藥用植物黃精內(nèi)生菌研究進(jìn)展

李明健 陳曉芳

摘要：黃精是我國重要的藥食同源植物之一，其蘊藏著豐富的內(nèi)生菌資源，眾多研究表明，內(nèi)生菌是具有巨大開發(fā)潛力的微生物資源。該文歸納了近年來黃精內(nèi)生菌多樣性、抑菌活性等方面的研究進(jìn)展，以期為黃精內(nèi)生菌今后的研究提供參考。

關(guān)鍵詞：黃精;內(nèi)生菌;多樣性;抑菌活性;活性物質(zhì)

中圖分類號 R284 文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A 文章編號 1007-7731（2020）16-0038-02

黃精（Polygonatlum sibiricum）又名爪子參、老虎姜、雞爪參，為多年生百合科植物。作為藥材使用的是黃精（Polygonatum sibiricum Red.） 、滇酒精（Polygonatumkingianum Coll.et Hemsl. ）和多花黃精（Polygonatum cyrto-nema Hua）3個品種的干燥根莖。作為重要的藥食同源的植物資源，黃精在我國已有上千年的使用歷史，在《神農(nóng)本草經(jīng)》《百草綱目》等書中均有記載。中醫(yī)認(rèn)為，黃精味甘性平，具有養(yǎng)陰潤肺、補腎益精的滋補功能，可用于脾胃虛弱、肺虛燥咳、腎虛乏力等癥狀?，F(xiàn)代研究表明，黃精藥物化學(xué)成分豐富主要含有黃精多糖、甾體皂苷、黃酮等，藥理活性多樣在降血糖血脂、調(diào)節(jié)和提高免疫力、改善記憶力、保護(hù)心血管、延緩衰老、消炎抗病毒、抗腫瘤等諸多方面有作用[1]。目前，由于黃精具有重要的營養(yǎng)保健和藥用經(jīng)濟(jì)價值，使其處于供不應(yīng)求的狀態(tài)。

植物內(nèi)生菌是指植物在長期生長發(fā)育過程中，能夠與植物共同生存或者某一段時間定殖于植物中并且不會引起明顯病害的微生物，包括細(xì)菌、真菌、放線菌。內(nèi)生菌在各種植物中廣泛存在，種類數(shù)量眾多，是具有巨大開發(fā)利用潛力的微生物資源[2]。不同環(huán)境下、不同植物中含有的內(nèi)生菌在數(shù)量和種群結(jié)構(gòu)上都存在很大的差異。在長期歷史進(jìn)化的過程中，內(nèi)生菌與植物在一定環(huán)境條件下建立起互利共生的關(guān)系，植物內(nèi)生菌依靠侵入宿主植株來獲得營養(yǎng)和庇護(hù)，同時內(nèi)生菌的代謝產(chǎn)物能增強宿主植株的抗逆性，具有促進(jìn)植物生長等作用[3]。目前，國內(nèi)外的研究表明，植物內(nèi)生菌能夠產(chǎn)生與宿主相同或相似的代謝產(chǎn)物，特別是藥用植物可以從內(nèi)生菌代謝物中尋找篩選具有藥用活性的物質(zhì)來替代稀缺珍貴、生長周期慢的宿主植物[4];微生物具有生長繁殖快，培養(yǎng)容易控制，成本低等諸多優(yōu)點，更適于工業(yè)化生產(chǎn)。在內(nèi)生菌研究和黃精開發(fā)利用火熱的背景下，黃精植株內(nèi)生菌的研究受到了越來越多的科學(xué)研究者的關(guān)注，從中開發(fā)有價值的微生物是滿足醫(yī)藥生產(chǎn)、生物防治等方面的有效途徑。

1 黃精內(nèi)生菌多樣性

1.1 真菌類 汪瀅等[5]從多花黃精中分離一株具有抗菌活性的真菌，經(jīng)形態(tài)學(xué)和分子序列鑒定位變灰青霉（Peni-cllium canescens ）。李艷玲等[6]從泰山黃精的根、莖、葉組織塊和果實中分離得到32株內(nèi)生真菌，經(jīng)分子生物學(xué)鑒定為7個屬，鐮刀菌屬占31.3%最多，其次是不產(chǎn)孢真菌占28.1%。楊洪蕓等[7]從黃精根莖中分離純化到1株具有抗氧化活性的內(nèi)生真菌HJG3。韋中強[8]等從重慶野生黃精的根部中分離得到了地球囊霉（Glomus geosporum）和摩西球囊霉（Funneliformis）菌根真菌。

1.2細(xì)菌類 柏曉輝等[9]從黃山野生黃精的根莖組織中分離得到1株內(nèi)生細(xì)菌，經(jīng)形態(tài)學(xué)和分子序列鑒定該菌為芽孢桿菌屬。吳依婷等[10]從黃精中分離得到共40株內(nèi)生細(xì)菌。遲惠榮等[11]從多花黃精的根、蓮、葉內(nèi)分離得到11株內(nèi)生細(xì)菌，其中對尖孢鐮刀菌（Fusarium oxysporum）具有拮抗作用的菌株，經(jīng)形態(tài)和分子初步確定該菌株為貝萊斯芽胞樸菌（Bacillus velezensis）。

