生物资源2020,42(1):9~2 Biotic resources DOI:10.14188/ajsh.2020.01.002 植物内生放线菌研究进展 严佳成,李艳如,陈让让,吴洁,蒋继宏 (江苏师范大学江苏省药用植物生物技术重点实验室,江苏,徐州,22116) 摘要:植物内生菌主要包括细菌、真菌和放线菌。放线菌的次生代谢产物,如抗生素、有机酸、生物碱等,在抗癌药物、新型 抗生素、植物促生剂、生物农药、纳米新材料等领域取得了一系列研究成果。内生放线菌在生态农业、食品工业、制药工业和环 境治理等方面扮演重要角色。本文简要概述了目前植物内生放线菌的研究成果,讨论了存在的问题和发展方向。 关键词:植物内生菌;放线菌;研究进展 中图分类号:Q939.9 文献标识码:A 文章编号:2096-3491(2020)01-0009-13 Advances on plant endophytic actinomycetes YAN Jiacheng, LI Yanru, CHEN Rangrang, WU Jie, JIANG Jihong Key Laboratory for Biotechnology on Medicinal Plants of Jiangsu Province, Jiangsu Normal University. Xuzhou 221116 Jiangsu, China) Abstract: Endophytes include bacteria, fungi and actinomycetes. Secondary metabolites of actinomycetes, such as antibiotics, organic acids, alkaloids, are mainly used in the development of anticancer drugs, new antibiotics, plant growth promoters, biological pesticides terials. Endophytic actinomycetes play important roles in ecological agri- culture, food industry, pharmaceutical industry and pollution control. This paper briefly summarizes the current research research on endophytic actinomycetes, and the existing problems and develo Key words: endophyte; actinomycete; advance 种生态环境,次级代谢产物复杂,能分泌大量结构 奇特、活性显著的代谢产物,对农药、医药的研制具 植物内生放线菌是指其生活史的部分或全部有重要意义。约70%的天然抗生素由放线菌产 存在于健康植物的各种组织和器官内部,对宿主植生,例如葛尔德美素( geldanamycin)、浏阳霉素 物不构成危害的放线菌口。它们在植物各个组织内( liuyangmycin)和阿斯特霉素( astromicin)等。 部广泛分布2,促进植物吸收养分、适应逆境、抵御尽管新的种属不断被发现,但目前分离到的种类仍 病害,维持植物体内微生态的平衡。在生态农不到自然界放线菌种类总量的1%4,发掘放线菌 业、食品工业、制药工业和环境治理等方面扮演重资源,尤其是药用植物的内生放线菌,依然是研究 要角色3-n。 热点之 放线菌是一类(G+C)含量较高的革兰氏阳性 最早被发现的植物内生放线菌是弗兰克氏菌属 细菌,菌落边缘为放射状,形态大多介于细菌和丝( frankia),它能与多种非豆科植物形成放线菌根 状真菌之间。从荒漠到海洋,放线菌广泛分布于各瘤,人工接种不但可以提高植物存活率,还可增加植 收稿日期:2019-1022修回日期:201911 接受日期: 作者简介:严佳成(1996-),男,硕士生。研究方向为:微生物生态学。E-mal:2020180494@jsnu.edu.cn 通讯联系人:蒋继宏(1962-),男,博士,教授。研究方向为:珍稀药食资源和内生菌资源及功能、微生物生态学、珍稀药用植物细胞工程。E mail: jhjiang(a jnu. edu.cr 基金项目:国家自然基金项目(No.31770613);江苏省研究生科研与实践创新计划(SJKY192060) 引用格式:严佳成李艳如陈让让,等.植物内生放线菌研究进展[J]生物资源,2020.42(1):921 Yan JC, Li YR, Chen RR, et al. Advances on plant endophytic actinomycetes [J]. Biotic Resources. 2020, 42(1):9-21
生物资源 2020，42（1）：9~21 Biotic Resources 植物内生放线菌研究进展 严佳成，李艳如，陈让让，吴 洁，蒋继宏 * （江苏师范大学 江苏省药用植物生物技术重点实验室，江苏，徐州，221116） 摘要：植物内生菌主要包括细菌、真菌和放线菌。放线菌的次生代谢产物，如抗生素、有机酸、生物碱等，在抗癌药物、新型 抗生素、植物促生剂、生物农药、纳米新材料等领域取得了一系列研究成果。内生放线菌在生态农业、食品工业、制药工业和环 境治理等方面扮演重要角色。本文简要概述了目前植物内生放线菌的研究成果，讨论了存在的问题和发展方向。 关键词：植物内生菌；放线菌；研究进展 中图分类号：Q939. 9 文献标识码：A 文章编号：20963491（2020）01000913 Advances on plant endophytic actinomycetes YAN Jiacheng，LI Yanru，CHEN Rangrang，WU Jie，JIANG Jihong * （Key Laboratory for Biotechnology on Medicinal Plants of Jiangsu Province，Jiangsu Normal University，Xuzhou 221116， Jiangsu，China） Abstract：Endophytes include bacteria，fungi and actinomycetes. Secondary metabolites of actinomycetes，such as antibiotics，organic acids，alkaloids，are mainly used in the development of anticancer drugs，new antibiotics，plant growth promoters，biological pesticides，nanomaterials. Endophytic actinomycetes play important roles in ecological agriculture，food industry，pharmaceutical industry and pollution control. This paper briefly summarizes the current research research on endophytic actinomycetes，and the existing problems and development direction. Key words：endophyte；actinomycete；advance 0 引 言 植物内生放线菌是指其生活史的部分或全部 存在于健康植物的各种组织和器官内部，对宿主植 物不构成危害的放线菌［1］ 。