2026, Vol. 50
文章信息
- 高云霄, 季乃云. 2026.
- Gao Yunxiao, Ji Naiyun. 2026.
- 基于麦麸培养的藻栖深绿木霉RR-dl-3-9特征性代谢产物研究
- Characteristic metabolites of algicolous Trichoderma atroviride RR-dl-3-9 cultured on wheat bran
- 海洋科学, 50(1): 99-105
- Marine Sciences, 50(1): 99-105.
- http://dx.doi.org/10.11759/hykx20251128002
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文章历史
- 收稿日期：2025-11-28
- 修回日期：2025-12-18
2. 中国科学院大学, 北京 100049
2. University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China
木霉(Trichoderma spp.)属于子囊菌门, 是在自然界中普遍存在的丝状真菌, 因其良好的生物防治特性和对不同生长环境的较强适应性而受到广泛关注[1]。海洋来源的藻栖木霉具有海洋真菌的特性, 它们为适应高盐、高压以及低氧的海洋环境, 从而具备特殊的代谢体系, 能够产生结构特异、药理作用优良的次生代谢产物[2]。现已得到的化合物类型主要有, 萜类、聚酮类、甾体类、肽类、生物碱类以及其他类型的化合物[3]。近年来, 本课题组对来源于海洋红藻松节藻的深绿木霉(Trichoderma atroviride) RR-dl- 3-9的次生代谢产物展开了系统研究。前期工作中, 从其在大米固体培养基的发酵物中分离得到多个新化合物, 包括2个没药烷倍半萜、1个脂肪酸衍生物、1个甾醇类化合物以及1个新内脂类天然产物[4], 从其在麦麸固体培养基的发酵物中分离得到1个新聚酮类化合物和1个新甾醇类化合物[5]。本研究进一步对该菌株在麦麸固体培养基中的代谢产物进行探究, 在批量发酵后, 用无水乙醇提取粗提物, 并综合运用多种色谱分离方法, 从中分离得到10个化合物(图 1), 包括4个megastigmane类化合物(化合物1-4)和6个甾醇类化合物(化合物5-10), 并对这些化合物进行了抗真菌活性测试。
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| 图 1 化合物1-10的结构 Fig. 1 Structures of Compounds 1–10 |
核磁共振波谱仪Bruker Avance Ⅲ 500, 美国Bruker公司; 半制备高效液相色谱仪Agilent 1260 HPLC (Eclipse SB-C18色谱柱, 9.4 mm × 250 mm, 5 μm), 美国Agilent公司; RP-18反相柱层析填料, 日本YMC公司; 硅胶柱层析填料、薄层层析(TLC)硅胶检测板、制备薄层层析硅胶(GF254), 青岛海洋化工有限公司; Sephadex LH-20凝胶柱层析填料, 瑞典GE Healthcare公司。
试剂: 甲醇(分析纯)、乙酸乙酯(分析纯)、二氯甲烷(分析纯)、石油醚(分析纯)、乙腈(色谱纯)、甲醇(色谱纯)及二甲基亚砜(DMSO), 上海国药集团化学试剂有限公司。
培养基: 马铃薯葡萄糖琼脂(PDA)培养基, 北京陆桥技术股份有限公司; 马铃薯葡萄糖肉汤(PDB)培养基, 上海博微生物科技有限公司; 麦麸培养基(麦麸15.0 g, 纯净水50 mL)。
1.2 实验方法 1.2.1 菌株发酵深绿木霉(T. atroviride) RR-dl-3-9是海洋红藻松节藻的内生真菌, 具体的菌株信息可参照文献[4]。以麦麸为培养基对该菌株进行批量发酵, 在25 ℃的温度下培养9 d, 具体发酵条件可参照文献[5]。
1.2.2 提取分离深绿木霉RR-dl-3-9发酵产物的初步分离参照文献[5]。在批量发酵的基础上, 用无水乙醇提取获得粗提物461.2 g, 并采用200~300目硅胶柱层析, 使用石油醚/乙酸乙酯和二氯甲烷/甲醇体系进行梯度洗脱, 得到12个组分(1-12)。
组分4 (石油醚-乙酸乙酯, 10∶1)经正向硅胶柱层析(石油醚-乙酸乙酯, 50∶1~20∶1)和凝胶柱层析得到化合物5 (3.4 mg)。
组分6 (石油醚-乙酸乙酯, 2∶1)经反相硅胶柱层析(甲醇-水, 17∶3~1∶0)后得到4个组分, 其中组分6-4 (甲醇-水, 1∶0)经正向硅胶柱层析(石油醚-乙酸乙酯, 40∶1~7∶1)和凝胶柱层析得到化合物10 (3.2 mg), 再经半制备高效液相色谱(甲醇-水, 1∶0)分离得到化合物6 (2.4 mg, tr=28.0 min, 流速3 mL/min)。
组分7 (石油醚-乙酸乙酯, 1∶1)经反相硅胶柱层析(甲醇-水, 1∶0)、正向硅胶柱层析(石油醚-乙酸乙酯, 10∶1~4∶1)、凝胶柱层析以及半制备高效液相色谱(甲醇-水, 49∶1~99∶1)分离得到化合物7 (5.1 mg, tr=17.0 min, 流速3 mL/min)。
组分8 (石油醚-乙酸乙酯, 0∶1)经反相硅胶柱层析(甲醇-水, 1∶4~1∶0)后得到7个组分, 组分8-2 (甲醇-水, 3∶7)经正向硅胶柱层析(石油醚-乙酸乙酯, 10∶1~1∶1)和凝胶柱层析后被分为3个亚组分, 其中, 组分8-2-1经半制备高效液相色谱(甲醇-水, 2∶5~1∶1)分离得到化合物1 (3.5 mg, tr=11.2 min, 流速3 mL/min); 组分8-3-2经半制备高效液相色谱(甲醇-水, 21∶24~9∶11)分离得到化合物2 (2.0 mg, tr=12.0 min, 流速3 mL/min)。
