全 文 :西北林学院学报 2012,27(3):109~112
Journal of Northwest Forestry University
doi:10.3969/j.issn.1001-7461.2012.03.23
雷公藤属内生真菌研究(Ⅱ)昆明山海棠内生真菌的
分离鉴定及抗肿瘤活性菌株筛选
收稿日期:2012-01-09 修回日期:2012-02-27
基金项目:天津科技大学实验室开放基金项目(1004A305)。
作者简介:王家明,男,博士,主要研究方向:微生物工程及药物化学。E-mail:wangjiaming@tust.edu.cn
王家明1,张喜庆1,田晓敏1,王彩骄1,杜万富1,孙 华1,王永禄2,李敬华3
(1.工业发酵微生物教育部重点实验室,天津科技大学 生物工程学院,天津300457;2.南京工业大学 药学院,江苏 南京210000;
3.中国中医科学院 中医药信息研究所,北京100700)
摘 要:为从昆明山海棠根及茎中分离鉴定内生真菌,并对其发酵产物乙酸乙酯提取物进行体外抗
肿瘤活性筛选,采用微生物纯化方法,从昆明山海棠植物中分离得到内生真菌,根据菌落形态和显
微特征对菌株进行分类鉴定。选用Bel-7402(人肝癌细胞)、A549(人肺癌细胞)、BGC823(人胃癌
细胞)、HCT-8(人结肠癌细胞)为指标,采用 MTT法对发酵产物进行体外抗肿瘤活性筛选。结果
表明,从昆明山海棠不同器官中分离得到37株内生真菌,经形态观察鉴定为2目、4科、8属。其中
3株内生真菌发酵产物对不同肿瘤细胞具有显著选择性细胞毒作用。研究结果为国内首次从昆明
山海棠植物中分离得到内生真菌,昆明山海棠内生真菌种类多样,具有潜在的研究和应用价值。
关键词:昆明山海棠;内生真菌;抗肿瘤活性;MTT法
中图分类号:S718.81 文献标志码:A 文章编号:1001-7461(2012)03-0109-04
Study on the Endophytic Fungi of Tripterygium(Ⅱ)Isolation of Endophytic Fungi from
T.hypoglaucumand Screening of Strains Exhibited Antitumor Activities
WANG Jia-ming1,ZHANG Xi-qing1,TIAN Xiao-min1,WANG Cai-jiao1,DU Wan-fu1,SUN Hua1,
WANG Yong-lu2,LI Jing-hua3
(1.Key Laboratory of Industrial Fermentation Microbiology,Ministry of Education,College of Biotechnology,
Tianjin University of Science and Technology,Tianjin300457,China;2.School of Pharmaceutical Sciences,
Nanjing University of Technology,Nanjing,Jiangsu210000,China;3.Institute of Information on Traditional
Chinese Medicine,Chinese Academy of Chinese Medical Sciences,Beijing100700,China)
Abstract:Endophytic fungi were isolated from the roots and stems of Tripterygium hypoglaucumby mi-
crobial purification methods.The identification of the fungi was carried out by the morphology and micro-
scopic characteristics of the strains.The fermented products of the fungi were extracted by ethyl acetated,
and the antitumor activity in vitro of the extracts to 4tumor cel lines,i.e.,Bel-7402,A549,BGC823,
and HCT-8was examined by MTT assay.Thirty-seven strains of the fungi were isolated from the healthy
roots and stems of T.hypoglaucum,belonging to 8genera,4families,and 2orders.Three of them exhib-
ited significant cytotoxic activities toward the tumor cel lines tested in the MTT assay.It was the first
time in China that the endophytic fungi were isolated fromT.hypoglaucum,indicating the diversity of the
endophytic fungi in T.hypoglaucum,and showing important value of development.
