貓爪草( Radix ranunculi ternati) 為毛茛科植物小 毛茛( Ranunculus ternatus Thunb.) ,是中國的傳統(tǒng)中 藥,其味甘、辛,性溫,具有清熱、解毒、散結消瘀之功 效。貓爪草含有多糖、皂苷、黃酮類、生物堿類、氨基 酸等多種活性成分,具有調節(jié)免疫、抗氧化、抑菌、抗 腫瘤等作用,是目前唯一上市的抗結核中藥。當 前,貓爪草由于生長周期長,且野生資源不規(guī)范采挖, 栽培品種退化嚴重,次生代謝產物的含量不穩(wěn)定等因 素,致使藥材的產量和質量有所下降。
1 材料
1. 1 貓爪草樣品
長勢健康、株高約 20 cm 的未開花貓爪草植株, 采自信陽農林學院校區(qū)藥用植物園,采樣時將整株植 物拔出,帶至實驗室后立即進行內生真菌的分離。
1. 2 供試病原菌
病原細菌: 大腸桿菌( Escherichia coli) 、金黃色葡 萄 球 菌 ( Staphylococcus aureus ) 、沙 門 氏 桿 菌 ( Salmonella enterica) ,均由信陽農林學院生物與制藥 工程學院微生物實驗室保存。 病原真菌: 禾谷鐮孢菌( Fusarium graminearum) 、 核盤菌( Sclerotinia sclerotiorum) 、灰葡萄孢菌( Botrvtis cinerea) 及球黑孢菌( Nigrospora sphaerica) ,均由信陽 農林學院農學院植物病理實驗室提供。
1. 3 主要試劑
無水乙醇、葡萄糖、瓊脂粉等,均購自天津市科密 歐化 學 試 劑 有 限 公 司; CTAB ( C8440 ) 、氨 芐 西 林 ( 0339) ,購自北京索萊寶生物科技有限公司; 引物 ITS4、ITS5,均均由南京金斯瑞生物科技有限公司合 成; DNA 凝膠純化回收試劑盒、dNTP、Taq DNA 聚合 酶等,均購自天根生化科技( 北京) 有限公司。
1. 4 主要儀器
生化培養(yǎng)箱( 型號為一恒LRH-150) ,購自上海一恒 科技有限公司; 智能恒溫培養(yǎng)振蕩器( 型號為 HNY- 200B) ,購自天津歐諾儀器股份有限公司; 旋轉蒸發(fā)儀( 型號為 RE-522AA) ,購自上海亞榮生化儀器廠; 全自動高壓滅菌鍋( 型號為 YXQ-75S II) ,購自北京勤誠盛達科學儀器有限公司; 超凈工作臺( 型號為 SW-CJ-2G) ,購自上海蘇凈實業(yè)有限公司。
2 方法
2. 1 內生真菌的分離純化
將采集的新鮮貓爪草先用自來水沖洗干凈,濾紙 吸干水分,轉至超凈工作臺; 75%乙醇浸泡 1 min,用 無菌水沖洗 1 次; 再放入 0. 1% 升汞溶液中 5 min, 75%乙醇浸泡 1 min,用無菌水沖洗 5 次,無菌濾紙吸 干。用無菌刀將根、莖切成 0. 5 cm 小段,葉子切成 0. 5 cm×0. 5 cm 小塊,分別置于含有 100 U /mL 青霉 素的 PDA 培養(yǎng)基中進行內生真菌的分離,取 200 μL 無菌水最后一次漂洗液涂 PDA 培養(yǎng)基作為對照,培 養(yǎng)基密封后,28 ℃ 黑暗培養(yǎng)約 1 個月,期間定期觀察 菌絲生長情況,及時挑取菌絲純化培養(yǎng) 4 ~ 6 次,編號 并接種到 PDA 試管斜面培養(yǎng)基上培養(yǎng),待培養(yǎng)基長 滿菌絲后置于冰箱 4 ℃保存,備用。
2. 2 目標菌株形態(tài)學觀察
取少量待測內生真菌菌絲點置于 PDA 培養(yǎng)基 中,倒置放于 28 ℃ 恒溫箱中培養(yǎng) 6 ~ 15 d,每天定期 觀察菌落大小、質地、邊緣形態(tài)、顏色等。在菌落生長 的中后期挑取少量菌絲在光學顯微鏡下觀察記錄菌 絲、是否有橫隔及孢子的形態(tài)特征等。根據《真菌鑒 定手冊》中描述的真菌形態(tài)特征進行初步鑒定。
2. 3 目標菌株的分子鑒定
