全 文 :植物科学学报 2014ꎬ 32(5): 509~516
Plant Science Journal
DOI:10 11913 / PSJ 2095-0837 2014 50509
大型海藻内共生真菌次生代谢产物中
抑制水华蓝藻物质的分离与活性
左进城1∗ꎬ 苗凤萍2∗ꎬ 王爱云1ꎬ 胡德昌1
(1. 鲁东大学生命科学学院ꎬ 山东烟台 264025ꎻ 2. 中国科学院烟台海岸带研究所ꎬ 山东烟台 264025)
摘 要: 为获得能明显抑制水华蓝藻的化感物质ꎬ 本研究从 28株大型海藻内共生真菌中筛选出了 4 株菌株ꎬ 其
粗提物能显著抑制水华鱼腥藻(Anabaena flos ̄aquae)和铜绿微囊藻(Microcystis aeruginosa)的生长ꎮ 对这 4株
真菌扩大培养后ꎬ 检测了从其次生代谢产物中分离出的 32种单体化合物的抑藻活性ꎮ 其中ꎬ 化合物 sterigmato ̄
cystin、 (2’Eꎬ4’Eꎬ6’E)  ̄6 ̄(1’ ̄carboxyocta ̄2’ꎬ4’ꎬ6’  ̄triene)  ̄11ꎬ12 ̄epoxy ̄9ꎬ11 ̄dihydroxydrim ̄7 ̄ene、 6ꎬ8 ̄di ̄
O ̄methylnidurufin和 aversin对水华鱼腥藻的抑制率显著大于 50%(P < 0 05)ꎬ 24 h半数有效浓度(EC50ꎬ24h)分
别为 6 865、 4 302、 1 824、 2 319 μg / mLꎻ 化合物 sterigmatocystin、 indol ̄3 ̄carboxaldehyde 和(2’Eꎬ4’Eꎬ
6’E)  ̄6 ̄(1’ ̄carboxyocta ̄2’ꎬ4’ꎬ6’  ̄triene)  ̄11ꎬ12 ̄epoxy ̄9ꎬ11 ̄dihydroxydrim ̄7 ̄ene对铜绿微囊藻的抑制率显著
大于 50%(P < 0 05)ꎬ EC50ꎬ24h分别为 4167、 5 374、 8 386 μg / mLꎮ
关键词: 内共生真菌ꎻ 抑藻物质ꎻ 水华鱼腥藻ꎻ 铜绿微囊藻ꎻ 化感作用
中图分类号: X17 文献标识码: A 文章编号: 2095 ̄0837(2014)05 ̄0509 ̄08
收稿日期: 2014 ̄07 ̄07ꎬ 退修日期: 2014 ̄07 ̄21ꎮ
基金项目: 国家 “十二五” 水专项 ( 2012ZX07101007 ̄005)ꎻ 国家青年科学基金项目 ( 41106137)ꎻ 山东省自然科学基金
(ZR2013CQ026)ꎻ 鲁东大学博士基金ꎮ
作者简介: 左进城(1978-)ꎬ 男ꎬ 博士ꎬ 讲师ꎬ 研究方向为水生生态学(E ̄mail: zuo2008@hotmail com)ꎮ
∗通讯作者(Author for correspondence E ̄mail: zuo2008@hotmail comꎻ fpmiao@yic ac cn)ꎮ
Identification of Compounds with Allelopathy on Bloom Microalgae
from the Secondary Metabolites of Endophytic Fungi Isolated
from Marine Macroalgae and the Algicidal Activities
ZUO Jin ̄Cheng1∗ꎬ MIAO Feng ̄Ping2∗ꎬ WANG Ai ̄Yun1ꎬ HU De ̄Chang1
(1. College of Life Sciencesꎬ Ludong Universityꎬ Yantaiꎬ Shandong 264025ꎬ Chinaꎻ
2. Yantai Institute of Coastal Zone Researchꎬ Chinese Academy of Sciencesꎬ Yantaiꎬ Shandong 264025ꎬ China)
Abstract: To obtain compounds with allelopathy on bloom microalgaeꎬ 28 strains of marine
macroalgae ̄endophytic fungi were testedꎬ and four strains in which crude extracts of the
secondary metabolites showed apparent allelopathy on Anabaena flos ̄aquae and Microcystis
aeruginosa were obtained. The four strains were cultured in 15 L of PDB culture and the
algicidal activities of 32 compounds isolated from the secondary metabolites were examined.
