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基本信息
- 項目名稱：
- 合成喹諾里西啶生物堿的苦豆子內(nèi)生真菌的分離與鑒定
- 小類：
- 生命科學(xué)
- 簡介：
- 苦豆子的主要有效成分為喹諾里西啶類生物堿，具有多種藥理活性，但其儲量急劇下降，嚴(yán)重威脅苦豆子植物資源和干旱區(qū)草原生態(tài)環(huán)境。本研究擬從苦豆子中培養(yǎng)出能合成喹諾里西啶類生物堿的內(nèi)生真菌，并確定其種屬，為進(jìn)一步對該類真菌進(jìn)行遺傳選育、生物合成喹諾里西啶生物堿藥物等奠定基礎(chǔ)，為苦豆子資源和西部生態(tài)的保護(hù)提供科學(xué)依據(jù)。
- 詳細(xì)介紹：
- 苦豆子是豆科槐屬多年生草本植物，廣泛分布于我國新疆、寧夏、甘肅、內(nèi)蒙古等西部省區(qū)，其分布面積可達(dá)180萬公頃。苦豆子以全草、根、種子入藥，被載入《美國藥典》和《中國藥典》。目前，已從苦豆子中分離出生物堿類、黃酮類、有機酸等，其中苦參堿、氧化苦參堿、槐果堿等喹諾里西啶生物堿是苦豆子的主要有效成分，具有抗腫瘤、抗炎、抗病毒、抗寄生蟲、免疫調(diào)節(jié)等藥理活性作用，已廣泛用于乙型病毒性肝炎、慢性腸炎、陰道炎等臨床疾病的治療和抗腫瘤藥物的開發(fā)，每年為國家創(chuàng)造巨大的經(jīng)濟效益。 苦豆子抗寒耐旱，耐鹽堿，抵沙壓，抗風(fēng)蝕，廣泛分布于海拔1000～2000 m的荒漠、半荒漠地區(qū)草地，是良好的防風(fēng)固沙植物；苦豆子固氮作用強，還可有效改良土壤；苦豆子花期長，也是很好的蜜源植物；另據(jù)報道，提取生物堿后的苦豆子殘渣，無毒，適口性好，蛋白質(zhì)含量高，可用于生產(chǎn)高蛋白飼料，對于發(fā)展荒漠區(qū)的畜牧業(yè)生產(chǎn)也具有積極作用。因此，合理開發(fā)苦豆子資源，不僅對保障人類健康有重要作用，而且還會帶來重大的社會、經(jīng)濟和環(huán)境效益。但近年來，隨著臨床醫(yī)療對苦豆子生物堿需求的不斷增加，人為的濫采濫挖致使大批草場退化，水土流失，苦豆子儲量急劇下降，嚴(yán)重威脅著苦豆子的可持續(xù)開發(fā)和利用以及西部草地的生態(tài)平衡。 多年來，我國學(xué)者圍繞著苦豆子的資源調(diào)查、人工種植、植物組織培養(yǎng)、生物堿人工化學(xué)合成等方面進(jìn)行了積極的探索，試圖在保護(hù)現(xiàn)有植物資源的基礎(chǔ)上，達(dá)到合理利用苦豆子的目的。但由于周期長、成本高、收效低等原因，仍然未能改變苦豆子植物資源日趨匱乏的局面。近年來，各種藥用植物內(nèi)生真菌的研究和開發(fā)，為苦豆子植物資源的保護(hù)和合理利用帶來了福音。大量研究表明，諸多藥用植物內(nèi)生真菌在人工培養(yǎng)的條件下，可以合成宿主植物的生物活性物質(zhì)。Stierle等（1993）從稀有植物短葉紫杉的樹皮中分離出1株內(nèi)生真菌，能產(chǎn)生抗腫瘤藥物——紫杉醇，掀起了人類研究植物內(nèi)生真菌生物活性物質(zhì)的熱潮。目前，各國學(xué)者從紅豆杉、長春花、桃兒七、德國鳶尾、銀杏、喜樹等珍貴植物中分離出一些內(nèi)生真菌，人工培養(yǎng)后能產(chǎn)生具有抗腫瘤、抗病毒作用的生物活性成分，廣泛用于抗腫瘤、抗病毒藥物的生物合成，有效降低了藥物成本和人類對珍稀植物資源的破壞。 目前，人們主要對苦豆子內(nèi)生細(xì)菌、內(nèi)生放線菌進(jìn)行了研究，但苦豆子內(nèi)生真菌的研究較少。