Key words:Tripterygium hypoglaucum;endophytic fungi;anti-tumor activity;MTT assay
植物体内普遍存在内生真菌[1],由于其所处环
境特殊,会产生一些独特的成分,这些成分成为寻找
抗肿瘤活性成分的重要来源[2-3]。我国境内的卫矛
科雷公藤属有3种,包括昆明山海棠(Tripterygi-
um hypoglaucum)、雷公藤(Tripterygium wilfor-
dii)和东北雷公藤(Tripterygium regelii)。昆明山
海棠又名火把花根、六方藤、紫金皮、紫荆皮、紫荆藤
等,主要分布于长江以南、西南各省区及台湾[4],其
药用最早收载于《神农本草经》[5]。含有萜类、生物
碱、甙类等多种成分,研究表明其具有抗肿瘤及免疫
抑制等多种药理活性[6-9]。目前,国内外对其内生真
菌研究较少。对昆明山海棠植物内生菌进行分离、
鉴定,研究其内生真菌的分类和组成,并通过四甲基
偶氮唑盐比色法(Methyl thiazolyl tetrazolium)筛
选具有抗肿瘤活性的内生菌菌株,目的为寻找抗肿
瘤天然活性成分提供新资源。
1 材料与方法
1.1 材料
1.1.1 植物来源 掘根铲挖出无可见病斑的野外
3年生昆明山海棠(T.hypoglaucum)全株植物1
株(包括根、茎和叶),根部包裹上泥土,硬塑料袋包
好,装入纸箱中,快递运回,2010年12月采自四川
省峨眉山市双福镇附近山体阳坡灌木中(海拔约1
300~1 400m)。由南京工业大学王永禄老师代为
采集并鉴定。
1.1.2 肿瘤细胞株 人肝癌细胞Bel-7402、人肺癌
细胞 A549、人胃癌细胞 BGC823、人结肠癌细胞
HCT-8。肿瘤细胞均为本科室传代培养。
1.1.3 真菌培养基 PDA培养基:新鲜马铃薯去皮
200g·L-1,葡萄糖25g·L-1,蒸馏水1L,固体培养
基加2%琼脂,双抗培养基加入150μg·mL
-1青霉素
钾和120μg·mL
-1硫酸链霉素。
1.1.4 试剂与仪器 试剂:小牛血清、微孔检测板、
MTT试剂、二甲基亚砜(DMSO)、乙酸乙酯、甲醇、
95%乙醇、次氯酸钠溶液(活性氯含量5.2%)。仪
器:超净工作台、恒温震荡培养箱、冻干机、过滤器、
CO2 培养箱、超速离心机、酶标仪、pH计、微量注射
器、96孔板、硅胶G板。
1.2 方法
1.2.1 内生真菌的分离与鉴定 内生真菌的分离
纯化具体步骤,参考实验室常用操作方法[10]。用自
来水将无病害昆明山海棠的根和茎冲洗1h,晾干
后,将根和枝剪成5cm 长小段。在超净工作台上,
按无菌操作方法进行以下工作:先用75% 乙醇浸泡
根和茎材料2min,再用不同活性氯浓度的次氯酸
钠溶液浸泡20s~15min,用无菌水漂洗4次,无菌
纱布蘸干水分,剪去根和茎两头褐变部分,将其剪成
0.5cm小段,去除木质部,保留韧皮部。将韧皮部
剪成0.5cm×0.5cm小片。把处理过的韧皮部植
入不同浓度马铃薯葡萄糖双抗固体培养基平板中,
每皿植入4~5片,用封口膜将培养皿密封,置于培
养箱中,28℃倒置培养,4h内完成内生真菌的分离
工作。12h观察1次,待根和茎切面处长出菌丝
后,挑取其尖端部分移至新的马铃薯葡萄糖培养基
平板上,28℃培养,经反复几次纯化后,即得到昆明
山海棠内生真菌纯培养物。试验中主要采用漂洗液
检验法来检测表面灭菌效果,即把最后一次漂洗材
料的无菌水涂布于马铃薯葡萄糖培养基平板上,
28℃培养7d。
1.2.2 分类鉴定 根据内生真菌主要的群体形态
特征点(包括菌落大小、颜色、表面特征、质地)和个
体形态特点(包括菌丝、子实体和孢子形态)[11-12]。
1.2.3 液体发酵及产物提取 取菌丝块接种于装
有400mL PDA液体培养基的三角瓶中,28℃、120
r·min-1摇床培养7d,发酵产物经4 000r·min-1
离心15min后,分别获取真菌发酵液与菌丝体。发
酵液采用乙酸乙酯萃取,然后减压旋转蒸干溶剂,获
得浸膏。分别称取浸膏按浸膏计算,用于 MTT测
定用的样品设置为5个浓度(0.01、0.10、1.00、
10.00、100.00g·mL-1)。
1.2.4 MTT法鉴定内生真菌代谢产物抗肿瘤活
性[13] 以5-氟尿嘧啶作为阳性对照药,以 RPMI
1640培养基稀释至用药浓度20mg·L-1。采用体
外细胞毒 MTT(Methyl thiazolyl tetrazolium)法测
定发酵液抗肿瘤活性。把培养好的人肝癌细胞Bel-
