植物內(nèi)生真菌生物活性成分研究進(jìn)展

黃 燕，曾東強(qiáng)，唐文偉*，杜良偉

1廣西大學(xué)農(nóng)學(xué)院廣西農(nóng)業(yè)環(huán)境與農(nóng)產(chǎn)品安全重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室；2廣西大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院，南寧 530004

植物內(nèi)生真菌是指寄居在健康植物的組織內(nèi)，同時(shí)對宿主植物無明顯感染跡象的一類真菌[1]。1993年，Stierle等[2]從短葉紅豆杉(Taxusbrevifolia)韌皮部中分離得到一株活性菌株Taxomycesandreanae，然后從中分離得到一種重要的抗癌藥物紫杉醇(taxol)。自此，從內(nèi)生真菌中尋找和發(fā)現(xiàn)新的生物活性物質(zhì)的研究得到了越來越多的科研工作者的青睞。植物內(nèi)生真菌的次生代謝產(chǎn)物結(jié)構(gòu)類型豐富，有生物堿、聚酮、萜類、甾醇、蒽醌、黃酮、黃嘌呤、酚類、苝烯衍生物、呋喃二酮及環(huán)肽等多種結(jié)構(gòu)類型，同時(shí)這些代謝產(chǎn)物的生物功能活性也多樣，有抗菌、抗病毒、抗癌、抗氧化、殺蟲、抗糖尿病和免疫抑制等[3-7]。此外，多數(shù)植物的內(nèi)生真菌能夠產(chǎn)生與宿主植物相同或相似的生物活性代謝物[8]，有些內(nèi)生真菌還能夠促使宿主植物特別是藥用植物的有效活性成分的合成[9]。因此，植物內(nèi)生真菌活性代謝物質(zhì)是抗生素、抗癌藥物或農(nóng)藥的潛在先導(dǎo)，具有重大的研究意義和經(jīng)濟(jì)價(jià)值。

近年來，有關(guān)內(nèi)生真菌次級代謝物的綜述報(bào)道多集中在總結(jié)藥用植物內(nèi)生真菌的活性物質(zhì)[10]、抗腫瘤代謝物[11]或者某一屬種的植物(多為紅樹林植物)內(nèi)生真菌活性成分[12-14]，而綜述植物內(nèi)生真菌生物活性成分的文獻(xiàn)較少。因此，本文以化合物的結(jié)構(gòu)類型為主線，對近三年來(2017～2019年)報(bào)道的從植物內(nèi)生真菌中分離得到的具有生物活性的主要次級代謝產(chǎn)物做一評述。

1 植物內(nèi)生真菌次級代謝物的結(jié)構(gòu)類型及生物活性

近三年來，從植物內(nèi)生真菌中分離得到的次級代謝產(chǎn)物主要包括生物堿、聚酮、萜類、甾體、蒽醌、(異)香豆素、吡喃酮、縮酚酸環(huán)醚和內(nèi)酯等，其活性主要包括細(xì)胞毒活性、抗病毒、抗炎、抗氧化、抗病原菌和植物毒性等。

1.1 生物堿

生物堿是植物內(nèi)生真菌次級代謝物中重要的一類化合物。大多數(shù)生物堿物質(zhì)具有復(fù)雜的環(huán)狀結(jié)構(gòu)，環(huán)內(nèi)多包含氮元素，有顯著的生物活性。近三年，已從植物內(nèi)生真菌代謝產(chǎn)物中分離鑒定出的有活性的生物堿類化合物見圖1，其生物活性主要包括抗腫瘤、生物酶抑制、抗炎、殺線蟲和抗菌活性等。

植物內(nèi)生真菌中不少生物堿類化合物具有抗腫瘤細(xì)胞活性。半紅樹林植物苦檻藍(lán)(Myoporumbontioides(Sieb.et Zucc.) A.Gray)葉脈內(nèi)生真菌PenicilliumchrysogenumV11中的penochalasin K(1)具有廣譜的細(xì)胞活性，對3種人的腫瘤細(xì)胞株(MDA-MB-435，SGC-7901和A549)均有較強(qiáng)的細(xì)胞活性，其IC50值分別達(dá)到4.65±0.45、5.32±0.58和8.73±0.62 μM[15]；半夏(Pinelliaternata(Thunb.) Breit.)根莖內(nèi)生真菌PenicilliumbrefeldianumXMK-2中的生物堿成分同樣具有細(xì)胞活性，其中6,7-dehydropaxilline(2)、F(3)和N-demethylmelearoride A(4)對HepG2和MDA-MB-231細(xì)胞均有不同程度的抑制作用[16]；霍山石斛(DendrobiumhuoshanenseC.Z.Tang et S.J.Cheng)根莖內(nèi)生真菌Stagonosporopsisoculihominis發(fā)酵液乙酸乙酯萃取物中的stagonoculiepine(5)和stagonoculiazin(6)在濃度為40 μmol時(shí)，均對肝癌細(xì)胞株SMMC-7721表現(xiàn)出較強(qiáng)的抑制作用，而對肺癌細(xì)胞株A549的抑制作用相對較弱[17]；一種不明植物的葉表面分離出來的內(nèi)生真菌Aspergillustennesseensis的固體發(fā)酵產(chǎn)物乙酸乙酯萃取物中的versicoamide F(7)和G(8)能微弱地抑制腫瘤細(xì)胞株H460的增殖，IC50值分別為83.4和95.5 μM[18]；地衣(Cladoniasp.)內(nèi)生真菌Apiosporamontagnei的大米固體發(fā)酵產(chǎn)物中的N-hydroxyapiosporamide(9)和apiosporamide(10)對小鼠淋巴瘤細(xì)胞L5178Y表現(xiàn)出較強(qiáng)的抑制作用，其IC50值分別為0.2和2.1 μM，效果顯著優(yōu)于陽性對照kahalalide F(IC50=4.3 μM)[19]；而從埃及水葫蘆(Eichhorniacrassipes(Mart.) Solms)新鮮葉片中的內(nèi)生真菌AspergillusversicolorKU258497的大米固體發(fā)酵產(chǎn)物中分離得到的aflaquinolone H(11)對L5178Y細(xì)胞增殖只有中等程度的抑制作用[20]；小麥(TriticumaestivumL.)內(nèi)生真菌Microdochiummajus99049的發(fā)酵液乙酸乙酯萃取物中的brocaeloid A(12)、B(13)和D(14)則對人肝癌細(xì)胞HUH-7表現(xiàn)出抑制活性，IC50值均為80 μg/mL[21]。