The inhibition ratios of sterigmatocystinꎬ (2’Eꎬ4’Eꎬ6’E)  ̄6 ̄(1’ ̄ carboxyocta ̄2’ꎬ4’ꎬ6’ ̄ triene)  ̄11ꎬ
12 ̄epoxy ̄9ꎬ11 ̄dihydroxydrim ̄7 ̄eneꎬ 6ꎬ8 ̄di ̄O ̄methylnidurufin and aversin on A. flos ̄aquae
were all significantly higher than 50% (P < 0 05)ꎬ and the EC50ꎬ24hvalues were 6 865 μg / mLꎬ
4 302 μg / mLꎬ 1 824 μg / mL and 2 319 μg / mLꎬ respectively. The inhibition ratios of sterig ̄
matocystinꎬ(2’Eꎬ4’Eꎬ6’E) ̄6 ̄(1’ ̄carboxyocta ̄2’ꎬ4’ꎬ6’ ̄ triene) ̄11ꎬ12 ̄epoxy ̄9ꎬ11 ̄dihydroxydrim ̄7 ̄
ene and indol ̄3 ̄carboxaldehyde on M. aeruginosa were all significantly higher than 50% (P <
0 05)ꎬ and the EC50ꎬ24h values were 4167 μg / mLꎬ 8386 μg / mL and 5 374 μg / mLꎬ respec ̄
tively.
Key words: Endophytic fungusꎻ Antialgal substancesꎻ Anabaena flos ̄aquaeꎻ Microcystis
aeruginosaꎻ Allelopathy
湖泊富营养化导致蓝藻水华频频暴发ꎬ 严重影
响了水生生态系统的结构和功能ꎬ 并威胁区域用水
安全[1]ꎮ 使用化感物质抑制水华蓝藻具有高效性、
选择性和生态风险小等特点ꎬ 是一种发展潜力很大
的应急处理方法[2ꎬ3]ꎮ 前人研究了大麦(Hordeum
vulgare)、 稻(Oryza sativa)、 野艾蒿(Artemisia
lavandulaefolia)、 芦苇 ( Phragmites australis )、
苦草 ( Vallisneria natans )、 马来眼子菜 ( Pota ̄
mogeton malaianus)等多种陆生和水生植物提取
物对水华蓝藻的抑制作用[4-9]ꎬ 并开始在细菌的次
生代谢产物中进行抑藻活性筛选[10]ꎬ 获得了生物
碱、 黄酮、 萜、 多酚、 苯丙素、 脂肪酸等多种具有
较强抑藻效应的化感物质[2ꎬ11]ꎮ 目前人们仍在拓宽
研究领域ꎬ 以寻求更有效和更安全的抑藻物质[3]ꎮ
内共生真菌寄生于宿主体内而不引起宿主致病
症状ꎬ 其次生代谢产物成为天然活性物质的重要来
源[12ꎬ13]ꎮ 与陆生来源的内共生真菌相比ꎬ 大型海
藻内共生真菌的生存环境更为特殊ꎬ 其次生代谢产
物表现出丰富的多样性和独特的生物活性ꎬ 具有广
阔的开发和应用前景[14ꎬ15]ꎮ 目前有少量研究发现ꎬ
藻栖内共生真菌次生代谢产物中的某些化合物对中
肋骨条藻(Skeletonema costatum)、 海生咸胞藻
(Brachiomonas submarina)、 赤潮异湾藻(Hete ̄
rosigma akashiwo)等赤潮藻和小球藻(Chlorella
fusca)有较强的抑制作用[16-18]ꎮ 因此ꎬ 其中也可
能含有能明显抑制水华蓝藻的活性物质ꎬ 但这方面
的研究少有报道ꎮ
