产苦马豆素疯草内生真菌Undifilum oxytropis原生质体的制备和再生

以产苦马豆素内生真菌Undifilum oxytropis NX-FEL001为供试菌株,研究了培养方式、菌龄、酶解时间和酶解温度等,对U.oxytropis原生质体制备和再生的影响。结果表明,U.oxytropis菌丝在质量分数为10g/L纤维素酶+10g/L蜗牛酶+1g/L溶壁酶组成的复合酶溶液,35℃恒温,80r/min振荡孵育3h左右,原生质体释放量最高;原生质体在YCM培养基上,22℃培养9d可以再生形成菌落,培养15d其再生率可达8.5%;原生质体在YCM培养基上再生后其菌落颜色与野生型U.oxytropis不一致,呈现白色;菌丝形态与野生型U.oxytropis相一致,经检测再生后菌丝仍然能够产生苦马豆素。U.oxytropis原生质体的制备,将为进行疯草内生真菌的遗传转化和基因操作研究提供重要工具,为进一步开展疯草内生真菌合成苦马豆素的分子调控机制奠定了基础。     

棘豆链格孢P5CR基因的克隆及表达分析

在一些可合成苦马豆素(SW)的真菌中，吡咯啉-5-羧酸还原酶(P5CR)可催化哌啶酸(PA)的生物合成。为了研究P5CR基因对真菌苦马豆素合成的影响，本试验克隆了小花棘豆内生真菌棘豆链格孢(Alternaria oxytropis) OW7.8的P5CR基因，并对其进行生物信息学预测；利用实时荧光定量PCR(qRT-PCR)技术分析不同培养时间(23 d、26 d、29 d、32 d)下处理组[培养基添加L-哌啶酸(L-PA)]和对照组菌丝体中P5CR基因表达水平；利用高效液相色谱-质谱联用(HPLC-MS)技术检测菌丝体中苦马豆素水平。预测结果显示，P5CR基因序列从ATG到TAG为1 179 bp,开放阅读框(ORF)长954 bp,有1个内含子，编码317个氨基酸，分子量为33 297.32 D,等电点为6.14,是稳定疏水性蛋白，无信号肽，可能有跨膜结构域，二级结构主要以随机卷曲为主。qRT-PCR结果显示，随培养时间延长，处理组P5CR基因表达水平先下降后上升，对照组P5CR基因表达水平逐渐下降。HPLC-MS结果显示，处理组菌丝体中苦马豆素水平均高于对照组(P<0.0...     

产苦马豆素疯草内生真菌U.oxytropis的发酵培养及苦马豆素检测方法的建立

通过对生长初期疯草内生真菌U.oxytropis菌丝复苏后连续培养32d,每隔4d取样1次,并设3个平行培养组,测定其不同培养时期菌丝干重变化,利用超声减压旋蒸法提取菌丝和发酵液中苦马豆素(SW),并分别利用薄层层析法、气相色谱法和α-甘露糖苷酶抑制法对菌丝、发酵液中SW含量进行测定。结果显示,经测定疯草内生真菌U.oxytropis菌丝干重质量,确定疯草内生真菌U.oxytropis生长周期为24d;薄层层析法、气相色谱法和α-甘露糖苷酶抑制法都可快速对菌丝和发酵液中提取的SW进行定性、定量检测,并比较3种检测方法,发现气相色谱法检测限低、灵敏度更高。本试验完成了疯草内生真菌U.oxytropis生长周期的测定,并建立了菌丝、发酵液中SW的有效、快速提取及检测方法,为下一步产苦马豆素疯草内生真菌U.oxytropis生物合成机理的研究奠定基础。     

疯草内生真菌Undifilum oxytropis次级代谢产物分析

为阐明疯草内生真菌Undifilum oxytropis次级代谢产物的化学组成,为其生物活性研究和开发利用提供依据,以本实验室保存的疯草内生真菌Undifilum oxytropis为研究菌株,采用察氏液体培养基对该菌发酵培养30d,收集菌丝体和发酵液,按照植物化学成分传统预试方法进行预试。在此基础上用不同极性有机溶剂梯度萃取得到菌丝体和发酵液石油醚相、氯仿相、乙酸乙酯相和正丁醇相,经薄层色谱检测及气相检测方法对其次级代谢产物进行初步分析。系统预试表明,Undifilum oxytropis发酵产物中含有生物碱、蛋白质、酚类与鞣质、黄酮类、醌类、挥发油和油脂等物质;薄层色谱检测发现,Undifilum oxytropis发酵产物中至少含有5种化合物,且菌丝体和发酵液正丁醇相均有苦马豆素及其类似物存在;气相色谱分析Undifilum oxytropis发酵液中苦马豆素含量为5.17×10~(-3)g/L。疯草内生真菌Undifilum oxytropis发酵产物含有苦马豆素等多种次级代谢产物。     

