秦嶺植物源抗菌活性物質的研究進展

藺蓓蓓　徐尤美　吳三橋　陳琛

摘要 綜述了秦嶺植物資源抗菌活性物質的分類及抑菌作用（抗細菌、抗真菌、抗植物病原菌等），指出了目前植物抗菌活性物質研究中存在的問題，并展望了今后的研究方向，為研究和開發(fā)秦嶺植物抗菌活性物質提供參考。

關鍵詞 秦嶺植物；次生代謝產物；抗菌活性；病原微生物

中圖分類號 S482.2+92 文獻標識碼 A 文章編號 0517-6611（2018）13-0015-05

Progress on Antimicrobial Substances in Qinling Mountains

LIN Beibei，XU Youmei，WU Sanqiao et al

（ChineseGerman Joint Institute for Natural Product Research/Shaanxi Engineering Research Center of Tall Gastrodia Tuber and Medical Dogwood/College of Biological Science and Engineering，Shaanxi University of Technology/QinlingBashan Mountains Bioresources Comprehensive Development C.I.C.，Hanzhong，Shaanxi 723000）

Abstract We summarized classification and bacteriostatic action of antimicrobial activities in plant resources in Qinling Mountains，pointed out the problems in the research on plant antimicrobial activities at present，and put forward the future research direction，so as to provide reference for the future research and development of the antimicrobial activity of Qinling plants.

Key words Plants from Qinling Mountains；Secondary metabolites；Antimicrobial activities；Pathogenic bacterium

秦嶺是我國南北自然地理分界線，也是長江、黃河兩大水系的分水嶺，是東亞兩大植物區(qū)系、中國喜瑪拉雅森林亞區(qū)以及日本森林亞區(qū)的交匯地區(qū)，由于其獨特的地理位置，孕育了種類獨特、豐富多樣的植物資源[1]，是我國重要的生物多樣性自然保護區(qū)。種類繁多的秦嶺植物能夠產生豐富的代謝產物，為人們以秦嶺植物資源研究開發(fā)抗菌活性物質奠定了基礎。

近年來，抗生素在人類醫(yī)療、農業(yè)及畜牧業(yè)的大量使用甚至濫用導致病原菌耐藥性不斷進化與發(fā)展，從單一耐藥到多重耐藥[2]，甚至最終成為超級耐藥菌。人類面臨著超級耐藥菌不斷出現且新抗生素難以獲得的局面，將把人類帶入無抗生素可用的“后抗生素時代”，因此，尋找新的抗菌藥物已成為當務之急[3]。植物是傳統醫(yī)學的天然藥物的重要來源，來源于植物的抗菌物質受到了很多關注。目前，植物中具有抗菌活性的物質已被用于醫(yī)藥[4]、化妝品[5]和畜牧[6]等行業(yè)。由此可見，研究植物中的有效抗菌活性物質對于人類對抗病原菌感染及減少耐藥菌有著重要意義。筆者綜述了秦嶺植物資源中抗菌活性物質的研究進展，旨在為秦嶺植物資源的進一步研究與開發(fā)提供參考。

1 植物中抗菌活性物質分類

植物中含有許多具有活性的次生代謝產物，從植物中提取得到的黃酮類、生物堿類、甾體皂苷類等次生代謝產物都具有抗菌活性。植物中抗菌活性物質分類及其活性見表1。

2 秦嶺植物中活性成分的抑菌作用

秦嶺豐富的植物資源產生大量的功能活性成分，有揮發(fā)油、有機酸、黃酮類、多酚、生物堿類等化學成分，能夠抑制革蘭氏陽性細菌（G+）、革蘭氏陰性細菌（G-）、真菌和植物病原菌，其中水楊梅中的黃酮類化合物山奈酚對乳鏈球菌（Streptococcus lactis）的抑菌效果最佳，最小抑菌濃度（MIC）為7.8 μg/mL。7 種秦嶺植物源中的黃酮類化合物對G+菌、G-菌和植物病原菌均有較好的抑菌效果，MIC為7.8～62.5 μg/mL。