水华鱼腥藻(Anabaena flos ̄aquae)和铜绿微
囊藻(Microcystis aeraginosa)能够产生藻毒素ꎬ
导致水生动物生理失调或死亡ꎬ 并且威胁人类健
康[19ꎬ20]ꎬ 是我国湖泊中常见且危害最严重的水华
蓝藻[1ꎬ21]ꎮ 因此ꎬ 本研究考察了大型海藻内共生真
菌次生代谢产物中能明显抑制这两种蓝藻的化合物
种类及其活性ꎬ 为获得更好的水华蓝藻抑制剂提供
参考ꎮ
1 材料与方法
1 1 实验材料
水华鱼腥藻 FACH ̄245 和铜绿微囊藻 FACH ̄
912购自中国科学院水生生物研究所淡水藻种库ꎬ
采用 BG ̄11培养基于光照培养箱中培养ꎬ 光暗周
期为 14 h ∶10 hꎬ 培养温度为 20℃ꎬ 处于对数生长
期时用于实验ꎮ
实验用的 28株真菌是从山东沿海的大型海藻
中分离获得的ꎬ 保存于中国科学院烟台海岸带研究
所的天然产物菌种库ꎮ 所有菌株采用 PDA 培养基
并在自然光下静置培养ꎬ 温度为 26℃ꎮ
1 2 实验方法
1 2 1 具有抑藻活性的菌株筛选
用 300 mL 的 PDB 培养基(50%海水)培养各
菌株ꎬ 在自然光下室温静置培养 30 d 后ꎬ 用乙酸
乙酯处理 2 dꎬ 杀灭菌丝体ꎮ 收集菌丝体ꎬ 干燥粉
碎后用氯仿-甲醇(1∶ 1)提取 3 次ꎬ 减压浓缩为菌
丝体提取物ꎻ 以 150 mL 乙酸乙酯萃取发酵液(水
相培养基)3 次ꎬ 减压浓缩为发酵液提取物ꎮ 两次
的提取物在 TLC分析之后合并为总粗提物ꎮ
二甲基亚砜是优良的溶剂ꎬ 1%的浓度作用4 d
后对微藻未表现出明显的毒性[22]ꎮ 按照 Schrader
的方法[23]ꎬ 在 96孔微孔板中接种对数生长期的水
华鱼腥藻和铜绿微囊藻(含培养基)ꎬ 分别加入用
二甲基亚砜溶解的各菌株总粗提物溶液ꎬ 使终浓度
达到 400 μg / mLꎬ 以加入等量二甲基亚砜的培养
基作为空白对照ꎬ 二甲基亚砜的终浓度均不大于
1%ꎮ 每组处理设 3个平行ꎬ 混匀后置于光照培养箱
中培养ꎮ 24 h后用酶标仪分别在 680 nm和 665 nm
处检测水华鱼腥藻和铜绿微囊藻的吸光值 (OD
值)ꎬ 计算抑制率ꎮ 检测前用棑枪混匀藻液ꎬ 并用
酶标仪振荡ꎬ 以保证测定过程藻液均匀ꎮ 抑制率为
负值时ꎬ 表明该粗提物对藻的生长具有促进作用ꎻ
抑制率为正值时ꎬ 表明该粗提物对藻的生长具有抑
015 植 物 科 学 学 报 第 32卷
制作用ꎻ 当抑制率显著大于 50%时ꎬ 认为该粗提
物的抑藻活性较高ꎮ 用单样本 t-检验分析数据(显
著水平设为 0 05)ꎬ 筛选出抑藻活性较高的菌株ꎬ
用于下一步的实验ꎮ
抑制率 =(OD对照- OD实验)× 100% / OD对照
1 2 2 具有抑藻活性的菌株次生代谢产物的提
取、 分离和鉴定
用 15 L的 PDB培养基(50%海水)培养筛选出
的菌株ꎬ 按 1 2 1 中的方法培养菌株并获得总粗
提物ꎮ 将总粗提物进行硅胶柱层析ꎬ 以氯仿 ̄甲醇
进行系统梯度洗脱ꎮ 收集各组分ꎬ 再经反复硅胶柱
层析、 Sephadex LH ̄20 柱层析、 反相硅胶柱层
析、 制备薄层层析、 半制备 HPLC 分离、 重结晶ꎬ
分离纯化得到单体化合物[24]ꎮ
综合运用现代波谱技术 ( IR、 UV、 EI ̄MS、
FAB ̄MS、 HR ̄ESI ̄MS、 1H ̄NMR、 13C ̄NMR、 DEPT、
1H ̄1H COSY、 HMQC、 HMBC)及化学方法确定化合
物的结构[25]ꎮ 各单体化合物用于下一步的实验ꎮ
1 2 3 单体化合物的抑藻活性实验
在 96孔微孔板中接种对数生长期的水华鱼腥
藻和铜绿微囊藻ꎬ 按 1 2 1中的实验方法和数据分