宁夏黄花棘豆中产苦马豆素内生真菌的分离及鉴定

对宁夏黄花棘豆中产苦马豆素内生真菌进行分离和鉴定,为进一步研究疯草内生真菌合成苦马豆素的分子调控机理提供菌种和奠定基础。分离并纯化黄花棘豆植物组织中的真菌,采用气相色谱质谱联用法对各菌株菌丝中的苦马豆素进行分析,筛选能产生苦马豆素的内生真菌;紫外线照射和黑暗交替培养诱导内生真菌产孢;提取真菌DNA,扩增和测定真菌甘油醛-3-磷酸脱氢酶（glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase,GPD）、内部转录间隔区（internal transcribed space,ITS）和线粒体核糖体小亚基（mitochondrial small subunit,mt SSU）基因序列,进行同源性比对和遗传进化分析,对其进行种属分类和命名。本研究从宁夏黄花棘豆中共分离到5株真菌,其中菌株NX-FEL001菌丝中含有苦马豆素,经诱导培养,该菌株能产生分生孢子及分生孢子梗等结构;序列同源性和系统发育分析结果表明,该菌株与Undifilum真菌的亲缘关系最近,根据形态结构和分子进化分析结果将菌株NX-FEL001鉴定为Undifilum oxytropis。     

小花棘豆产苦马豆素内生真菌的筛选与鉴定

通过对小花棘豆内生真菌的分离纯化,筛选产苦马豆素内生真菌,探讨小花棘豆内生真菌与其毒性成分苦马豆素的相互关系。本研究对采自内蒙古西部草地的6份小花棘豆样品进行内生真菌分离纯化,采用薄层色谱和气相色谱技术对内生真菌发酵液进行苦马豆素定性、定量检测,筛选产苦马豆素内生真菌;结合形态学和分子生物学方法进行内生真菌种属鉴定。从小花棘豆样品中分离得到6株内生真菌。经筛选,其中有2株产苦马豆素,编号为XJ-J-I和XJ-H-1,其发酵液中苦马豆素产量分别为4.209 2mg.L-1和16.733 8mg.L-1。鉴定结果表明,这2株内生真菌虽然形态学存在差异,但基因型相同,同属镰刀属内生真菌—层出镰刀菌(Fusarium prolifera-tum)。小花棘豆中存在产苦马豆素内生真菌。     

直立黄芪中产苦马豆素真菌的分离与鉴定

为了确定直立黄芪中是否存在能产生苦马豆素的真菌及该类真菌与链格孢属波状芽管孢组疯草内生真菌的遗传进化关系,对直立黄芪植物组织中的真菌进行了分离,应用ɑ-甘露糖苷酶抑制法和超高效液相色谱-串联质谱法对分离菌株菌丝中的苦马豆素进行分析,筛选能够产生苦马豆素的菌株。PCR法扩增产苦马豆素真菌的内部转录间隔区(ITS)、甘油醛-3-磷酸脱氢酶(GPD)和β-酮脂酰合酶(β-ketoacyl synthase,KS)基因,测定其序列,进行序列一致性比对。基于ITS和GPD序列构建系统发育树,根据遗传进化分析结果和形态特征,对直立黄芪中的产苦马豆素真菌进行种属分类和命名。结果显示:从直立黄芪中共分离到43株真菌,其中有13株菌丝中含有苦马豆素,序列一致性和系统发育分析结果表明,该类真菌与已报道的直立黄芪病原真菌甘肃链格孢(Alternaria gansuense)和产苦马豆素疯草内生真菌(Alternaria Section Undifilum sp.)的亲缘关系最近。直立黄芪中存在能产生苦马豆素的真菌,根据形态特点和遗传进化分析结果,本研究将从直立黄芪中分离的产苦马豆素真菌划分到链格孢属波状芽管孢组中,并命名为甘肃波状芽管孢(Alternaria Section Undifilum gansuense)。     

产苦马豆素真菌的筛选与鉴定

为探明青海及内蒙古多种疯草类植物及其根际土壤中是否存在产生苦马豆素的真菌,并对其种属进行鉴定,同时测定其苦马豆素产率。本试验拟对采自内蒙古和青海的疯草样品中的内生真菌及根际土壤真菌进行分离;应用薄层色谱和气相色谱法分别检测菌丝及发酵液中苦马豆素含量,筛选可产生苦马豆素的真菌;运用形态学和分子生物学方法对其属种进行鉴定。从青海采集的疯草样品中分离并筛选出2株可产苦马豆素真菌,一株为土壤真菌,一株为内生真菌,分别命名为FS-5和EFG-7;菌丝中苦马豆素含量分别为0.773和0.11 mg.g-1,结合形态学和分子生物学试验结果,确定这2株真菌分别为裂褶菌属真菌和镰孢菌(霉)属三线镰刀菌。结果显示,我国青海疯草及根际土壤中存在可产生苦马豆素的真菌。     

