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角果木内生真菌Penicillium sp.J54代谢产物及活性研究



全 文 :第34卷第2期
2015年4月
中 国 海 洋 药 物
CHINESE JOURNAL OF MARINE DRUGS
Vol.34 No.2
April,2015
角果木内生真菌Penicilliumsp.J54
代谢产物及活性研究△

丘柳明1,2,左文健2,王辉2,蔡彩虹2,戴好富2,梅文莉1,2*
(1.海南大学 环境与植物保护学院,海南 海口570228;
2.中国热带农业科学院热带生物技术研究所 农业部热带作物生物学与遗传资源利用重点实验室,海南 海口571101)
摘 要:目的 研究红树植物角果木内生真菌Penicilliumsp.J54产生的活性次生代谢产物。方法 采用多种
柱色谱技术进行分离纯化,根据化合物的理化常数和波谱数据鉴定结构,利用 MTT法测定各化合物的体外
细胞毒活性。结果 从角果木内生真菌Penicilliumsp.J54发酵液中分离了8个化合物,分别鉴定为:aerv-
ecdysteriod D(1)、citroside A(2)、3-methoxyepicoccone(3)、2,4-二羟基-3,5,6-三甲基苯甲醛 (4)、mycos-
phine B(5)、mycosphine A(6)、5-羟甲基糠醛 (7)、对羟基苯乙醇 (8)。结论 其中化合物1~5均为首次从角
果木内生真菌分离得到,并首次报道了化合物4的核磁数据,活性测试结果表明化合物3对肿瘤细胞株 K-
562生长具有抑制作用。
关键词:内生真菌;化学成分;结构鉴定;细胞毒活性
中图分类号:R931   文献标志码:A   文章编号:1002-3461(2015)02-017-05
Study on bioactive compounds from the endophytic fungus
Penicilliumsp.J54of Ceriops tagal
QIU Liu-ming1,2,ZUO Wen-jian2,WANG Hui 2,CAI Cai-hong2,DAI Hao-fu2,MEI Wen-li 1,2*
1.College of Environment and Plant Protection,Hainan University,Haikou570228,China;
2.Key Laboratory of Biology and Genetic Resources of Tropical Crops,Ministry of Agriculture,
Institute of Tropical Bioscience and Biotechnology,Chinese Academy of
Tropical Agricultural Sciences,Haikou571101,China)
Abstract:Objective To study the bioactive constituents from endophytic fungus Penicilliumsp.J54of
Ceriops tagal.Methods The secondary metabolites were isolated and purified by column chromatogra-
phy,and their structures were identified by physicochemical and spectral data.Al the compounds were
tested in vitro for their activity of leukemia cel lines(K-562)by MTT method.Results Eight com-
pounds were isolated from the broth of marine fungus Penicilliumsp.J54.Their structures were deter-
mined as aervecdysteriod D(1),citroside A(2),3-methoxyepicoccone(3),4,6-dihydroxy-2,3,5-trim-
ethylbenzaldehyde(4),mycosphine B(5),mycosphine A (6),5-hydroxymethylfurfural(7),and 4-
hydroxyphenethyl alcohol(8).Conclusion The compounds 1~5 were separated from the endophytic
fungus of Ceriops tagal for the first time and the NMR spectrum data of compound 4 was reported for
* △基金项目:国家自然科学基金项目(41406083);海南省国际科技合作专项(GJHZ2013-17);海南省自然科学基金项目(313079);
中国热带农业科学院青年拔尖人才项目(ITBB140402)资助
 作者简介:丘柳明(1989-),男,硕士研究生,研究方向为微生物天然产物。E-mail:qiulm520@163.com
*通讯作者:梅文莉 (1974-),女,研究员。Tel:(0898)66987529,E-mail:meiwenli@itbb.org.cn
  收稿日期:2014-10-29
DOI:10.13400/j.cnki.cjmd.2015.02.003
18  中 国 海 洋 药 物 34卷
the first time.Bioassay result showed that compound 3 had cytotoxic activity towards the leukemia cel
lines of K-562.