组分9 (二氯甲烷-甲醇, 20∶1)经反相硅胶柱层析(甲醇-水, 7∶13~1∶0)得到3个组分, 组分9-2 (甲醇-水, 19∶1)和组分9-3 (甲醇-水, 1∶0)经正向硅胶柱层析(二氯甲烷-甲醇, 100∶1~20∶1)和凝胶柱层析分别得到化合物9 (8.0 mg)和化合物8 (8.4 mg)。
组分10 (二氯甲烷-甲醇, 10∶1)经反相硅胶柱层析(甲醇-水, 1∶4~1∶1)后得到3个组分, 组分10-1 (甲醇-水, 1∶4)和组分10-2 (甲醇-水, 2∶3)经正向硅胶柱层析(二氯甲烷-甲醇, 100∶1~20∶1)、制备薄层层析(二氯甲烷-甲醇, 10∶1)和凝胶柱层析, 分别得到化合物3 (2.2 mg)和化合物4 (2.2 mg)。
1.2.3 化合物抗真菌活性测试参照文献[5]方法测试上述化合物的抗真菌活性, 供试真菌为禾谷镰刀菌(Fusarium graminearum) 4A1F和ACCC 39334、串珠镰刀菌(F. moniliforme) BMZ146118、禾顶囊壳(Gaeumannomyces graminis) ACCC 38864, 以及围小丛壳(Glomerella cingulata) Bio-24525。真菌在PDA培养基上生长4~7 d后, 用无菌的涂布棒刮取菌丝体至无菌水中, 制成孢子浓度为1×106~2×106 CFU/mL孢子悬浮液。将测试化合物用DMSO溶解并配置为8.00、4.00、2.00、1.00、0.5、0.25、0.13、0.06和0.03 mg/mL系列浓度。在含195 µL的100 × PDB稀释孢子悬浮液的96孔板中加入上述化合物(5 µL), 调整化合物终浓度至200.0、100.0、50.0、25.0、12.5、6.3、3.1、1.6和0.8 µg/mL, 并在25 ℃的温度下静置培养48 h后, 观察真菌生长情况, 以多菌灵作为阳性对照, 以DMSO为空白对照, 每个处理设3个重复。
2 实验结果 2.1 化合物的结构鉴定化合物1: C13H18O3, 无色油状。核磁波谱数据如下, 1H NMR谱数据(CDCl3, 500 MHz) δH: 1.02 (s, H3-12), 1.10 (s, H3-11), 1.88 (d, J = 1.4 Hz, H3-13), 2.30 (s, H3-10), 2.33 (d, J = 18.2 Hz, H-2a), 2.50 (d, J = 17.2 Hz, H-2b), 5.95 (s, H-4), 6.46 (d, J = 15.7 Hz, H-8), 6.83 (d, J = 15.7 Hz, H-7)。比对文献[6]核磁共振波谱数据, 鉴定化合物1为dehydrovomifoliol。
化合物2: C13H20O3, 无色油状。核磁波谱数据如下, 1H NMR谱数据(CDCl3, 500 MHz) δH: 1.00 (s, H3-11), 1.08 (s, H3-12), 1.30 (d, J = 6.4 Hz, H3-10), 1.90 (s, H3-13), 2.24 (d, J = 17.0 Hz, H-2b), 2.45 (d, J = 17.0 Hz, H-2a), 4.41 (m, H-9), 5.78 (d, J = 15.6 Hz, H-7), 5.87 (dd, J = 15.6, 5.3 Hz, H-8), 5.90 (s, H-4)。比对文献[7]核磁共振波谱数据, 鉴定化合物2为blumenol A。
化合物3: C13H20O4, 无色油状。核磁波谱数据如下, 1H NMR谱数据(CD3OD, 500 MHz) δH: 1.02 (s, H3-12), 1.04 (s, H3-11), 1.93 (d, J = 1.4, H3-13), 2.16 (d, J = 16.8, H-2b), 2.53 (d, J = 16.9 Hz, H-2a), 3.46 (dd, J = 11.1, 6.8 Hz, H-10b), 3.51 (dd, J = 11.1, 4.9 Hz, H-10a), 4.19 (m, H-9), 5.79 (dd, J = 15.7, 5.8 Hz, H-8), 5.88 (s, H-4), 5.89 (dd, J = 15.7, 1.2 Hz, H-7); 13C NMR谱数据(CD3OD, 125 MHz) δC: 19.6 (CH3, C-13), 23.4 (CH3, C-11), 24.5 (CH3, C-12), 42.4 (C, C-1), 49.5 (CH2, C-2), 67.3 (CH2, C-10), 73.7 (CH, C-9), 80.7 (C, C-6), 127.1 (CH, C-4), 132.5 (CH, C-8), 132.5 (CH, C-7), 166.9 (C, C-5), 201.3 (C, C-3)。比对文献[8]核磁共振波谱数据, 鉴定化合物3为cucumegastigmane Ⅰ。