王蘭等（2007）對苦豆子內(nèi)生真菌進(jìn)行研究，分離出1株對小麥赤霉等6種病原菌具有不同程度抑制作用的內(nèi)生真菌，與苦豆子生物堿的作用相近；但苦豆子中合成喹諾里西啶類生物堿內(nèi)生真菌的研究還未見報道。 本試驗對寧夏永寧縣和平羅縣兩個采集地點的苦豆子內(nèi)生真菌進(jìn)行了分離培養(yǎng)，并提取和分離了真菌菌絲的生物堿，應(yīng)用薄層色譜法對真菌的生物堿成分進(jìn)行了檢測。與苦豆子植物生物堿的比較結(jié)果顯示，菌株E3的菌絲中含有與苦豆子植物類似的喹諾里西啶類生物堿，可以初步確定該菌株在體外培養(yǎng)的環(huán)境中，能夠產(chǎn)生與苦豆子植物類似的喹諾里西啶類生物堿。E3菌株在各種培養(yǎng)基上生長均不能產(chǎn)生分生孢子和分生孢子梗等無性繁殖結(jié)構(gòu)，無法從形態(tài)上對E3菌株進(jìn)行種屬分類。本試驗對E3菌株的ITS-5.8S rDNA片段進(jìn)行了擴增和測序，根據(jù)序列信息對該菌株進(jìn)行了遺傳進(jìn)化分析，確定E3菌株與鐮刀屬真菌的親緣關(guān)系最為接近，初步確定該菌株為鐮刀屬真菌。但E3菌株不產(chǎn)生分生孢子和分生孢子梗等無性繁殖結(jié)構(gòu)，要對其進(jìn)行準(zhǔn)確的種屬劃分還需要對E3菌株進(jìn)行體外誘孢試驗。
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作品專業(yè)信息
撰寫目的和基本思路
- 苦豆子及其喹諾里西啶類生物堿成分具有較高藥用價值和經(jīng)濟價值，但其儲量急劇下降，嚴(yán)重威脅著該植物資源的可持續(xù)利用和生態(tài)平衡。本研究旨在開發(fā)苦豆子中能合成喹諾里西啶類生物堿的內(nèi)生真菌，為苦豆子植物資源保護(hù)利用和該類生物堿的生物合成提供新的思路。本研究從苦豆子中分離篩選能夠合成該類生物堿的苦豆子內(nèi)生真菌并分類鑒定，為進(jìn)一步對真菌進(jìn)行遺傳選育、生物合成生物堿藥物奠定基礎(chǔ)。
科學(xué)性、先進(jìn)性及獨特之處
- 1、科學(xué)性：植物中普遍存在能夠產(chǎn)生其生物活性物質(zhì)的內(nèi)生真菌，苦豆子中產(chǎn)生喹諾里西啶生物堿內(nèi)生真菌的開發(fā)可為苦豆子植物資源的保護(hù)提供依據(jù)，為喹諾里西啶生物堿藥物的生產(chǎn)提供新的思路。 2、先進(jìn)性及其獨特之處：合成喹諾里西啶生物堿的苦豆子內(nèi)生真菌的分類和鑒定，將為進(jìn)一步人工菌種選育，工業(yè)化發(fā)酵合成喹諾里西啶生物堿藥物奠定基礎(chǔ)。
應(yīng)用價值和現(xiàn)實意義
- 研究結(jié)果將為該類真菌的遺傳選育、生物合成喹諾里西啶生物堿藥物等奠定基礎(chǔ)，為苦豆子資源和西部生態(tài)的保護(hù)提供科學(xué)依據(jù)。
學(xué)術(shù)論文摘要
- 【目的】確定苦豆子中是否存在產(chǎn)生喹諾里西啶生物堿的內(nèi)生真菌?！痉椒ā繉喽棺觾?nèi)生真菌進(jìn)行分離，應(yīng)用薄層色譜法對菌絲中喹諾里西啶生物堿進(jìn)行檢測，篩選可生成喹諾里西啶生物堿的內(nèi)生真菌；通過形態(tài)學(xué)觀察，應(yīng)用聚合酶鏈反應(yīng)對5.8S rDNA-ITS序列進(jìn)行擴增，并對擴增序列進(jìn)行分析，構(gòu)建系統(tǒng)發(fā)育樹，對其進(jìn)行種屬分類?！窘Y(jié)果】篩選出1株可以產(chǎn)生喹諾里西啶生物堿的內(nèi)生真菌E3，根據(jù)5.8S rDNA-ITS序列分析結(jié)果對E3進(jìn)行種屬分類，確定E3為鐮刀屬真菌。【結(jié)論】苦豆子中存在生成喹諾里西啶生物堿的內(nèi)生真菌。