它们在植物各个组织内 部广泛分布［2］ ，促进植物吸收养分、适应逆境、抵御 病 害 ，维 持 植 物 体 内 微 生 态 的 平 衡［3］。 在 生 态 农 业、食品工业、制药工业和环境治理等方面扮演重 要角色［3~7］ 。 放线菌是一类（G+C）含量较高的革兰氏阳性 细菌，菌落边缘为放射状，形态大多介于细菌和丝 状真菌之间。从荒漠到海洋，放线菌广泛分布于各 种生态环境，次级代谢产物复杂，能分泌大量结构 奇特、活性显著的代谢产物，对农药、医药的研制具 有重要意义［4］ 。约 70% 的天然抗生素由放线菌产 生［5，6］，例 如 葛 尔 德 美 素（geldanamycin）、浏 阳 霉 素 （liuyangmycin）和 阿 斯 特 霉 素（astromicin）等［7~9］。 尽管新的种属不断被发现，但目前分离到的种类仍 不到自然界放线菌种类总量的 1%［4］ ，发掘放线菌 资源，尤其是药用植物的内生放线菌，依然是研究 热点之一。 最早被发现的植物内生放线菌是弗兰克氏菌属 （Frankia），它能与多种非豆科植物形成放线菌根 瘤，人工接种不但可以提高植物存活率，还可增加植 DOI：10. 14188/j. ajsh. 2020. 01. 002 收稿日期：20191022 修回日期：20191125 接受日期：20191204 作者简介：严佳成（1996-），男，硕士生。研究方向为：微生物生态学。E-mail：2020180494@jsnu. edu. cn ∗通讯联系人：蒋继宏（1962-），男，博士，教授。研究方向为：珍稀药食资源和内生菌资源及功能、微生物生态学、珍稀药用植物细胞工程。Email：jhjiang@jsnu. edu. cn 基金项目：国家自然基金项目（No. 31770613）；江苏省研究生科研与实践创新计划（SJKY19_2060） 引用格式：严佳成，李艳如，陈让让，等 . 植物内生放线菌研究进展［J］. 生物资源，2020，42（1）：921. Yan J C，Li Y R，Chen R R，et al. Advances on plant endophytic actinomycetes［J］. Biotic Resources，2020，42（1）：921
10 严佳成等:植物内生放线菌研究进展 物生长速度。链霉菌属( Streptomyces)的代谢物RNA测序的关键,引物的好与坏直接关系到测到 占迄今为止所报道过的放线菌天然代谢产物的的序列的准确与否,进而影响到菌株种属的鉴 80%,是植物内生放线菌重要的研究对象。其产定2。虽然16S测序也有一定的缺陷,但依然是 生的抗生素在医药和农业领域得到了广泛应用,目前使用最为广泛的方法。 生的磷脂酶等还应用在食品行业、去污剂生产行 基因序列提供了更加深入以及更加具体的信 业、纺织和制药行业以及生物有机化学研究等方面。息,从1975年第一代测序技术( Sanger测序)问世 Qin等从西双版纳热带雨林药用植物分离出32株到2005年第二代测序技术(16 S rrNA测序)的出 不同属的植物内生放线菌,其中至少19个代谢产物现,再到如今第三代测序技术的推广,测序技术的 有抗微生物活性;张盼盼等用7种不同的培养基进步对菌株鉴定的精度和速度带来了革命性的突 从南方红豆杉( Talus sp.)里分离出2个属—链霉破,相关研究学者可以发现更多未能分离纯化的菌 菌属( Streptomyceκs)、诺卡氏菌属( Nocardia),共计株以及更精确地进行菌株分类,从而进行后续研究, l09株内生放线菌,其代谢产物具有显著的抗肿瘤 活性。越来越多研究表明植物内生放线菌研究对新2内生放线菌在各领域的研究现状 药开发有重大意义。 2.1医药研究领域 按照“内共生”理论,植物内生放线菌能产生与 1内生放线菌资源的研究方法 宿主相同或者类似的代谢产物。植物内生菌广泛 内生放线菌的分离:常用的分离培养基有HV、分布于根、茎、叶、花、果实和种子,成为植物微生态 ISP高氏I号、TWYE和Ss等,常用的纯化培养基系统重要组成部分。植物内生菌丰富的种类可以 有ISP2和ISP4等,也有人在分离培养基上添加50产生结构多样的生物活性物质,从而形成多维度的 mg/L的制霉菌素以及15mg/L的利福平以抑制革功能。这些代谢产物从化学结构上分为P内酰胺 兰氏阴性细菌及真菌的生长口,分离纯化、保类、多肽类、糖肽类、核苷类及聚酮类等,具有抗肿 藏后进行菌种鉴定。 瘤、抗菌、免疫抑制与激活、杀虫等多重活性,被广 内生放线菌的鉴定:21世纪之前,显微镜观察泛应用于多个领域,尤其对新药开发或者旧药新用 是鉴定微生物的主要工具。根据细菌不同的细胞形有重大意义。 态(如形状、排列方式以及大小、特殊构造等)、特殊2.1.1在抗癌方面的研究 的生理生化反应(如营养要求、染色特性、对药物的 植物内生放线菌的抗癌基本原理是菌株产生了 敏感性等)对菌株系统地进行分类鉴定m。这种方具有抗癌作用的生物活性化合物。比如紫杉醇,是 法虽然成本比较低,但是非常耗时,分析步骤也很繁日前临床上应用最广泛的化疗药物,可通过促进微 琐,人为因素影响较大,只能判断当前条件可培养的管聚合和稳定已聚合微管导致细胞内大量微管积 微生物,所以鉴别出的微生物非常有限。20世纪聚,从而干扰细胞的分裂过程。研究表明紫杉醇 初测序技术取得进展,菌种鉴定基于对16s核糖体对于卵巢癌、乳腺癌、肺癌、大肠癌、黑色素瘤、头颈 DNA的测序,可以克服以上方法的弊端。16S部癌、淋巴瘤和脑瘤等多种肿瘤有着广谱的疗效。 rRNA基因在进化过程中未发生很多的变化,因此还有最初分离自海洋,能合成丁醇类化合物( butano 被用来作为特征性的基因片段进行扩增,然后基于 lides)的链霉菌( Streptomyces)B5632和B3497 不同菌种序列的特点进行种属的鉴定。16S现在也有报道从植物体内被分离出来湖。 rRNA基因总长1500b,一共包含了9段高度特异 1993年, Strobel等m从短叶红豆杉( Tarus 性的片段(V1~V9),这些片段分布在高度保守的 brevifolia)内生菌中分离得到了能产生抗癌药物紫 片段之间,负责编码原核生物中一个30S大小的核杉醇的放线菌。