一些內(nèi)生真菌中的生物堿類化合物具有酶抑制活性。紅樹植物角果木(Ceriopstagal(perr.) C.B.Rob.)根部內(nèi)生真菌CladosporiumcladosporioidesJG-12發(fā)酵產(chǎn)物乙酸乙酯提取物中的ilicicolin H(15)，(7R)-methoxypurpuride(16)和purpuride(17)，在濃度為1 g/L時(shí)均可以顯著抑制乙酰膽堿酯酶活性，抑制率分別為37.20%，26.94%和26.35%[22]；而另一種紅樹林植物海漆(ExcoecariaagallochaLinn.)新鮮枝條中的內(nèi)生真菌Diaporthesp.SYSU-HQ3的發(fā)酵液的二氯甲烷萃取物中的diaporisoindole A(18)則對結(jié)核分枝桿菌(Mycobacteriumtuberculosis)蛋白酪氨酸磷酸酶B具有較強(qiáng)的抑制活性，IC50值為4.2 μM，效果比陽性對照齊墩果酸(IC50= 22.1 μM)更為顯著[23]；同樣地，來自自海洋紅樹林植物秋茄(Kandeliaobovata)葉片中的內(nèi)生真菌Talaromycessp.(HZ-YX1)的大米固體發(fā)酵物乙酸乙酯提取物的talaramide A(19)，對分枝桿菌蛋白激酶(PknG)有很好的抑制作用，其IC50值為55 μM，其效果優(yōu)于陽性對照AX20017(IC50=98 μM)[24]；從紅海褐藻(Padinapavonica)內(nèi)生真菌Fusariumequiseti的發(fā)酵液的乙酸乙酯萃取部分中分離得到的cyclo(L-Tyr-L-Pro)(20)、cordycepin(21)和adenosine(22)均具有抗丙型肝炎病毒(HCV)蛋白酶的活性，其中化合物20對HCV NS3-NS4A蛋白酶的抑制作用最強(qiáng)，而21和22的抑制活性一般，IC50值分別為8.20±1.7、25.4±2.3和21.3±4.12 μg/mL[25]。

生物堿類化合物除了具有細(xì)胞毒活性、酶抑制活性外，還具有抗炎、殺線蟲活性。從三七(Panaxnotoginseng(Burk.) F.H.Chen)根部內(nèi)生真菌FusariumtricinctumSYPF 7082的菌絲乙酸乙酯提取物中分離得到的[-(α-oxyisohexanoyl-N-methyl-leucyl)2-](23)，在濃度為25 μM時(shí)，顯著地抑制了小鼠巨噬細(xì)胞株RAW264.7中一氧化氮的生成，表現(xiàn)出很強(qiáng)的抗炎活性，其IC50值為18.10±0.16 μM[26]；而(7R)-methoxypurpuride(16)和purpuride(17)還具有全齒復(fù)活線蟲抑制活性，在濃度為2.5 g/L時(shí)，抑制率分別達(dá)78.2%和80.7%，效果強(qiáng)于陽性對照阿苯達(dá)唑(抑制率37.2%)[22]。

部分植物內(nèi)生真菌中的生物堿類化合物具有抑菌活性，包括對一些植物病原菌也具有抑菌活性。Penochalasin K(1)對植物病原真菌Colletotrichumgloeosporioides和Rhizoctoniasolani的抑制作用較強(qiáng)，MIC值分別為6.13和12.26 μM，抑菌效果優(yōu)于多菌靈(MIC值分別為65.38和32.69 μM)[15]；從夾竹桃(NeriumindicumMill.)根內(nèi)生真菌Penicilliumsp.R22的大米固體發(fā)酵物的乙酸乙酯萃取物中分離得到的3-O-methylviridicatinviridicatol(24)，viridicatol(25)和5-hydroxy-8-methoxy-4-phenylisoquinolin-1(2H)-one(26)，在抗真菌活性測試中，均對供試病原真菌表現(xiàn)出很強(qiáng)的抑制作用，其中24對Alternariabrassicae、Alternariaalternata及Valsamali，25對Alternariabrassicae、Botrytiscinerea及Valsamali，26對Alternariabrassicae、Alternariaalternata及Botrytiscinerea均表現(xiàn)出抑制作用，其MIC值均為31.2 μg/mL，而在抗細(xì)菌活性測試中，25對Staphylococcusaureus的抑制作用顯著，MIC值為15.6 μg/mL，但24和26的抗細(xì)菌活性則較弱[27]。

圖1 生物堿類化合物(1～26)的化學(xué)結(jié)構(gòu)Fig.1 The chemical structures of alkaloids (1-26)