析方法ꎬ 使各单体化合物的终浓度达到 40 μg / mLꎬ
筛选出抑制率显著大于 50%的化合物ꎮ
将筛选出的单体化合物设置 40、 20、 10、 5、
2 5 μg / mL 5个梯度ꎬ 按 1 2 1中的方法检测抑藻
活性ꎬ 计算其 EC50ꎬ24h值(24 h半数有效浓度) [26]ꎮ
2 结果与分析
2 1 抑藻活性菌株筛选
通过对 28株真菌次生代谢产物粗提物抑藻活
性的分析表明(表 1)ꎬ 在浓度为 400 μg / mL 时ꎬ
菌株 DL29、 CF42、 PT1和 PT20次生代谢产物粗提
物抑制水华鱼腥藻的活性显著ꎬ 抑制率分别达到
74 57%、 76 36%、 54 07%和 60 73%(P < 0 05)ꎻ
菌株 PT20次生代谢产物粗提物抑制铜绿微囊藻的
活性显著ꎬ 抑制率达到 53 08%(P < 0 05)ꎮ 部分
菌株粗提物的抑制率表现为负值ꎬ 如 QD4 + 的粗
提物对水华鱼腥藻的抑制率为-21 79%ꎬ DL34 的
粗提物对铜绿微囊藻的抑制率为-55 11%ꎬ 表明
这些粗提物对水华鱼腥藻或铜绿微囊藻的生长具有
促进作用(表 1)ꎮ
2 2 化合物的结构与抑藻活性
从菌株 CF42、 DL29、 PT20 和 PT1 的次生代
谢物中获得了 32个单体化合物(表 2)ꎮ 这些化合
物中ꎬ 1~ 8号为生物碱类ꎬ 9~ 18号为萜类ꎬ 19~
表 1 各菌株次生代谢产物粗提物的抑藻活性(平均值 ±标准差)
Table 1 Inhibition ratios of the crude extracts of the secondary metabolites (means ± S D.)
菌株编号
Codes
抑制率 Inhibition ratios (%)
水华鱼腥藻 A. flos ̄aquae 铜绿微囊藻 M. aeraginosa
菌株编号
Codes
抑制率 Inhibition ratios (%)
水华鱼腥藻 A. flos ̄aquae 铜绿微囊藻 M. aeraginosa
QD24 28 83 ± 6 24 33 02 ± 9 58 CF35 ̄1+ 32 65 ± 3 72 -37 75 ± 10 05
CF45 ̄1 47 78 ± 5 51 32 64 ± 2 81 QD23 46 05 ± 1 02 20 39 ± 2 01
CF28 ̄2 42 04 ± 7 28 13 16 ± 6 53 QD4+ -21 79 ± 2 63 36 62 ± 5 87
DL36 49 94 ± 0 70 -17 04 ± 1 96 YT17+ 31 48 ± 10 86 20 36 ± 2 28
DL6 20 37 ± 5 33 32 70 ± 3 23 DL39 45 25 ± 2 41 14 30 ± 4 15
YT16 12 47 ± 3 75 -47 98 ± 15 60 CF31 ̄1+ 33 02 ± 20 73 13 76 ± 3 93
CF36 ̄1 12 96 ± 5 32 4 73 ± 5 58 CF25 ̄1+ 45 06 ± 2 94 40 72 ± 4 87
CF27 ̄1 39 75 ± 2 74 42 23 ± 10 54 LYG11+ 49 95 ± 5 20 30 93 ± 5 62
CF32 ̄2 33 89 ± 6 92 21 34 ± 6 47 YT1 22 53 ± 4 02 11 43 ± 7 43
QD6 47 34 ± 4 27 -19 38 ± 9 93 PT20 60 73 ± 4 22∗ 53 08 ± 0 72∗
CF44 ̄2 48 15 ± 2 26 -4 86 ± 5 70 LYG7+ 34 20 ± 8 32 19 38 ± 3 93