2.1 抗細菌活性物質

細菌感染是感染性疾病中最常見的類型，抗生素一直被認為是治療細菌感染性疾病最有力的武器。天然的植物次生代謝產物抗菌作用顯著，抗菌譜廣，對葡萄球菌、鏈球菌、芽孢桿菌等均有較強的抑制作用。5種秦嶺植物中抗細菌活性成分及其MIC見表2。

楊東升[30]對長松蘿中2-甲基-4-乙氧基-6-甲氧基苯甲酸、巴而巴地衣酸、松蘿酸、2-甲基-4-甲氧基-6-羥基苯甲酸和C15H28O2這5種化合物進行抑菌試驗，發(fā)現抗菌能力最強的是松蘿酸，對E.coli 的MIC為25 μg/mL。靳磊[35]從秦巴山區(qū)野生百合資源中的宜昌百合、岷江百合、野百合和卷丹鱗莖提取物分離得到黃酮類、生物堿類、多糖和皂苷類化合物對6種菌種均表現出抑制活性。王冬梅[18]從黃精屬玉竹根莖中提取得到的環(huán)阿爾廷醇化合物、高異黃酮化合物和甾體皂苷類化合物對4種細菌均有明顯的抑制效果；卷葉黃精根莖中的（25R/S）-螺甾-5-烯-3β-醇-3-O-α-L-鼠李糖（1→2）-[α-L-鼠李糖（1→4）]-β-D-葡萄糖苷和（25R）-螺甾-5-烯-3β-醇-3-O-α-L-鼠李糖（1→4）-β-D-葡萄糖苷對B.subtilis、普通變形桿菌（Proteus vulgaris）有抑菌活性，抑菌圈直徑分別為12.37和8.57 mm，而薯蕷皂素對P.vulgaris、B.cereus、B.subtilis的抑制作用較強，其抑菌圈直徑分別為15.96、1106、12.87 mm。

康杰芳[36]研究發(fā)現銀線草和多穗金栗蘭全草的揮發(fā)油對8種G+、3種G-均有抑制作用，其MIC在0.39～12.50 mg/mL。陳林[37]從長莖毛苣苔、巖豇豆和髯絲蛛毛苣苔中分離得到的15種化合物中，有7種化合物對S.aureus、耐甲氧西林的金黃色葡萄球菌Methcillin-resistant S.aureus（MARS）、β-內酰胺酶陽性的金黃色葡萄球菌ESBLs-SA均有抑制作用，其抑菌圈在8～10 mm。王貝[38]研究發(fā)現3種貫眾屬植物的地上部分和地下部分對10種常見致病細菌都有抑菌效果，特別是對芽孢桿菌最敏感，貫眾屬植物具有較強的抗菌活性和較寬的抗菌譜。

此外，王媛[31]從木姜子枝葉中分離得到9種化合物，研究發(fā)現β-谷甾醇只對S.lactis、E.coli有較強的抑制活性，MIC均為200 μg/mL；除棕櫚酸外，黃酮類化合物與其他物質對S.aureus、B.subtilis、B.natto、P.aeruginosa均有一定的抑菌活性，其MIC在12.5～100.0 μg/mL。張鑫[32]對水楊梅乙酸乙酯萃取物中分離到的8種化合物進行了抑菌試驗，發(fā)現黃酮類化合物山奈酚的抑菌效果最好，對G+菌和G-菌均具有較好的活性，顯示出廣譜的抗菌活性，MIC為15.6～62.5 μg/mL；黃酮苷、三萜酸和甾體類化合物的抑菌活性則相對較差。程小偉[33]發(fā)現老鸛草的各相提取物中分離得到黃酮類和多酚類等其他化合物對4種菌種均具有抑菌活性，尤其是對S.aureus具有較好的抑菌活性，MIC在15.6～62.5 μg/mL，其中黃酮類化合物山奈酚對S.aureus的抑菌活性最強，MIC為15.6 μg/mL。王嘯洋[39]研究發(fā)現頂花板凳果中的甾體生物堿類對3種標準菌和4種耐藥菌均具有抑菌活性。閆夢茹[34]從七葉鬼燈檠的干燥根莖——索骨丹提取物中獲得多酚類及其他12種化合物，其中有9種化合物（包括多酚類化合物）對4種細菌有抑制作用，其中3β-羥基齊墩果-12-烯-27-酸對G-菌E.coli和P.aeruginosa的抑菌效果較強，MIC分別為15.6和31.3 μg/mL。

