内生真菌分离
采用 φ = 0. 2%升汞进行植物表面消毒,培养
基为 PDA 培养基[4];共分离得到内生真菌 40 株,
其中编号为 DHLRH - F 的菌株经分子生物学鉴定
为脉胞菌属 Neurospora sp. ,命名为 Neurospora
sp. DHLRH - F,GenBank 登录号为 KR492687;该
菌种保存于西藏自治区高原生物研究所。
2. 2 发酵与提取
将菌种种子接种到盛有大米培养基的 1 L三角
瓶中,共接种 50 瓶[5],常温发酵培养 28 d。发酵
物采用甲醇 - 氯仿 - 乙酸乙酯混合溶液 (V (甲
醇) /V (氯仿) /V (乙酸乙酯) = 1 /1 /1)提取
浸泡,300 mL /瓶,过滤,回收有机溶剂,剩余的
水用乙酸乙酯等体积萃取 3 次,浓缩乙酸乙酯萃取
液,得浸膏 60 g。
2. 3 分离纯化
将提取物浸膏悬浮于 1. 5 L 水中,分别用石油
醚,乙酸乙酯,正丁醇等体积萃取 2 次,分别减压
蒸干有机溶剂,得石油醚部位浸膏 20 g,乙酸乙酯
部位浸膏 15 g,正丁醇部位浸膏 5 g。乙酸乙酯部
位浸膏经 C18 反相硅胶柱纯化,水 -甲醇溶液梯
度洗脱,收集水 -甲醇 (V (水) /V (甲醇) =
90 /10)洗脱液得馏分 Fr - 1,水 -甲醇 (V (水) /
V (甲醇) = 40 /60)洗脱液得馏分 Fr - 2。Fr - 1
经 LH -20 凝胶柱纯化,甲醇洗脱,再经 HPLC 分
离,水 -甲醇 (V (水) /V (甲醇) = 40 /60)溶
液洗脱,得到化合物 1 (60 mg)。Fr - 2 经硅胶柱
分离,石油醚 -乙酸乙酯 (V (石油醚) /V (乙酸
乙酯) = 100 /0 ~ 0 /100)溶液洗脱,得到 2 个馏分
Sr - 1,Sr - 2;Sr - 1 经 Sephadex LH -20 凝胶柱多
次纯化,甲醇洗脱,得到化合物 3 (400 mg);Sr
- 2 经 HPLC 分离,水 - 甲醇 (V (水) /V (甲
醇) = 50 /50)溶液洗脱,得到化合物 2 (59 mg)。
2. 4 Fe2 +,Fe3 +络合实验
分别精密称取化合物 1、2、3、FeCl2 及 FeCl3
28
第 2 期 黄梅香等:大花绿绒蒿内生真菌 Neurospora sp. DHLRH-F次级代谢产物研究
溶于甲醇中,配成浓度为 10 mmol /L 的溶液。测量
时将各化合物溶液与铁离子溶液按比例混合,置于 1
cm的石英比色皿中,在 190 ~500 nm波长范围进行吸
光度扫描,记录光谱数据;计算时扣除试剂空白。
化合物 1 与 Fe3 +络合实验方法参考文献 [8]。
3 化合物波谱数据
化合物 1:浅棕红色固体,易溶于甲醇,丙
酮,氯仿;ESI - MS m/z:173[M - H]-(100),175
[M - H]-(30);分子式为 C7H7ClO3。
1H NMR(400
MHz,C2D6CO)δ:6. 73(d,1H,2. 8 Hz,H - 3),6. 78
(d,1H,2. 8 Hz,H - 5) ,4. 70(s,3H,H - 7) ;13C
NMR(100 MHz,C2D6CO)δ:131. 0(s,C -1),120. 9
(s,C -2) ,115. 0(d,C - 3) ,151. 2(s,C - 4) ,114. 0
(d,C -5) ,144. 3(s,C -6) ,61. 6(CH3 - 6)。
化合物 2:白色固体,易溶于丙酮,甲醇;ESI
- MS m/z:223. 1 [M - H]-1;分子式 C11 H12 O5;
1H NMR (400 MHz,C2D6CO)δ:4. 35 (m,1H,H
-2),6. 05 (dd,1H,10. 4,3. 2 Hz,H - 4) ,
6. 66 (dd,1H,10. 4,2. 4 Hz,H - 5) ,3. 41 (m,
1H,H -6) ,5. 40 (m,1H,H -5) ,4. 76 (t,1H,
2. 4 Hz,H - 6α) ,4. 66 (t,1H,2. 4 Hz,H - 6
β) ,1. 21 (d,3H,7. 2 Hz,CH3 - 6),5. 81 (br,
OH -9) ;13C NMR (100 MHz,C2D6CO)δ:61. 1
(s,C - 1),73. 1 (d,C - 2) ,197. 3 (s,C - 3) ,
126 (d,C - 4) ,152. 2 (d,C - 5) ,34. 1(d,C -
6) ,172. 5 (s,C - 2) ,159. 9 (s,C - 4) ,69. 5
(d,C -5) ,87. 8 (t,6) ,16. 7 (CH3 - 6)。化合
