艾鈺杰

青蒿素

青蒿素的理化性質(zhì)。青蒿素是一種從黃花蒿莖葉中所提取的倍半萜內(nèi)酯藥物。提純后的青蒿素是一種無色針狀晶體，分子式為C15H22O5。結(jié)構(gòu)上的特點(diǎn)在于青蒿素分子中含有過氧鍵和6-內(nèi)酯環(huán)，另外還包含一個(gè)較為特殊的1，2，4-三噁結(jié)構(gòu)單元。因其特殊的分子結(jié)構(gòu)特點(diǎn)——含過氧基團(tuán)，青蒿素受熱易分解，且潮濕環(huán)境及還原物質(zhì)的存在均易導(dǎo)致其分解。青蒿素這些特殊的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)也為其提取歷程設(shè)置了不少障礙。另外，由于其易溶于氯仿、丙酮、乙酸乙酯和苯等溶劑，而幾乎不溶于水，青蒿素的提取多采用萃取法。

青蒿素是作為一種速效和低毒的抗瘧特效藥問世并為世界所熟知的。以往的抗瘧藥物通常是通過干擾瘧原蟲葉酸代謝達(dá)到抗瘧效果的，而青蒿素作用原理的不同在于，其主要用過干擾瘧原蟲表膜線粒體的功能來達(dá)到瓦解瘧原蟲，進(jìn)而控制瘧疾的效果。

青蒿素的合成提取。青蒿素可以通過化學(xué)合成及生物合成等方法人工合成，但由于人工合成成本高，且過程復(fù)雜難度大。目前青蒿素的大量生產(chǎn)主要采用直接從植物中提取的方法，但缺點(diǎn)在于從黃花蒿中提取的青蒿素純度難以控制，且黃花蒿的種類不同，提取部位不同均對(duì)青蒿素的質(zhì)量及含量起到較大影響。根據(jù)我國諾貝爾獎(jiǎng)獲得者屠呦呦及其他眾多進(jìn)行相關(guān)研究的科學(xué)家報(bào)告，青蒿素的質(zhì)量及所能提取的最大含量收多種因素影響，包括黃花蒿的品種，用于采集青蒿素的部位，黃花蒿的生長環(huán)境及采集時(shí)間段等。其中，用于采集青蒿素的部位極為重要，同一株青蒿，不同部位青蒿素的分布也大相徑庭。據(jù)相關(guān)科學(xué)家報(bào)道，青蒿植株的冠部及枝條的遠(yuǎn)端葉片中青蒿素的含量最高。另外，由于潮濕環(huán)境易導(dǎo)致青蒿素分解，青蒿的干燥方法也有一定講究，從在干燥環(huán)境下自然曬干的青蒿中能分離出更多青蒿素。

根據(jù)青蒿素的理化性質(zhì)，從黃花蒿中提取青蒿素多采用萃取法，根據(jù)萃取提純的基本原理，青蒿素的萃取多采用乙醚或汽油浸提法，但由于汽油浸提法所需汽油含量大存在較大安全隱患，所以乙醚浸提為青蒿素萃取提純較常用的方法。

另外，為提高青蒿素產(chǎn)量，結(jié)合目前先進(jìn)的技術(shù)手段，利用植物組織培養(yǎng)來生產(chǎn)青蒿素已經(jīng)成為大部分進(jìn)行青蒿素研究的研究人員所關(guān)注的重點(diǎn)方向之一。類似于紫杉醇的工業(yè)化生產(chǎn)，利用植物組織培養(yǎng)大規(guī)模生產(chǎn)青蒿素已成為可能。

青蒿內(nèi)生真菌

植物內(nèi)生真菌。在植物內(nèi)生菌被發(fā)現(xiàn)之初，有學(xué)者將其描述為在活的植物組織內(nèi)，主要生活在植物的地上部分，且不會(huì)對(duì)植物生長造成明顯影響的微生物。后來，有學(xué)者認(rèn)為在其生活史一定階段內(nèi)生活在植物組織中，且不會(huì)明顯危害植株生長發(fā)育的微生物。“植物內(nèi)生菌”這一概念在九十年代初期由Kleopper 研究小組首次提出，在這一概念中，該小組基于原有的定義，強(qiáng)調(diào)植物內(nèi)生菌的定義應(yīng)局限在生活在植物細(xì)胞間或細(xì)胞內(nèi)，并能與植物本身維持和諧統(tǒng)一關(guān)系的微生物，而不應(yīng)包括其他致病菌或有害菌。后來有學(xué)者補(bǔ)充到，植物內(nèi)生菌的存在不僅對(duì)于活體植物正常無任何顯著影響，其存在還應(yīng)對(duì)植物表型以及相關(guān)功能特征不造成明顯改變。但隨著對(duì)植物內(nèi)生菌的研究不斷加深，另有學(xué)者認(rèn)為生活于健康植物組織內(nèi)的部分病原菌也可被認(rèn)為屬于植物內(nèi)生菌。到目前為止，比較受相關(guān)研究者認(rèn)可的定義是，植物內(nèi)生菌是指哪些生活史全部階段或者某一階段生活在活體植物組織內(nèi)，且不對(duì)宿主植物的正常生長及外在表型產(chǎn)生顯著影響的真菌或細(xì)菌等微生物。

