紅樹(shù)林放線(xiàn)菌及其代謝產(chǎn)物多樣性

解修超 ，阮昌應(yīng)，洪 亮，楊 建

（1.陜西理工學(xué)院 生物科學(xué)與工程學(xué)院，陜西漢中 723001；2.陜西省食藥用菌工程技術(shù)研究中心，陜西漢中 723001；3.紅河學(xué)院 云南省高校農(nóng)作物優(yōu)質(zhì)高效栽培與安全控制重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，云南蒙自 661100）

放線(xiàn)菌廣泛存在于不同的自然生態(tài)環(huán)境中，種類(lèi)豐富，代謝產(chǎn)物多樣，具有重要的實(shí)際用途和巨大的經(jīng)濟(jì)價(jià)值.但經(jīng)過(guò)近幾十年來(lái)大規(guī)模的篩選后，希冀從陸地分離獲得新的菌種變得日益困難.所以近幾年，人們開(kāi)始把目光轉(zhuǎn)向海洋深處、火山口地帶及植物組織內(nèi)部等特殊的生態(tài)環(huán)境.

紅樹(shù)林是分布于熱帶、亞熱帶海岸潮間帶的木本植物群落，是熱帶海岸地帶一種重要的濕地類(lèi)型和重要的生態(tài)系統(tǒng).該地帶的土壤由于處于咸淡水交匯的特殊環(huán)境，所以兼具海洋與陸地的性質(zhì)，是海岸線(xiàn)生態(tài)關(guān)鍵區(qū).具有高生產(chǎn)力、高歸還率、高分解率的三高特點(diǎn)，同時(shí)它又不斷接受紅樹(shù)林植物的供養(yǎng)、庇護(hù)，蘊(yùn)藏著極為豐富獨(dú)特的微生物資源[1].該研究對(duì)紅樹(shù)林放線(xiàn)菌及其次級(jí)代謝產(chǎn)物多樣性方面做一概述.

1 紅樹(shù)林概況

目前全世界的紅樹(shù)林面積約為1400萬(wàn)公頃，其中分布密度最高的是在印度洋和太平洋的臨海地帶.根據(jù)國(guó)際紅樹(shù)林組織所列，全世界目前有62科30屬243種的紅樹(shù)林植物.我國(guó)現(xiàn)有紅樹(shù)面積15122公頃，共有紅樹(shù)植物12科16屬27種1個(gè)變種，主要集中在海南、廣西和廣東三省[2].

2 紅樹(shù)林放線(xiàn)菌多樣性

紅樹(shù)林放線(xiàn)菌具有豐富的多樣性.它廣泛棲息于動(dòng)植物體表、體內(nèi)、土壤及海底沉積物中.主要包括鏈霉菌屬(Streptomyces)、小單孢菌屬(Micromonospora)、馬杜拉放線(xiàn)菌屬(Actinomadura)、擬諾卡氏菌屬(Nocardiopsis)、疣孢菌屬(Verrucosispora)、繼生菌屬(Jishengella)以及游動(dòng)放線(xiàn)菌屬(Actinoplanes)等.已從紅樹(shù)林中分離的放線(xiàn)菌在各主要放線(xiàn)菌科、屬中都有分布，但其優(yōu)勢(shì)菌群一般為鏈霉菌屬和小單胞菌屬.

2.1 紅樹(shù)林土壤放線(xiàn)菌多樣性

土壤是放線(xiàn)菌生活的大本營(yíng)，含有豐富多樣的放線(xiàn)菌資源.仝林燕[3]對(duì)湛江紅樹(shù)林灘涂放線(xiàn)菌進(jìn)行分離鑒定時(shí)，發(fā)現(xiàn)35株菌屬于鏈霉菌屬，1株菌屬于擬諾卡氏菌屬.駱耐香等[4]，從廣西北海及防城港紅樹(shù)林根系土壤中分離出15株典型的放線(xiàn)菌，經(jīng)16S rDNA序列比對(duì)顯示，其中有12株屬于鏈霉菌屬，是常見(jiàn)菌屬，3株屬于擬諾卡氏菌屬，為稀有放線(xiàn)菌.肖靜等[5]從福建漳江口紅樹(shù)林自然保護(hù)區(qū)的土壤沉積物中分離得到163株放線(xiàn)菌，經(jīng)16S rDNA的序列多樣性分析發(fā)現(xiàn)其中89 %為鏈霉菌屬、3.7 %為馬杜拉放線(xiàn)菌屬(Actinomadura)、6.1 %為小單胞菌屬、0.6 %為糖單孢菌屬(Saccharomonospora)和擬諾卡氏菌屬.

