烟台四十里湾海域藻栖真菌的筛选与化学成分研究
侯旭亮
学位类型硕士
导师季乃云
2022
培养单位中科院烟台海岸带研究所
学位授予单位中国科学院大学
学位授予地点中科院烟台海岸带研究所
学位名称理学硕士
学位专业海洋化学
摘要海洋植物来源的真菌是活性化合物的重要来源,具有良好的医药和农药开发前景,在探索其多样性、物种丰富性和生物应用前景方面已经取得了相当大的进展。海洋植物来源的真菌,尤其是藻栖真菌,可以产生结构多样且具有生物活性的次生代谢产物,以适应特殊生存环境,这得益于极端的海洋环境对大型藻类施加的持续压力。然而,在天然产物研究中真菌的培养条件与它们的真实生长环境存在差异,可能会导致一些基因簇的沉默。因此,共培养越来越受到重视,是发掘真菌代谢潜力的有效方法。 为进一步了解海洋藻栖真菌的多样性组成及其生物活性,本研究以烟台四十里湾海域采集的大型海藻为对象,分离其内生与附生真菌。通过形态学观察和ITS区序列分析进行真菌鉴定,并对分离得到的真菌开展海洋动物毒性、抗微藻和抗细菌活性筛选。从海藻样本中分离得到77株附生真菌和47株内生真菌,共计124株,其中102株真菌被鉴定到17个属。以丰年虾(Artemia salina)和褶皱臂尾轮虫(Brachionus plicatilis)为模型进行海洋动物毒性测试,在浓度为100 μg/mL时,13株真菌的提取物对轮虫和卤虫的致死率都达到了100%;以海洋卡盾藻(Chattonella marina)和东海原甲藻(Prorocentrum donghaiense)为模型测试抗微藻活性,在浓度为100 μg/mL时,21株真菌对两种海洋赤潮微藻的抑制率超过了50%,其中17株真菌的抑制率达到100%;抗细菌活性测试中,在浓度为100 μg/mL时,40株真菌对柠檬假交替单胞菌(Pseudomonas citrate)具有抗菌活性,6株真菌对鳗弧菌(Vibrio anguillarum)显示出抗菌活性,其中有6株真菌对两种受试细菌都表现出抗菌活性。 从分离得到的真菌中选取47株木霉与1株镰刀菌,将这些木霉分别与同一株镰刀菌进行对峙培养。结果显示在对峙培养中木霉都处于明显的生长优势,镰刀菌的生长在不同程度上受到了抑制。有7株木霉(编号为1Ⅱ1F、141(1)F、512F、12A1N、A11F(A)、A12F(A) 和B41F)能够覆盖镰刀菌的菌落,并在其菌落上继续生长,最终导致镰刀菌的菌落变小,其中1Ⅱ1F甚至可以完全覆盖镰刀菌的菌落。通过在显微镜下对菌丝体形态的观察,发现木霉12A1N、B41F和1Ⅱ1F确实可以通过穿透、平行和缠绕的方式对镰刀菌进行重寄生,从而对镰刀菌产生抑制作用。 结合对峙实验结果和菌株筛选结果,选取了鞭丝木霉(Trichoderma flagellatum)12A1N和禾谷镰刀菌(Fusarium graminearum)12Ⅱ2N进行次生代谢产物研究。使用高效液相色谱对鞭丝木霉12A1N和禾谷镰刀菌12Ⅱ2N单独培养和共培养的粗提物进行分析。分析结果显示在共培养过程中真菌的代谢产物发生了改变,存在额外代谢产物的产生,也有代谢产物的产生受到了抑制。 使用各种现代色谱技术等方法,分离得到单体化合物,再综合使用多种现代谱学技术,对单体化合物的结构进行解析和鉴定。从鞭丝木霉12A1N中得到了了8个化合物,从禾谷镰刀菌12Ⅱ2N中分离出了12个化合物,从两株真菌的共培养中得到了10个化合物。其中包括从禾谷镰刀菌12Ⅱ2N中分离出的2个新化合物:一个甲基柏木醚衍生物H-B-1和一个镰刀菌素H-B-2。使用高效液相色谱对次生代谢产物进行分析,发现共培养时真菌的代谢产物发生了变化:化合物H-B-6, H-B-7和H-B-8在共培养时不再产生,化合物H-C-10是共培养时额外产生的代谢产物,还有一些组分的产量也发生了显著的变化。 本研究分离得到了124株藻栖真菌并进行活性筛选,结果表明四十里湾海域的藻栖真菌多样性丰富,部分真菌具有良好的生物活性,预示着大量潜在的天然活性产物,具有进一步研究的价值。木霉与镰刀菌的对峙培养实验,发现木霉12A1N对镰刀菌12Ⅱ2N存在重寄生作用,表明木霉有着巨大的生防作用的潜力。从藻栖真菌中分离出了结构丰富的次生代谢产物,增加了藻栖真菌次生代谢产物的多样性。对木霉12A1N和镰刀菌12Ⅱ2N单独培养与共培养的粗提物以及分离得到的单体化合物进行HPLC分析,发现在共培养过程中真菌的代谢产物发生了变化,表明共培养是一种激活沉默基因簇使真菌产生新代谢产物的有效方法。通过对四十里湾海域藻栖真菌及其次生代谢产物的研究,本研究为海洋药物的开发提供了一定的理论基础与实验依据。
语种中文
文献类型学位论文
条目标识符http://ir.yic.ac.cn/handle/133337/30981
专题中国科学院烟台海岸带研究所知识产出
推荐引用方式
GB/T 7714
侯旭亮. 烟台四十里湾海域藻栖真菌的筛选与化学成分研究[D]. 中科院烟台海岸带研究所. 中国科学院大学,2022.
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