Qu等从四川青城和峨眉山采集 糖体。设计相应的引物对保守片段进行PCR可的13种道地药材百日草( Perrottetia racemosa)、皱 以准确地区分菌株的种属2。9段高度变异的片叶芹( Celastrus rugosus)、黄独山药( Dioscorea bul-- 段可以用来对菌株进行分类,然后进行进化分 bifera)、土荆芥( Chenopodium album)、罗汉松 析2。一般而言,通过16S测序得到的序列同源性( Podocarpus macrophyllus)紫杨( Populus adenopo 越高,代表待测菌株的种属与标准菌株的越接近,da)、连翘( Forsythia suspensa)、齿果酸模( Rumer 般属( Genus)水平上需高于94.5%,而门(Phy- dentatus)、樟树( Cinnamomum camphora)、龙葵(S um)水平高于86.5%2。选择合适的引物是16 s lanum torvum)、风仙花( Impatiens nolitangere)、天竺
严佳成 等：植物内生放线菌研究进展 物生长速度［10］ 。链霉菌属（Streptomyces）的代谢物 占 迄 今 为 止 所 报 道 过 的 放 线 菌 天 然 代 谢 产 物 的 80%［11］ ，是植物内生放线菌重要的研究对象。其产 生的抗生素在医药和农业领域得到了广泛应用［4］ ， 产生的磷脂酶等还应用在食品行业、去污剂生产行 业、纺织和制药行业以及生物有机化学研究等方面。 Qin 等［12］ 从西双版纳热带雨林药用植物分离出 32 株 不同属的植物内生放线菌，其中至少 19 个代谢产物 有抗微生物活性；张盼盼等［13］ 用 7 种不同的培养基 从南方红豆杉（Taxus sp.）里分离出 2 个属——链霉 菌属（Streptomyces）、诺卡氏菌属（Nocardia），共计 109 株内生放线菌，其代谢产物具有显著的抗肿瘤 活性。越来越多研究表明植物内生放线菌研究对新 药开发有重大意义。 1 内生放线菌资源的研究方法 内生放线菌的分离：常用的分离培养基有 HV、 ISP5、高氏 I 号、TWYE 和 SS 等，常用的纯化培养基 有 ISP2 和 ISP4 等 ，也 有 人 在 分 离 培 养 基 上 添 加 50 mg/L 的制霉菌素以及 15 mg/L 的利福平以抑制革 兰 氏 阴 性 细 菌 及 真 菌 的 生 长［13］，分 离 纯 化［12］、保 藏［14~16］ 后进行菌种鉴定。 内生放线菌的鉴定：21 世纪之前，显微镜观察 是鉴定微生物的主要工具。根据细菌不同的细胞形 态（如形状、排列方式以及大小、特殊构造等）、特殊 的生理生化反应（如营养要求、染色特性、对药物的 敏感性等）对菌株系统地进行分类鉴定［17］ 。这种方 法虽然成本比较低，但是非常耗时，分析步骤也很繁 琐，人为因素影响较大，只能判断当前条件可培养的 微生物，所以鉴别出的微生物非常有限［18］ 。20 世纪 初测序技术取得进展，菌种鉴定基于对 16S 核糖体 DNA 的 测 序 ，可 以 克 服 以 上 方 法 的 弊 端 。 16S rRNA 基因在进化过程中未发生很多的变化，因此 被用来作为特征性的基因片段进行扩增，然后基于 不 同 菌 种 序 列 的 特 点 进 行 种 属 的 鉴 定［19］。 16S rRNA 基因总长 1 500 bp，一共包含了 9 段高度特异 性的片段（V1~V9），这些片段分布在高度保守的 片段之间，负责编码原核生物中一个 30S 大小的核 糖体［20］ 。设计相应的引物对保守片段进行 PCR 可 以准确地区分菌株的种属［21］ 。9 段高度变异的片 段 可 以 用 来 对 菌 株 进 行 分 类 ，然 后 进 行 进 化 分 析［22］ 。一般而言，通过 16S 测序得到的序列同源性 越高，代表待测菌株的种属与标准菌株的越接近， 一 般 属（Genus）水 平 上 需 高 于 94. 5%，而 门（Phylum）水平高于 86. 5%［23］ 。选择合适的引物是 16S rRNA 测序的关键，引物的好与坏直接关系到测到 的 序 列 的 准 确 与 否 ，进 而 影 响 到 菌 株 种 属 的 鉴 定［24~27］ 。虽然 16S 测序也有一定的缺陷，但依然是 目前使用最为广泛的方法。 基因序列提供了更加深入以及更加具体的信 息，从 1975 年第一代测序技术（Sanger 测序）问世， 到 2005 年 第 二 代 测 序 技 术（16S rRNA 测 序）的 出 现［28］ ，再到如今第三代测序技术的推广，测序技术的 进步对菌株鉴定的精度和速度带来了革命性的突 破，相关研究学者可以发现更多未能分离纯化的菌 株以及更精确地进行菌株分类，从而进行后续研究。 2 内生放线菌在各领域的研究现状 2. 1 医药研究领域 按照“内共生”理论，植物内生放线菌能产生与 宿主相同或者类似的代谢产物［29］ 。植物内生菌广泛 分布于根、茎、叶、花、果实和种子，成为植物微生态 系统重要组成部分［30］ 。植物内生菌丰富的种类可以 产生结构多样的生物活性物质，从而形成多维度的 功能。这些代谢产物从化学结构上分为 β内酰胺 类、多肽类、糖肽类、核苷类及聚酮类等［31］ ，具有抗肿 瘤、抗菌、免疫抑制与激活、杀虫等多重活性［30］ ，被广 泛应用于多个领域，尤其对新药开发或者旧药新用 有重大意义。 2. 1. 1 在抗癌方面的研究 植物内生放线菌的抗癌基本原理是菌株产生了 具有抗癌作用的生物活性化合物。比如紫杉醇，是 目前临床上应用最广泛的化疗药物，可通过促进微 管聚合和稳定已聚合微管导致细胞内大量微管积 聚，从而干扰细胞的分裂过程［32］ 。研究表明紫杉醇 对于卵巢癌、乳腺癌、肺癌、大肠癌、黑色素瘤、头颈 部癌、淋巴瘤和脑瘤等多种肿瘤有着广谱的疗效［33］ 。 还有最初分离自海洋，能合成丁醇类化合物（butanolides）的链霉菌（Streptomyces）B 5632 和 B 3497［34］ ， 现在也有报道从植物体内被分离出来［35，36］ 。 1993 年 ，Strobel 等［37］ 从 短 叶 红 豆 杉（Taxus brevifolia）内生菌中分离得到了能产生抗癌药物紫 杉醇的放线菌。Qiu 等［38］ 从四川青城和峨眉山采集 的 13 种道地药材百日草（Perrottetia racemosa）、皱 叶 芹（Celastrus rugosus）、黄 独 山 药（Dioscorea bul⁃ bifera）、土 荆 芥（Chenopodium album）、罗 汉 松 （Podocarpus macrophyllus）、紫杨（Populus adenopo⁃ da）、连 翘（Forsythia suspensa）、齿 果 酸 模（Rumex dentatus）、樟树（Cinnamomum camphora）、龙葵（So⁃ lanum torvum）、凤仙花（Impatiens nolitangere）、天竺 · 10 ·