化合物4: C13H22O3, 无色油状。核磁波谱数据如下, 1H NMR谱数据(CDCl3, 500 MHz) δH: 1.02 (s, H3-12), 1.07 (s, H3-11), 1.54 (m, H2-8), 1.65 (m, H-7b), 1.73 (m, H-7a), 1.89 (t, J = 5.5, H-6), 1.99 (d, J = 1.4, H3-13), 2.38 (d, J = 17.3 Hz, H-2a), 2.04 (d, J = 17.3 Hz, H-2b), 3.46 (m, H-10b), 3.68 (m, H-10a), 3.68 (m, H-9), 5.83 (s, H-4); 13C NMR谱数据(CDCl3, 125 MHz) δC: 24.9 (CH3, C-13), 26.4 (CH2, C-7), 27.3 (CH3, C-11), 29.0 (CH3, C-12), 32.8 (CH2, C-8), 36.5 (C, C-1), 47.3 (CH2, C-2), 51.2 (CH, C-6), 66.8 (CH2, C-10), 72.6 (CH, C-9), 125.4 (CH, C-4), 165.5 (C, C-5), 199.6 (C, C-3)。比对文献[9]核磁共振波谱数据, 鉴定化合物4为9, 10-dihydroxy-4-megastigmen-3-one。
化合物5: C29H50O, 白色粉末。核磁波谱数据如下, 1H NMR谱数据(CDCl3, 500 MHz) δH: 0.67 (s, H3-18), 0.81 (d, J = 6.8 Hz, H3-27), 0.83 (d, J = 6.7 Hz, H3-26), 0.85 (t, J = 7.4 Hz, H3-29), 0.91 (d, J = 6.3 Hz, H3-21), 1.00 (s, H3-19), 1.82 (m, H-5), 2.38 (m, H2-2); 13C NMR谱数据(CDCl3, 125 MHz) δC: 11.6 (CH3, C-19), 12.1 (CH3, C-29), 12.2 (CH3, C-18), 18.9 (CH3, C-21), 19.2 (CH3, C-27), 20.0 (CH3, C-26), 21.6 (CH2, C-11), 23.2 (CH2, C-28), 24.4 (CH2, C-15), 26.2 (CH2, C-23), 28.4 (CH2, C-16), 29.1 (CH, C-25), 29.2 (CH2, C-6), 31.9 (CH2, C-7), 34.0 (CH2, C-22), 35.5 (CH, C-8), 35.8 (C, C-10), 36.3 (CH, C-20), 38.4 (CH2, C-2), 38.7 (CH2, C-1), 40.0 (CH2, C-12), 42.7 (C, C-13), 44.9 (CH2, C-4), 45.9 (CH, C-24), 46.8 (CH, C-5), 53.9 (CH, C-9), 56.3 (CH, C-14), 56.4 (CH, C-17), 212.5 (C, C-3)。比对文献[10]核磁共振波谱数据, 鉴定化合物5为stigmastan-3-one。
化合物6: C29H48O, 无色晶体。核磁波谱数据如下, 1H NMR谱数据(CDCl3, 500 MHz) δH: 0.71 (s, H3-18), 0.81 (d, J = 6.9 Hz, H3-27, ), 0.83 (d, J = 6.6 Hz, H3-26), 0.85 (t, J = 7.5 Hz, H3-29), 0.91 (d, J = 6.5 Hz, H3-21), 1.18 (s, H3-19), 5.72 (s, H-4); 13C NMR谱数据(CDCl3, 125 MHz) δC: 12.1 (CH3, C-18), 12.1 (CH3, C-29), 17.5 (CH3, C-19), 18.8 (CH3, C-21), 19.1 (CH3, C-27), 20.0 (CH3, C-26), 21.2 (CH2, C-11), 23.2 (CH2, C-28), 24.3 (CH2, C-16), 26.1 (CH2, C-23), 28.3 (CH2, C-15), 29.2 (CH, C-24), 32.2 (CH2, C-7), 33.1 (CH2, C-6), 34.0 (CH2, C-22), 34.1 (CH2, C-2), 35.7 (CH, C-8), 35.8 (CH2, C-1), 36.3 (CH, C-20), 38.7 (C, C-10), 39.7 (CH2, C-12), 42.5 (C, C-13), 45.9 (CH, C-25), 53.9 (CH, C-9), 56.0 (CH, C-14), 56.1 (CH, C-17), 123.8 (CH, C-4), 172.0 (C, C-5), 200.0 (C, C-3)。比对文献[11]核磁共振波谱数据, 鉴定化合物6为stigmast-4-en-3-one。
化合物7: C29H48O2, 无色晶体。核磁波谱数据如下, 1H NMR谱数据(CDCl3, 500 MHz) δH: 0.74 (s, H3-18), 0.81 (d, J = 6.8 Hz, H3-26), 0.83 (d, J = 6.6 Hz, H3-27), 0.85 (t, J = 7.5 Hz, H3-29), 0.92 (d, J = 6.5 Hz, H3-21), 1.37 (s, H3-19), 4.35 (t, J = 2.9 Hz, H-6), 5.81 (s, H-4); 13C NMR谱数据(CDCl3, 125 MHz) δC: 12.1 (CH3, C-18), 12.1 (CH3, C-29), 18.8 (CH3, C-27), 19.1 (CH3, C-21), 19.7 (CH3, C-19), 20.0 (CH3, C-26), 21.1 (CH2, C-11), 23.2 (CH2, C-28), 24.3 (CH2, C-15), 26.2 (CH2, C-23), 28.3 (CH2, C-16), 29.2 (CH, C-25), 29.8 (CH, C-8), 34.0 (CH2, C-22), 34.4 (CH2, C-2), 36.3 (CH, C-20), 37.2 (CH2, C-1), 38.1 (C, C-10), 38.7 (CH2, C-7), 39.7 (CH2, C-12), 42.6 (C, C-13), 45.9 (CH, C-24), 53.7 (CH, C-9), 56.0 (CH, C-17), 56.2 (CH, C-14), 73.4 (CH, C-6), 126.5 (CH, C-4), 168.7 (C, C-5), 200.7 (C, C-3)。比对文献[12]核磁共振波谱数据, 鉴定化合物7为6β-hydroxystigmast-4-en-3-one。