1.2 聚酮

聚酮類化合物是乙?；c丙酰基的聚合而成的天然產(chǎn)物，2017～2019年報(bào)道的該類化合物主要生物活性有抑制α-葡萄糖苷酶活性、細(xì)胞毒作用和抑菌等。近三年，從植物內(nèi)生真菌代謝產(chǎn)物中分離鑒定出的有活性的聚酮類化合物見圖2。

對α-葡萄糖苷酶具有抑制活性的聚酮類化合物的報(bào)道有：紅樹植物木欖(Bruguieragymnorrhiza(L.) Poir.)的新鮮果實(shí)內(nèi)生真菌AspergillusversicolorZJ-ML1的發(fā)酵產(chǎn)物乙酸乙酯提取物中的dehydropalitantin(27)和3-hydroxy-2-oxo-2H-chromene-6-carboxylic acid(28)，在藥理活性測試中，它們均表現(xiàn)出中等強(qiáng)度的α-葡萄糖苷酶抑制活性，其IC50值分別為410.8和465.3 μM，優(yōu)于陽性對照阿卡波糖的活性(IC50=840.2 μM)[28]。

聚酮衍生物中具有細(xì)胞毒活性的化合物的主要報(bào)道有：紅樹植物銀葉樹(HertieralittoralisDryand.)的根部內(nèi)生真菌Penicilliumchermesinum中的2-chloro-3,4,7-trihydroxy-9-methoxy-1-methyl-6H-benzo[c]chromen-6-one(29)，對4種癌細(xì)胞株(HuCCA-1、HepG2、A549和MOLT-3)均表現(xiàn)出微弱的細(xì)胞毒活性，其IC50值范圍為14.94～115.71 μM[29]；南歐球花(Globulariaalypum)中的內(nèi)生真菌PreussiasimilisDSM 104666的發(fā)酵液中的雙環(huán)聚酮化合物preussilides A-F(30～35)，對不同哺乳動物細(xì)胞株表現(xiàn)出不同程度的細(xì)胞毒性，引起L929細(xì)胞的核酸斷裂，IC50值范圍為2.5～80.0 μM，同時(shí)30和32對小鼠成纖維細(xì)胞(L929)和癌細(xì)胞株(HeLa KB.3.1、U2OS以及僅限于32的MCF-7)的IC50值均低于10 μM，說明這兩個(gè)化合物具有典型的構(gòu)效關(guān)系[30]；從埃及水葫蘆內(nèi)生真菌Aspergillusversicolor的發(fā)酵產(chǎn)物中分離得到的sterigmatocystin(36)和alternariol(37)，與標(biāo)準(zhǔn)抗增殖劑kahalalide F(IC50=4.3 μM)相比，均對小鼠淋巴瘤細(xì)胞L5178Y顯示出中等的細(xì)胞毒性，IC50值分別為2.2和16.3 μM[20]；dothiorelone M(38)、K(39)和cytosporone B(40)從廣藿香(Pogostemoncablin(Blanco) Benth.)的內(nèi)生真菌PhomopsisphyllanthicolaA658中分離得到，在體外細(xì)胞毒測試中均對4種腫瘤細(xì)胞株(SF-268、MCF-7、HepG-2和A549)表現(xiàn)出微弱的抑制作用[31]。

圖2 聚酮類化合物(27～62)的化學(xué)結(jié)構(gòu)Fig.2 The chemical structures of polyketides (27-62)

部分聚酮類化合物還具有抑菌活性，從而使內(nèi)生菌也表現(xiàn)出抑菌的活性。Preussilides A(30)和C(32)來源于南歐球花內(nèi)生真菌PreussiasimilisDSM 104666，抑菌活性測定表明對Mucorplumbeus僅表現(xiàn)出輕微的抗真菌活性，32對Aspergillusfumigatus表現(xiàn)出很強(qiáng)的抑制作用，MIC值為8.3 μg/mL，比陽性對照環(huán)己酰亞胺(MIC=33.3 μg/mL)強(qiáng)，而30的抑制效果(MIC=35.5 μg/mL)與環(huán)己酰亞胺相當(dāng)[30]；番荔枝科端心本屬植物(Duguetiastelechantha)根內(nèi)生真菌TalaromycesstipitatusDgCr2 2.1b的發(fā)酵液中的paecillin B(41)和D(42)、secalonic acid A(43)和versixanthone A(44)，微泡稀釋法測定表明對C.tropicalis顯示出不同程度的抗真菌活性，與陽性對照氟康唑(MIC=5 μg/mL)相比，化合物42(MIC=15.6 μg/mL)、44(MIC=31.3 μg/mL)、41(MIC=62.6 μg/mL)和43(MIC=125 μg/mL)的抑制作用依次降低[32]；紅樹林植物海蓮(Bruguierasexangula)下胚軸中的內(nèi)生真菌Phyllostictacapitalensis中的6,8-dihydroxy-5-methoxy-3-methyl-1H-isochromen-1-one(45)對P.aeruginosa和S.aureus均表現(xiàn)出微弱的抑制作用，而3,4-dihydroxybenzoic acid(46)的抑菌活性更具有廣譜性，對5種供試病原菌(Pseudomonasaeruginosa、Enterococcusfaecalis、Staphylococcusaureus、Escherichiacoli和Candidaalbicans)均有抑制作用[33]；而(2S)-2,3-dihydro-5,6-dihydroxy-2-methyl-4H-1-benzopyran-4-one(47)和4-ethyl-3-hydroxy-6-propenyl-2H-pyran-2-one(48)分離自另一種紅樹林植物角果木(Ceriopstagal)內(nèi)生真菌Colletotrichumgloeosporioides的發(fā)酵液，在抗植物病原細(xì)菌的活性測試中，47僅對Bacilluscereus具有抑制活性，而48對Bacillussubtilis、Staphylococcusaureus和Streptomycesalbus均表現(xiàn)出抑制作用[34]；艾蒿(ArtemisiaargyiH.Lév.& Vaniot)的根內(nèi)生真菌TrichodermakoningiopsisQA-3的發(fā)酵產(chǎn)物中的14個(gè)高氧聚酮化合物15-hydroxy-1,4,5,6-tetra-epi-koninginin G(49)、4′-hydroxykoninginin U(50)、14-ketokoninginin B(51)、koningiopisin E(52)、14-hydroxykoninginin B(53)及E(54)、7-O-methylkoninginin B(55)及D(56)、koninginin B(57)、D(58)、E(59)、F(60)、U(61)及V(62)，均對人類病原菌EscherichiacoliEMBLC-1和水生病原菌EdwardsiellamegiQDIO-10及VibrioalginolyticusQDIO-5有抑制作用，其中49對Vibrioalginolyticus的MIC值為1 μg/mL，活性與陽性對照氯霉素相當(dāng)；此外，61和51還分別對V.harveyiQDIO-7和E.tardaQDIO-2表現(xiàn)出抑菌活性，而且化合物51、54和61均對植物病原真菌CeratobasidiumcornigerumQDAU-8有較強(qiáng)的抑制作用[35]。