2.2 紅樹(shù)林內(nèi)生放線(xiàn)菌多樣性

唐依莉等[6]從紅樹(shù)植株不同部位分離內(nèi)生放線(xiàn)菌，用16S rRNA 基因序列分析鑒定到屬，共分離得到內(nèi)生放線(xiàn)菌52株，分別屬于小單孢菌屬47株，鏈霉菌屬3株，疣孢菌屬1株和繼生菌屬1株.魏玉珍等 從廣西山口國(guó)家紅樹(shù)林生態(tài)自然保護(hù)區(qū)采集了真紅樹(shù)植物和半紅樹(shù)植物的根、莖、葉及胚軸等組織樣品，從中分離得到118株放線(xiàn)菌.對(duì)其進(jìn)行篩選后，在77株陽(yáng)性菌株中，44株為鏈霉菌屬，25株為小單孢菌屬，3株為糖絲菌屬(Saccharothrix)，3株為諾卡氏菌屬(Nocardia)，1株為擬諾卡氏菌屬，1株為倫茨氏菌屬(Lentzea).

3 紅樹(shù)林放線(xiàn)菌活性代謝產(chǎn)物的研究進(jìn)展

3.1 抗菌抗病毒類(lèi)

詹萍等[8]從紅樹(shù)林樣品中分離得到30株放線(xiàn)菌，其中No.15對(duì)4株指示菌(大腸桿菌、金黃色葡萄球菌、黑曲霉、釀酒酵母菌)均有明顯的抗菌活性.梁碧怡等[9]從廣東沿海原生態(tài)紅樹(shù)植物根部泥樣中，分離得到177株放線(xiàn)菌，并篩出44 株具有抗分枝桿菌的活性的放線(xiàn)菌，首次揭示了紅樹(shù)林放線(xiàn)菌是好的抗分枝桿菌先導(dǎo)化合物的資源.李逾等[10]，對(duì)黃槿、秋茄、海漆3種紅樹(shù)植物中分離出的內(nèi)生放線(xiàn)菌進(jìn)行了抗H1N1病毒的活性篩選，并對(duì)活性菌株HA12210進(jìn)行了鑒定，發(fā)現(xiàn)其發(fā)酵液稀釋20倍后對(duì)H1N1病毒的抑制率仍達(dá)到73.2 %.袁桂峰等[11]對(duì)廣西北海紅樹(shù)林土壤中的放線(xiàn)菌進(jìn)行分離和鑒定，成功分離和鑒定了二株具有抗菌活性的菌株BH200951和BH200954，其中BH200951的發(fā)酵液對(duì)G+菌的抑制作用要強(qiáng)于對(duì)G-菌的抑制作用，BH200954卻正好相反.Rajaretinam Rajesh Kannan等[12]，從紅樹(shù)林共生鏈霉菌屬PVRK-1中分離出了具有抗甲氧西林金黃色葡萄球菌的活性小分子物質(zhì).

3.2 抗腫瘤類(lèi)

周中流等[13]從我國(guó)湛江紅樹(shù)林采集的海泥樣品中分離得到了72株放線(xiàn)菌， 18%的放線(xiàn)菌發(fā)酵液具有不同程度的細(xì)胞毒活性，其中N2010-37和N2010-68兩株放線(xiàn)菌發(fā)酵液對(duì)肺癌細(xì)胞A549和人類(lèi)慢性髓性白血病細(xì)胞K56有顯著的作用.李蓉等[14]從深圳福田紅樹(shù)林根際于不同季節(jié)采集土樣中分離得到95株放線(xiàn)菌，采用MTT法測(cè)定了它們對(duì)肺癌細(xì)胞A549、白血病細(xì)胞株K562兩種腫瘤細(xì)胞的細(xì)胞毒活性，其中21%放線(xiàn)菌發(fā)酵液具有細(xì)胞毒活性， s33、s62、s65和s68這4株放線(xiàn)菌發(fā)酵液可以抑制5種以上的真菌，并對(duì)以上兩種腫瘤細(xì)胞株均有作用.Rattanaporn Srivibool等[15]從泰國(guó)灣東海岸的紅樹(shù)林沉積物中分離出了一株菌CH54-4，屬于鏈霉菌屬，在對(duì)其進(jìn)行研究中，發(fā)現(xiàn)對(duì)G+菌、G-菌和真菌具有很強(qiáng)的抑菌活性，同時(shí)也發(fā)現(xiàn)其對(duì)乳腺癌細(xì)胞也具有較強(qiáng)的抑制活性，其IC50為2.91 μg/ml.