化合物8: C29H52O2, 白色粉末。核磁波谱数据如下, 1H NMR谱数据(CDCl3, 500 MHz) δH: 0.65 (s, H3-18), 0.81 (d, J = 6.9 Hz, H3-27), 0.81 (s, H3-19), 0.82 (d, J = 6.9 Hz, H3-26), 0.84 (t, J = 7.6 Hz, H3-29), 0.90 (d, J = 6.4 Hz, H3-21), 3.42 (td, J = 10.7, 4.5 Hz, H-6), 3.58 (tt, J = 10.8, 4.7 Hz, H-3); 13C NMR谱数据(CDCl3, 125 MHz) δC: 12.1 (CH3, C-18), 12.2 (CH3, C-29), 13.6 (CH3, C-19), 18.9 (CH3, C-21), 19.2 (CH3, C-27), 20.0 (CH3, C-26), 21.3 (CH2, C-11), 23.2 (CH2, C-28), 24.3 (CH2, C-15), 26.1 (CH2, C-23), 28.3 (CH2, C-16), 29.5 (CH, C-25), 31.2 (CH2, C-2), 32.4 (CH2, C-4), 34.0 (CH2, C-22), 34.4 (CH, C-8), 36.3 (CH, C-20), 36.4 (C, C-10), 37.4 (CH2, C-1), 39.9 (CH2, C-12), 41.8 (CH2, C-7), 42.7 (C, C-13), 45.9 (CH, C-24), 51.8 (CH, C-5), 53.9 (CH, C-9), 56.2 (CH, C-17), 56.3 (CH, C-14), 69.7 (CH, C-6), 71.4 (CH, C-3)。比对文献[13]核磁共振波谱数据, 鉴定化合物8为stigmastan-3β, 6α-diol。
化合物9: C29H52O2, 白色粉末。核磁波谱数据如下, 1H NMR谱数据(CD3OD, 500 MHz) δH: 0.72 (s, H3-18), 0.84 (d, J = 6.9 Hz, H3-27), 0.86 (d, J = 6.8 Hz, H3-26), 0.87 (t, J = 7.4 Hz, H3-29), 0.94 (d, J = 6.5 Hz, H3-21), 1.16 (s, H3-19), 3.45 (s, H-6), 4.00 (m, H-3); 13C NMR谱数据(CD3OD, 125 MHz) δC: 12.3 (CH3, C-18), 12.6 (CH3, C-29), 17.3 (CH3, C-19), 19.3 (CH3, C-21), 19.4 (CH3, C-26), 20.2 (CH3, C-27), 22.2 (CH2, C-28), 22.3 (CH2, C-11), 24.1 (CH2, C-15), 25.2 (CH2, C-23), 27.1 (CH2, C-16), 29.4 (CH, C-25), 31.6 (CH2, C-1), 31.7 (CH, C-8), 33.5 (CH2, C-2), 35.1 (CH2, C-22), 35.3 (CH2, C-7), 37.5 (CH, C-20), 39.3 (C, C-10), 41.4 (CH2, C-4), 41.5 (CH2, C-12), 43.9 (C, C-13), 46.6 (CH, C-24), 47.3 (CH, C-9), 57.5 (CH, C-17), 57.6 (CH, C-14), 68.3 (CH, C-3), 76.5 (C, C-5), 75.8 (CH, C-6)。比对文献[14]核磁共振波谱数据, 鉴定化合物9为stigmastan-3β, 5α, 6β-triol。
化合物10: C29H50O, 白色粉末。核磁波谱数据如下, 1H NMR谱数据(CDCl3, 500 MHz) δH: 0.68 (s, H3-18), 0.80 (d, J = 6.9 Hz, H3-27, ), 0.82 (d, J = 6.8 Hz, H3-26), 0.84 (t, J = 7.5 Hz, H3-29), 0.92 (d, J = 6.4 Hz, H3-21), 1.00 (s, H3-19), 3.52 (m, H-3), 5.35 (m, H-6)。比对文献[15]核磁共振波谱数据, 鉴定化合物10为β-sitosterol。
2.2 抗真菌活性测试结果本研究选取了禾谷镰刀菌(菌株4A1F和ACCC 39334)、串珠镰刀菌、禾顶囊壳和围小丛壳四种重要植物病原真菌作为供试菌种。它们分别引致小麦赤霉病、玉米穗腐病、小麦全蚀病与多种作物炭疽病, 分属不同类别, 且可产生真菌毒素或造成严重土传病害, 造成严重的粮食作物减产, 在农业病理学中具有广泛代表性。因此, 对上述化合物进行了抗真菌活性测试, 结果见表 1。