DL29 74 57 ± 11 64∗ -81 38 ± 30 60 DL34 31 79 ± 0 11 -55 11 ± 8 19
CF42 76 36 ± 3 44∗ 44 63 ± 2 95 QD21 44 09 ± 10 12 7 10 ± 3 88
PT1 54 07 ± 0 85∗ 28 16 ± 1 94 QD20+ 15 68 ± 14 24 8 21 ± 2 15
注: ∗表示经单样本 t-检验后ꎬ 抑制率显著高于 50%(P < 0 05)ꎮ 下同ꎮ
Notes: Asterisks (∗) indicate that the inhibition ratio is significantly higher than 50%ꎬ compared by one sample t ̄test at the 0 05
significance level. Same below.
115 第 5期 左进城等: 大型海藻内共生真菌次生代谢产物中抑制水华蓝藻物质的分离与活性
表 2 各单体化合物的名称
Table 2 Names of compounds
编号 Codes 名称 Compound names
1 3 ̄hydroxy ̄5 ̄(hydroxymethyl)  ̄4 ̄(4 ̄hydroxyphenoxy)pyrrolidin ̄2 ̄one
2 1H ̄pyrole ̄3 ̄carboxylic acid
3 (1H ̄indol ̄3 ̄yl)oxoacetamide
4 indol ̄3 ̄carboxylic acid
5 indol ̄3 ̄carboxaldehyde
6 brevianamide K
7 brevianamide M
8 9ξ ̄O ̄2(2ꎬ3 ̄dimethylbut ̄3 ̄enyl) brevianamide Q
9 (6 ̄strobilactone ̄B) esters of (EꎬE)  ̄6ꎬ7 ̄dihydroxy ̄2ꎬ4 ̄octadienoic acids
10 ophiobolin V
11 ophiobolin H
12 ustusolate E
13 squalene
14 ophiobolin
15 (2Eꎬ4Eꎬ6E)  ̄6 ̄(1 ̄carboxyocta ̄2ꎬ4ꎬ6 ̄triene)  ̄11ꎬ12 ̄epoxy ̄9ꎬ11 ̄dihydroxydrim ̄7 ̄ene
16 9α ̄hydroxy ̄6β ̄[(2Eꎬ4Eꎬ6E)  ̄octa ̄2ꎬ4ꎬ6 ̄trienoyloxy]  ̄5α ̄drim ̄7 ̄en ̄11ꎬ12 ̄olide
17 ophiobolin F
18 ustusolate D
19 1ꎬ5 ̄dihydroxy ̄3 ̄methoxy ̄7 ̄methylanthracene ̄9ꎬ10 ̄dione
20 6ꎬ8 ̄di ̄O ̄methylnidurufin
21 aversin
22 6ꎬ8 ̄di ̄O ̄methylaverufin
23 (22Eꎬ24R)  ̄5αꎬ8α ̄epidioxyergosta ̄6ꎬ22 ̄dien ̄3β ̄ol
24 (22Eꎬ24R)  ̄ergosta ̄7ꎬ22 ̄dien ̄3βꎬ5αꎬ6β ̄triol
25 ergosterol
26 ergosta ̄4ꎬ6ꎬ8(14)ꎬ22 ̄tetraen ̄3 ̄one
27 (22Eꎬ24R)  ̄5αꎬ6α ̄epoxyergosta ̄8ꎬ22 ̄dinene ̄3βꎬ7α ̄diol
28 volemolide
