四株植物内生真菌次生代谢产物及其生物活性

来源 :中国农业大学 | 被引量 : 1次 | 上传用户:hulisheng
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植物内生真菌(Plant endophyticfungi)指那些其生活史中的一定阶段或者全部阶段存在于健康植物组织或器官的内部,并不会引起宿主植物产生明显病害症状的真菌。植物内生真菌能够产生种类丰富且活性多样的次生代谢产物,是一类正在开发的生物资源。本论文以两株欧美107 杨(Populus deltoides × nigra)内生真菌 Ponipodef12(Hyalodendriella sp.)和 Ponipodef09(Botryosphaeria dothidea)以及两株罗汉果(Siraitia grosvenorii)内生真菌 Sigrf05(Pleosporales sp.)和Sigrf10(Lophiostoma sp.)为研究对象,分离和鉴定它们的次生代谢产物,并对得到的单体化合物的抗细菌、抗真菌、抑制乙酰胆碱酯酶、抗线虫、抗肿瘤、抗病毒以及杀蚊幼虫活性进行评价,在此基础上初步探讨化合物之间可能的构效关系。同时对两个主要活性次生代谢产物Botrallin和TMC-264的快速分离制备工艺进行优化。主要结果如下。(1)采用减压硅胶柱层析、葡聚糖凝胶柱层析、中低压硅胶柱层析、半制备型高效液相色谱层析等分离纯化手段,从内生真菌Ponipodef12的乙酸乙酯粗提物中共分离纯化得到21个单体化合物。运用IR、UV、ORD、HR-ESI-MS、NMR、CD以及化学转化等多种方法并与其相关的文献比对,对化合物的结构进行了详细的阐明。在这21个化合物中,包含11个二苯并-α-吡喃酮类化合物,其中P12-14、P12-20和P12-23为3个新化合物,分别命名为Hyalodendriol C、Hyalodendriol A 和 Hyalodendriol B;另外 8 个为已知化合物,分别鉴定为 Penicilliumolide B、Alternariol 9-methyl ether、Palmariol B、TMC-264、Penicilliumolide D、Graphislactone A、Alternariol以及Rhizopycnin D,其中P12-10首次作为天然产物被分离并报道。同时还有8个十四元二羟基苯甲酸内酯类化合物(P12-17、P12-18、P12-21、P12-24、P12-25、P12-26、P12-28 及 P12-29),分别命名为Hyalodendriellins A-F,它们均作为新化合物首次被报道。另外,P12-11和P12-12为2个酰胺类生物碱,其中P12-11为新化合物。活性研究结果表明,化合物P12-9、P12-14、P12-15和P12-16对4株供试植物病原细菌表现出很好的抑制活性;化合物P12-9、P12-14和P12-16可明显抑制稻瘟菌孢子萌发,其中P12-16的抑制效果与阳性对照多菌灵相当;化合物P12-1、P12-9和P12-23对乙酰胆碱酯酶表现出中等抑制活性:化合物P12-25可抑制秀丽隐杆线虫(Caenorhabditis elegans)和南方根结线虫(Meloidogyne incongnita)的生长;化合物 P12-9对5株供试人体肿瘤细胞的生长表现出了很好的抑制活性,该化合物对单纯性疱疹病毒HSV-1和HSV-2表现出很好的抑制作用,与阳性对照(阿昔洛韦)相当。共有9个化合物对埃及伊蚊(Aeddes aegypti)幼虫的生长表现出抑制活性,其中化合物P12-11活性最好,其LC50和LC90值分别为5.93和20.99 μg/mL,与阳性对照鱼藤酮相当。