苦马豆素对新生SD大鼠大脑皮质神经细胞形态学损伤作用的研究

通过建立新生SD大鼠大脑皮质神经细胞原代体外培养模型,采用MTT法测定一个生长周期内神经细胞的活性分布,运用寇氏法计算苦马豆素对大鼠大脑皮质神经细胞的IC50。然后用不同质量浓度苦马豆素染毒12h,倒置相差显微镜观察神经细胞形态并测量其胞体短直径和突起长度的变化。结果显示,一个生长周期内的大鼠大脑皮质神经细胞活力最强为培养第5天,苦马豆素对大鼠大脑皮质神经细胞的IC50为0.851 1g/L。与对照组相比,各试验组神经细胞密度降低,神经网络减少;除0.5g/L试验组外,其他各试验组神经细胞胞体短直径显著减小（P〈0.05）,突起长度显著变短（P〈0.05）,但组间差异不显著（P〉0.05）。结果表明,苦马豆素能明显影响新生大鼠大脑皮质神经细胞的生长发育,苦马豆素作用质量浓度与神经细胞形态改变存在明显剂量-效应关系。     

苦马豆素对家兔脑组织抗氧化功能的影响

为了探讨苦马豆素对家兔脑组织抗氧化功能的影响,进一步揭示苦马豆素的毒性作用机理.24只家兔随机分为4组,即对照组、试验Ⅰ组、试验Ⅱ组和试验Ⅲ组.将小花棘豆全草粉碎后,按Ⅰ组添加15％(含苦马豆素30 mg/kg)、Ⅱ组添加30％(含苦马豆素60 mg/kg)、Ⅲ组添加45％(含苦马豆素90mg/kg)的比例制作混合饲料,饲喂至出现中毒典型临床症状为止.攻毒后14,35,70 d每组随机采集2只家兔的肝脏组织,检测SOD、GSH-Px、CAT、NOS活性及MDA、NEFA、·OH、LPO、NO和Glu含量的变化.结果显示,与正常对照组相比,试验组家兔肝脏SOD、GSH-Px、CAT等抗氧化物酶的活性极显著下降(P＜0.01),而MDA、NEFA、·OH、LPO、NO和Glu含量极显著上升(P＜0.01).结果表明,不同浓度苦马豆素对家兔脑组织抗氧化功能有显著影响,且具有一定的时间效应和剂量效应关系,长期低剂量摄入苦马豆素可引起家兔不同程度的脑组织损伤.     

产苦马豆素疯草内生真菌实时荧光定量PCR检测方法的建立

根据疯草内生真菌苦马豆素合成基因簇中swnK基因KS区域设计引物,构建SYGR Green I实时荧光定量PCR检测方法,初步分析黄花棘豆植物样品中内生真菌生物量与苦马豆素含量的关系。结果表明,基于swnK基因KS区域构建的实时荧光定量PCR法特异性较好,灵敏性较高,当真菌起始DNA浓度在0.009~90ng/μL范围时,内生真菌起始DNA浓度的对数值与Ct值呈负相关,内生真菌DNA的最低检出限为0.009ng/μL。在此基础上对黄花棘豆内生真菌生物量的分析表明,苦马豆素含量与内生真菌生物量呈正比。用于疯草内生真菌生物量检测时,基于swnK基因KS区域构建的实时荧光定量PCR方法特异性要高于基于ITS序列构建的方法,其灵敏度、检测限与后者相当,可用于疯草中产苦马豆素内生真菌的定量分析。     