Key words:endophytic fungus;bioactive constituents;structural identification;cytotoxic activity
  红树植物角果木(Ceriops tagal)为红树科
(Rhizophoraceae)角果木属(Ceriops)的常绿植
物,别名剪子树、海枷仔、海淀子。在中国角果木
是1种海南黎族常用药用植物,具有止血、收敛、
通便、止痒等功效[1-2]。红树林作为1种生长于海
洋潮间带特殊的木本植物群落,具有丰富的内生
真菌资源,已成为海洋真菌的第二大类群[3]。在
前期研究中,本课题组已从红树植物角果木根、
枝、叶中分离得到95株内生真菌,并从菌株FJ-1
和J62次生代谢产物中得到萜,蒽酮,脂肪酸等类
型化合物,具有抗肿瘤、抗菌活性[4-6]。为了充分
挖掘红树植物内生真菌的药用资源,本文继续对
来源于角果木叶子的菌株Penicilliumsp.J54的
次生代谢产物进行了研究,共分离得到8个化合
物,经波谱分析分别鉴定为:aervecdysteriod D
(1)、citroside A(2)、3-methoxyepicoccone(3)、2,
4-二羟基-3,5,6-三甲基苯甲醛 (4)、mycosphine B
(5)、mycosphine A (6)、5-羟甲基糠醛 (7)、对羟
基苯乙醇 (8)。生物活性测试结果表明,化合物3
对肿瘤细胞株K-562具有生长抑制活性。
1 材料与方法
1.1 材料
1.1.1 内生真菌
红树植物角果木(Ceriops tagal)于2011年7
月采自海南东寨港红树林自然保护区,由中国热
带农业科学院热带生物技术所刘寿柏博士鉴定。
内生真菌J54由本课题组从角果木新鲜枝条中分
离得到,通过分子克隆手段,以 NS1(5'-GTAGT-
CATATGCTTGTCTC-3')和 NS6(5'-GCATCA-
CAGACCTGTTATTGCCTC-3')为引物,对该菌
18SrDNA基因序列进行克隆以及测定,并将序列
提交NCBI基因库,再进行BLAST数据库同源比
对,发现菌株J54与Penicilliumsp.的相似度达
100%,因此鉴定该菌株为Penicilliumsp.J54。
菌种保藏于中国热带农业科学院热带生物技术研
究所。
1.1.2 肿瘤细胞株
人慢性髓原白血病细胞株K-562购自中国科
学院细胞库,在含有10%小牛血清的 RPMI1640
培养基中,于5%CO2、湿度90%以上、37℃温箱中
培养,贴壁细胞用0.25%胰酶消化。
1.1.3 培养基
马铃薯葡萄糖琼脂培养基(PDA):马铃薯
200.0g,葡萄糖20.0g,琼脂23.0g,定容至1L,
pH自然;肿瘤细胞株采用 RP-MI1640完全培
养基。
1.1.4 仪器与试剂
MS谱在 Autospec(300质谱仪上测定,旋转
蒸发仪(Heidolph Laborota),核磁共振波谱仪为
Bruker AV(500(TMS内标),薄层色谱硅胶和柱
色谱硅胶(青岛海洋化工厂产品),Sephadex LH
(20柱(Merck公司),BSA(100A自动部份收集器
(上海青浦沪西仪器厂),高压湿热灭菌锅,试剂
(工业纯重蒸),CO2培养箱(RS Biotech Ltd.),酶
标仪(BioTek Instruments,Inc.),四甲基偶氮唑
盐(MTT)、MEM和平衡盐溶液PBS(北京欣经科
公司),紫杉醇(Paclitaxel)等。
1.2 方法
1.2.1 红树植物角果木内生真菌的培养
内生真菌Penicilliumsp.J-54经PDA固体
培养基平板活化,切取黄豆粒大小的菌丝块,接种
于容量为1 000mL的装有400mL PDA液体培
养基的三角瓶中,室温下,120r/min振荡培养7d
后,静置培养45d,共发酵280瓶,得发酵液100L。
1.2.2 化合物提取与分离
将菌株发酵液100L,经滤布过滤得到菌丝球
和发酵上清液。将发酵上清液于55℃减压浓缩至
10.0L,依次用乙酸乙酯和正丁醇萃取,分别得到
乙酸乙酯浸膏 (10.2g)和正丁醇浸膏 (11.4g)。
乙酸乙酯浸膏部分,通过减压硅胶柱色谱,以氯仿-
甲醇梯度洗脱得到10个流份(Fr.1~Fr.10)。Fr.3
(2.1g)经硅胶柱色谱,以氯仿-甲醇梯度洗脱得到
9个流份 (Fr.3-1~Fr.3-9),Fr.3-2(150mg)经
Sephadex LH-20柱色谱,以纯甲醇洗脱,浓缩样