| 化合物 | MICs/(µg·mL–1) | ||||
| 禾谷镰刀菌4A1F | 禾谷镰刀菌ACCC 39334 | 串珠镰刀菌BMZ146118 | 禾顶囊壳ACCC 38864 | 围小丛壳Bio-24525 | |
| 1 | 200.0 | 200.0 | > 200.0 | > 200.0 | > 200.0 |
| 2 | 200.0 | 200.0 | > 200.0 | > 200.0 | > 200.0 |
| 3 | > 200.0 | > 200.0 | > 200.0 | > 200.0 | > 200.0 |
| 4 | 200.0 | > 200.0 | > 200.0 | > 200.0 | > 200.0 |
| 5 | > 200.0 | > 200.0 | > 200.0 | > 200.0 | > 200.0 |
| 6 | > 200.0 | > 200.0 | > 200.0 | > 200.0 | > 200.0 |
| 7 | > 200.0 | > 200.0 | > 200.0 | > 200.0 | > 200.0 |
| 8 | > 200.0 | > 200.0 | > 200.0 | > 200.0 | > 200.0 |
| 9 | > 200.0 | > 200.0 | > 200.0 | > 200.0 | > 200.0 |
| 10 | > 200.0 | > 200.0 | > 200.0 | > 200.0 | > 200.0 |
| 多菌灵a | < 0.8 | < 0.8 | < 0.8 | < 0.8 | < 0.8 |
| 注: a为抗真菌活性测试阳性对照。 | |||||
抗真菌活性测定结果(表 1)表明, 在200 µg/mL的浓度下, 化合物1、2和4可以抑制禾谷镰刀菌4A1F的生长; 在同浓度下, 仅有1和2对禾谷镰刀菌ACCC 39334的生长具有抑制能力。然而, 上述化合物对串珠镰刀菌、禾顶囊壳及围小丛壳均未表现出抑制活性。
3 讨论研究发现, 深绿木霉可以产生结构多样、类型丰富的次生代谢产物, 主要包括萜类、肽类、生物碱类、聚酮类以及其他类型化合物[3, 16]。陆生的深绿木霉常见于土壤和植物体内, 可以产生多种具有结构多样的次生代谢产物, 例如, 研究人员从土壤来源的深绿木霉FKI-3849中分离出2个新的wickerol二萜(wickerol A和B)[17]; 从石蒜球茎的内生深绿木霉中分离得到了4个环戊烯酮的衍生物、1个生物碱类化合物以及1个倍半萜类化合物[18]; 从丹参内生真菌深绿木霉D16中分离得到2个聚酮类化合物[19]。生境的特殊性往往是驱动次生代谢产物结构多样化的关键因素, 海洋来源的深绿木霉为适应高压、高盐的海洋环境, 具有特殊的代谢方式, 能够合成一系列新颖的次生代谢产物。研究人员从来源于红树林沉积物的深绿木霉(G20-12和H548)中分离得到了聚酮类化合物、生物碱类化合物、肽类化合物以及其他类型的化合物[20-23]; 从来源于海绵的T. atroviride NF16中分离得到了8个肽类化合物[24]; 从海洋红藻松节藻来源的T. atroviride RR-dl-3-9中分离出2个新的没药烷倍半萜、1个新的脂肪酸衍生物、1个新的甾体类化合物及1个内脂类的新天然产物[4]。从以往的研究来看, 无论是陆生还是海洋来源的深绿木霉, 都能产生结构种类丰富的次生代谢产物, 但是陆生深绿木霉更偏向产生萜类等化合物, 而海洋来源的深绿木霉更偏向肽类、聚酮类等化合物。因此, 生活环境的差异可能是造成深绿木霉次生代谢产物多样化和特异化的关键因素。
已有研究表明培养基的差异可显著影响真菌次生代谢产物的组成[25-26]。本研究清晰地证明了培养基组成对深绿木霉RR-dl-3-9次生代谢产物的决定性影响。作者课题组之前对该菌株的批量发酵是基于大米固体培养基, 并从中分离得到了一系列环橙花烷倍半萜、没药烷倍半萜、harzianol二萜、wickerol二萜和其他类型的化合物[27], 而本研究以麦麸培养深绿木霉RR-dl-3-9, 使得其代谢产物组成发生了根本性转变, 转而大量积累megastigmane类与甾醇类化合物。这种现象可归因于麦麸独特的化学成分: 其富含的纤维素、半纤维素及木质素可能更佳地模拟了真菌的自然木质化生境, 从而改变了该菌株的代谢方式。此外, 麦麸作为一种低成本、易获取且利于规模化的农业副产物, 已被证实能提升真菌产物的抗氧化活性[28], 将其用于木霉菌生防菌剂的开发, 是一条极具产业化潜力的可行路径。
Megastigmane类化合物的分子结构具有多样性, 在自然界广泛分布且主要存在于植物中[29]。它们通常表现出良好的抗炎、抗氧化活性及细胞毒性等生物活性[30-31]。例如, dehydrovomifoliol和blumenol A可以抑制LPS诱导的RAW264.7细胞中NO的释放[32]; 9, 10-dihydroxy-4-megastigmen-3-one具有抗氧化活性[9]。但是关于此类化合物的抗真菌活性研究仍十分有限。本研究首次探讨了该类化合物和甾体类化合物对4种植物病原菌(禾谷镰刀菌、串珠镰刀菌、禾顶囊壳和围小丛壳)的抑制活性, 并发现megastigmane类化合物1、2和4在200 µg/mL的浓度下对禾谷镰刀菌生长具有抑制能力。这一发现扩展了megastigmane类化合物活性研究范围, 并且表明以麦麸为培养基进行发酵的策略能有效激发海洋来源的深绿木霉产生具有潜在应用价值的活性分子, 为利用农业副产物培养功能性微生物提供了参考。
