基本信息
- 項目名稱：
- 合成喹諾里西啶生物堿的苦豆子內生真菌的分離與鑒定
- 小類：
- 生命科學
- 大類：
- 自然科學類學術論文
- 簡介：
- 苦豆子的主要有效成分為喹諾里西啶類生物堿，具有多種藥理活性，但其儲量急劇下降，嚴重威脅苦豆子植物資源和干旱區(qū)草原生態(tài)環(huán)境。本研究擬從苦豆子中培養(yǎng)出能合成喹諾里西啶類生物堿的內生真菌，并確定其種屬，為進一步對該類真菌進行遺傳選育、生物合成喹諾里西啶生物堿藥物等奠定基礎，為苦豆子資源和西部生態(tài)的保護提供科學依據。
- 詳細介紹：
- 苦豆子是豆科槐屬多年生草本植物，廣泛分布于我國新疆、寧夏、甘肅、內蒙古等西部省區(qū)，其分布面積可達180萬公頃?？喽棺右匀?、根、種子入藥，被載入《美國藥典》和《中國藥典》。目前，已從苦豆子中分離出生物堿類、黃酮類、有機酸等，其中苦參堿、氧化苦參堿、槐果堿等喹諾里西啶生物堿是苦豆子的主要有效成分，具有抗腫瘤、抗炎、抗病毒、抗寄生蟲、免疫調節(jié)等藥理活性作用，已廣泛用于乙型病毒性肝炎、慢性腸炎、陰道炎等臨床疾病的治療和抗腫瘤藥物的開發(fā)，每年為國家創(chuàng)造巨大的經濟效益。 苦豆子抗寒耐旱，耐鹽堿，抵沙壓，抗風蝕，廣泛分布于海拔1000～2000 m的荒漠、半荒漠地區(qū)草地，是良好的防風固沙植物；苦豆子固氮作用強，還可有效改良土壤；苦豆子花期長，也是很好的蜜源植物；另據報道，提取生物堿后的苦豆子殘渣，無毒，適口性好，蛋白質含量高，可用于生產高蛋白飼料，對于發(fā)展荒漠區(qū)的畜牧業(yè)生產也具有積極作用。因此，合理開發(fā)苦豆子資源，不僅對保障人類健康有重要作用，而且還會帶來重大的社會、經濟和環(huán)境效益。但近年來，隨著臨床醫(yī)療對苦豆子生物堿需求的不斷增加，人為的濫采濫挖致使大批草場退化，水土流失，苦豆子儲量急劇下降，嚴重威脅著苦豆子的可持續(xù)開發(fā)和利用以及西部草地的生態(tài)平衡。 多年來，我國學者圍繞著苦豆子的資源調查、人工種植、植物組織培養(yǎng)、生物堿人工化學合成等方面進行了積極的探索，試圖在保護現(xiàn)有植物資源的基礎上，達到合理利用苦豆子的目的。但由于周期長、成本高、收效低等原因，仍然未能改變苦豆子植物資源日趨匱乏的局面。近年來，各種藥用植物內生真菌的研究和開發(fā)，為苦豆子植物資源的保護和合理利用帶來了福音。大量研究表明，諸多藥用植物內生真菌在人工培養(yǎng)的條件下，可以合成宿主植物的生物活性物質。Stierle等（1993）從稀有植物短葉紫杉的樹皮中分離出1株內生真菌，能產生抗腫瘤藥物——紫杉醇，掀起了人類研究植物內生真菌生物活性物質的熱潮。目前，各國學者從紅豆杉、長春花、桃兒七、德國鳶尾、銀杏、喜樹等珍貴植物中分離出一些內生真菌，人工培養(yǎng)后能產生具有抗腫瘤、抗病毒作用的生物活性成分，廣泛用于抗腫瘤、抗病毒藥物的生物合成，有效降低了藥物成本和人類對珍稀植物資源的破壞。 目前，人們主要對苦豆子內生細菌、內生放線菌進行了研究，但苦豆子內生真菌的研究較少。王蘭等（2007）對苦豆子內生真菌進行研究，分離出1株對小麥赤霉等6種病原菌具有不同程度抑制作用的內生真菌，與苦豆子生物堿的作用相近；但苦豆子中合成喹諾里西啶類生物堿內生真菌的研究還未見報道。 本試驗對寧夏永寧縣和平羅縣兩個采集地點的苦豆子內生真菌進行了分離培養(yǎng)，并提取和分離了真菌菌絲的生物堿，應用薄層色譜法對真菌的生物堿成分進行了檢測。與苦豆子植物生物堿的比較結果顯示，菌株E3的菌絲中含有與苦豆子植物類似的喹諾里西啶類生物堿，可以初步確定該菌株在體外培養(yǎng)的環(huán)境中，能夠產生與苦豆子植物類似的喹諾里西啶類生物堿。E3菌株在各種培養(yǎng)基上生長均不能產生分生孢子和分生孢子梗等無性繁殖結構，無法從形態(tài)上對E3菌株進行種屬分類。本試驗對E3菌株的ITS-5.8S rDNA片段進行了擴增和測序，根據序列信息對該菌株進行了遺傳進化分析，確定E3菌株與鐮刀屬真菌的親緣關系最為接近，初步確定該菌株為鐮刀屬真菌。但E3菌株不產生分生孢子和分生孢子梗等無性繁殖結構，要對其進行準確的種屬劃分還需要對E3菌株進行體外誘孢試驗。
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作品專業(yè)信息
撰寫目的和基本思路