3.3 殺蟲(chóng)活性類(lèi)

曾慶飛等[16]從海南省東寨港紅樹(shù)林底泥樣品中共分離出216株放線(xiàn)菌，其中有6株對(duì)根結(jié)線(xiàn)蟲(chóng)有拮抗作用，且菌株HA10002具有較強(qiáng)的活性和遺傳穩(wěn)定性.陶玲等[17]從紅樹(shù)林放線(xiàn)菌I07A-01824的次級(jí)代謝產(chǎn)物中分離得到了對(duì)殺死線(xiàn)蟲(chóng)具有較強(qiáng)作用的活性物質(zhì)，并且該菌株的次級(jí)代謝產(chǎn)物可以穩(wěn)定存在，化學(xué)結(jié)構(gòu)為5，8-二烯十四酸，為一不飽和脂肪酸，27.3 mg/L劑量下開(kāi)始顯示出對(duì)秀麗隱桿線(xiàn)蟲(chóng)有活性，其24h后的IC50值為162.8 mg/L.

3.4 抑藻活性類(lèi)

有害赤潮肆虐于世界各國(guó)沿海，是國(guó)際社會(huì)共同關(guān)注的重大海洋環(huán)境問(wèn)題和生態(tài)災(zāi)害.鄭小偉等[18]從福建云霄國(guó)家紅樹(shù)林自然保護(hù)區(qū)灘涂沉積物樣品中，共分離獲得521株純培養(yǎng)物.通過(guò)檢測(cè)綠藻門(mén)(Chlorophyta)的鹽生杜氏藻(Dunaliella salina)和自養(yǎng)小球藻(Chlorella autotrophica)，發(fā)現(xiàn)它們具有較強(qiáng)抑藻作用.綜合形態(tài)特征、生理特征以及系統(tǒng)發(fā)育分析的結(jié)果后，鑒定該菌株為滅癌素鏈霉菌.目前大部分研究中的溶藻放線(xiàn)菌都是從土壤中分離得到的[19].

3.5 免疫調(diào)節(jié)活性類(lèi)

裴華等[20]對(duì)分離自海南紅樹(shù)林鏈霉菌的胞外多糖(exopolysaccharide，EPS)進(jìn)行了免疫調(diào)節(jié)活性研究，以小鼠遲發(fā)型過(guò)敏反應(yīng)、血清溶血素測(cè)定以及巨噬細(xì)胞吞噬實(shí)驗(yàn)探討EPS的免疫調(diào)節(jié)活性，并以流式細(xì)胞儀測(cè)定脾臟淋巴細(xì)胞亞群.結(jié)果顯示，EPS對(duì)小鼠免疫應(yīng)答多項(xiàng)指標(biāo)具有一定的正向調(diào)節(jié)作用(P＜0.05)，CD4+T細(xì)胞數(shù)量、CD4+/CD8＋比率明顯高于正常對(duì)照組，所以此種產(chǎn)自鏈霉菌的EPS具有一定的免疫調(diào)節(jié)活性.

4 展望

閆麗萍等[21]對(duì)紅樹(shù)環(huán)境和非紅樹(shù)環(huán)境中的海泥、海草等進(jìn)行放線(xiàn)菌分離篩選，共得到168株放線(xiàn)菌，其中162株來(lái)自紅樹(shù)林樣品，從非紅樹(shù)樣品中幾乎分離不到放線(xiàn)菌.Jensen Penical等[22]曾對(duì)Bahamas近海75個(gè)樣品進(jìn)行放線(xiàn)菌的分離，從紅樹(shù)林泥樣中分離到放線(xiàn)菌的幾率以及總數(shù)均高于海沙、礁石、海草樣品.他們從紅樹(shù)林五個(gè)樣品中篩選到47株放線(xiàn)菌，而從海草中僅分離到3株放線(xiàn)菌.這個(gè)結(jié)果充分顯示了紅樹(shù)樣品相對(duì)于非紅樹(shù)樣品的優(yōu)勢(shì).

隨著生物學(xué)技術(shù)的發(fā)展和人類(lèi)對(duì)紅樹(shù)林放線(xiàn)菌認(rèn)識(shí)的加深，不久的將來(lái)會(huì)有更多的紅樹(shù)林放線(xiàn)菌活性代謝產(chǎn)物被人類(lèi)發(fā)現(xiàn).雖然目前已有部分產(chǎn)物被應(yīng)用于醫(yī)療與病蟲(chóng)害防治，但是要廣泛應(yīng)用于人類(lèi)的生產(chǎn)和生活，還需要進(jìn)一步研究.所以，要充分利用我國(guó)紅樹(shù)林放線(xiàn)菌的資源優(yōu)勢(shì)，研究開(kāi)發(fā)具有我國(guó)自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的紅樹(shù)林放線(xiàn)菌天然產(chǎn)物，不僅具有必要性，而且具有美好的產(chǎn)業(yè)化前景.

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