甲基磺酸乙酯诱变的棘豆链格孢菌菌株苦马豆素合成基因簇相关基因表达模式分析

旨在对棘豆链格孢菌SWN基因簇各基因表达模式与苦马豆素合成的相关性进行分析。本研究应用甲基磺酸乙酯(EMS)对棘豆链格孢菌UA003诱变处理,筛选苦马豆素产率显著变化的诱变菌株。对棘豆链格孢菌UA003、EMS诱变菌株及甘肃链格孢菌EA菌株SWN基因簇AATL、swnR、swnN、swnH1、swnH2、swnK(A、KS、SDRe1、SDR)等基因的表达水平和swnK基因的突变位点进行分析。结果表明：E02、E23和E25等诱变菌株苦马豆素产率显著增加,其AATL、swnR、swnN、swnH1及swnH2等基因表达显著下调(P<0.05或P<0.01),A、KS、SDR和SDRe1基因表达显著上调(P<0.05或P<0.01)。突变菌株E02 swnK基因13个核苷酸位点发生突变,其氨基酸序列6个位点发生突变。与UA003相比,EA菌株163个核苷酸位点不同,氨基酸序列67个位点不同,其编码产物起始段缺失一段由MLTPAVSLKNLTKPK组成的氨基酸序列,在AT基因编码产物的1 135与1 143处插入了一段由TEVDGVP组成的氨基酸序列。综上所述,EMS诱变处理能显著改变棘豆链格孢菌的苦马豆素合成能力及SWN基因簇各基因的表达水平。其SWN基因簇中AATL、swnR、swnN、swnH1、swnH2等基因的表达模式与苦马豆素合成呈现负相关,A、KS、SDR和SDRe1等基因的表达模与苦马豆素合成呈现正相关,EMS突变菌株苦马豆素合成的变化可能与SWN基因簇相关基因结构和功能的变化有关。     

swnR基因在金龟子绿僵菌合成苦马豆素中的作用

苦马豆素（swainsonine, SW）是由内生真菌产生的疯草类植物的主要有毒成分,目前有关其生物合成通路及关键催化酶基因尚不十分清楚。有研究表明,SW的合成主要依赖于真菌中SWN基因簇的基因,为探明该基因簇中编码NADB Rossmann-fold还原酶的swnR基因的作用,本文以金龟子绿僵菌（Metarhizium anisopliae）为研究对象,使用PEG介导的同源重组（HR）敲除金龟子绿僵菌swnR基因,通过高灵敏质谱仪检测野生型（WT）、突变型（MT）和回补型（CT）菌株发酵产物中SW含量。结果显示,野生型、突变型和回补型菌株发酵液中的苦马豆素含量分别为（82.91±15.92）、（5.71±2.23）和（56.42±10.82） μg·mg^-1,突变菌株发酵液中SW含量显著降低,回补菌株发酵液中的SW含量恢复明显。swnR基因是金龟子绿僵菌合成苦马豆素的关键催化酶基因,本研究为后续开展疯草内生真菌合成苦马豆素的催化酶基因筛选及其生物合成通路研究奠定理论基础。     

金龟子绿僵菌发酵液中苦马豆素含量及催化酶基因mRNA表达分析

旨在探明金龟子绿僵菌发酵液中苦马豆素含量及与苦马豆素生物合成有关的催化酶基因mRNA表达的关系,将金龟子绿僵菌接种于察氏培养基进行发酵培养,运用Q Exactive高分辨质谱仪检测培养第1、3、5、7天发酵液中苦马豆素的含量,采用qRT-PCR法检测培养第1、3、5、7天发酵液中苦马豆素生物合成通路上的催化酶基因SwnA、SwnH_1、SwnH_2、SwnK、SwnN、SwnR和SwnT的mRNA转录水平。结果显示,根据苦马豆素质量浓度和峰面积的变化测算出回归方程为y=31 302.5x-45 910.5 (R~2=0.996 7),在培养第3天发酵液中苦马豆素含量最高为174.014μg·mg~(-1);SwnA、SwnH_1、SwnH_2、SwnK、SwnN、SwnR和SwnT基因在不同发酵时期mRNA表达差异较大,其中SwnR基因mRNA表达与发酵液中苦马豆素含量变化相一致,而SwnH_2基因mRNA表达与发酵液中苦马豆素含量变化相反。结果表明,金龟子绿僵菌SwnR基因mRNA表达与苦马豆素合成关系密切,可为后续开展苦马豆素微生物发酵工艺及其生物合成通路研究提供重要参考。     