2.2 抗真菌活性物質

真菌感染嚴重威脅人類的健康，特別是由真菌引起的組織及內臟器官的感染，嚴重時可引起腦膜炎、敗血癥和心內膜炎等，盡管臨床上有多種抗生素用于治療真菌感染，但由于其耐藥性的不斷產生，需要進一步開發(fā)新型的抗真菌藥物。

植物次生代謝產物中含有多種抗真菌活性物質。楊東升[30]發(fā)現從松蘿科松蘿屬長松蘿中分離出的巴而巴地衣酸和松蘿酸對假絲酵母（Candida norvegica）有抑制能力?？到芊糩36]發(fā)現銀線草和多穗金栗蘭全草揮發(fā)油對4種真菌均有抑制作用，其MIC為0.78～6.25 mg/mL。

2.3 抗植物病原菌活性物質

植物病原菌是導致果蔬腐爛變質的直接原因，植物病原菌多以真菌為主，且不同病原菌可通過代謝物（酶、分泌毒素和生長調節(jié)物）對寄主植株進行不同程度的致病和破壞，嚴重影響果蔬的商品性及貯藏期[40]，食用腐爛變質的果蔬后可導致人類患病，因此，迫切需要尋找一種天然的抗菌劑，植物次生代謝產物便成為首選。秦嶺植物中抗植物病原菌活性成分及其MIC見表3。

王冬梅[18]測定了玉竹根莖提取物對植物病原菌的抑菌效果，發(fā)現環(huán)阿爾廷醇三萜類化合物對黃瓜炭疽病原菌（Colletotrichum lagenariun）有專屬抑菌活性，抑菌率達100%；3種甾體皂苷類化合物對玉米大斑病原菌（Exserohilum turcicum）有較強的抑菌效果，抑菌率最高可達74.36%；4種6-甲基取代的高異黃烷酮類化合物對多數植物病原菌有較強的抑菌效果。在卷葉黃精根莖中，（25R/S）-螺甾-5-烯-3β-醇-3-O-α-L-鼠李糖（1→2）-[α-L-鼠李糖（1→4）]-β-D-葡萄糖苷對玉米大斑病原菌（E.turcicum）、三倍體毛白楊潰瘍病原菌（Botryosphaeria ribis）的抑制作用較強，抑菌率分別為76.0%和73.7%；薯蕷皂素僅對油松猝倒A病原菌（Fusarium oxysporum）的抑制效果明顯，抑菌率為52.4%。王媛[31]對木姜子枝葉中的化合物進行抗植物病原菌試驗，發(fā)現除β-谷甾醇和棕櫚酸外，其他化合物均對4種植物病原菌有抗菌活性。閆夢茹[34]研究發(fā)現索骨丹中有8種單體化合物對供試植物病原菌有抑制作用，其中3β-羥基齊墩果-12-烯-27-酸對植物病原真菌均表現出較強的抑制作用，MIC在31.3～62.5 μg/mL。

