南极威德尔海域丝状真菌多样性及其次级代谢产物的研究

摘要

真菌因其能够产生结构新颖、活性多样的次级代谢产物，成为药物及其先导化合物的重要来源。随着对普通生境真菌的深入研究，从中发现新菌种、新活性产物的机率不断下降，因而人们将目光移向了极端环境中的微生物资源。其中南极地区由于具有独特而严酷的自然环境使得生存于其中的真菌在物种、功能基因、活性代谢产物等方面表现出明显的新颖性和多样性，逐渐成为近年来研究的热点。本论文以来源于南极威德尔海域沉积物样品的丝状真菌作为研究对象，考察了该地区丝状真菌的物种多样性、功能基因多样性以及活性多样性，并对其中1株目标菌株进行了次级代谢产物的研究。
　　从南极威德尔海域的9个沉积物样品中共分离得到102株真菌，经过微生物菌落形态排重、代谢产物薄层色谱(TLC)化学排重以及BOX-PCR指纹图谱分析，最终确定有40个分类群。依据rDNA-ITS和β-tubulin序列对40株代表菌株进行系统的物种多样性考察，并通过筛选聚酮合酶(PKS)以及非核糖体肽合酶(NRPS)基因结合测试其代谢产物抗菌、抗肿瘤、抗病毒活性考察该海域丝状真菌的药用资源情况。结果发现所鉴定丝状真菌分属子囊菌类(Ascomycota)和担子菌类（Basidiomycota）两大真菌类群，包括子囊菌类的Acremonium,Aspergillus,Chaetomium,Cladosporium,Epicoccum,Eurotium,Geomyces,Hansfordia,Lecanicillium,Nectria,Penicillium,Phialocephala,Phoma,Sarocladium,Scopulariopsis，Simplicillium，Valsonectria17个属和担子菌类的Wallemia属。
　　对40个代表菌株的基因筛选后，共检测到30个PKS片段以及14个NRPS片段，且在抗菌（大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、变形杆菌、白色念珠菌），抗肿瘤（小鼠P388淋巴瘤细胞系）以及抗病毒（甲型流感病毒H1N1）的筛选中，14个分离株表现出抗菌活性，17个分离株表现出抗肿瘤活性，但在抗病毒筛选中仅有4个分离株表现出抑制活性。此外，50％ PKS或RPS阳性菌株展示出至少一种生物活性。以上研究表明，南极威德尔海域沉积物中丝状真菌有产生活性天然产物的巨大潜能。
　　依据基因筛选、化学筛选和活性测试的结果，选择PKS以及NRPS均呈现阳性且有抗菌活性的菌株Simplicillium lamellicola HDN13-430进行次级代谢产物研究，通过多种分离纯化手段的联合应用，从该菌株的发酵产物乙酸乙酯提取物中分离到11个化合物。采用质谱、核磁共振谱、红外光谱、紫外光谱、圆二色谱和旋光等多种波谱方法解析了它们的结构，包括2个新的迫苯并萘二酮类化合物(1-2)，2个新的聚酮-非核糖体肽杂合类化合物(3-4)，1个新的脂肪烃类化合物(5)，1个新的甲萘酚醌类天然产物(6)以及5个已知的其他类型化合物(7-11)。
　　综上表明，南极海域呈现丰富多样的丝状真菌资源，其功能基因以及生物活性也展示出多样性，并具有产生结构新颖的次级代谢产物的潜能。因此，南极海洋丝状真菌可以为海洋药物的发现提供重要资源，值得深入研究。

目录

声明

摘要

Abbreviation

前言

参考文献

第一章 南极威德尔海域丝状真菌物种多样性的考察

第一节 实验材料与方法

第二节 结果与分析

第三节 小结与讨论

参考文献

第二章 丝状真菌功能基因以及活性多样性的考察

第一节 实验材料与方法

第二节 结果与分析

第三节 小结与讨论

参考文献

第三章 菌株Simplicillium lamellicola HDN13-430次级代谢产物的研究

第一节 化合物的结构鉴定

第二节 化合物表征

第三节 实验材料与方法

第四节 小结与讨论

参考文献

第四章 实验部分

第一节 实验仪器、材料及试剂

第二节 培养基的配制

综述：南极海洋丝状真菌多样性及其次级代谢产物的研究进展

结语与创新点

本论文相关研究成果

致谢

附图