29 6β ̄methoxyergosta ̄7ꎬ22 ̄diene ̄3βꎬ5α ̄diol
30 (22Eꎬ24R)  ̄5αꎬ8α ̄epidioxyergosta ̄6ꎬ9(11)ꎬ22 ̄trien ̄3β ̄ol
31 asperversin A
32 sterigmatocystin
22号为蒽醌类ꎬ 23~ 30号为甾体类ꎬ 32号为聚酮
类ꎬ 31号为其它类[24ꎬ25ꎬ27-30]ꎮ
对 32个单体化合物抑藻活性的初步分析显示
(表 3)ꎬ 在浓度为 40 μg / mL 时ꎬ 只有 17 号这一
种化合物对水华鱼腥藻的生长表现为促进作用ꎬ 抑
制率为-47 64%ꎬ 其它化合物对水华鱼腥藻和铜
绿微囊藻均表现出不同程度的抑制作用ꎮ 化合物
15、 20、 21和 32对水华鱼腥藻表现出显著的抑制
作用 ( P <0 05)ꎬ 抑制率分别达到了 57 70%、
93 91%、 68 45%和 81 17%ꎻ 化合物 5、 15 和
32对铜绿微囊藻表现出了显著的抑制作用(P <
0 05)ꎬ 抑制率分别达到了 57 61%、 56 85%和
92 62%(表 3)ꎮ
2 3 具有较高抑藻活性化合物的结构与 EC50ꎬ24h值
化合物 5、 15、 20、 21和 32的结构如图 1 所
示[25ꎬ27ꎬ29]ꎮ 这 5种化合物中ꎬ 蒽醌类有 2 种(化合
物 20和 21)ꎬ 生物碱(化合物 5)、 萜类(化合物
15)和聚酮类(化合物 32)各 1种ꎮ
对这 5种化合物抑藻活性的进一步研究表明
(表 4)ꎬ 化合物 20、 21、 15 和 32 对水华鱼腥藻
的 EC50ꎬ24h 值 分 别 为 1 824、 2 319、 4 302、
6 865 μg / mLꎻ 化合物 32、 5和 15对铜绿微囊藻的
EC50ꎬ24h 值分别 为 4 167、 5 374、 8 386 μg / mLꎮ
从表4可知ꎬ抑制水华鱼腥藻和铜绿微囊藻效果
215 植 物 科 学 学 报 第 32卷
表 3 单体化合物的抑藻活性(平均值 ±标准差)
Table 3 Inhibition ratios of the compounds (means ± S D.)
编号
Codes
抑制率 Inhibition ratios (%)
水华鱼腥藻 A. flos ̄aquae 铜绿微囊藻 M. aeraginosa
编号
Codes
抑制率 Inhibition ratios (%)
水华鱼腥藻 A. flos ̄aquae 铜绿微囊藻 M. aeraginosa
1 18. 23 ± 3. 80 36. 14 ± 2. 25 17 -47. 64 ± 4. 86 14. 46 ± 8. 30
2 3. 64 ± 2. 58 39. 05 ± 4. 58 18 20. 09 ± 2. 05 47. 63 ± 7. 93
3 18. 70 ± 3. 51 33. 90 ± 2. 41 19 24. 84 ± 8. 24 44. 89 ± 4. 10
4 15. 30 ± 2. 19 37. 69 ± 4. 87 20 93. 91 ± 3. 42∗ 41. 29 ± 3. 63
5 9. 95 ± 1. 96 57. 61 ± 2. 44∗ 21 68. 45 ± 1. 85∗ 49. 82 ± 5. 77
6 9. 07 ± 1. 17 43. 97 ± 1. 91 22 10. 72 ± 5. 12 26. 04 ± 3. 21
7 21. 22 ± 5. 14 44. 51 ± 1. 97 23 7. 87 ± 3. 27 0. 66 ± 2. 50
8 17. 08 ± 6. 24 47. 95 ± 1. 54 24 25. 05 ± 2. 10 26. 07 ± 4. 42