2.4 其他抗菌物質

還有一些植物的提取液或者水煎劑也具有抗菌作用。任茜等[41-42]用80種秦嶺“七藥”水煎劑對11種致病菌進行抗菌試驗，發(fā)現有17種“七藥”植物對11種致病菌有抑制作用；還研究了10種薔薇屬藥用植物水煎劑對11種致病體外抗菌作用，發(fā)現有8種植物具有廣譜抗菌作用，其中6種植物的抗菌作用接近或強于中醫(yī)常用的清熱解毒藥物黃連。楊朝福[43]測定了水冬瓜各個部位提取物對常見植物病原真菌的抑制作用，種子正丁醇部分對稻瘟病病原菌（Magna porthe）的抑制率達95.33%；果皮和種子的乙酸乙酯部分抑菌作用最好，果皮乙酸乙酯部分對楊樹潰瘍病原菌（Dothiorella gregaria）的抑制率達91.67%；抑制菌絲生長效果最佳的為水冬瓜種子乙酸乙酯部分，它對小麥赤霉病原菌（Fusarium graminearum）、黃瓜炭疽病原菌（C.lagenarium）、蘋果炭疽病原菌（Glomerella cingnlata.schr.et.）的生長抑制率高達100%。

另外，植物內生菌及其代謝產物也具有抗菌活性。植物內生菌經過與寄主植物長期的協同進化，成為植物內生態(tài)系統的重要組成部分，在植物的生長發(fā)育、營養(yǎng)吸收、脅迫應激以及產生次級代謝產物等生理生化行為方面具有顯著作用[44]。利用植物內生菌及其次級代謝產物，可以將其抗菌生物活性應用于植物修復[45]、農業(yè)、食品[46]等行業(yè)。

劉果[47]從三尖杉的種皮、莖和葉中分離得到61株內生真菌，其中3株內生真菌對15種指示菌的抑菌圈直徑在13～27 mm，其次生代謝產物膠霉毒素和單甲基硫赭曲霉素的抑菌效果最好，其MIC分別為7.8～15.6和7.8～31.3 μg/mL。Akbar[48]從我國秦嶺太白山地區(qū)采集的5種典型的“太白七藥”藥用植物中分離出90株內生細菌，并對其進行了抗微生物活性篩選。結果表明，在這些活性菌株中，有51株具有抗真菌活性，32株具有抗菌活性；15株分離物抑制了至少5種菌株的生長。

3 目前存在的問題與展望

隨著抗生素耐藥性不斷增強，植物中抗菌活性物質有望開發(fā)為新的抗菌藥物。雖然這些抗菌活性物質具有巨大的開發(fā)潛力，但是仍然存在一些需要解決的問題，如抗菌物質在植物中含量太低，難以從天然原料中取材；因結構過于復雜，人工合成也十分困難。同時人們對天然抗菌活性物質的安全性也缺乏深入系統的研究，也未開展藥效學、動力學和毒理學等方面的研究，無法確定其是否會對人體產生一定的毒副作用。

秦嶺植物中含有抗菌活性物質且具有廣譜、高效的抗細菌、抗真菌和抗植物病原菌活性，這些活性物質較傳統的抗生素具有安全、高效、抗菌能力強等優(yōu)點，因此，我國應加強對秦嶺植物中抗菌活性物質的開發(fā)和利用，提高秦嶺植物資源的利用率和經濟效益，重視秦嶺植物中抗菌活性物質綜合利用以及創(chuàng)新利用，促進我國抗生素產業(yè)快速發(fā)展。這些抗菌活性物質綠色無污染，可被廣泛應用于食品保鮮、醫(yī)藥業(yè)、畜牧業(yè)、化妝品行業(yè)和農業(yè)等領域，且具有廣闊的發(fā)展前景。此外，秦嶺植物內生微生物種類多、分布廣，可開發(fā)的空間也很大。植物的內生菌次生代謝產物不僅可以作為抗菌物質，也可作為殺蟲劑和無公害農藥，如利用植物內生菌進行生物防治，可以減少化學農藥的使用，減輕環(huán)境污染[45]。

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