4 结论本研究以农业副产物麦麸为培养基, 对海洋藻栖深绿木霉RR-dl-3-9进行了批量发酵, 从其代谢产物中成功分离并鉴定了10个化合物, 包括4个megastigmane类化合物(1-4)和6个甾醇类化合物(5-10), 与大米培养该菌株的次生代谢产物组成存在差异。活性测试结果表明, 化合物1、2和4在200 µg/mL的浓度下能抑制禾谷镰刀菌的生长。本研究丰富了海洋来源深绿木霉次生代谢产物的化学多样性; 首次从麦麸培养的深绿木霉发酵物中分离出了一系列megastigmane类化合物, 并发现dehydrovomifoliol (1)、blumenol A (2)和9, 10-dihydroxy-4-megastigmen- 3-one (4)对禾谷镰刀菌的生长具有一定的抑制能力; 证实了麦麸作为低成本培养基质在海洋真菌规模化培养中的可行性, 为农业副产物的高值化利用提供了新途径。
| [1] |
Poveda J. Trichoderma as biocontrol agent against pests: New uses for a mycoparasite[J]. Biological Control, 2021, 159: 104634. DOI:10.1016/j.biocontrol.2021.104634 |
| [2] |
李冬艳, 王晶, 陈科良, 等. 来源于印度洋深海区的烟曲霉次生代谢产物的研究[J]. 海洋科学, 2019, 43(8): 43-49. Li Dongyan, Wang Jing, Chen Keliang, et al. Study of the secondary metabolites of Aspergillus fumigatus from the deepsea zone of the Indian Ocean[J]. Marine Sciences, 2019, 43(8): 43-49. |
| [3] |
Song Y P, Ji N Y. Chemistry and biology of marine-derived Trichoderma metabolites[J]. Natural Products and Bioprospecting, 2024, 14: 14. DOI:10.1007/s13659-024-00433-3 |
| [4] |
Liu X H, Song Y P, Wang B G, et al. Sesquiterpenes and lipids from the algicolous fungus Trichoderma atroviride RR-dl-3-9[J]. Phytochemistry Letters, 2021, 45: 6-12. DOI:10.1016/j.phytol.2021.07.003 |
| [5] |
Gao Y X, Zou J X, Song Y P, et al. Polyketides, Steroids, and terpenoids from Trichoderma atroviride RR-dl-3-9 and their occurrence in coculture with Fusarium graminearum 4A1F[J]. ACS Agricultural Science & Technology, 2025, 5(7): 1382-1391. |
| [6] |
Kisiel W, Michalska K, Szneler E. Norisoprenoids from aerial parts of Cichorium pumilum[J]. Biochemical Systematics and Ecology, 2004, 32(3): 343-346. DOI:10.1016/j.bse.2003.08.005 |
| [7] |
González A G, Guillermo J A, Ravelo A G, et al. 4, 5-Dihydroblumenol A, a new nor-isoprenoid from Perrottetia multiflora[J]. Journal of Natural Products, 1994, 57(3): 400-402. DOI:10.1021/np50105a013 |
| [8] |
Kai H, Baba M, Okuyama T. Two new megastigmanes from the leaves of Cucumis sativus[J]. Chemical and Pharmaceutical Bulletin, 2007, 55(1): 133-136. DOI:10.1248/cpb.55.133 |
| [9] |
王政, 丘鹰昆. 仙人掌的化学成分研究[J]. 中草药, 2012, 43(9): 1688-1690. Wang Zheng, Qiu Yingkun. Chemical constituents from Opuntia dillenii[J]. Chinese Traditional and Herbal Drugs, 2012, 43(9): 1688-1690. |
| [10] |
苟亮, 卯锦, 刘博超, 等. 长鞭红景天中脂肪族类化合物及抗疟活性研究[J]. 中草药, 2024, 55(5): 1451-1459. Gou Liang, Mao Jin, Liu Bochao, et al. liphatic chemical constituents and antimalarial activities of Rhodiola fastigiata[J]. Chinese Traditional and Herbal Drugs, 2024, 55(5): 1451-1459. |
| [11] |