1.3 放線菌類 李小林等[12]從黃精中共分離純化得到52株放線菌，經(jīng)菌落的形態(tài)特征和革蘭氏染色的特征初步判定所有菌株均為鏈霉菌屬。

近2年來黃精內(nèi)生菌方面的研究越來越多，在細(xì)菌、真菌、放線菌類都有涉及，但基本都是淺嘗輒止，在內(nèi)生真菌分類鑒定方面尚未進(jìn)行系統(tǒng)、深入的研究。內(nèi)生菌在分離過程中有很多不確定因素和隨機(jī)性，在不同季節(jié)和地域分離的菌株在種類上也會存在偏差，種屬分離得到不完全;內(nèi)生菌群落無法構(gòu)建種族關(guān)系，菌群與宿主黃精之間的共生機(jī)制更無法分析。

2 黃精內(nèi)生菌抑菌活性及其代謝產(chǎn)物

汪瀅等從黃精內(nèi)生真菌變灰青霉的發(fā)酵液中分離出3種化合物，這3種化合物通過抑菌活性測試發(fā)現(xiàn)對多種植物病原菌具有抑菌活性。其中，化合物灰黃霉素對灰葡萄孢（Botryis cinerea ）、圓形炭疽菌（Colletotrichum orbi-culare）等4種病原真菌的抑菌活性最強，具有生物防治的開發(fā)價值。李艷玲等分離得到的32株內(nèi)生真菌中，其中8株具有廣譜的抗菌活性。柏曉輝等篩選得到的一株芽孢桿菌，對測試菌蘇云金芽孢桿菌（Bacillus thuringiensis）、綠膿桿菌（Pseudomonas aeruginosa）和鼠傷寒沙門氏菌（Salmonella typhi）均具有顯著的抑菌效果。吳依婷等研究發(fā)現(xiàn)了一株經(jīng)鑒定為枯草芽孢桿菌的黃精內(nèi)生菌，對病原菌的抑菌圈半徑可達(dá)13mm。翟大才等[13]同樣得到1株枯草芽孢桿菌，該菌對金黃色葡萄球菌（staphylococcusaureus）、大腸樸菌（Escherichia coli）和綠膿桿菌具有顯著抑菌效果。程子洋等[15]從多花黃精內(nèi)生真菌（Aspergillusochraceus）的次生代謝產(chǎn)物分離得到15個化合物。

以上研究表明，無論是黃精的內(nèi)生真菌還是內(nèi)生細(xì)菌，對許多病原菌都具有較好的抑菌活性，是具有生物防治或者醫(yī)藥生產(chǎn)開發(fā)價值的資源，并且微生物發(fā)酵快，生產(chǎn)易于控制。但是目前對這方面的研究還有較長的路要走，一方面，內(nèi)生菌抑菌機(jī)制尚未研究透徹;另一方面，內(nèi)生菌的抑菌活性物質(zhì)濃度低，尚不能直接用于擴(kuò)大生產(chǎn)。

3 其他方面

楊洪蕓等對黃精內(nèi)生真菌進(jìn)行了抗氧化活性研究，采用DPPH法和鐵氰化鉀還原力法證明內(nèi)生真菌HJG3具有抗氧化性質(zhì)，具有開發(fā)天然生物活性成分的價值。韋中強等研究認(rèn)為，叢枝菌根真菌（AMF）對黃精生長有一定的促進(jìn)作用。曹冠華等[14]對滇黃精的AMF和深色有隔內(nèi)生真菌（DSE）定殖情況進(jìn)行系統(tǒng)調(diào)查，結(jié)果表明，在滇黃精中AMF和DSE有著較高的定殖率，并且與滇黃精的主要功效成分含量之間呈正相關(guān)。遲惠榮等結(jié)果表明，多花黃精內(nèi)生菌貝萊斯芽孢桿菌能夠產(chǎn)生激動素、吲哚乙酸、赤霉素等多種植物激素，對宿主植株具有顯著的促進(jìn)生長的效果。

4 展望

隨著對黃精越來越多的開發(fā)研究，近年來，對黃精內(nèi)生菌的研究越來越多，在內(nèi)生真菌、細(xì)菌、放線菌的都有涉及，但缺乏系統(tǒng)性研究。主要體現(xiàn)在如下幾個方面：一黃精內(nèi)生菌種群的多樣性、菌與宿主植株相互之間的關(guān)系并未研究透徹;二是黃精內(nèi)生菌的生態(tài)功能比如菌根菌定殖機(jī)制等有待開發(fā);三是內(nèi)生菌產(chǎn)生活性產(chǎn)物與宿主的關(guān)系及其抑菌機(jī)制的研究;四是如何將已得到的具有很好的活性產(chǎn)物的菌利用工業(yè)化生產(chǎn)等方面，仍需進(jìn)一步挖掘和研究。

目前不僅是黃精，許多的藥用植物如杜仲、鐵皮石斛、天麻等的內(nèi)生菌研究結(jié)果并未得到真正的生產(chǎn)化利用。只有把內(nèi)生菌與宿主植株之間的關(guān)系機(jī)制等方面全方位的探索和研究清楚，才能讓龐大的藥用植物內(nèi)生菌資源得到工業(yè)化生產(chǎn)應(yīng)用。

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（責(zé)編：張宏民）

基金項目：畢節(jié)科技局聯(lián)合基金（畢科聯(lián)合字YZ[2019]4號）;畢節(jié)科技局聯(lián)合基金（畢科聯(lián)合字YZ[2017]02號）。

作者簡介：李明健（1989-），男，江西撫州人，碩士，講師，研究方向：植物微生物資源及分子生物學(xué)。 收稿日期：2020-06-24