1.3 萜類

萜類化合物廣泛分布于植物體內(nèi)和內(nèi)生真菌次級代謝物中，是由異戊二烯或異戊烷基團(tuán)形成的一類天然化合物。2017～2019年從植物內(nèi)生真菌中分離得到的具有生物活性的萜類化合物見圖3。

圖3 萜類化合物(63～91)的化學(xué)結(jié)構(gòu)Fig.3 The chemical structures of terpenes (63-91)

植物中的部分萜類化合物具有細(xì)胞毒作用及抗病毒活性，而內(nèi)生真菌中同樣擁有細(xì)胞毒作用及抗病毒活性的化合物。紅樹植物角果木(Ceriopstagal)鮮葉中的內(nèi)生真菌Penicilliumsp.J-54中的eudesmane-型倍半萜類化合物penicieudesmol B(63)，在體外細(xì)胞毒活性測試中對白血病細(xì)胞株K562表現(xiàn)出微弱的抑制作用，其IC50值為90.1 μM，效果遠(yuǎn)不及陽性對照紫杉醇(IC50=9.5 μM)[36]；另一紅樹植物木果楝(XylocarpusgranatumKoenig)中的內(nèi)生真菌Eupenicilliumsp.HJ002的發(fā)酵液中的吲哚二萜類化合物penicilindole A(64)和B(65)，在細(xì)胞毒活性測試中均對A549、HeLa和HepG2表現(xiàn)出不同程度的細(xì)胞毒性，與陽性對照5-氟烷(IC50=36.8，76.9 μM)相比，其中64對A549和HepG2的抑制效果最好，其IC50值分別為5.5和1.5 μM[37]；同樣地，紅樹林植物白骨壤(Avicenniamarina(Forsk.) Vierh.Hailanci)果實(shí)中的內(nèi)生真菌Aspergillusversicolor大米固體發(fā)酵產(chǎn)物中的氧吲哚二萜anthcolorin H(66)和甲氧萜7-deoxy-7,14-didehydro-12-acetoxy-sydonic acid(67)和(E)-7-deoxy-7,8-didehydro-12-acetoxy-sydonic acid(68)，均對人惡性上皮細(xì)胞HeLa表現(xiàn)出微弱的細(xì)胞毒活性[38]；由此可以看出，紅樹林植物內(nèi)生真菌是抗腫瘤代謝成分的重要來源之一。從黃草烏(AconitumvilmorinianumKom.)根內(nèi)生真菌Phomasp.YE3135發(fā)酵液乙酸乙酯萃取物中分離得到的14-正十二烷型倍半萜phomanolide(69)，對甲型流感病毒(H1N1)表現(xiàn)出抗病毒活性，其效果(IC50=2.96±0.64 μg/mL)比陽性藥劑阿比朵爾(IC50=0.15±0.04 μg/mL)稍弱[39]。

部分萜類化合物還對一些生物酶系具有活性。從黃瓜(CucumissativusLinn)的根內(nèi)生真菌PaecilomycesformosusLHL10中分離得到的倍萜化合物YW3548(70)，對α-葡萄糖苷酶和脲酶均表現(xiàn)出顯著的抑制作用(IC50值分別為61.80±5.7和75.68±6.2 μg/mL)[40]；4個(gè)四環(huán)三萜化合物integracide A(71)、E(72)和2-deoxyintegracide A(73)、B(74)從青蒿(ArtemisiaannusL.)的內(nèi)生真菌Hypoxylonsp.6269的菌絲體的乙醇提取物中分離得到，在耦合和鏈轉(zhuǎn)移(ST)試驗(yàn)中，均具有抗HIV-1整合酶的活性，其中71、73和74在耦合反應(yīng)和ST反應(yīng)中表現(xiàn)出較強(qiáng)的活性，IC50值范圍分別為4.95～7.62 μM和6.51～10.82 μM，而72在兩種試驗(yàn)中的活性均較弱，此外構(gòu)效分析表明化合物結(jié)構(gòu)中完整的4,4-二甲基麥角甾烷骨架是必不可少的，而C-3位的硫酸酯基(71、73和74)和C-2位的羥基消失(73和74)分別在ST反應(yīng)和耦合反應(yīng)中發(fā)揮著重要作用[41]；鉤藤(Uncariarhynchophylla(Miq.) Miq.ex Havil.)健康組織中的內(nèi)生真菌ColletotrichumgloeosporioidesGT-7中的倍半萜colletotrichine B(75)，在酶(單胺氧化酶MAO、乙酰膽堿酯酶AChE和磷酸肌醇3-激酶PI3Kα)抑制活性測試中，僅對AChE具有抑制作用，IC50值為38.0±2.67 μg/mL[42]。