9 9. 95 ± 4. 98 40. 56 ± 4. 25 25 38. 32 ± 3. 08 41. 60 ± 2. 44
10 7. 48 ± 0. 84 33. 24 ± 3. 22 26 19. 13 ± 1. 97 39. 65 ± 3. 75
11 30. 10 ± 3. 89 39. 20 ± 4. 78 27 22. 86 ± 3. 64 43. 18 ± 1. 33
12 29. 28 ± 4. 21 49. 69 ± 5. 00 28 24. 62 ± 4. 70 49. 49 ± 2. 89
13 6. 25 ± 1. 74 2. 52 ± 6. 99 29 35. 66 ± 3. 52 43. 21 ± 4. 23
14 27. 00 ± 4. 03 49. 08 ± 4. 12 30 16. 12 ± 2. 80 26. 01 ± 7. 17
15 57. 70 ± 2. 80∗ 56. 85 ± 2. 42∗ 31 2. 80 ± 5. 28 50. 69 ± 8. 73
16 12. 58 ± 8. 52 42. 71 ± 1. 89 32 81. 17 ± 7. 27∗ 92. 62 ± 8. 91∗
注: 编号 1 ~ 32的化合物名称见表 2ꎮ
Note: Names of the 32 compounds are listed in Table 2.
N
H
CHO
5
O
HO
H
O
O15
OH
O
O
O
O
O
O
OH
OH
20
O
O
O
O
OH
O
O
H
H
21
32
O O
O
OH O O
编号 5、 15、 20、 21和 23的化合物名称见表 2ꎮ
Names of the compounds 5ꎬ 15ꎬ 20ꎬ 21 and 23 are listed in Table 2.
图 1 具有较高抑藻活性单体化合物的结构式
Fig 1 Structures of the compounds with strong allelopathy on bloom microalgae
315 第 5期 左进城等: 大型海藻内共生真菌次生代谢产物中抑制水华蓝藻物质的分离与活性
表 4 具有较高抑藻活性化合物的 EC50ꎬ24h值
Table 4 EC50ꎬ24h values for compounds with strong
allelopathy on bloom microalgae
编号
Codes
来源
Sources
EC50ꎬ24h
(μg / mL)
藻类
Microalgae
20 杂色曲霉 PT20 1 824 水华鱼腥藻 A. flos ̄aquae
21 杂色曲霉 PT20 2 319 水华鱼腥藻 A. flos ̄aquae
15 焦曲霉 CF42 4 302 水华鱼腥藻 A. flos ̄aquae
32 杂色曲霉 DL29 6 865 水华鱼腥藻 A. flos ̄aquae
32 杂色曲霉 DL29 4 167 铜绿微囊藻 M. aeraginosa
5 杂色曲霉 DL29 5 374 铜绿微囊藻 M. aeraginosa
15 焦曲霉 CF42 8 386 铜绿微囊藻 M. aeraginosa
注: DL29和 PT20是从不同海藻中分离出的同一菌种ꎮ 各编
号的化合物名称见表 2ꎮ
Notes: DL29 and PT20 were the same species obtained from
different marine macroalgae. Names of the compounds
are listed in Table 2.