將待測菌株接種至 PD 液體培養(yǎng)基中,培養(yǎng) 7 d, 4 000 r /min 離心 20 min 收集菌絲,采用 CTAB法提取基因組 DNA,利用通用引物( 上游引物 ITS4 5'- GGAAGTAAAAGTCGTAAGG-3'和下游引物 ITS5 5'- TCCTCCGCTTATTGATATGC - 3') PCR 擴 增 5. 8S rDNA 及 18S rDNA 與 28S rDNA 之間的間隔序列,擴 增得到的內生真菌凝膠回收后進行測序,獲得的序列 在 NCBI GenBank 中進行 BLAST 同源性比對,下載相 似度較高的相關參考菌株的 ITS 序列,利用 Clustal X 1. 81 及 MEGA 5. 2 進行系統(tǒng)發(fā)育分析,確定待鑒定 菌株的種屬。
2. 4 菌株發(fā)酵液的制備
從 4 ℃保存的 PDA 斜面培養(yǎng)基上挑取已分離純 化的少量目標菌絲接種到新的 PDA 培養(yǎng)基上; 28 ℃ 培養(yǎng),待菌絲覆蓋 PDA 培養(yǎng)基表面,用直徑 5 mm 打 孔器打制 5 個圓形菌斑塊,置于含 250 mL PD 液體培 養(yǎng)液的 500 mL 三角瓶中,于 28 ℃,150 r /min 搖床振 蕩培養(yǎng) 14 d,4 000 r /min 離心 20 min,分離菌絲和發(fā) 酵液,將發(fā)酵液于 50 ℃減壓濃縮至干,得到的提取物 浸膏用純化水配制成濃度為 5 mg /mL,作為供試品溶 液,備用。
2. 5 菌株抗細菌活性的測定
采用圓紙片法對病原細菌( 大腸桿菌、金黃色葡 萄球菌、沙門氏桿菌) 進行抑菌活性試驗。取 37 ℃ 靜置培養(yǎng) 16 ~ 24 h 的供試細菌 LB 菌懸液( 濃度為 1× 10-5 ~ 1×10-6 cfu /mL) 100 μL,均勻涂布于 LB 固體培 養(yǎng)基上,放置 0. 5 h 后,將浸有待測菌株發(fā)酵液的滅 菌濾紙片貼在培養(yǎng)基上,重復 3 次,37 ℃ 培養(yǎng) 16 ~ 24 h 后觀察并測定抑菌圈直徑。
3 結果與分析
采用組織塊分離法從處于營養(yǎng)生長時期的新鮮 貓爪草植株中共分離到 23 株內生真菌。其中來源于 根 2 株,莖 9 株,葉 12 株,分別為分離菌株數量的 8. 7%、39. 1%和 52. 2%,可見內生真菌的分布有不同 的組織偏好。菌落形態(tài)和顯微結構存在較多差異 ,提示形態(tài)及分類地位具有較為豐富的多樣 性。產色素方面也存在較多差異,有產紅色素、紫色 素、白色素、灰色素及黑色素等色素類型。初步判斷 這 23 株內生真菌包括 6 株枝孢菌,5 株鐮刀菌,5 株 鏈格孢菌,3 株刺盤孢菌,1 株煙曲霉菌,1 株青霉菌 及 2 株叢梗孢菌。分離同種菌株的數量表明,枝孢菌 ( 26. 1%) 、鐮刀菌( 21. 7%) 及鏈格孢菌( 21. 7%) 是 貓爪草內生真菌的優(yōu)勢菌。
4 討論
關于藥用植物貓爪草內生真菌的分離還未見報 道,為了豐富內生真菌種類及其宿主植物的多樣性, 本研究初步選取了營養(yǎng)生長階段的栽培貓爪草植株 作為材料,分離其內生真菌。分離的內生真菌數量表 明,枝孢菌、鐮刀菌及鏈格孢菌是貓爪草內生真菌的 優(yōu)勢菌群。從抑菌活性分析,有約 1 /3 的菌株對金黃 色葡萄球菌有抑制活性,而貓爪草水提取物也可抑制 金黃色葡萄球菌,表明從貓爪草內生真菌中篩選 同貓爪草相同的抗菌活性物質的途徑是可行的。從 內生真菌抗菌種類分析,本試驗分離的 5 株鐮刀菌中 有 4 株具有不同程度的抗細菌和抗真菌作用。有人 已從喜樹( Camptotheca acuminate) 中分離到一種內生 真菌鐮刀菌具有抗癌活性,暗示貓爪草中的鐮刀 菌次生代謝物也可能具有與宿主類似的抗氧化、抗癌 等多種生理活性的潛能。
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