植物內(nèi)生真菌中的萜類化合物亦有不少被發(fā)現(xiàn)具有抑菌作用的。從海洋褐藻(Sargassumsp.)表面酯化的新鮮組織中的內(nèi)生真菌Trichodermaasperellumcf44-2中分離得到的環(huán)戊烷倍半萜7,10-epoxycycloneran-3,11,12-triol(76)和鄰二萜11-hydroxy-9-harzien-3-one(77)，在濃度為20 μg/disk時(shí)，均對海洋病原細(xì)菌Vibrioparahaemolyticus表現(xiàn)出抑制作用，效果優(yōu)于陽性對照氯霉素[43]；從三七(Panaxnotoginseng)內(nèi)生真菌PenicilliumjanthinellumSYPF 7899中分離得到的austin(78)，對Bacillussubtilis和Staphylococcusaureus表現(xiàn)出中等的抗細(xì)菌活性，MIC值分別為50和60 μg/mL[44]；海蓮的內(nèi)生真菌Phyllostictacapitalensis中的甲氧萜guignardone A(79)和J(80)，在抑菌活性測試中，均對Pseudomonasaeruginosa和Staphylococcusaureus表現(xiàn)出微弱的抑菌活性[33]；trichocadinins B-G(81～83)是從艾蒿根內(nèi)部組織的內(nèi)生真菌TrichodermavirensQA-8中分離得到，在抑菌生物測定中，81～86均表現(xiàn)出廣譜的抑細(xì)菌活性，其中86對水生病原菌Edwardsiellatarda和Vibrioanguillarum的抑制效果與氯霉素相當(dāng)，此外81對13種病原真菌都具有抑制作用，而化合物81～86均對黃瓜枯萎病菌表現(xiàn)出抑菌活性，MIC值在1到64 μg/mL之間[45]；從耐澇植物中華蚊母樹(Distyliumchinense)的內(nèi)生真菌IrpexlacteusDR10-1的無性菌絲培養(yǎng)基中分離得到的海藻糖倍半萜irpexlacte A(87)，在抗細(xì)菌活性測試中，與陽性對照慶大霉素(MIC=0.18 μM)相比，對P.aeruginosa表現(xiàn)出中等的抑制作用，MIC值為24.1 μM[46]。

近年來，從植物內(nèi)生真菌中尋找新的植物源除草劑也漸漸引起人們的關(guān)注。例如，冷杉烷型二萜hydroxyldecandrin G(88)從落葉樹香椿(Toonasinensis(A.Juss.) Roem.)內(nèi)生真菌Xylariasp.XC-16的發(fā)酵產(chǎn)物中分離得到，在化感作用生物測定中，與草甘膦(IC50=42.31±0.66 μM)相比，對小麥(T.aestivum)的芽伸長表現(xiàn)出強(qiáng)烈的抑制作用(IC50=23.58±0.43 μM)[47]，這說明該化合物具有非常優(yōu)越的除草劑先導(dǎo)結(jié)構(gòu)的開發(fā)價(jià)值。

除上述常見的生物活性外，植物內(nèi)生真菌中的萜類化合物還具有一些其他功能作用。例如，從貫葉連翹(HypericumperforatumL.)葉片中的內(nèi)生真菌Aspergillussp.TJ23中分離得到的橋聯(lián)螺環(huán)雜萜類化合物spiroaspertrione A(89)是苯唑西林的有效增強(qiáng)劑，在增效試驗(yàn)中將苯唑西林抑菌的MIC值降低32倍來抑制耐甲氧西林金黃色葡萄球菌(methicillin-resistantStaphylococcusaureus，MRSA)的生長[48]；而從茭白(Zizaniacaduciflora)葉子內(nèi)生真菌Annulohypoxylontruncatum的發(fā)酵產(chǎn)物乙酸乙酯提取部分中分離得到的annulohpoxylotol A(90)，在核轉(zhuǎn)錄因子(NF-κB)活性測試中以劑量依賴的方式顯著地抑制NF-κB的活性，IC50值為7.11 μM，而annulohpoxylotol B(91)只適度地抑制了NF-κB的轉(zhuǎn)錄活性，IC50值為19.24 μM，此外構(gòu)效分析表明C-8上的羥基起著重要作用，這為開發(fā)新型抗炎藥提供了科學(xué)依據(jù)[49]。

1.4 甾醇類

甾醇類化合物是一類由三個(gè)己烷環(huán)及一個(gè)環(huán)戊烷稠合而成的環(huán)戊烷多氫菲衍生物，廣泛存在于生物體內(nèi)。2017～2019年從植物內(nèi)生真菌代謝產(chǎn)物中分離鑒定出的有生物活性的甾醇類化合物見圖4。

圖4 甾醇類化合物(92～117)的化學(xué)結(jié)構(gòu)Fig.4 The chemical structures of sterols (92-117)