生物资源 11 葵( Geranium carolinianum)、乌头( Aconitum carT cus aureus)、大肠杆菌( Escherichia coli)和铜绿假单 charli分离出的119株内生放线菌中发现1株小单胞菌( Pseudomonas aeruginosa)的生长,其中最有效 胞菌( Micromonospora)和25株链霉菌( Streptomy-的是两株小单胞菌( Micromonospora sp.)。 agbessi ces)对肝癌细胞株HepG2有明显的拮抗效果且对糖等分离出的一株链霉菌EF76能产生葛尔德美素 尿病也有显著的抑制作用。张盼盼等从南方红豆( geldanamycin),为一种广谱抗生素 杉分离出18株内生放线菌对肿瘤细胞株SGC-79012.2农业研究领域 和NCH460抑制率达到80%以上。 Miyanaga等 化工农药及肥料的滥用严重阻碍了可持续发展 从小鸦野村氏菌( Nonomuraea pusilla)TP-A0861计划的执行。内生菌在长期的自然演化中进化出许 中分离得到具有抗肿瘤活性的粘球菌素A(myxo-多与宿主植物互作的机制,例如:内生菌通过抵抗病 helin A)。 Natsuhara等从陆地红球菌( Rhodo-虫害降低宿主被捕食的风险、通过抑制杂草生长从 coccus terrae)70012(Rt.GM-2)中分离得到具有抗而提高生存竞争力、通过提高植物抗逆性的间接促 肿瘤活性的麦考酰糖脂( mycoloyl glycolipid)(Rt.进生长以及通过分泌植物激素的直接促进生长。 GM-2)。田守征等从剑叶龙血树( Dracaena co-2.2.1在抵御作物病害方面的研究 chinchinensis)分离出的内生放线菌 Streptomyces 病虫害是农业增产的主要障碍。合成农药的 sp.S04在 Medium c的发酵提取物对肝癌HepG2频繁使用导致了病虫害产生耐药性的同时环境也遭 抑制率高达100%。王新位等发现刺五加(Acan-到了污染,生态平衡被破坏,最终通过食物链危害人 thopanar senticosus)植物内生放线菌CWJ-256次级体健康。使用具有抗菌特性的内生菌已成为提高农 代谢产物对体外培养的人乳腺癌细胞 MDA-ME-业生产可持续性发展的最具吸引力的选择之一。植 231具有增殖抑制作用,ICa分别为4.385和2.118物内生放线菌的代谢产物对宿主抵御病原菌的入侵 mol/L。 起重要作用,在化学农药滥用成灾的现代,“以虫治 2.1.2在抗菌方面的研究 虫”的生物农药已经成为新的突破口。 作为天然抗生素最主要的来源,无论是人类病 梁亚萍等从秦岭14种野生植物中分离得到 原菌还是植物病原菌,植物内生放线菌也都展现出29株内生放线菌,其中菌株SF4对苹果炭疽菌(Col- 杰出的抗菌活性。抗菌原理是放线菌复杂的代谢化 letotrichum gloeosporioides)、菌株SF20对灰葡萄孢 合物对细菌生长繁殖造成干扰,如喹诺酮类通过抑菌( Botrytis cinerea)均有较强的抑制作用;菌株SG2 制DNA合成杀死革兰氏阴性细菌、利福霉素通过抑对温室番茄早疫病菌( Alternaria solani))的防治效果 制RNA合成杀死革兰氏阳性细菌、β内酰胺类化合达到89.72%,菌株SF4对黄瓜白粉病菌 物抑制细胞壁合成以及红霉素抑制蛋白质合成展现( Sphaerotheca cucurbitae)的温室防治效率达到 抗菌能力{。 9.61%。 Liotti等从巴西香可可( Paullinia cupa- 2016年, Tanvir等叫从油菜( Sonchus oleraceus)ma)分离出11内生放线菌,其中灰色链霉菌 和香菜( Ageratum conyzoides)分离出的采石矶诺卡( Streptomyces griseus)R132对尖孢镰刀菌( Fusari- 氏菌( Nocardia caishijiensis)和羧基二铁假诺卡氏菌 m o.rysporun)的抑制率达到46.7%,对灰霉病菌 ( Pseudonocardia carbo.rydivorans)对耐甲氧西林金( Botrytis cinerea)的抑制率达到73.9%,同时还促进 黄色葡萄球菌(MRSA)、金黄色葡萄球菌ATCC了辣椒的生长。李新等分离到的S2菌株对水稻 25923、大肠杆菌ATCC25922、肺炎克雷伯菌恶苗病原菌( Fussrium moniliforme)、小麦根腐病原 ( Klebsiella pneumoniae)ATCC706003和热带念珠菌( Bipolaris sorokiniana)、烟草赤星病原菌( alter 菌( Candida tropicalis)有明显的抑制效果。 Castillo naria alternata)、黄瓜黑星病原菌( Cladosporium c 等从蛇藤中分离到一种链霉菌,能产生含有苏氨 cumernlln)棉花炭疽病原菌( Colletotrichum gossy 酸、天冬酰胺等氨基酸具有广谱的抗菌活性的多肽pi)、黄瓜枯萎病原菌( Fusarium oxysporum)、苹果 化合物。2019年,Amen等(从长叶薄荷( Mentha轮纹病原菌( Botryosphaeria berengeriana)、番茄灰 longifolia)、小花锦葵( Malva parviflora)和无头公霉病原菌( Botrytis cinerea)、玉米小斑病原菌(Hel 乌( Pulicaria undulata)分离出的内生放线菌放线菌 minthosporium maydis)均有较强的抑制作用。陈红 的粗产物用乙酸乙酯萃取,在体外检测显著抑制金兵等从辣椒体内分离出一株放线菌菌株Lj20对 黄色葡萄球菌( Staphylococcus aureus)、耐甲氧西林黄瓜灰霉病菌( Botrytis cinerea)有较强的抑制作用 的金黄色葡萄球菌( methicillinresistant Staphylococ-王靖从白菜、油菜及银杏树的根际土壤及根、茎