青蒿內(nèi)生真菌的種類。內(nèi)生真菌在植物中普遍存在，具有分布廣、種 類多的特點(diǎn)，但分離出的內(nèi)生真菌的種類和數(shù)量受多種因素的影響，對(duì)青蒿不同部位嚴(yán)格表面消毒后，利用組織分離法、研磨法等分離內(nèi)生真菌，發(fā)現(xiàn)不同地區(qū)和不同部位分離到的內(nèi)生真菌存在 一定的差異。從浙江臨安天目山黃花蒿的根、莖和葉中共分離到內(nèi)生真菌37株，初步鑒定屬于囊孢菌、頭孢霉、彎孢霉、曲霉和毛霉，囊孢菌屬于優(yōu)勢(shì)種，而從湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)實(shí)驗(yàn)田黃花蒿的莖和葉中分離到的內(nèi)生真菌則分別屬于：束梗孢屬、絲孢霉屬、側(cè)孢霉屬、絲核菌屬、曲霉屬、擬青霉屬、鏈格孢屬、青霉屬和毛霉屬等，可見因產(chǎn)地和分離部位不同，青蒿內(nèi)生真菌有很大的差異性，優(yōu)勢(shì)種群也有較大的差異。

青蒿內(nèi)生真菌的生物活性。（1）抗菌：青蒿素以及從黃花蒿中提取出的相關(guān)活性成分具有一定的抗菌作用，因而引發(fā)了部分研究者們對(duì)于黃花蒿內(nèi)生真菌抗菌作用的研究。通過對(duì)黃花蒿內(nèi)生真菌的相關(guān)抗菌活性研究分析可以發(fā)現(xiàn)，黃花蒿內(nèi)生真菌對(duì)某些植物病原菌具有一定的抗菌作用。有研究人員從黃花蒿植株中分離獲得12株內(nèi)生真菌，以八種典型植物病原真菌作為作用對(duì)象，研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，該12株內(nèi)生真菌中有5株表現(xiàn)一定抗菌活性，而其中有三株表現(xiàn)出極強(qiáng)的抗菌作用。除了植物病原菌以外，黃花蒿內(nèi)生真菌的次級(jí)代謝產(chǎn)物對(duì)于某些人類病原微生物也具有一定的拮抗能力，包括金黃色葡萄球菌、枯草芽孢桿菌和大腸桿菌等。（2）抗腫瘤和抗氧化活性：除了抗菌活性外，有研究結(jié)果表明，黃花蒿內(nèi)生真菌還具有抗腫瘤活性。有學(xué)者通過對(duì)八株黃花蒿內(nèi)生真菌的研究發(fā)現(xiàn)，該八株真菌至少對(duì)三種癌細(xì)胞具備一定的細(xì)胞毒性，包括人白血病細(xì)胞、人乳腺癌細(xì)胞和結(jié)腸癌細(xì)胞。其中有五株能夠一定程度上清除細(xì)胞內(nèi)DPPH自由基，而更有一株擬莖點(diǎn)霉屬真菌，同時(shí)具備細(xì)胞毒活性及抗氧化活性。（3）促生長及青蒿素合成：大多數(shù)黃花蒿內(nèi)生菌在與黃花蒿和平共處的同時(shí)，能夠通過多種方式影響植株的生長季相關(guān)分泌活動(dòng)，主要表現(xiàn)在能夠促進(jìn)青蒿素的合成和分泌。作為本文研究重點(diǎn)，具體相關(guān)關(guān)系及菌種將在下文中陳述。

青蒿素與青蒿內(nèi)生真菌的關(guān)系

黃花蒿內(nèi)生刺盤孢屬真菌及內(nèi)生膠孢炭疽菌。某些植物內(nèi)生菌能夠通過直接刺激宿主的某些生物合成途徑來促進(jìn)目標(biāo)代謝產(chǎn)物的合成，或者通過簡介增加總生物量的方式來提高代謝產(chǎn)物的產(chǎn)生。有學(xué)者發(fā)現(xiàn)，在青蒿素的合成過程中中，同樣存在類似的促進(jìn)合成方式。如黃花蒿內(nèi)生刺盤孢屬真菌以及黃花蒿內(nèi)生膠孢炭疽菌，其細(xì)胞壁的寡糖提取物就可對(duì)生長初期黃花蒿根中的青蒿素合成具有促進(jìn)作用，且經(jīng)過進(jìn)一步的內(nèi)生菌誘導(dǎo)處理后，根中的青蒿素合成能夠增長一倍。經(jīng)過分子層面的分析可知，該內(nèi)生菌的存在能夠引起黃花蒿根皮層細(xì)胞急劇發(fā)生一系列生理形態(tài)上的變化，所產(chǎn)生的生物或化學(xué)信號(hào)促進(jìn)了青蒿素的合成。

黃花蒿內(nèi)生炭疽菌。黃花蒿內(nèi)生真菌在與活體植株相互作用，和諧生長的同時(shí)，對(duì)黃花蒿的生長起到了不可或缺的作用。有研究人員發(fā)現(xiàn)，黃花蒿內(nèi)生炭疽菌的次級(jí)代謝產(chǎn)物，除麥角甾類化合物外，還有植物激素吲哚乙酸 （IAA）。該研究表明，黃花蒿內(nèi)生真菌的存在，對(duì)于植株的正常生長起到了一定促進(jìn)作用。

黃花蒿內(nèi)生青霉菌。有研究發(fā)現(xiàn)，黃花蒿內(nèi)生青霉素能夠有效增加黃花蒿的總生物量，對(duì)其抗氧化酶活性，以及青蒿素的合成分泌均有明顯的促進(jìn)作用。

研究意義及展望

本文從青蒿素極為重要的醫(yī)藥學(xué)意義出發(fā)，通過對(duì)青蒿素的合成提取，探討黃花蒿內(nèi)生真菌在青蒿素合成過程中所扮演的角色。本文指出，除有利于生物防治的抗菌作用以及人類健康的抗腫瘤作用以外，黃花蒿內(nèi)生真菌更能有效促進(jìn)青蒿素的合成分泌，因此對(duì)黃花蒿內(nèi)生真菌的研究有利于為青蒿素的擴(kuò)大生產(chǎn)研究提供思路。endprint