植物內(nèi)生真菌中的部分甾醇類化合物同樣具有細(xì)胞毒活性。從三七(Panaxnotoginseng)葉片中的內(nèi)生真菌Xylariasp.PH30434的固體發(fā)酵產(chǎn)物中分離得到的甾醇衍生物(24R)-22,23-dihydroxy-ergosta-4,6,8(14)-trien-3-one 23-β-D-glucopyranoside(92)在濃度為40 μM時(shí)，對乳腺癌細(xì)胞株MCF-7表現(xiàn)出明顯的抑制作用，抑制率為72%[50]；翅莢決明(CassiaalataLinn.)葉片中的內(nèi)生真菌Fusariumsolani的發(fā)酵產(chǎn)物中的3,5,9-trihydroxyergosta-7,22-diene-6-one(93)，在抗細(xì)胞增殖活性測試中，對非洲綠猴腎細(xì)胞株表現(xiàn)出顯著的細(xì)胞毒作用，致死率接近35%[51]；5個(gè)甾體化合物demethylincisterol A3(94)、ergosta-5,7,22-trien-3-ol(95)、stigmastan-3-one(96)、stigmast-4-en-3-one(97)和stigmast-4-en-6-ol-3-one(98)從紅樹植物紅茄苳(RhizophoramucronataPoir.)內(nèi)生真菌Pestalotiopsissp.中分離得到，在體外細(xì)胞毒活性測試中，均對3種供試癌細(xì)胞株(Hela、A549和HepG2)表現(xiàn)出顯著的細(xì)胞毒性，其中94的活性最好，此外，研究表明94主要以劑量依賴的方式抑制了G0/G1期的細(xì)胞周期，顯著誘導(dǎo)了晚期細(xì)胞凋亡或壞死，并對3種供試細(xì)胞均同時(shí)產(chǎn)生了嚴(yán)重?fù)p害，說明94是一個(gè)潛在的抗癌藥物[52]；(22E,24R)-5α,8α-epidioxyergosta-6,22-dien-3β-ol(99)是從煙草(NicotianatabacumL.)內(nèi)生真菌FusariumsambucinumTE-6的發(fā)酵產(chǎn)物中分離得到的，對人腎癌細(xì)胞Caki-1表現(xiàn)出較好的細(xì)胞毒活性，其在24 h和48 h的IC50值分別為7.81和0.83 μg/mL[53]；demethylincisterol A3(94)和A5(100)從云南紅豆杉(TaxusyunnanensisCheng et L.K.Fu)樹皮中的內(nèi)生真菌AspergillustubingensisYP-2中分離得到，體外細(xì)胞毒活性結(jié)果表明，以阿霉素(0.94和1.16 μM)為參考，94對A549和HepG2的抑制作用較強(qiáng)，其IC50值分別為5.34和12.03 μM，而100對供試細(xì)胞株的活性較弱，IC50值分別為11.05和19.15 μM[54]。

植物內(nèi)生真菌中的甾體化合物常見的活性還有抗炎作用。從青灰葉下珠(PhyllanthusglaucusWall.ex Muell.Arg)內(nèi)生真菌Phomopsissp.TJ507A中分離得到的3個(gè)麥角甾烷型甾體化合物phomopsterone B(101)、dankasterone A(102)和calvasterol B(103)體外抗炎活性結(jié)果表明，在小鼠巨噬細(xì)胞RAW264.7中，均對脂多糖(LPS)誘導(dǎo)一氧化氮(NO)產(chǎn)生表現(xiàn)出較強(qiáng)的抑制作用，其IC50值分別為4.65、13.04和8.7 μM[55,56]；而海洋鹽生植物蘆葦(Phragmitescommunis)根莖中的內(nèi)生真菌Gaeumannomycessp.JS0464中的β-sitosterol(104)、5α,8α-epidioxyergosta-6,9(11),22-trien-3-ol(105)、ergosterol peroxide(106)和5α,8α-epidioxy-(22E,24R)-23-methylergosta-6,22-dien-3β-ol(107)，在體外抗炎活性測試中，均能使脂多糖刺激BV-2小膠質(zhì)細(xì)胞產(chǎn)生的一氧化氮減少，但106對細(xì)胞具有毒性作用，而104、105和107卻不會使細(xì)胞失活[57]。

此外，植物內(nèi)生真菌中的甾體化合物還有乙酰膽堿酯酶抑制作用和抑菌活性。從海洋刺松藻(Codiumfragile)內(nèi)生真菌Eurotiumrubrum中分離得到的11個(gè)甾醇類化合物3β,5α-dihydroxy-10α-methyl-6β-acetoxy-ergosta-7,22-diene(108)、3β,5α-dihydroxy-6β-acetoxyergosta-7,22-diene(109)、(22E,24R)-ergosta-7,22-dien-6β-methoxy-3β,5α-diol(110)、(22E,24R)-ergosta-7,22-dien-3β,5α,6α-triol(111)、(22E,24R)-ergosta-7,22-dien-3β,5α,6α-triol(112)、(22E,24R)-3β,5α,9α-trihydroxyergosta-7,22-dien-6-one(113)、(22E,24R)-3β,5α-dihydroxyergosta-7,22-dien-6-one(114)、(22E,24R)-5α,8α-epidioxyergosta-6,22-dien-3β-ol(99)、(22E,24R)-5α,8α-epidioxyergosta-6,22-dien-3β-acetate(115)、(22E,24R)-ergosta-7,22-dien-3β-ol(116)和(22E,24R)-ergosta-4,6,8(14),22-tetraen-3-one(117)，在乙酰膽堿酯酶抑制活性測試中，均對AChE表現(xiàn)出微弱的抑制作用[58]；從堿蓬(Suaedaglauce)根莖中的內(nèi)生真菌TalaromycespinophilusGMF19中分離得到的ergosterol(95)，在抗真菌活性測定中，對4種植物病原真菌(V.mali，P.piricola，C.gloeosporioides和R.cerealis)均具有抑制活性，尤其對C.gloeosporioides的MIC值為32 μg/mL，略高于多菌靈(MIC=16 μg/mL)[59]。

1.5 蒽醌類

在天然產(chǎn)物中，蒽醌常存在于高等植物和低等植物地衣類和菌類的代謝產(chǎn)物中。2017～2019年從植物內(nèi)生真菌代謝產(chǎn)物中分離鑒定出的有活性的蒽醌類化合物見圖5。