生物资源 葵（Geranium carolinianum）、乌头（Aconitum carmi⁃ chaeli）分离出的 119 株内生放线菌中发现 1 株小单 胞 菌（Micromonospora）和 25 株 链 霉 菌（Streptomy⁃ ces）对肝癌细胞株 HepG2 有明显的拮抗效果且对糖 尿病也有显著的抑制作用。张盼盼等［13］ 从南方红豆 杉分离出 18 株内生放线菌对肿瘤细胞株 SGC7901 和 NCIH460 抑制率达到 80% 以上。Miyanaga 等［39］ 从 小 鹀 野 村 氏 菌（Nonomuraea pusilla）TP A0861 中分离得到具有抗肿瘤活性的粘球菌素 A（myxochelin A）。 Natsuhara 等［40］从 陆 地 红 球 菌（Rhodo⁃ coccus terrae）70012（Rt. GM 2）中分离得到具有抗 肿 瘤 活 性 的 麦 考 酰 糖 脂（mycoloyl glycolipid）（Rt. GM 2）。田守征等［41］ 从剑叶龙血树（Dracaena co⁃ chinchinensis）分 离 出 的 内 生 放 线 菌 Streptomyces sp. S04 在 Medium C 的发酵提取物对肝癌 HepG2 抑制率高达 100%。王新位等［42］ 发现刺五加（Acan⁃ thopanax senticosus）植物内生放线菌 CWJ256 次级 代谢产物对体外培养的人乳腺癌细胞 MDA MB 231 具有增殖抑制作用，IC50 分别为 4. 385 和 2. 118 μmol/L。 2. 1. 2 在抗菌方面的研究 作为天然抗生素最主要的来源，无论是人类病 原菌还是植物病原菌，植物内生放线菌也都展现出 杰出的抗菌活性。抗菌原理是放线菌复杂的代谢化 合物对细菌生长繁殖造成干扰，如喹诺酮类通过抑 制 DNA 合成杀死革兰氏阴性细菌、利福霉素通过抑 制 RNA 合成杀死革兰氏阳性细菌、β内酰胺类化合 物抑制细胞壁合成以及红霉素抑制蛋白质合成展现 抗菌能力［43］ 。 2016 年，Tanvir 等［44］ 从油菜（Sonchus oleraceus） 和香菜（Ageratum conyzoides）分离出的采石矶诺卡 氏菌（Nocardia caishijiensis）和羧基二铁假诺卡氏菌 （Pseudonocardia carboxydivorans）对耐甲氧西林金 黄 色 葡 萄 球 菌（MRSA）、金 黄 色 葡 萄 球 菌 ATCC 25923、大 肠 杆 菌 ATCC 25922、肺 炎 克 雷 伯 菌 （Klebsiella pneumoniae）ATCC 706003 和热带念珠 菌（Candida tropicalis）有明显的抑制效果。Castillo 等［45］ 从蛇藤中分离到一种链霉菌，能产生含有苏氨 酸、天冬酰胺等氨基酸具有广谱的抗菌活性的多肽 化合物。2019 年，Ameen 等［46］ 从长叶薄荷（Mentha longifolia）、小 花 锦 葵（Malva parviflora）和 无 头 公 乌（Pulicaria undulata）分离出的内生放线菌放线菌 的粗产物用乙酸乙酯萃取，在体外检测显著抑制金 黄色葡萄球菌（Staphylococcus aureus）、耐甲氧西林 的金黄色葡萄球菌（methicillinresistant Staphylococ⁃ cus aureus）、大肠杆菌（Escherichia coli）和铜绿假单 胞菌（Pseudomonas aeruginosa）的生长，其中最有效 的是两株小单胞菌（Micromonospora sp.）。Agbessi 等［47］ 分离出的一株链霉菌 EF76 能产生葛尔德美素 （geldanamycin），为一种广谱抗生素。 2. 2 农业研究领域 化工农药及肥料的滥用严重阻碍了可持续发展 计划的执行。内生菌在长期的自然演化中进化出许 多与宿主植物互作的机制，例如：内生菌通过抵抗病 虫害降低宿主被捕食的风险、通过抑制杂草生长从 而提高生存竞争力、通过提高植物抗逆性的间接促 进生长以及通过分泌植物激素的直接促进生长［48］ 。 2. 2. 1 在抵御作物病害方面的研究 病虫害是农业增产的主要障碍［49］ 。合成农药的 频繁使用导致了病虫害产生耐药性的同时环境也遭 到了污染，生态平衡被破坏，最终通过食物链危害人 体健康。使用具有抗菌特性的内生菌已成为提高农 业生产可持续性发展的最具吸引力的选择之一。植 物内生放线菌的代谢产物对宿主抵御病原菌的入侵 起重要作用，在化学农药滥用成灾的现代，“以虫治 虫”的生物农药已经成为新的突破口。 梁亚萍等［50］ 从秦岭 14 种野生植物中分离得到 29 株内生放线菌，其中菌株 SF4 对苹果炭疽菌（Col⁃ letotrichum gloeosporioides）、菌株 SF20 对灰葡萄孢 菌（Botrytis cinerea）均有较强的抑制作用；菌株 SG2 对温室番茄早疫病菌（Alternaria solani）的防治效果 达 到 89. 72%，菌 株 SF4 对 黄 瓜 白 粉 病 菌 （Sphaerotheca cucurbitae）的 温 室 防 治 效 率 达 到 89. 61%。Liotti 等［51］ 从巴西香可可（Paullinia cupa⁃ na）分 离 出 11 株 内 生 放 线 菌 ，其 中 灰 色 链 霉 菌 （Streptomyces griseus）R132 对 尖 孢 镰 刀 菌（Fusari⁃ um oxysporum）的抑制率达到 46. 7%，对灰霉病菌 （Botrytis cinerea）的抑制率达到 73. 9%，同时还促进 了辣椒的生长。李新等［52］ 分离到的 S2 菌株对水稻 恶苗病原菌（Fussrium moniliforme）、小麦根腐病原 菌（Bipolaris sorokiniana）、烟草赤星病原菌（Alter⁃ naria alternata）、黄瓜黑星病原菌（Cladosporium cu⁃ cumerinum）、棉花炭疽病原菌（Colletotrichum gossy⁃ pii）、黄瓜枯萎病原菌（Fusarium oxysporum）、苹果 轮纹病原菌（Botryospuaeria berengeriana）、番茄灰 霉病原菌（Botrytis cinerea）、玉米小斑病原菌（Hel⁃ minthosporium maydis）均有较强的抑制作用。陈红 兵等［53］ 从辣椒体内分离出一株放线菌菌株 Lj20 对 黄瓜灰霉病菌（Botrytis cinerea）有较强的抑制作用。 王靖［54］ 从白菜、油菜及银杏树的根际土壤及根、茎、 · 11 ·