品后再进行硅胶柱色谱分离,以氯仿-甲醇梯度洗
2期 丘柳明,等:角果木内生真菌Penicilliumsp.J54代谢产物及活性研究 19 
脱得到化合物1 (10.5 mg)、2 (15.1 mg)和
3(8.1mg);Fr.4(150.1mg)经硅胶柱色谱,以
氯仿-甲醇梯度洗脱得到6个流份(Fr.4-1~Fr.4-
6),Fr.4-2(20.5mg)经反相柱色谱洗脱后,再进
行硅胶柱色谱处理,以氯仿-甲醇梯度洗脱得到化合
物7(5.4mg);Fr.5(200.5mg)经硅胶柱色谱,以
氯仿-甲醇(100∶1)洗脱得到化合物4(48.3mg)。
正丁醇部分,经大孔吸附树脂(HP-20)柱色谱处理
后,再进行减压硅胶柱色谱分离,以氯仿-甲醇梯度
洗脱得到6个流份(Fr.1~Fr.6)。Fr.4(120.1mg)
经多次硅胶柱色谱,以氯仿-甲醇梯度洗脱得到化
合物5(4.5mg)和6(7.4mg);Fr.5(80.2mg)经
硅胶柱色谱,以氯仿-甲醇(90∶1)洗脱得到化合物
8(9.5mg)。
1.2.3 体外肿瘤细胞生长抑制实验(MTT法)[7]
实验设阴性对照组(DMSO溶剂对照组)、阳
性对照组(紫杉醇)和5个不同浓度的待测样品,
每个浓度设2个平行。收集对数生长期细胞,血
球计数板计数,按每孔4 500个癌细胞量接种于
96孔平底细胞培养板中,置于5%CO2、湿度90%
以上、37℃温箱中培养。24h后取出加入一定量
的待测样品,继续培养3d后取出置于显微镜下观
察每孔细胞形态,记录细胞形态变化情况,接着每
孔加入5mg/mL的 MTT溶液(溶于平衡盐溶液
PBS)50μL,37℃反应4h后,将细胞培养液吸
出,每孔加入100μL DMSO使Formazane充分溶
解后,将细胞培养板置于ELX-800酶标仪上,用
490nm波长测各孔的吸光度 (A),按下列公式求
生长抑制率。而后以样品浓度为横坐标,以抑制
率为纵坐标,作图并求出抑制率为50%时样品的
浓度(IC50),样品活性结果即以半数抑制浓度
(IC50)表示。
生长抑制率=(1-
用药组平均A值
对照组平均A值×100%
图1 化合物1~8的结构
Fig.1 Structures of compounds 1~8
2 结构鉴定
  化合物1:白色粉末;ESI-MS m/z:515[M
+Na]+;结合13 C NMR和DEPT谱推测其分子
式为C28H44O7;1 H NMR(DMSO-d6,500MHz
)δ:5.62(1H,s,H-7),5.02(1H,s,H-28a),
4.83(1H,s,H-28b),4.74(1H,s,OH-25),
4.62(1H,s,OH-14),4.55(1H,d,J=5.2
Hz,OH-22),4.41(1H,d,J=2.9Hz,OH-
1),4.35(1H,s,OH-3),3.68(1H,s,OH-
20),3.77(1H,s,H-3),3.60(1H,dd,J=
10.3,4.5 Hz,H-1),3.43 (1H,m,H-22),
2.96(1H,m,H-9),2.28(1H,t,J=9.4Hz,
H-17),2.26(1H,m,H-23a),2.20(1H,m,
H-5),1.98(1H,m,H-12a),1.91(1H,m,H-
16a),1.90(1H,m,H-23b),1.76(1H,m,H-
15a),1.74(1H,m,H-12b),1.66(1H,m,H-
20  中 国 海 洋 药 物 34卷
11a),1.64(1H,m,H-16b),1.57(1H,m,H-
4a),1.56(1H,m,H-2a),1.53(1H,m,H-
11b),1.48(1H,m,H-15b),1.46(1H,m,H-
4b),1.23(1H,m,H-2b),1.23(3H,s,H-
26),1.19(3H,s,H-27),1.04(3H,s,H-21),
0.83 (3H,s,H-19),0.77 (3H,s,H-18);
13C NMR(DMSO-d6,125MHz)δ:67.0(C-1),
36.9(C-2),66.8(C-3),31.8(C-4),50.3(C-
5),203.3(C-6),120.7(C-7),165.6(C-8),
33.4(C-9),37.9(C-10),20.5(C-11),30.6
(C-12),47.1(C-13),83.3(C-14),31.1(C-
15),21.2(C-16),48.9(C-17),17.4(C-18),