(2)从内生真菌Ponipodef09乙酸乙酯层粗提物中共分离并鉴定了 10个化合物,其中有4个(P09-1、P09-2、P09-3和P09-6)为苯并-α-吡喃酮类化合物;化合物P09-4和P09-5为苯并呋喃酮(苯酞)类化合物,其中3-(1-羟丙基)-7-羟基苯酞(P09-4)作为新化合物首次被报道,而P09-5首次作为天然产物被报道。化合物P09-7为苯乙酮酸;化合物P09-8、P09-9和P09-10为3个腺苷化合物。活性研究结果表明,化合物P09-4和P09-5表现对4株供试植物病原细菌出较好的抗细菌活性;化合物P09-2、P09-3和P09-4对稻瘟菌孢子萌发表现出了中等的抑制活性;化合物P09-4对5株人体肿瘤细胞的抑制效果最好,其中对人结肠癌细胞HCT-116的IC50值仅为1.80 μM;化合物P09-4对埃及伊蚊幼虫的生长表现出很好的抑制活性,其LC50和LC90值分别为3.56和10.69 μg/mL,与阳性对照鱼藤酮相当。(3)从内生真菌Sigrf05的乙酸乙酯提取物中分离并鉴定了 7个次生代谢产物,它们均属于α-吡喃酮类化合物,其中有6个(S05-3、S05-4、S05-5a、S05-5b、S05-6及S05-8)为新化合物,同时还有一个该类的已知化合物Clearanol A(S05-7)。活性研究结果表明,化合物S05-8对4株供试植物病原细菌表现出较好的抗细菌活性,其的IC50值在44.29-63.06 μM之间;化合物S05-3、S05-4、S05-5a及S05-5b对稻瘟菌孢子萌发表现出中等的抑制活性,其中化合物S05-5a的活性最强,其IC50值为47.77 μg/mL,其它3个化合物的IC50值在51.08-111.50 μg/mL之间。化合物S05-4和S05-8对5株人体肿瘤细胞有较强的抑制活性,其中S05-4对人胃癌细胞BGC-823的IC50值仅为1.26 μM,而S05-8对人结肠癌细胞HCT-116的IC50值仅为1.17μM。(4)从内生真菌Sigrf10的乙酸乙酯提取物中分离并鉴定了 6个次生代谢产物,其中S10-3和S10-4属于α-吡啶酮类化合物;而S10-5、S10-6、S10-12以及S10-14为4个新的α-吡喃酮类化合物。活性研究结果表明,化合物S10-3和S10-4对四株植物病原细菌表现出较好的抑制活性,它们的IC50值分别在35.68-44.85和35.66-40.44 μM之间。化合物S10-5和S10-6对稻瘟菌的孢子萌发表现出中等的抑制活性,它们的IC50值分别为86.61和81.67 μg/mL。(5)建立了利用高速逆流色谱(HSCCC)和半制备型高效液相色谱(Semi-PHPLC)从内生真菌Ponipodef12中快速分离制备两个主要二苯并-α-吡喃酮类化合物Botrallin和TMC-264的方法,溶剂体系为正己烷:乙酸乙酯:甲醇:水=1.2:1:0.9:1(v/v)。对300 mg粗提物进行120 min的HSCCC分离,后进一步通过半制备型HPLC进行纯化,最终得到17.0 mg的化合物Botrallin和14.8 mg的化合物TMC-264。(6)利用大孔吸附树脂SP825L对内生真菌Ponipodef12中两个主要二苯并-α-吡喃酮类化合物Botrallin和TMC-264进行纯化,确立了该树脂对两个目标化合物的最佳分离和纯化的条件。其中最佳吸附条件为:样品液的初始pH值为5,上样体积为28 BV,流速为3 BV/h,,温度为25℃;最佳解吸附条件确定为:乙醇浓度50%,流速4 BV/h,洗脱体积7 BV。在上述条件下,经大孔吸附树脂SP825L纯化后,化合物Botrallin和TMC-264的的纯度分别提高了 9.48倍和25.51倍,回收率分别为88.85%和94.90%。论文研究结果为内生真菌Ponipodef12、Ponipodef09、Sigrf05及Sigrf10中生物活性物质的开发与利用、新药的创制,以及揭示内生真菌的生理生态功能提供了依据。
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