圖5 蒽醌類化合物(118～143)的化學(xué)結(jié)構(gòu)Fig.5 The chemical structures of anthraquinones (118-143)

蒽醌類化合物的生物活性多樣，細(xì)胞毒活性是主要活性之一。從水蕹科植物(Aponogetonundulatus)根內(nèi)生真菌Fusariumsolani中分離得到的氮雜蒽醌7-desmethylscorpinone(118)和7-desmethyl-6-methylbostrycoidin(119)，均對4種人類腫瘤細(xì)胞系(HeLa、MDA MB 231、MIA PaCa2和NCI H1975)表現(xiàn)出一定的細(xì)胞毒活性，IC50值在低微摩爾至亞微摩爾之間[60]；而翅莢決明葉片中的內(nèi)生真菌Fusariumsolani中的bostrycoidin(120)對非洲綠猴腎細(xì)胞顯示出明顯的抑制作用，細(xì)胞致死率接近25%[51]；nigrosporone A(121)、B(122)和fusaquinon A(123)是從酸棗(Choerospondiasaxillaris(Roxb.) B.L.Burtt & A.W.Hill)葉子中的內(nèi)生真菌Nigrosporasp.BCC 47789的發(fā)酵液的乙酸乙酯萃取物中分離得到的，在體外細(xì)胞毒測試中，122對NCI-H187(IC50=0.25 μM)和Vero細(xì)胞(IC50=0.72 μM)具有選擇性細(xì)胞毒作用，而121和123則對MCF-7和NCI-H187顯示出中度至弱的細(xì)胞毒活性(IC50=7.32～110.36 μM)[61]；從木菠蘿(ArtocarpusheterophyllusLam.)葉片中的內(nèi)生真菌Diaporthelithocarpus的發(fā)酵產(chǎn)物中分離得到的emodin(124)對小鼠白血病P-388細(xì)胞表現(xiàn)出顯著的抑制作用，IC50值為0.41 μg/mL[62]。

蒽醌類化合物的醫(yī)學(xué)活性除抗腫瘤細(xì)胞活性外，還有抗炎、抗氧化作用。分離自喜馬拉雅紅豆杉(Taxusfauna)中的內(nèi)生真菌PenicilliumpolonicumNFW9的二聚蒽醌(R)-1,1′,3,3′,5,5′-hexahydroxy-7,7′-dimethyl[2,2′-bianthracene]-9,9′,10,10′-tetraone(125)，以楝酰胺(IC50=0.08 μM)作對照，對NF-κB表現(xiàn)出中等的抑制作用，抑制率是68.91%，IC50值為4.09 μM[63]；1-O-methyl-6-O-(α-D-ribofuranosyl)-emodin(126)和1-O-methylemodin(127)從蘆葦?shù)膬?nèi)生真菌Gaeumannomycessp.JS0464中分離得到，在抗炎活性測試中，在不引起細(xì)胞死亡的情況下，均能使脂多糖刺激的小膠質(zhì)細(xì)胞BV-2各自產(chǎn)生31%和43%的一氧化氮[57]；而bostrycoidin(120)除具有細(xì)胞毒活性外，還具有顯著的抗氧化活性，其IC50值為1.6 μg/mL，活性與抗氧化劑丁基羥基茴香醚(1.2)、水溶性維生素E(1.3)和維生素C(1.5)相當(dāng)[51]。

此外，蒽醌化合物還對一些重要的生物酶具有抑制作用。紅海褐藻內(nèi)生真菌Fusariumequiseti中的ω-hydroxyemodin(128)，在丙型肝炎病毒蛋白酶(hepatitis C virus protease，HCV PR)抑制活性試驗(yàn)中，對HCV NS3-NS4A蛋白酶具有明顯的抑制作用，IC50值為10.7 μg/mL,此外其作為人胰蛋白酶抑制劑的選擇性大約是HCV PR的4倍[25]；從鹽地堿蓬(Suaedasalsa(L.) Pall.)中的內(nèi)生真菌Eurotiumrubrum的固體發(fā)酵產(chǎn)物中分離得到的rubrumol(129)，在濃度為100 μM時(shí)，其松弛活性強(qiáng)于喜樹堿，對拓?fù)洚悩?gòu)酶I(Topo I)的弛豫作用也具有抑制活性，其IC50值為23 μM[64]。

