中药内生菌研究进展

中药内生菌研究进展

李晨阳 钟彬 蒲业鑫 崔春晓 *

山东协和学院 山东 济南

摘要：内生细菌是宿主内生态系统的重要组成部分，具有丰富的生物多样性，是潜力巨大的微生物新资源。内生菌的研究对于保护野生与濒危药用植物，拓展药用资源，新药研发等均有一定意义。内生细菌在与宿主长期协同进化的过程中，逐渐形成了对抗、互惠、共生等多种关系，能够直接或间接调节宿主的生长发育，协助宿主抵抗病虫害及环境胁迫等生物过程。近年来，内生细菌及其次级代谢产物广泛应用于新药研发，生物防治等领域，展现出巨大的研究与开发价值。本文综述了内生菌形成分布，其资源的多样性，对药用植物的道地性等方面的研究进展，并对未来前景进行了探讨，为内生菌的进一步研究提供参考，拓展和提升中药资源价值。

关键词：内生菌 代谢产物 中药材 多样性

引言

内生菌(endophyte)是一个生态学概念，是指一类在其部分或全部生活史中存活于健康植物组织内部而不使宿主植物表现出明显感染症状的微生物类群。药用植物内生菌可以产生许多生物活性物质，有些代谢产物与宿主相同或相似。内生菌具有丰富的生物多样性,是潜力巨大的微生物新资源。内生菌与药用植物共生，对植物药用成分的形成和含量的影响也是十分巨大的。目前，药用植物内生菌作为宝贵的微生物资源库,正成为国内外学者研究的热点。笔者就药用植物内生菌的研究进展和其对中药材的影响进行综述，为中药内生菌资源的合理开发利用提供参考。

1内生菌的形成和分布

1.1内生菌与中药材之间的关系

药用植物体内普遍存在内生菌。药用内生菌与宿主植物之间存在复杂的微生态关系。内生菌长期生活在植物体内的特殊环境中,以宿主药用植物的组织、细胞及其代谢产物为外环境，吸收宿主植物的营养并得到保护;而植物为内生菌提供营养、保护和生存空间。两者互相进行物质、能量及基因交流，在长期进化过程中形成了互惠共生关系。药用植物内生菌的研究还表明，有的内生菌不但可以自身合成药物活性成分，还具有促进宿主植物合成活性成分的能力，刺激宿主植物产生次生代谢产物，如抗肿瘤物质、抗病毒物质和植物生长调节剂等。固次生代谢产物也是天然药物的重要来源。

1.2内生菌的多样性

内生菌普遍存在于药用植物体内。药用植物内生细菌资源丰富，其产生的多种活性成分，在医药业、农业等方面表现出良好的应用前景,是人类生存与发展的重要资源。目前,已从藻类、苔藓、蕨类、裸子植物和被子植物中分离得到了真菌、放线菌和细菌等多种类的内生菌。对于一种植物而言，从中可分离到的内生菌种类和数量不同，少则十几种,多则上百种。

1.3内生菌在药用植物中的分布

药用植物内生菌普遍存在于健康植物组织和器官中，种类繁多，分布广泛。近年来,研究者已从红豆杉、雷公藤、长春花、青蒿、薄荷和美登木等多种药用植物分离到了大量内生菌。内生菌在植物地上部分的分布是局限性的，而在根部则是广泛的。

药用植物内生菌的分布受多种因素的影响,其中既有寄主因素,又有环境因素。从寄主角度来讲同一种植物在不同的地理区域具有不同的内生菌类群分布，同一种植物在同一地区的内生菌类群基本相似，但是不同年龄植株和组织上的内生菌丰度和分布明显不同。一般情况下，随着宿主植物年龄的增加，植物内生真菌种类和丰度也随之增加，环境因素则是与海拔、温度、湿度等有关。一般来说，生长在热带、亚热带地区的药用植物内生菌多样性比较丰富；生长时间长、生长速度快的药用植物内生菌数量和种类较多。同一品种的药用植物生长环境不同，其内生菌数量及优势菌种也有所不同。

2内生菌影响药用植物的道地性

道地药材是指在特定生态环境下所产生的临床疗效好、质量优的一类中药材。传统的概念突出强调了植物体外的生态环境对药材道地性的影响,而作为一系列生理生化反应、能量与物质代谢的植物体内环境对药材道地性的形成同样具有重要的作用。对内生菌与植物所构成的体内微生态系统的研究,将有助于从一个全新的角度来阐释道地药材的形成机理。

2.1内生菌激活药用植物基因表达或酶的活性

植物内生菌侵入寄主植物后,在特定的环境和生理条件下，与此植物细胞上相应的受体识别并结合,发生相互作用，通过细胞内一系列的信号转导过程,作用于植物细胞次生代谢有关的基因表达,增强了这些基因表达的速度和强度,进而改变细胞次生代谢相关酶的活力,产生或增加了基因表达的产物一一药用植物中有效成分的生成或积累,生成道地药材中特异性的化学成分或增加道地药材中的有效成分。

2.2内生菌产生促进药用植物生长或增强植物抗逆性的物质

内生菌可以通过生物固氮或产生植物激素直接促进植物生长,如豆科植物的根瘤菌利用生物固氮直接促进植物的生长发育。

2.3宿主植物不同部位内生菌对中药材的影响

表皮是微生物侵入植物的主要途径,也是微生物在植物体内生活的主要部位。在内部组织中,维管是内生菌生长的主要地方。植物根部比地上部分更易被系统性感染,主要是由于根部与环境微生物有更紧密的接触。微生物分布丰富的地方往往也是中药药用成分含量较高的地方,这对使用皮部或根部的中药材影响较大。

一些中药材的表皮部位与内部的药用成分含量相比，表皮的药用成分含量明显高于其内部。范桂枝等发现白桦的外皮和内皮中白桦酯醇的含量相差126倍,可能是因为部分外皮更易受到微生物的刺激,形成内生菌作用所致。

3内生菌在中药材研究中存在的问题和发展前景

目前,中药材中内生菌的研究仍然处于初级阶段,所研究过的药用植物仅数百种,只涉及了其中很小的一部分。据研究发现，内生真菌在药用植物生长发育等过程中发挥着不可替代的积极作用，对中药材生产的质和量影响较大，因而具有很大的发展潜力。从药用植物中分离内生菌，并且利用植物内生菌进行发酵生产,或在药用植物中接种特定的微生物,以得到了某些重要的天然药物或某种道地药材,为解决中药材的安全性、资源紧缺、创新性不足国际竞争激烈等提供了新思路。

参考文献

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作者简介：李晨阳（2000.2—），女，汉族，山东协和学院医学检验技术专业学生。

指导教师：崔春晓（1984.4—）,女，汉族，研究生，副教授，研究方向为医学教育和微生物资源。