Seca A M L, Silva A M S, Silvestre A J D, et al. Chemical composition of the light petroleum extract of Hibiscus cannabinus bark and core[J]. Phytochemical Analysis, 2000, 11(6): 345-350. DOI:10.1002/1099-1565(200011/12)11:6<345::AID-PCA540>3.0.CO;2-T |
| [12] |
陈祥红, 袁艺洋, 熊慧, 等. 波叶青牛胆化学成分研究[J]. 海南师范大学学报(自然科学版), 2025, 38(1): 1-8. Chen Xianghong, Yuan Yiyang, Xiong Hui, et al. Study on chemical constituents of Tinospora crispa[J]. Journal of Hainan Normal University (Natural Science), 2025, 38(1): 1-8. |
| [13] |
国光梅, 李玮, 汪冶. 了哥王甾醇化合物的研究[J]. 山地农业生物学报, 2012, 31(1): 77-79. Guo Guangmei, Li Wei, Wang Ye. Sterol compounds from Wikstroemia indica (L.) C. A. May[J]. Journal of Mountain Agriculture and Biology, 2012, 31(1): 77-79. |
| [14] |
Thang P T, Thoa H T, Giap T H, et al. Chemical constituents from the ethyl acetate extract of the stems of Macaranga balansae Gagnep[J]. Vietnam Journal of Chemistry, 2018, 56(2): 249-253. DOI:10.1002/vjch.201800022 |
| [15] |
Kolak U, Topçu G, Birteksöz S, et al. Terpenoids and steroids from the roots of Salvia blepharochlaena[J]. Turkish Journal of Chemistry, 2005, 29(2): 177-186. |
| [16] |
孔周扬. 深绿木霉菌株D16和S361的次生代谢产物研究[D]. 上海: 中国人民解放军海军军医大学, 2018. Kong Zhouyang. Secondary metabolites from Trichoderma atroviride D16 and S361[D]. Shanghai: Naval Medical University, 2018. |
| [17] |
Yamamoto T, Izumi N, Ui H, et al. Wickerols A and B: novel anti-influenza virus diterpenes produced by Trichoderma atroviride FKI-3849[J]. Tetrahedron, 2021, 68(45): 9267-9271. |
| [18] |
Zhou P, Wu Z, Tan D, et al. Atrichodermones A-C, three new secondary metabolites from the solid culture of an endophytic fungal strain, Trichoderma atroviride[J]. Fitoterapia, 2017, 123: 18-22. DOI:10.1016/j.fitote.2017.09.012 |
| [19] |
Ming Q, Han T, Li W, et al. Tanshinone ⅡA and tanshinone Ⅰ production by Trichoderma atroviride D16, an endophytic fungus in Salvia miltiorrhiza[J]. Phytomedicine, 2012, 19(3/4): 330-333. |
| [20] |
Sun S, Tian L, Wang Y, et al. A novel natural product from the fermentation liquid of marine fungus Trichoderma atroviride G20-12[J]. Asian Journal of Traditional Medicines, 2009, 4(3): 123-127. |
| [21] |
Tang X X, Liu S Z, Sun Y Y, et al. New cyclopentenoneacrylic acid derivatives from a marine-derived fungus Trichoderma atroviride H548[J]. Natural Product Research, 2021, 35(21): 3772-3779. DOI:10.1080/14786419.2020.1737053 |
| [22] |
Sun S, Tian L, Wu Z H, et al. Two new compounds from fermentation liquid of the marine fungus Trichoderma atroviride G20-12[J]. Journal of Asian Natural Products Research, 2009, 11(10): 898-903. DOI:10.1080/10286020903193102 |