24.1(C-19),76.0(C-20),21.2(C-21),76.2
(C-22),33.4(C-23),154.6(C-24),71.8(C-
25),29.9(C-26),29.7(C-27),108.6(C-28)。
上述波谱数据与文献[8]报道基本一致,因此鉴定
化合物1为aervecdysteriod D。
化合物2:白色粉末;ESI-MS m/z:409[M
+Na]+;结合13 C NMR和DEPT谱推测其分子
式为C19H30O8;1 H NMR (CD3OD,500MHz)
δ:5.91(1H,s,H-8),4.52(1H,d,J=7.8
Hz,H-1'),4.30(1H,tt,J=11.3,4.0Hz,H-
3),3.59(1H,d,J=4.8Hz,H-6a'),3.42
(1H,dd,J=11.2,6.0Hz,H-6b'),3.25(1H,
m,H-3'),3.23(1H,m,H-5'),3.13(1H,m,
H-4'),3.06(1H,dd,J=9.1,7.8Hz,H-2'),
2.45 (1H,m,H-4a),2.22 (3H,s,H-10),
1.92(1H,m,H-2a),1.49(3H,s,H-13),1.40
(1H,dd,J=13.5,7.5Hz H-4b),1.39(3H,
s,H-12),1.34(1H,dd,J=12.6,11.1Hz,H-
2b),1.17(3H,s,H-11);13C NMR(CD3OD,
125MHz)δ:37.0(C-1),49.9(C-2),63.8(C-
3),48.0(C-4),78.7(C-5),119.1(C-6),212.9
(C-7),101.4(C-8),200.8(C-9),26.7(C-10),
30.1(C-11),31.5(C-12),26.6(C-13),100.1
(C-1'),75.3(C-2'),78.6(C-3'),71.7(C-4'),
77.8(C-5'),63.4(C-6')。上述波谱数据与文献[9]
报道基本一致,因此鉴定化合物2为citroside A。
化合物3:黄色无定形固体;ESI-MS m/z:
249[M+Na]+;结合13 C NMR和DEPT谱推测
其分子式为C10H10O6;1 H NMR(DMSO-d6,500
MHz)δ:6.27(1H,s,H-3),3.38(3H,s,H-
8),2.31(3H,s,H-9);13C NMR (DMSO-d6,
125MHz)δ:169.3(C-1),100.4(C-3),123.3
(C-3a),139.0(C-4),140.2(C-5),146.5(C-
6),116.6(C-7),114.0(C-7a),55.2(C-8),
9.9(C-9)。上述波谱数据与文献[10]报道基本一
致,因此鉴定化合物3为3-methoxyepicoccone。
化合物4:黄色无定形固体;ESI-MS m/z:
203[M+Na]+;结合13 C NMR和DEPT谱推测
其分子式为C10H12O3;1 H NMR(DMSO-d6,500
MHz)δ:12.9(1H,s,OH-2),10.1(1H,s,
H-7),7.4(1H,s,OH-4),2.39(3H,s,H-
10),1.98(3H,s,H-9),2.04(3H,s,H-8);
13C NMR (DMSO-d6,125MHz)δ:111.3(C-
1),160.4(C-2),106.8(C-3),160.1(C-4),
114.9(C-5),138.0(C-6),193.7(C-7),6.9
(C-8),10.6(C-9),12.5(C-10)。上述波谱数
据与2,4-二羟基-3,5,6-三甲基苯甲酸甲酯的文献
数据[11]进行比对,鉴定化合物4为2,4-二羟基-
3,5,6-三甲基苯甲醛。
化合物5:黄色油状;ESI-MS m/z:332[M
+Na]+。结合1 H-NMR和13 C-NMR (DEPT)谱
数据推断其分子式为 C17 H27NO4。1 H NMR
(CDCl3,500MHz)δ:7.54(1H,d,J=12.6
Hz,H-7),3.85(2H,t,J=5.1Hz,H-17),
3.68(3H,s,H-15),3.51(2H,m,H-16),3.00
(1H,m,H-11),1.89 (2H,m,H-8),1.74
(2H,m,H-12),1.32(3H,d,J=7.2Hz,H-
14),1.30(3H,s,H-10),0.93(3H,t,J=7.4