- 苦豆子及其喹諾里西啶類生物堿成分具有較高藥用價值和經濟價值，但其儲量急劇下降，嚴重威脅著該植物資源的可持續(xù)利用和生態(tài)平衡。本研究旨在開發(fā)苦豆子中能合成喹諾里西啶類生物堿的內生真菌，為苦豆子植物資源保護利用和該類生物堿的生物合成提供新的思路。本研究從苦豆子中分離篩選能夠合成該類生物堿的苦豆子內生真菌并分類鑒定，為進一步對真菌進行遺傳選育、生物合成生物堿藥物奠定基礎。
科學性、先進性及獨特之處
- 1、科學性：植物中普遍存在能夠產生其生物活性物質的內生真菌，苦豆子中產生喹諾里西啶生物堿內生真菌的開發(fā)可為苦豆子植物資源的保護提供依據，為喹諾里西啶生物堿藥物的生產提供新的思路。 2、先進性及其獨特之處：合成喹諾里西啶生物堿的苦豆子內生真菌的分類和鑒定，將為進一步人工菌種選育，工業(yè)化發(fā)酵合成喹諾里西啶生物堿藥物奠定基礎。
應用價值和現(xiàn)實意義
- 研究結果將為該類真菌的遺傳選育、生物合成喹諾里西啶生物堿藥物等奠定基礎，為苦豆子資源和西部生態(tài)的保護提供科學依據。
學術論文摘要
- 【目的】確定苦豆子中是否存在產生喹諾里西啶生物堿的內生真菌。【方法】對苦豆子內生真菌進行分離，應用薄層色譜法對菌絲中喹諾里西啶生物堿進行檢測，篩選可生成喹諾里西啶生物堿的內生真菌；通過形態(tài)學觀察，應用聚合酶鏈反應對5.8S rDNA-ITS序列進行擴增，并對擴增序列進行分析，構建系統(tǒng)發(fā)育樹，對其進行種屬分類。【結果】篩選出1株可以產生喹諾里西啶生物堿的內生真菌E3，根據5.8S rDNA-ITS序列分析結果對E3進行種屬分類，確定E3為鐮刀屬真菌。【結論】苦豆子中存在生成喹諾里西啶生物堿的內生真菌。
獲獎情況
- 1、于2011年4月榮獲寧夏大學大學生創(chuàng)新實驗“一等獎” 2、于2011年5月榮第七屆“挑戰(zhàn)杯”寧夏大學大學生課外學術科技作品競賽"一等獎"
鑒定結果
- 從苦豆子植物中共分離到27株真菌,初步確定27株真菌中有1株真菌能夠產生與苦豆子植物喹諾里西啶生物堿成分相似的生物堿,并初步確定該菌株為鐮刀屬真菌。
參考文獻
- [1] 龔明福,林世利,賀江舟, 孫曉棠,韋革宏.苦豆子內生細菌的分離及拮抗菌的篩選[J].塔里木大學學報,2006,18(4):68-70. [2] 顧沛雯.寧夏干旱荒漠區(qū)苦豆子內生頡頏細菌的篩選及其抑菌物質研究初報[J].中國植保導刊,2009, 29(1): 5-8. [3] 顧沛雯.苦豆子(Sophora alopecuroides)內生頡頏細菌的篩選及鑒定[J].農業(yè)科學研究,2010,31(1):1-3. [4] 曹鵬,朱永興,韋革宏.寧夏野生苦豆子中內生菌的分離及拮抗細菌的篩選[J].安徽農業(yè)科學, 2010,38(24):13098-13099. [5] 王蘭,王龍清,陳小飛.苦豆子內生真菌的分離和拮抗生防菌的篩選[J].塔里木大學學報,2007,19(6): 13-16. [6] 李曉鶯,曹有龍,貝盞臨,苦豆子組織培養(yǎng)初步研究[J].甘肅農業(yè)科技,2004,(12):12-14. [7] 顧宏霞,劉婧,何黎琴,王效山.氧化苦參堿的合成[J].化學世界,2009,(5):297-298. [8] 劉吉華,余伯陽.喜樹內生真菌的分離及其抗腫瘤活性代謝產物的篩選方法[J].植物資源與環(huán)境學報,2004,13(4):6-10.
同類課題研究水平概述
- 多年來，我國學者圍繞著苦豆子的資源調查、人工種植、植物組織培養(yǎng)、生物堿人工化學合成等方面進行了積極的探索，試圖在保護現(xiàn)有植物資源的基礎上，達到合理利用苦豆子的目的。但由于周期長、成本高、收效低等原因，仍然未能改變苦豆子植物資源日趨匱乏的局面。近年來，各種藥用植物內生真菌的研究和開發(fā)，為苦豆子植物資源的保護和合理利用帶來了福音。大量研究表明，諸多藥用植物內生真菌在人工培養(yǎng)的條件下，可以合成宿主植物的生物活性物質。Stierle等（1993）從稀有植物短葉紫杉的樹皮中分離出1株內生真菌，能產生抗腫瘤藥物——紫杉醇，掀起了人類研究植物內生真菌生物活性物質的熱潮。目前，各國學者從紅豆杉、長春花、桃兒七、德國鳶尾、銀杏、喜樹等珍貴植物中分離出一些內生真菌，人工培養(yǎng)后能產生具有抗腫瘤、抗病毒作用的生物活性成分 ，廣泛用于抗腫瘤、抗病毒藥物的生物合成，有效降低了藥物成本和人類對珍稀植物資源的破壞。 目前，人們主要對苦豆子內生細菌、內生放線菌進行了研究，但苦豆子內生真菌的研究較少。王蘭等（2007）對苦豆子內生真菌進行研究，分離出1株對小麥赤霉等6種病原菌具有不同程度抑制作用的內生真菌，與苦豆子生物堿的作用相近；但苦豆子中合成喹諾里西啶類生物堿內生真菌的研究還未見報道。
