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四株深海冷泉沉积物真菌次生代谢产物结构及活性研究
刘雅萍
Subtype博士
Thesis Advisor季乃云
2022-05-09
Training institution中国科学院烟台海岸带研究所
Degree Grantor中国科学院大学
Degree Name理学博士
Degree Discipline海洋化学
Keyword海洋真菌 深海冷泉 次生代谢产物 化学结构 生物活性 Marine fungus Deep-sea cold seep Secondary metabolite Chemical structure Bioactivity
Abstract深海是海洋系统的重要组成部分,包含深海海山、洋中脊、热液和冷泉等独特极端的生存环境,也导致深海微生物具备与其他来源微生物不同的遗传背景和代谢途径。深海沉积物是深海微生物的主要来源,近些年来,研究人员从深海沉积物中分离培养出了大量微生物,并从中获取了许多结构新颖的次生代谢产物。其中,冷泉作为典型的深海化学合成驱动生态系统,具有富含甲烷和硫化氢的特征,也使得该来源微生物具有较高的丰度和独特的代谢途径。目前国内外对冷泉研究较为缺乏,仍处于起步阶段,近两年才陆续具有对于深海冷泉沉积物来源微生物次生代谢产物的报道。因此,研究深海冷泉沉积物来源微生物的次生代谢产物,获取活性良好、结构新颖的化合物,能够进一步丰富深海微生物的次生代谢产物类型,同时也为探究微生物在极端环境的适应机制提供了思路,为探索开发深海资源提供理论依据。 本研究从采集于琼东南和台西南深海冷泉的4份沉积物样品中分离纯化得到44株真菌,并综合菌株次生代谢产物量、薄层层析分析结果以及生物活性测试结果(卤虫致死活性、抗微藻活性和抑菌活性)对菌株进行了初步筛选。最终选取4株真菌作为研究对象,进行菌种鉴定及预测其可能代谢产物类型,并对其次生代谢产物结构及生物活性进行了系统的研究。研究对象包括草酸青霉Penicillium oxalicum 13-37、耐盐枝孢菌Cladosporium halotolerans 9-39、聚多曲霉Aspergillus sydowii 10-31和产黄青霉P. chrysogenum 13-35。 本研究采用柱层析(包括反相柱层析、硅胶柱层析和凝胶柱层析等)以及制备薄层层析、半制备高效液相等多种分离纯化方法获取次生代谢产物,并综合运用多种现代波谱技术(包括NMR、MS、IR和ECD等)和文献数据对比确定化合物的结构。从草酸青霉13-37发酵物中共分离得到49个化合物,其中6个新化合物,包括3个苯腙类化合物(PO1-PO3),2个喹唑啉类(PO4和PO5)和1个xanthone类化合物开环衍生物(PO6)。从聚多曲霉10-31发酵物中共分离得到37个化合物,其中2个新化合物,包括1个含硫含碘的没药烷倍半萜(AS1)和1个四苯醚类化合物(AS2)。从耐盐枝孢菌9-39中分离得到18个化合物,结构类型涵盖甾体类、苯环衍生物类、内酯类和肽类等。从产黄青霉中分离得到17个化合物,结构类型涵盖萜类、吲哚类、生物碱类和甾体类等。 对分离鉴定的部分化合物进行了抗细菌、抗微藻以及卤虫致死等生物活性测试,活性测试结果表明:部分化合物表现出良好的抗菌、抗赤潮微藻活性以及低卤虫毒性,如PO1对3种测试微藻表现出显著的抑制作用,半数抑制浓度可低至0.68 µg/mL,对哈氏弧菌和副溶血弧菌的抑菌圈均大于10 mm,且对卤虫具有低毒性,为制备抑菌剂和抑藻剂提供了理论基础。 综上所述,通过对上述四株深海冷泉沉积物来源真菌的次生代谢产物的化学结构和生物活性研究,共计分离鉴定121个次生代谢产物,其中8个新化合物,结构类型涵盖苯腙类、喹唑啉类、酮类、蒽醌类、二酮哌嗪、萜类、甾体类、酸类、二苯醚类、吲哚类、内酯类和生物碱类等。多样的化合物种类极大的丰富了深海冷泉真菌来源微生物的次生代谢产物类型,也为进一步了解微生物在极端环境的适应机制和代谢途径提供了一定的理论参考。活性筛选出具有较好的活性的抗海洋赤潮藻类次生代谢产物,对赤潮的治理和海洋环境的保护和可持续发展提供了理论依据,筛选出的抗海洋病原菌的次生代谢产物为抑菌剂的制备及新药结构修饰和合成方面提供了新的思路和科学依据。
Language中文
Document Type学位论文
Identifierhttp://ir.yic.ac.cn/handle/133337/30831
Collection中科院烟台海岸带研究所知识产出
Recommended Citation
GB/T 7714
刘雅萍. 四株深海冷泉沉积物真菌次生代谢产物结构及活性研究[D]. 中国科学院大学,2022.
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