7402、人肺癌细胞 A549、人胃癌细胞BGC823和人
结肠癌细胞 HCT-8,用1640培养液制成1×105
mL-1的细胞悬浮液接种到96孔培养板,每孔100
μL。次日加入含不同浓度药物(2.3中的5个浓度)
及相应溶剂对照的新鲜培养基,每孔加100μL
(DMSO及新鲜培养基溶解样品,DMSO终质量分
数<0.5%),每组设3个平行孔,于37℃继续培养。
加药物48h后,弃上清,每孔加入20μL MTT(5g
·L-1,0.01mol PBS稀释)溶液,继续孵育4h,吸
出细胞上清液,每孔加入DMSO溶液100μL,振荡
器振荡5min,用酶标仪在参考波长450nm,检测波
长570nm条件下测定吸收度值,并重复测定3次,
计算平均值。以溶剂对照处理的肿瘤细胞为对照
组,用下面公式计算药物对肿瘤细胞的抑制率,并计
算IC50值:抑制率/%=[(对照组平均吸收度值-给
药组平均吸收度值)/对照组平均吸收度值]×100。
1.2.5 数据统计与分析 采用SPSS 10.0软件,
方差分析p<0.05为有显著性统计学意义[14]。
011 西北林学院学报 27卷
2 结果与分析
2.1 内生真菌种群组成及分布
从昆明山海棠植物中共分离到37株内生真菌,
经微生物学形态观察,初步鉴定为2目,4科,8属(表
1)。在分离获得的37株内生真菌中,廉孢霉属最多,
为8株,占21.62%;其次是丝核菌属,各为7株,占
18.92%;青霉属5株,占13.51%。这3属为昆明山
海棠的内生真菌优势属,占总数的54.05%。
昆明山海棠内生真菌在不同部分分布也是不相
同的,其中根部分布较多为24株,茎中较少为13株。
这些寄生于植物器官中的内生真菌,在根中的种类和
数量较多,而在茎中的种类和数目较少(表1)。
表1 昆明山海棠内生真菌种群组成及分布
Table 1 Endophytic fungi isolated fromT.hypoglaucum
目 科 属 n 根 茎
丛梗孢目 丛梗孢科 青霉属 (Penicillium) 5 4 1
木霉属 (Trichoderma) 4 3 1
轮枝孢属(Verticillium) 4 4 0
暗梗孢科 弯孢属 (Curvularia) 2 1 1
交链孢霉属 (Alternaria) 4 1 3
链格孢 (Alternaria) 3 2 1
瘤座孢科 廉孢霉属 (Fusarium) 8 4 4
无孢目 无孢科 丝核菌属 (Rhizoctonia) 7 5 2
注:n为根和茎中分离得到的菌株总数。
2.2 乙酸乙酯萃取物细胞毒活性
在37株供测菌株中,共有11株内生真菌代谢
产物对4株供测肿瘤细胞具有不同细胞毒作用,占
总供测菌株的29.73%,其中3个菌株具有显著细
胞毒作用(表2)。这3个菌株中,8﹟ 和9﹟ 菌株都
是从根中分离得到,33﹟ 菌株是从嫩茎中分离得到。
其中8﹟ 和33﹟ 菌株分别针对肿瘤细胞A549(0.02
μg·mL
-1)和BGC823(0.19μg·mL
-1)体现出显
著的细胞毒作用。
表2 具显著细胞毒作用的内生真菌
Table 2 Cytotoxic activities of endophytic fungi isolated
菌株
IC50/(μg·mL-1)
Bel-7402 A549 BGC823 HCT-8
8﹟ >50 0.02 9.45 >50
9﹟ >50 8.91 >50 6.02
33﹟ >50 10.02 0.19 >50
3 结论与讨论
从昆明山海棠植物中共分离得到37株内生真
菌,其普遍存在于植株的根和茎中,但根中含菌株
数量高,茎中低。这可能与根的生长年限较长有关,
本研究中根的生长年限为3年,而所取的嫩茎仅为
当年生长。这与我们前期研究中雷公藤在根和茎中
的菌株分布情况是相同的,根中菌株数量明显多于
茎中。但是雷公藤中菌株数量明显比昆明山海棠中
分离得到的多,这可能与采集的日期及环境不同有
关。本研究昆明山海棠采集的时间为12月份,天气
偏冷,菌株数量明显减少。昆明山海棠与雷公藤中
分离得到的菌株种属大部分相同,同时结合植物中
化学成分具有一定的相似性[15-16],进一步说明内生
真菌与植物的代谢物质具有一定相关性。
37株内生真菌萃取物对不同肿瘤细胞 Bel-
7402、A549、BGC823、HCT-8生长抑制试验结果显
示,其中11株菌株均具有不同程度的细胞毒活性,
3株菌株具有较强的选择性细胞毒活性。
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