蒽醌類化合物由于多羥基的存在，有抑菌活性的化合物較多。3個(gè)蒽醌化合物7-(γ,γ)-dimethylallyloxymacrosporin(130)、macrosporin(131)及7-methoxymacrosporin(132)和2個(gè)氫蒽醌tetrahydroaltersolanol B(133)及altersolanol L(134)從紅樹植物苦檻藍(lán)(Myoporumbontioides)葉片中的內(nèi)生真菌Phomasp.L28的發(fā)酵物中分離得到，在植物病原真菌抑制活性測試中，131顯示廣譜的抗真菌活性，值得注意的是，其對F.oxysporum(MIC=3.75 μg/mL)的抑制活性甚至優(yōu)于多菌靈(MIC=6.25 μg/mL)，相比之下，130和132對6種供試真菌表現(xiàn)出中等至弱的活性，表明130～132這三個(gè)化合物具有典型的構(gòu)效關(guān)系，此外134對P.italicum(MIC=35 μg/mL)和R.solani(MIC=50 μg/mL)具有中等的抗真菌活性，而133對除P.italicum(MIC=80 μg/mL)以外的所有供試病原真菌均沒有活性[65]；bostrycoidin(120)在100 μg/disc的劑量下，對B.megaterium，S.aureus，P.aeruginosa和E.coli這四種植物病原細(xì)菌均表現(xiàn)出明顯的抑制作用[51]；nigrosporone B(122)對M.tuberculosis(MIC=172.25 μM)、B.cereus(MIC=21.53 μM)和E.faecium(MIC=10.78 μM)均顯示出抗細(xì)菌活性[61]；兵豆(LensculinarisMedic.)中的內(nèi)生真菌Ascochytalentis中的lentiquinones A(135)、B(136)、C(137)和lentisone(138)對Bacillussubtilis均表現(xiàn)出抗細(xì)菌活性，而在抗真菌活性測試中，只有135對真菌Verticilliumdahlia、Penicilliumallii、Rhizoctoniasp.和Phomaexigua具有抑制作用[66]；emodin(124)和1,2,8-trihydroxyanthraquinone(139)分離自木菠蘿葉片中的內(nèi)生真菌Diaporthelithocarpus，在抗菌活性測試中，124對M.luteus、B.subtilis、E.coli、P.fluorescences和S.cerevisiae這5種細(xì)菌均表現(xiàn)出顯著的抑制作用，而139則對B.subtilis、E.coli和S.cerevisiae具有抗細(xì)菌活性[62]；從印楝(AzadirachtaindicaA.Juss)果實(shí)中的內(nèi)生真菌Paraconionthyriumsp.YM 311593的發(fā)酵液的乙酸乙酯萃取物中分離得到danthron(140)，對Pyriculariaoryzae表現(xiàn)出微弱的抗真菌活性，MIC值為128 μg/mL，弱于多菌靈(MIC=4 μg/mL)[67]；pachybasin(141)、1-hydroxy-3hydroxymethyl-9,10-anthraquinone(142)和aloe emodin(143)分離自大葉落地生根(Kalanchoedaigremontiana)的內(nèi)生真菌菌株KIB-H11595，在抗菌活性評價(jià)中，141和143對青霉菌有抑菌效果，而142則對棉花枯萎病菌具有一定抑制作用[68]。

此外，有的蒽醌化合物還具有除草活性。例如，在葉片穿刺試驗(yàn)中，lentisone(138)對所有供試植物的葉片造成最大程度的壞死；而lentiquinone A(135)對家獨(dú)行菜(Lepidiumsativum)的根長的抑制活性最高，與對照相比，抑制了近70%的根生長；另外在對寄生雜草Phelipancheramosa種子萌發(fā)的抑制活性測試中，與對照組相比，138完全抑制了種子萌發(fā)，而135則使雜草種子的發(fā)芽率降低了60%[66]。

1.6 其他類化合物

植物內(nèi)生真菌次級代謝產(chǎn)物結(jié)構(gòu)多樣，除以上幾種主要的結(jié)構(gòu)類型的化合物具有生物活性以外，其他一些非常見的特征化合物類型也具有生物活性，化合物來源及活性見表1，化合物的結(jié)構(gòu)見圖6～圖10。

表1 植物內(nèi)生真菌中具有活性的其他類化合物

續(xù)表1(Continued Tab.1)

續(xù)表1(Continued Tab.1)

圖6 細(xì)胞松弛素類化合物(144～157)的化學(xué)結(jié)構(gòu)Fig.6 The chemical structures of cytochalasins (144-157)

圖7 (異)香豆素類化合物(158～172)的化學(xué)結(jié)構(gòu)Fig.7 The chemical structures of (iso-)coumarins (158-172)

圖8 吡喃酮類化合物(173～196)的化學(xué)結(jié)構(gòu)Fig.8 The chemical structures of pyrones (173-196)

圖9 縮酚酸環(huán)醚類化合物(197～209)的化學(xué)結(jié)構(gòu)Fig.9 The chemical structures of depsidones (197-209)

圖10 內(nèi)酯類化合物(210～227)的化學(xué)結(jié)構(gòu)Fig.10 The chemical structures of lactones (210-227)

2 結(jié)論和展望

綜上所述，我們知道植物內(nèi)生真菌次級代謝物結(jié)構(gòu)類型多樣，有生物堿、聚酮、萜類、甾體和蒽醌等，此外這些代謝物也富含多種生物活性，如抗腫瘤、生物酶抑制、抑菌、抗炎和除草等活性，因而在醫(yī)藥研發(fā)和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)等[100-102]方面顯現(xiàn)出巨大的應(yīng)用潛力，成為各界研究的熱點(diǎn)。

目前，在植物內(nèi)生真菌生物活性代謝產(chǎn)物方面的研究雖取得了一定的成果，但是仍然存在諸多問題：(1)植物內(nèi)生真菌發(fā)酵與培養(yǎng)大部分僅停留在實(shí)驗(yàn)室研究水平，導(dǎo)致其生物活性成分產(chǎn)量很低，很難大批量地將其商業(yè)化生產(chǎn)；(2)內(nèi)生真菌在植物體內(nèi)以及體外單獨(dú)培養(yǎng)兩種情況下的次級代謝產(chǎn)物合成途徑及其代謝調(diào)控機(jī)制尚不明確，其作為微生物制劑在相關(guān)領(lǐng)域中的大規(guī)模實(shí)際應(yīng)用鮮有報(bào)道；(3)從分子水平上探索內(nèi)生真菌次級代謝產(chǎn)物的產(chǎn)生機(jī)制的相關(guān)研究較少；(4)從組學(xué)(基因、蛋白、代謝等)水平研究內(nèi)生真菌活性代謝物的研究有待深入研究。因此，如能夠解決上述問題，便為植物內(nèi)生真菌活性成分的開發(fā)與利用提供了更多的參考依據(jù)。