Hz,H-13),0.76(3H,t,J=7.4Hz,H-9);
13C NMR(CDCl3,125 MHz)δ:201.9 (C-1),
60.5(C-2),196.7(C-3),143.9(C-4),149.1
(C-5),101.9(C-6),153.8(C-7),33.2(C-8),
9.6(C-9),22.8(C-10),34.6(C-11),28.3(C-
12),13.2(C-13),19.3(C-14),59.6(C-15),
51.9(C-16),62.2(C-17)。上述波谱数据与文献
[12]报道基本一致,因此鉴定化合物5为 mycos-
phine B。
化合物6:黄色油状;ESI-MS m/z:288[M
+Na]+。结合1 H-NMR和13 C-NMR (DEPT)谱
数据推断其分子式为 C15 H23NO3。1 H NMR
(CDCl3,500MHz)δ:7.61(1H,dd,J=14.1,
8.5Hz,H-7),3.65(3H,s,H-15),3.00(1H,
2期 丘柳明,等:角果木内生真菌Penicilliumsp.J54代谢产物及活性研究 21 
m,H-11),1.85(2H,m,H-8),1.70(2H,m,
H-12),1.28(3H,d,J=7.1Hz,H-14),1.27
(3H,s,H-10),0.90(3H,t,J=7.4Hz,H-
13),0.74(3H,t,J=7.4Hz,H-9);13C NMR
(CDCl3,125MHz)δ:202.6(C-1),60.9(C-2),
196.9(C-3),143.2(C-4),149.4(C-5),102.7
(C-6),150.6(C-7),33.2(C-8),9.5(C-9),
22.3(C-10),34.6(C-11),28.2(C-12),13.1
(C-13),19.3(C-14),59.6(C-15)。上述波谱数
据与文献 [12]报道基本一致,因此鉴定化合物6
为mycosphine A。
化合物7:黄色油状;ESI-MS m/z:149[M
+Na]+;结合13 C NMR和DEPT谱推测其分子
式为C6H6O3;1 H NMR(CD3OD,500MHz)δ:
9.55(1H,s,H-1),7.41(1H,d,J=3.5Hz,
H-3),6.60(1H,d,J=3.5Hz,H-4),4.61
(2H,s,H-6);13C NMR(CD3OD,125MHz)δ:
179.5(C-1),153.8(C-2),124.8(C-3),110.9
(C-4),163.2(C-5),57.6(C-6)。上述波谱数据
与文献[13]报道基本一致,因此鉴定化合物7为
5-羟甲基糠醛。
化合物8:白色粉末;ESI-MS m/z:161[M
+Na]+;结合13 C NMR和DEPT谱推测其分子
式为C8H10O2;1 H NMR (CD3OD,500MHz)
δ:7.05(1H,d,J=8.4Hz,H-2,6),6.72
(1H,d,J=8.5Hz,H-3,5),3.70(2H,t,J=
6.6Hz,H-8),2.74(2H,t,J=7.2Hz,H-7);
13C NMR(CD3OD,125MHz)δ:131.0(C-1),
130.9(C-2,6),116.1(C-3,5),156.7(C-4),
39.4(C-7),64.6(C-8)。上述波谱数据与文献
[14]报道基本一致,因此鉴定化合物8为对羟基
苯乙醇。
3 化合物生物活性测试
3.1 体外肿瘤细胞生长抑制实验结果
以 MTT法分别对以上9个化合物进行了体
外肿瘤细胞毒活性测试,结果显示化合物3对体
外培养的人慢性髓原性白血病细胞株K-562的增
殖具有抑制作用,其IC50值为52.2μmol/L,以紫
杉醇为阳性对照 (IC50=9.5μmol/L)。
4 结果
通过对红树植物角果木内生真菌Penicillium
sp.J54次生代谢产物研究,采用柱色谱进行分离
并鉴定8个化合物,其中化合物1~5均为首次从
红树植物角果木内生真菌次生代谢产物中分离得
到,并首次报道了化合物4的核磁数据。化合物3
属于聚酮类的化合物,仅在黑附球菌属次生代谢
产物中分离得到[10],而本文首次从青霉菌属发酵
液中分离得到,并首次报道了该化合物对肿瘤细
胞株K-562生长具有抑制作用,这为寻找新的活
性化合物提供研究方向,为充分利用红树植物资
源提供科学依据。
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