獲獎情況
- 1、于2011年4月榮獲寧夏大學(xué)大學(xué)生創(chuàng)新實驗“一等獎” 2、于2011年5月榮第七屆“挑戰(zhàn)杯”寧夏大學(xué)大學(xué)生課外學(xué)術(shù)科技作品競賽"一等獎"
鑒定結(jié)果
- 從苦豆子植物中共分離到27株真菌,初步確定27株真菌中有1株真菌能夠產(chǎn)生與苦豆子植物喹諾里西啶生物堿成分相似的生物堿,并初步確定該菌株為鐮刀屬真菌。
參考文獻(xiàn)
- [1] 龔明福,林世利,賀江舟, 孫曉棠,韋革宏.苦豆子內(nèi)生細(xì)菌的分離及拮抗菌的篩選[J].塔里木大學(xué)學(xué)報,2006,18(4):68-70. [2] 顧沛雯.寧夏干旱荒漠區(qū)苦豆子內(nèi)生頡頏細(xì)菌的篩選及其抑菌物質(zhì)研究初報[J].中國植保導(dǎo)刊,2009, 29(1): 5-8. [3] 顧沛雯.苦豆子(Sophora alopecuroides)內(nèi)生頡頏細(xì)菌的篩選及鑒定[J].農(nóng)業(yè)科學(xué)研究,2010,31(1):1-3. [4] 曹鵬,朱永興,韋革宏.寧夏野生苦豆子中內(nèi)生菌的分離及拮抗細(xì)菌的篩選[J].安徽農(nóng)業(yè)科學(xué), 2010,38(24):13098-13099. [5] 王蘭,王龍清,陳小飛.苦豆子內(nèi)生真菌的分離和拮抗生防菌的篩選[J].塔里木大學(xué)學(xué)報,2007,19(6): 13-16. [6] 李曉鶯,曹有龍,貝盞臨,苦豆子組織培養(yǎng)初步研究[J].甘肅農(nóng)業(yè)科技,2004,(12):12-14. [7] 顧宏霞,劉婧,何黎琴,王效山.氧化苦參堿的合成[J].化學(xué)世界,2009,(5):297-298. [8] 劉吉華,余伯陽.喜樹內(nèi)生真菌的分離及其抗腫瘤活性代謝產(chǎn)物的篩選方法[J].植物資源與環(huán)境學(xué)報,2004,13(4):6-10.
同類課題研究水平概述
- 多年來，我國學(xué)者圍繞著苦豆子的資源調(diào)查、人工種植、植物組織培養(yǎng)、生物堿人工化學(xué)合成等方面進(jìn)行了積極的探索，試圖在保護(hù)現(xiàn)有植物資源的基礎(chǔ)上，達(dá)到合理利用苦豆子的目的。但由于周期長、成本高、收效低等原因，仍然未能改變苦豆子植物資源日趨匱乏的局面。近年來，各種藥用植物內(nèi)生真菌的研究和開發(fā)，為苦豆子植物資源的保護(hù)和合理利用帶來了福音。大量研究表明，諸多藥用植物內(nèi)生真菌在人工培養(yǎng)的條件下，可以合成宿主植物的生物活性物質(zhì)。Stierle等（1993）從稀有植物短葉紫杉的樹皮中分離出1株內(nèi)生真菌，能產(chǎn)生抗腫瘤藥物——紫杉醇，掀起了人類研究植物內(nèi)生真菌生物活性物質(zhì)的熱潮。目前，各國學(xué)者從紅豆杉、長春花、桃兒七、德國鳶尾、銀杏、喜樹等珍貴植物中分離出一些內(nèi)生真菌，人工培養(yǎng)后能產(chǎn)生具有抗腫瘤、抗病毒作用的生物活性成分 ，廣泛用于抗腫瘤、抗病毒藥物的生物合成，有效降低了藥物成本和人類對珍稀植物資源的破壞。 目前，人們主要對苦豆子內(nèi)生細(xì)菌、內(nèi)生放線菌進(jìn)行了研究，但苦豆子內(nèi)生真菌的研究較少。王蘭等（2007）對苦豆子內(nèi)生真菌進(jìn)行研究，分離出1株對小麥赤霉等6種病原菌具有不同程度抑制作用的內(nèi)生真菌，與苦豆子生物堿的作用相近；但苦豆子中合成喹諾里西啶類生物堿內(nèi)生真菌的研究還未見報道。