苦马豆素对家兔脑组织NO-cGMP-Glu途径的影响

探讨苦马豆素对家兔脑组织一氧化氮(NO)、环磷鸟苷(cGMP)和游离谷氨酸(Glu)的影响,进一步揭示苦马豆素的毒性作用机理。将24只家兔随机分为4组,即对照组和试验Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ组。将小花棘豆全草粉碎后,按Ⅰ组添加15%(含苦马豆素30mg/kg)、Ⅱ组添加30%(含苦马豆素60mg/kg)、Ⅲ组添加45%(含苦马豆素90mg/kg)的比例制作混合饲料,饲喂至典型临床症状出现为止。攻毒后14、35、70d每次每组随机采集2只家兔的全脑,检测家兔不同脑区NO、cGMP和Glu含量的变化。结果显示,从35d起,试验Ⅰ组家兔大脑、小脑、丘脑及海马的NO、cGMP及Glu含量均显著高于对照组(P0.05);试验Ⅱ、Ⅲ组家兔大脑、小脑、丘脑及海马的NO、cGMP及Glu含量均极显著高于对照组(P0.01),但3个试验组脑干中3种物质含量与对照差异均不显著(P0.05)。同一试验组中小脑3种物质的含量变化较海马、大脑和丘脑明显。结果表明,不同浓度苦马豆素对家兔脑组织NO、cGMP及Glu含量有显著影响,且具有一定的时间-剂量效应关系,小脑、海马、大脑和丘脑是苦马豆素作用的靶区,通过影响这几个脑区信号转导而产生毒性作用。     

苦马豆素对SD大鼠血液生化指标的影响

为探讨SD大鼠苦马豆素亚急性中毒模型的复制时间及苦马豆素对大鼠血液生化指标的影响,进一步揭示苦马豆素毒性作用机理及其中毒早期诊断和防治提供试验模型,64只SD大鼠随机分为4组,即对照组、试验Ⅰ组、试验Ⅱ组、试验Ⅲ组。将甘肃棘豆全草粉碎后,按Ⅰ组添加15%（含苦马豆素0.03‰）、Ⅱ组添加30%（含苦马豆素0.06‰）、Ⅲ组添加45%（含苦马豆素0.09‰）的比例制作混合饲料,饲喂至典型临床症状出现为止。攻毒后14,35,56,77d每次每组随机采集4只SD大鼠血液,用半自动生化分析仪测定苦马豆素对BUN、CR、ALB、TP、GLU、TG、TC含量及AST、ALT活性的影响。结果显示,GLU、BUN、CR、ALB含量及AST活性呈持续性升高（P〈0.05或P〈0.01）;TG、TP含量分别在攻毒后35,56d降低后又升高（P〈0.05或P〈0.01）,TC含量和ALT活性无明显变化（P〉0.05）。结果表明,中毒剂量与国外报道基本一致,但中毒时间存在较大差异;不同浓度苦马豆素对SD大鼠血液生化指标有显著影响,且具有一定的时间效应和剂量效应关系,长期低剂量摄入苦马豆素可引起动物机体不同程度的肝、肾损伤。     

苦马豆素抑制α-甘露糖苷酶的剂量效应关系

根据苦马豆素(Sw)抑制α-甘露糖苷酶(AMA)的特点,建立了SW抑制AMA的剂量效应关系曲线和酶法测定SW溶液浓度的方法.SW溶液浓度范围在5×10-8mol/L～5×10-6mol/L时,SW溶液浓度的负对数与其抑制AMA活性百分比呈线性关系,线性方程Y=0.026X+5.167 4,R2=0.994 7.建立了酶...     

发酵时间对黄花棘豆青贮品质及苦马豆素含量的影响

探究不同发酵时间对黄花棘豆(Oxytropis ochrocephala)青贮品质及苦马豆素含量的影响,进而为黄花棘豆作为优质牧草资源开发利用提供新途径。选择含水量为75%的新鲜黄花棘豆,填充于青贮瓶中压实密封后置避光处室温保存,分别于青贮0、10、20、30……100 d取样,感观检查青贮效果,利用内标气相色谱法测定青贮前后苦马豆素含量,确定黄花棘豆最佳青贮发酵时间。结果表明,黄花棘豆青贮后基本保持黄绿色,质地变软易分离,手抓松散不粘手,并随着青贮发酵时间的延长,散发出酸香味越来越浓,青贮效果较好;苦马豆素质量浓度为0.375 mg/mL～6 mg/mL,苦马豆素质量浓度和me-Gal峰面积呈直线线性关系(R~2=0.999 98),加标回收率84.36%,RSD=0.77%,表明该方法准确度和精密度较好,可用于样品中苦马豆素含量测定;经测定不同青贮发酵时间黄花棘豆中苦马豆素含量,青贮100 d时苦马豆素含量比青贮前下降51.90%。结论,黄花棘豆青贮发酵100 d以上可作为高蛋白饲料利用。     

不同处理方法对黄花棘豆中苦马豆素的影响

本试验采用15种不同方法处理黄花棘豆,检测了不同处理后各组苦马豆素的含量;用处理后的样品进行小鼠饲喂试验,对部分小鼠进行了血清中α-甘露糖苷酶的测定;发现有4种处理方法对苦马豆素具有明显的降解作用,与之对应的小鼠血清中的α-甘露糖苷酶与其它组之间差异显著(P0.05)。