严佳成等:植物内生放线菌研究进展 叶等材料中分离拮抗放线菌,对白菜和油菜根肿病蛾表现出不错的杀虫活性。 菌( Plasuwdiophora brassicae)有很好的抑制作用。2.2.2在促生作物生长方面的研究 李庆蒙等从江西庐山珙桐树中分离筛选出拮抗放 很多植物在极其恶劣(如荒漠、冻原以及被污染 线菌奈良链霉菌( Streptomyces naraensis),对稻瘟病的土壤)的生长环境能够存活,得益于内生放线菌能 菌( Magnaporthe oryzae)、烟草黑胫病菌( Phytoph-够通过解磷固氮等能力帮助植物吸收营养、分泌诸 thora parasiticaτuar)等植物病原真菌的相对抑制率如吲哚乙酸(IAA)等植物生长激素促进植物生长发 高达90%以上。沈玥从健康玉米植株中分离出育、产生铁载体用来提高宿主抗逆能力,甚至利用代 拮抗放线菌菌株NEAU-M89,对玉米大斑病原菌谢产物调节土壤理化特性改善土壤健康等等措施促 ( Exserohilum turcicum)抑制效果最好。张志斌等进植物生长发育。植物内生放线菌在促生方向的 从水稻内分离出∏1株放线菌,其中8株具有抗菌活研究可以有效减少化学肥料的使用,降低环境污染 性,并从高抑菌活性菌株S123中分离到对枯草芽修复受损土壤,维护生态平衡。 胞杆菌( Bacillus subtilis)及水稻纹枯病原菌( Thana afda等从被石油污染的沙土里生长的半 tephorus cucumeris)均有抑制活性的化合物 niger日花( Helianthemum lippi)、蒺藜( Zygophyllum al cin。张月静{对7种植物的根部及根际土壤进行放bum)、雾冰草( Bassia muricata)根部分离17株内 线菌分离,得到的内生菌菌株gq1和gq12对大豆疫生放线菌,发现均为链霉菌属,菌株能够通过产生 霉病菌( Phytophthora sojae)有很好的抑制活性。王铁载体、溶解磷酸盐、IAA、固氮甚至产生表面活性 真真等从生长11周的谷梅4号水稻根部分离并筛剂等方式帮助植物生长,以便于植物在被石油污染 选到一株对稻瘟病有较强拮抗作用的内生放线菌的土地上生存。申枚灵等对32株甘草内生放线 SirT-1。黄军等ω从多年连作重茬的辣椒健康植菌进行功能测试,发现65.5%的菌株都能产生吲 株根系内分离到一株内生广谱拮抗放线菌PES-哚乙酸(IAA),浓度范围4.32~28.63mg/L,且这 A23,对水稻稻瘟菌、辣椒疫霉菌( Phytophthora cap-些菌株对干旱、碱胁迫的耐受性都很强。宁帅然 sici)、辣椒炭疽病菌(Cα psicum anthrαcis)、辣椒镰刀发现在低氮胁迫下,水稻内生放线菌微黄链霉菌 枯萎病菌( Capsicum sclerotium)、香梨腐烂病菌、油( Streptomyces albedo/as) OslO-2会协助水稻应 菜菌核病菌( Sclerotinia sclerotiorum)、白色假丝酵对困境,发现抗逆防御关键酶如过氧化物酶 ( Candida albicans)、金黄色葡萄球菌均具有显著(POD)、过氧化氢酶(CAT)、多酚氧化酶(PPO)的 抑制效果。穆珊{发现一株链霉菌 Streptomyces ly-酶活显著提高。梁新冉等从番茄根部分离得到 copersici RGN-GS-3对番茄黄萎病( Verticillium一株链霉菌,IAA产量达25.56mg/L,能够产生铁 dahlia和 Verticillium alboatruz引起的土传病害)载体并且溶解多种难溶性磷酸盐。盆栽实验结果 有显著的抑制效果 显示,植株根长、株高、鲜重、干重的显著增加,证明 此外,内生放线菌在虫害防治方面也有一定的该菌有优异的促生功能,可以考虑做成菌肥。 作用。放线菌类群中可以产生杀虫活性物质的菌种 Ratchaniwan等发现一株内生链霉菌能够通过转 资源主要包括链霉菌亚目( Streptomyces),微球菌化乙烯(ACC)的前体ACCD来提高水稻耐盐性 亚目( Micrococcaceae)等,其中以链霉菌亚目的链霉 Rajendran等从鹰嘴豆的根、茎、叶里分离了21 菌占绝大多数。目前,已投入使用的微生物源杀株内生放线菌,其中AUR2、AUR4、ARR4对促进 虫活性物质相对较少,从植物中分离出有杀虫活性植物生长(PGP)、结瘤能力、灰霉病(BGM)免疫力 的内生放线菌及其活性物质,是生物来源杀虫剂生有明显体现,此外还能增强鹰嘴豆抗氧化能力,如 产工业研发的新领域,具有潜在的重大应用价值。使其超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶、谷胱甘 Shopotova等已经付诸行动,从放线菌中分离到新肽还原酶含量显著增加。这也符合了之前 Satyen 型的天然杀虫剂。多杀菌素是从放线菌代谢物中提dra等(的研究结果。 Ahmad等发现内生菌可以 纯出来的生物源杀虫剂,毒性极低,杀虫速度快,可增加植物株高和生物量,促进分蘖最终增加作物 用于防治蔬菜、棉花上的小菜蛾( Plutella xylose-产量。 la)、小夜蛾( Spodoptera exigua)及蓟马科( Thripoi-2.2.3在抑制杂草生长方面的研究 dea)等害虫。为了寻找更高效的杀虫剂,张凯 已知植物根叶等部位的周围有很多放线菌的 等ˉ合成了一系列由放线菌刺糖多孢菌发酵产生的代谢产物能有效抑制杂草生长,例如田媛媛3从 多杀菌素AC-17位不同取代基的衍生物,均对小菜山茱萸的根际和叶片分离出一株链霉菌亚种
严佳成 等：植物内生放线菌研究进展 叶等材料中分离拮抗放线菌，对白菜和油菜根肿病 菌（Plasuwdiophora brassicae）有很好的抑制作用。 李庆蒙等［55］ 从江西庐山珙桐树中分离筛选出拮抗放 线菌奈良链霉菌（Streptomyces naraensis），对稻瘟病 菌（Magnaporthe oryzae）、烟 草 黑 胫 病 菌（Phytoph⁃ thora parasiticavar）等植物病原真菌的相对抑制率 高达 90% 以上。沈玥［56］ 从健康玉米植株中分离出 拮抗放线菌菌株 NEAU M89，对玉米大斑病原菌 （Exserohilum turcicum）抑制效果最好。张志斌等［57］ 从水稻内分离出 11 株放线菌，其中 8 株具有抗菌活 性，并从高抑菌活性菌株 S 123 中分离到对枯草芽 胞杆菌（Bacillus subtilis）及水稻纹枯病原菌（Thana⁃ tephorus cucumeris）均 有 抑 制 活 性 的 化 合 物 nigericin。张月静［58］ 对 7 种植物的根部及根际土壤进行放 线菌分离，得到的内生菌菌株 gq1 和 gq12 对大豆疫 霉病菌（Phytophthora sojae）有很好的抑制活性。王 真真等［59］ 从生长 11 周的谷梅 4 号水稻根部分离并筛 选到一株对稻瘟病有较强拮抗作用的内生放线菌 OsiRt1。黄军等［60］ 从多年连作重茬的辣椒健康植 株 根 系 内 分 离 到 一 株 内 生 广 谱 拮 抗 放 线 菌 PES A23，对水稻稻瘟菌、辣椒疫霉菌（Phytophthora cap⁃ sici）、辣椒炭疽病菌（Capsicum anthracis）、辣椒镰刀 枯萎病菌（Capsicum sclerotium）、香梨腐烂病菌、油 菜菌核病菌（Sclerotinia sclerotiorum）、白色假丝酵 母（Candida albicans）、金黄色葡萄球菌均具有显著 抑制效果。穆珊［61］ 发现一株链霉菌 Streptomyces ly⁃ copersici RGN GS 3 对 番 茄 黄 萎 病（Verticillium dahlia 和 Verticillium alboatrum 引起的土传病害） 有显著的抑制效果。 