| [23] |
Lu X, Tian L, Chen G, et al. Three new compounds from the marine-derived fungus Trichoderma atroviride G20-12[J]. Journal of Asian Natural Products Research, 2012, 14(7): 647-651. DOI:10.1080/10286020.2012.682256 |
| [24] |
Panizel I, Yarden O, Ilan M, et al. Eight New peptaibols from sponge-associated Trichoderma atroviride[J]. Marine Drugs, 2013, 11(12): 4937-4960. DOI:10.3390/md11124937 |
| [25] |
Sunesson A, Vaes W, Nilsson C, et al. Identification of volatile metabolites from five fungal species cultivated on two media[J]. Applied and Environmental Microbiology, 1995, 61(8): 2911-2918. DOI:10.1128/aem.61.8.2911-2918.1995 |
| [26] |
Vandermolen K M, Raja H A, El-Elima T, et al. Evaluation of culture media for the production of secondary metabolites in a natural products screening program[J]. AMB Express, 2013, 3: 71. DOI:10.1186/2191-0855-3-71 |
| [27] |
刘向红. 四株海洋藻栖真菌次生代谢产物的结构与活性研究[D]. 烟台: 中国科学院烟台海岸带研究所, 2022. Liu Xianghong. Structures and activities of secondary metabolites from four marine algicolous fungi[D]. Yantai: Yantai Institute of Coastal Zone Research, Chinese Academy of Sciences, 2022. |
| [28] |
姚青. 以麦麸为基质的红曲霉的固态发酵及抗氧化活性研究[D]. 杭州: 浙江工业大学, 2015. Yao Qing. Study on Monascus solid-state fermentation andantioxidant activity of matrix in wheat bran[D]. Hangzhou: Zhejiang University of Technology, 2015. |
| [29] |
Samra R M, Othman A, Elsbaey M, et al. Comprehensive review on megastigmane glycosides: Sources, bioactivities, and 13C NMR spectroscopic data[J]. Phytochemistry Letters, 2025, 185: 106715. |
| [30] |
El-Sayed H M, Rasheed D M, Mahrous E A, et al. C13-Norisoprenoid megastigmanes: Biosynthesis, classiffcation, natural sources, biological activities, and structure-activity relationship: a comprehensive review[J]. Fitoterapia, 2025, 183: 106472. DOI:10.1016/j.fitote.2025.106472 |
| [31] |
Cao J Y, Dong Q, Wang Z Y, et al. Megastigmane sesquiterpenoids from Saussurea medusa and their anti-inflammatory activities[J]. Natural Product Research, 2023, 37(18): 3074-3082. DOI:10.1080/14786419.2022.2146689 |
| [32] |
韦承珊, 杜春江, 李向红, 等. 香椿枝叶的化学成分及其抗氧化活性研究[J]. 化学研究与应用, 2024, 36(5): 1120-1126. Wei Chengshan, Du Chunjiang, Li Xianghong, et al. Study on chemical constituents and antioxidant activities of branches and leaves of Chinese Toona sinensis[J]. Chemical Research and Application, 2024, 36(5): 1120-1126. |