较好的化合物中分别有 3 种和 2 种来自杂色曲霉
(Aspergillus versicolor)ꎬ 各有 1 种来自焦曲霉
(A ustus)ꎮ
3 讨论
大型海藻内共生真菌的次生代谢产物已成为天
然活性物质的重要来源[31ꎬ32]ꎬ 其中曲霉属的次生
代谢产物中已分离出多种具有较强生物活性的生物
碱、 萜类、 多肽、 聚酮等化合物ꎬ 而且有很多是首
次报道的结构[25ꎬ27]ꎮ 本实验获得的抑藻活性较好
的化合物都来自于杂色曲霉和焦曲霉ꎮ 这表明大型
海藻内共生真菌的次生代谢产物是具有较高抑藻活
性化合物的重要来源之一ꎬ 而曲霉更应重点关注ꎮ
本实验筛选出了 4株粗提物具有较高抑藻活性
的菌株ꎬ 在单体化合物的分离中ꎬ 只有菌株 PT1
未能分离到活性较好的单体化合物ꎮ 其原因可能为
粗提物的抑藻作用是由多种化合物协同起作用的ꎮ
焦曲霉 CF42 和杂色曲霉 DL29 的粗提物对铜绿微
囊藻的抑制率分别为 44 63%和-81 38%(表 1)ꎬ
分别表现出一般的抑制作用和较强的促进作用ꎬ 但
从这两个菌株中仍然分离到了 3种能明显抑制铜绿
微囊藻的化合物(表 4: 化合物 32、 5、 15)ꎮ 其原
因可能是这 3种化合物在菌株筛选时含量较低ꎬ 而
大规模发酵增加了它们的累积量ꎬ 因此在其它粗提
物未表现出较高抑藻活性的菌株中ꎬ 也可能含有一
些活性较好的单体化合物未被发现ꎮ 今后的实验
中ꎬ 粗提物的筛选标准应再适当降低ꎬ 菌株的培养
量应再适当增加ꎬ 这样可能会筛选到更多的具有较
高抑藻活性的单体化合物ꎮ
同一化合物对水华鱼腥藻和铜绿微囊藻的抑制
作用不同(表 3)ꎬ 这说明化感物质的抑藻机制是不
同的ꎬ 对藻的抑制作用具有较明显的选择性[2]ꎮ
这与 Hehmann等[33]和 Kim 等[34]报道的天然化合
物的抑藻特点是一致的ꎮ
不同化感物质对同一水华蓝藻的抑制作用差异
较大ꎮ 张庭廷等[35]的研究表明ꎬ 对羟基苯甲酸和
阿魏酸对水华鱼腥藻的 EC50 ꎬ5d分别为 50 2 μg / mL
和 162 4 μg / mLꎻ 罗万芬和曾仁权[36]的研究表
明ꎬ 72 h 后 5 0 μg / mL 的十二酸、 10 0 μg / mL
的十八碳二烯酸和 10 0 μg / mL 的十八碳三烯酸
对水华鱼腥藻的抑制率分别为 50 1%、 52 8%和
62 1%ꎮ 花铭等[37]发现联苯三酚和咖啡酸对铜
绿微 囊 藻 的 EC50 ꎬ96h 分 别 为 1 50 μg / mL 和
3 49 μg / mLꎻ 王洪强[38]发现苯甲酸和对羟基苯
甲酸对铜绿微囊藻的 EC50 ꎬ72h分别为 69 3 μg / mL
和 30 5 μg / mLꎻ 倪利晓等[26]发现邻苯二酚、 联
苯三酚、 没食子酸和亚油酸对铜绿微囊藻的
EC50 ꎬ72h分别为 2 10、 11 10、 18 47、 3 67 μg /
mLꎮ 本研究筛选出的化合物对水华鱼腥藻和铜绿
微囊藻的 EC50 ꎬ24h分别在 1 824 ~ 6 865 μg / mL和
4 167 ~ 8 386 μg / mL 之间ꎮ 仅从数值上对比分
析ꎬ 这些化合物对水华鱼腥藻和铜绿微囊藻有较强
的抑制作用ꎮ 但是由于藻株品系、 培养条件和测试
方法不同ꎬ 这些化感物质的抑藻效果不宜直接比
较ꎬ 因此建立一种标准方法以评价化感物质的抑藻
效果是非常有必要的ꎮ
本研究中化合物 32 为杂色曲霉毒素ꎬ 对动物
和人具有较强的危害作用[39]ꎬ 不适合用于水体中
抑制水华藻类ꎮ 化合物 5、 15、 20、 21 属于生物
碱、 蒽醌和萜类化合物ꎬ 均表现出了较强的抑藻活
性ꎬ 但是目前它们对水生生物特别是浮游动物、 鱼
类幼苗或其它藻类的毒性尚不明确ꎬ 还应进一步开
展生态安全评价方面的研究[11]ꎮ
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(责任编辑: 张 平)
615 植 物 科 学 学 报 第 32卷