此外，内生放线菌在虫害防治方面也有一定的 作用。放线菌类群中可以产生杀虫活性物质的菌种 资源主要包括链霉菌亚目（Streptomyces），微球菌 亚目（Micrococcaceae）等，其中以链霉菌亚目的链霉 菌占绝大多数［62］ 。目前，已投入使用的微生物源杀 虫活性物质相对较少，从植物中分离出有杀虫活性 的内生放线菌及其活性物质，是生物来源杀虫剂生 产工业研发的新领域，具有潜在的重大应用价值。 Shopotova 等［63］ 已经付诸行动，从放线菌中分离到新 型的天然杀虫剂。多杀菌素是从放线菌代谢物中提 纯出来的生物源杀虫剂，毒性极低，杀虫速度快，可 用于防治蔬菜、棉花上的小菜蛾（Plutella xylostel⁃ la）、小夜蛾（Spodoptera exigua）及蓟马科（Thripoidea）等 害 虫［64］。 为 了 寻 找 更 高 效 的 杀 虫 剂 ，张 凯 等［65］ 合成了一系列由放线菌刺糖多孢菌发酵产生的 多杀菌素 A C17 位不同取代基的衍生物，均对小菜 蛾表现出不错的杀虫活性。 2. 2. 2 在促生作物生长方面的研究 很多植物在极其恶劣（如荒漠、冻原以及被污染 的土壤）的生长环境能够存活，得益于内生放线菌能 够通过解磷固氮等能力帮助植物吸收营养、分泌诸 如吲哚乙酸（IAA）等植物生长激素促进植物生长发 育、产生铁载体用来提高宿主抗逆能力，甚至利用代 谢产物调节土壤理化特性改善土壤健康等等措施促 进植物生长发育［30］ 。植物内生放线菌在促生方向的 研究可以有效减少化学肥料的使用，降低环境污染， 修复受损土壤，维护生态平衡。 Hafida 等［66］ 从被石油污染的沙土里生长的半 日 花（Helianthemum lippii）、蒺 藜（Zygophyllum al⁃ bum）、雾冰草（Bassia mauricata）根部分离 17 株内 生放线菌，发现均为链霉菌属，菌株能够通过产生 铁载体、溶解磷酸盐、IAA、固氮甚至产生表面活性 剂等方式帮助植物生长，以便于植物在被石油污染 的土地上生存。申枚灵等［14］ 对 32 株甘草内生放线 菌进行功能测试，发现 65. 5% 的菌株都能产生吲 哚乙酸（IAA），浓度范围 4. 32~28. 63 mg/L，且这 些菌株对干旱、碱胁迫的耐受性都很强。宁帅然［67］ 发现在低氮胁迫下 ，水稻内生放线菌微黄链霉菌 （Streptomyces albidoflavus）OsiLf 2 会 协 助 水 稻 应 对 困 境 ，发 现 抗 逆 防 御 关 键 酶 如 过 氧 化 物 酶 （POD）、过氧化氢酶（CAT）、多酚氧化酶（PPO）的 酶活显著提高。梁新冉等［68］ 从番茄根部分离得到 一株链霉菌，IAA 产量达 25. 56 mg/L，能够产生铁 载体并且溶解多种难溶性磷酸盐。盆栽实验结果 显示，植株根长、株高、鲜重、干重的显著增加，证明 该 菌 有 优 异 的 促 生 功 能 ，可 以 考 虑 做 成 菌 肥 。 Ratchaniwan 等［69］ 发现一株内生链霉菌能够通过转 化乙烯（ACC）的前体 ACCD 来提高水稻耐盐性 。 Rajendran 等［70］ 从鹰嘴豆的根、茎、叶里分离了 219 株 内 生 放 线 菌 ，其 中 AUR2、AUR4、ARR4 对 促 进 植物生长（PGP）、结瘤能力、灰霉病（BGM）免疫力 有明显体现，此外还能增强鹰嘴豆抗氧化能力，如 使其超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化氢酶、谷胱甘 肽还原酶含量显著增加。这也符合了之前 Satyendra 等［71］ 的研究结果。Ahmad 等［72］ 发现内生菌可以 增加植物株高和生物量 ，促进分蘖最终增加作物 产量。 2. 2. 3 在抑制杂草生长方面的研究 已知植物根叶等部位的周围有很多放线菌的 代谢产物能有效抑制杂草生长 ，例如田媛媛［73］ 从 山 茱 萸 的 根 际 和 叶 片 分 离 出 一 株 链 霉 菌 亚 种 · 12 ·
生物资源 NEAU-240,其发酵上清液稀释100倍对稗草、反枝蝇有潜在的致死性并且还是非常优秀的医用材料。 苋、狗牙草的主根抑制率高于90%,对茎的抑制率在去污剂研发过程和生态修复过程中, Haida等t 高于30%。 分离出的菌株在发挥促生功能的同时,也产生了表 部分植物内生放线菌也展现出这样的功能。面活性剂,能够修复被石油污染的沙土环境。此 Hely等发现一些植物内生放线菌具有除草活性,外,据报道,一些拟诺卡氏菌( Nocardiopsis),如沙 这些菌株的发酵液显现出植物毒性,会大幅度降低漠生境的一株拟诺卡氏菌( Nocardiopsis arvand- 杂草种子的发芽率,如一种诺卡氏菌用SCN培养基a)、堆肥土壤分离的尼康拟诺卡氏菌( Nocardiop- 发酵会使香叶香茅( Ageratum conyzoides)发芽率降 sis nikkonensis)、碱水湖的缬草拟诺卡氏菌( Nocar 低60%。Li等从青蒿中分离出的228株内生放线 diopsis valliformis)等,不仅可以耐盐、耐碱和耐旱, 菌涵盖了19个属,其中有19株菌能够完全抑制稗草可以分泌α淀粉酶和抗真菌剂,还可以分泌表面活 发芽。 性剂和相容性溶质以改良土壤状况便于宿主生 2.3其他领域 存或者适应不同的环境,如干旱、半干旱、寒冷和 放线菌的代谢产物已经超过13700余种,主要盐碱等。在保健食品研究过程中,姜舒等从海 是酶、抗生素、氨基酸、维生素、有机酸、生物碱。南西海岸14种真红树的根茎叶花果里分离出24株 酶类物质主要包括氧化还原酶、转移酶、水解酶、裂7科11属放线菌,用秀丽隐杆线虫( Caenorhabditis 解酶、异构酶和合成酶,如节杆菌( Arthrobacter)的 elegans)模型筛选出4株具有延缓衰老的活性,使线 胆甾醇氧化酶、海洋放线菌( Marinactinospora)的酰虫生存时间延长17.16%~29.05%,为抗衰老的保 基转移酶、链霉菌( Streptomyces)的磷脂酶等。由于健食品、美容产品的研究开辟了新的方向。龙楚 酶制剂生产的成本小、污染低、回报大、应用广,备受媚{从罗汉果( Siraitia grosvenorii)中分离出产a 现代制药工业、食品工业、纺织工业、有机试剂生产淀粉酶抑制剂内生菌,为开发降糖、减肥或保健食 工业的青睐。 品的工业化生产奠定基础。李楼从药用植物分 在纳米新材料开发过程中,微生物冶金早已不离出的内生放线菌HBUM174625能产生a-葡萄糖 是传说,但直到2018年Sad等{才首次通过药用苷酶抑制剂(AGls),这是一类口服降糖药,通过延 植物田旋花(Cωτolτ ulus arτ ensis)内生放线菌合成缓肠道糖类吸收而降低血糖,降低糖尿病发作的风 种新型环保安全的纳米铜材料,该材料展示出很险。