物 2 的立体构型由 NOE 谱推导。2 的所有波谱数
据与文献 [6]报道的 6 - epi - 5 - hydroxy - myco-
sporulone吻合。
化合物 3:白色固体,易溶于氯仿;ESI - MS
m/ z:319. 3[M - H]-;分子式为 C17H20O6;
1H NMR
(400 MHz,CDCl3)δ:5. 15(s,2H,H - 3),3. 35(d,
2H,6. 8 Hz,1) ,5. 22(t,1H,6. 0 Hz,H - 2) ,2. 27
(t,2H,7. 6 Hz,H - 4) ,2. 40(t,2H,7. 6 Hz,H -
5) ,2. 11(s,3H,CH3 - 4),1. 77(s,3H,CH3 - 3),
3. 73(s,3H,CH3O);
13C - NMR(100 MHz,CDCl3)
δ:173. 1(s,C - 1),70. 1(t,C - 3) ,116. 8(s,C -
4) ,144. 2(s,C - 3a) ,163. 7(s,C - 5) ,122. 0(s,C
-6) ,153. 6(s,C -7) ,106. 4(s,C - 7a) ,22. 6(t,C
-1) ,123. 0(d,C -2) ,134. 0(s,C -3) ,34. 3(t,C
-4) ,32. 8(t,C - 5) ,179. 3(s,C - 6) ,11. 5(q,
CH3 - 4),16. 2(q,CH3 - 3),61. 1(q,CH3O)。以
上数据与文献 [7]报道的霉酚酸吻合。
4 结果与讨论
4. 1 化合物 1 结构确定
化合物 1 的 ESI - MS 谱给出准分子离子峰 m/
z:173 [M - H]- (100),同位素峰 m/z:175 [M
+2]- (30),表明分子中有氯元素存在;结合
NMR数据,确定分子式为 C7H7ClO3,不饱和度为
4。13C NMR谱给出 7 个碳信号,其中 6 个为 sp2 碳
信号,1 个为氧取代的 sp3 碳信号;1H NMR 谱在 δ
为 6. 78、6. 73 的 AB 耦合信号,耦合常数 J = 2. 8
Hz,证实芳环上有 2 个间位质子;δ 为 4. 71 的单
峰信号证实了连氧甲基的存在;化合物 1 的 HMBC
谱给出 H -3 和 C - 2 的相关信号,确定氯原子为
C - 2 位取代;H - 5 和 C - 6 的 HMBC 相关信号,
以及 H -7 和 H -5 的 NOE相关信号,确定了甲氧
基为 C -6 位取代 (图 2)。综上所述,化合物 1 的
结构确定为 2 -氯 - 6 -甲氧基间苯二酚。文献检
索证实,该化合物为新天然产物。
图 2 化合物 1 主要 HMBC和 NOE信号
Fig. 2 The key HMBC and NOE correlations of compound 1
4. 2 Fe2 +、Fe3 +络合能力
植物在生长过程需要微量元素做养料,Fe3 +因
水溶性差,较难被植物吸收利用。共生微生物分泌
的铁载体可以通过螯合土壤中 Fe3 +并将其传递到
植物体内,提高植物对营养物质的吸收,从而增加
植物在极端环境的生长能力[9 - 10]。为了研究内生
真菌 Neurospora sp. DHLRH - F 的生态学意义,本
文初步研究了化合物 1,2,3 对 Fe2 +、Fe3 +的络
合能力。实验结果给出化合物 1 有较强的络合
Fe3 +能力,未观察到化合物 2,3 络合 Fe3 + 的现
象;未观察到化合物 1,2,3 络合 Fe2 +现象。
化合物 1 可形成 Fe3 +络合物的结论,被固定
配基浓度 (图 3 (a))及固定 Fe3 + 浓度 (图 3
(b))这两种 2 种络合方式证实,化合物 1 - Fe3 +
体系紫外吸收曲线在 λ = 250 ~ 275 nm 范围内出
现新的吸收峰;在固定配基浓度的络合方式中,可
观察到等吸收点的形成。根据图 3 (b)中 λ = 264
nm处的吸光度值,初步推断,当配基浓度较低时,
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中山大学学报 (自然科学版) 第 55 卷
图 3 化合物 1 - Fe3 +紫外吸收光谱
Fig. 3 The UV - absorbance of compound 1 - Fe3 +
化合物 1 - Fe3 +络离子的络合比为 2∶ 1[8]。
来自大花绿绒蒿的内生真菌 Neurospora sp.
DHLRH-F能产生较大量的 Fe3 +离子络合剂,其生
态学意义有待进一步深入研究。
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