利用药用植物内生放线菌的次级代谢产物,量 强的抗菌能力,有望成为一种新的医用材料。2019化生产某些特殊作用的酶和酶抑制剂是目前很多 年5月, Hassan等m从药用植物酢浆草( Oralis cor-药企和保健功能食品企业以及美容美妆企业的研 maculata)的叶片分离出的两株内生链霉菌Oc-5和发目标。 Acv-11能介导纳米氧化铜的合成。同年9月,同 表1列举了近几年植物内生放线菌资源探索进 个团队的 Fouda等又发现Oc-5、Acv-11和Ca-1展,对前文植物内生放线菌在医药、农业、其他领域 的代谢物能催化纳米银的产生,纳米银对库蚊和家的应用作为补充。 表12014-2019植物内生放线菌生物活性物质研究概览 Table 1 Overview on bioactive compounds of endophytic actinomycetes( 2014-2019) 宿主 菌株 来源 产物 功能参考 文献 罗兰(Ra-紫花苜蓿链霉菌( Strepto 叶、茎、 wolfia densiflo- 抗菌 芦荟 Aloe vera)放线多胞菌( Actinopolyspora sp) 根茎、异羟肟酸酯型铁载体、邻苯二酚型铁抗逆;促生[85 叶载体、吲哚乙酸 水芹( Achillea 小单胞菌( Micromonospora sp.) 抗菌 大豆( Soybean)链霉菌( Streptomyces sp. neau-D50) 根3-乙炔基-7-异戊烯基吲哚-2酮 促生 oxyphylla) 链霉菌( Streptomyces sp.YIM66017) 2,6-二甲氧基对苯二甲酸、洋金花碱 A、a羟基乙酰香草醛 抗肿瘤88】
生物资源 NEAU240，其发酵上清液稀释 100 倍对稗草、反枝 苋、狗牙草的主根抑制率高于 90%，对茎的抑制率 高于 30%。 部 分 植 物 内 生 放 线 菌 也 展 现 出 这 样 的 功 能 。 Helly 等［74］ 发现一些植物内生放线菌具有除草活性， 这些菌株的发酵液显现出植物毒性，会大幅度降低 杂草种子的发芽率，如一种诺卡氏菌用 SCN 培养基 发酵会使香叶香茅（Ageratum conyzoides）发芽率降 低 60%。Li 等［75］ 从青蒿中分离出的 228 株内生放线 菌涵盖了 19 个属，其中有 19 株菌能够完全抑制稗草 发芽。 2. 3 其他领域 放线菌的代谢产物已经超过 13 700 余种，主要 是酶、抗生素、氨基酸、维生素、有机酸、生物碱［30］ 。 酶类物质主要包括氧化还原酶、转移酶、水解酶、裂 解酶、异构酶和合成酶，如节杆菌（Arthrobacter）的 胆甾醇氧化酶、海洋放线菌（Marinactinospora）的酰 基转移酶、链霉菌（Streptomyces）的磷脂酶等。由于 酶制剂生产的成本小、污染低、回报大、应用广，备受 现代制药工业、食品工业、纺织工业、有机试剂生产 工业的青睐。 在纳米新材料开发过程中，微生物冶金早已不 是传说，但直到 2018 年 Saad 等［76］ 才首次通过药用 植物田旋花（Convolvulus arvensis）内生放线菌合成 一种新型环保安全的纳米铜材料，该材料展示出很 强的抗菌能力，有望成为一种新的医用材料。2019 年 5 月，Hassan 等［77］ 从药用植物酢浆草（Oxalis cor⁃ niculata）的叶片分离出的两株内生链霉菌 Oc5 和 Acv11 能介导纳米氧化铜的合成。同年 9 月，同一 个团队的 Fouda 等［78］ 又发现 Oc 5、Acv 11 和 Ca 1 的代谢物能催化纳米银的产生，纳米银对库蚊和家 蝇有潜在的致死性并且还是非常优秀的医用材料。 在去污剂研发过程和生态修复过程中，Hafida 等［66］ 分离出的菌株在发挥促生功能的同时，也产生了表 面活性剂 ，能够修复被石油污染的沙土环境。此 外，据报道，一些拟诺卡氏菌（Nocardiopsis），如沙 漠 生 境 的 一 株 拟 诺 卡 氏 菌（Nocardiopsis arvandi⁃ ca）、堆肥土壤分离的尼康拟诺卡氏菌（Nocardiop⁃ sis nikkonensis）、碱水湖的缬草拟诺卡氏菌（Nocar⁃ diopsis valliformis）等，不仅可以耐盐、耐碱和耐旱， 可以分泌 α淀粉酶和抗真菌剂，还可以分泌表面活 性 剂 和 相 容 性 溶 质 以 改 良 土 壤 状 况 便 于 宿 主 生 存［79］ 或者适应不同的环境，如干旱、半干旱、寒冷和 盐碱等［80］ 。在保健食品研究过程中，姜舒等［81］ 从海 南西海岸 14 种真红树的根茎叶花果里分离出 24 株 7 科 11 属放线菌，用秀丽隐杆线虫（Caenorhabditis elegans）模型筛选出 4 株具有延缓衰老的活性，使线 虫生存时间延长 17. 16%~29. 05%，为抗衰老的保 健食品、美容产品的研究开辟了新的方向。龙楚 媚［82］ 从罗汉果（Siraitia grosvenorii）中分离出产 α 淀粉酶抑制剂内生菌，为开发降糖、减肥或保健食 品的工业化生产奠定基础。李楼［83］ 从药用植物分 离出的内生放线菌 HBUM 174625 能产生 α葡萄糖 苷酶抑制剂（AGIs），这是一类口服降糖药，通过延 缓肠道糖类吸收而降低血糖，降低糖尿病发作的风 险。利用药用植物内生放线菌的次级代谢产物，量 化生产某些特殊作用的酶和酶抑制剂是目前很多 药企和保健功能食品企业以及美容美妆企业的研 发目标。 表 1 列举了近几年植物内生放线菌资源探索进 展，对前文植物内生放线菌在医药、农业、其他领域 的应用作为补充。 表 1 2014⁃2019 植物内生放线菌生物活性物质研究概览 Table 1 Overview on bioactive compounds of endophytic actinomycetes（2014⁃2019） 紫罗兰(Rau⁃ wolfia densiflo⁃ ra) 芦荟(Aloe vera) 水芹(Achillea millefolium) 大豆(Soybean) 良姜(Alpinia oxyphylla) 紫花苜蓿链霉菌(Streptomyces lon⁃ gisporoflavus) 放线多胞菌(Actinopolyspora sp.) 小单胞菌（Micromonospora sp.） 链霉菌(Streptomyces sp. neauD50) 链霉菌(Streptomyces sp. YIM66017) 叶、茎、 花 根、茎、 叶 叶 根 ND ND 异羟肟酸酯型铁载体、邻苯二酚型铁 载体、吲哚乙酸 ND 3乙炔基7异戊烯基吲哚2酮 2,6二甲氧基对苯二甲酸、洋金花碱 A、α羟基乙酰香草醛 抗菌 抗逆；促生 抗菌 促生 抗肿瘤 [84] [85] [86] [87] [88] 宿主 菌株 来源 产物 功能 参考 文献 · 13 ·