综述:植物内生真菌多糖及其活性:综述

【字体: 时间:2025年05月30日 来源:International Journal of Biological Macromolecules 7.7

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  本综述聚焦植物内生真菌多糖(EFPs),系统梳理其分类、提取纯化、结构解析及生物功能,探讨与宿主植物互作。指出 EFPs 具抗氧化、抗菌、免疫调节、抗肿瘤等活性,但研究受限于技术与结构复杂性,呼吁整合技术深化药理与功能分析,为开发提供策略。

  

植物内生真菌多糖的研究现状与进展


植物内生真菌是植物微生态系统的重要组成部分,因其丰富的生物多样性、生态适应性及合成多种生物活性代谢物的能力而备受关注。其中,内生真菌产生的多糖作为一类具有重要药理和生物技术应用前景的大分子,虽潜力巨大但研究尚不充分。

内生真菌与多糖的基本特性

内生真菌无症状地栖息于植物组织内,是植物内部微生态系统的组成部分,可促进植物生长,增强宿主对生物(病原体、害虫)和非生物(盐胁迫、干旱、高温)胁迫的防御能力。其代谢产物丰富,包括萜类、聚酮类、生物碱、多肽、醌类、酚类、多糖、酯类、甾体、黄酮类和有机酸等,许多具有抗菌、抗癌、抗炎和抗氧化特性。

多糖是由十个以上单糖单元通过聚合形成的天然高分子化合物,是碳水化合物中的一类基本生物聚合物,在生物体中作为能量储备及细胞膜和细胞壁的结构成分,参与信号转导、渗透平衡调节等生理过程,具有抗肿瘤、免疫调节、抗菌、抗氧化、抗炎、抗病毒和降糖等广泛生物活性,在食品和医药行业应用广泛。微生物多糖因生产周期短且稳定、产量高、提取简单、纯度高、结构稳定、成本低、环境影响小、无毒且可生物降解等优势,成为动植物来源多糖的可行替代品。内生真菌作为微生物多糖的生产者,因其独特的生态功能和代谢适应性而日益受到重视。其产生的多糖作为主要代谢产物,产量可观且具有抗菌、抗氧化、抗肿瘤和免疫调节等多种生物活性,具有巨大的生物技术应用潜力。与动植物来源的多糖相比,内生真菌多糖具有培养过程简单、技术复杂度低、生产成本低等生产优势。全球与植物相关的内生真菌物种估计超过一百万株,每种菌株产生独特的代谢物谱,同一物种在不同培养条件下代谢物谱也会显著不同。尽管如此,对内生真菌多糖(EFPs)的研究仍不充分,系统综述当前进展并确定未来研究重点对其探索和应用至关重要。

产多糖内生真菌的类型

内生真菌是多种代谢物的多产生产者,多糖是一类值得注意但尚未充分研究的生物活性化合物。尽管许多真菌分类群参与多糖生物合成,但只有一部分物种被严格鉴定为重要生产者。已记录的产多糖菌株主要属于 19 个真菌属,包括镰刀菌属(Fusarium)、青霉属(Penicillium)、间座壳属(Diaporthe)、链格孢属(Alternaria)、毛壳菌属(Chaetomium)、毛霉属(Mucor)、拟青霉属(Paecilomyces)等。

内生真菌多糖的提取

多糖提取是从生物基质中分离多糖组分,去除细胞壁、蛋白质和色素等杂质,最终得到粗多糖的过程。提取方法对产量、单糖组成、分子量、结构完整性和生物活性有深远影响。由于内生真菌来源的多糖存在显著差异,需要不同的提取技术。

内生真菌多糖的结构特征

EFPs 是复杂的高分子量聚合物,具有多样的结构架构,这些结构架构对其生物活性至关重要。当前研究强调阐明关键结构参数,包括分子量、单糖组成(MC)、序列排列、立体化学构型、糖苷键模式和三维构象,这些共同决定了它们的功能特性。

内生真菌多糖的药理活性

多糖具有广泛的药理特性,包括抗肿瘤、免疫调节、抗菌、抗氧化、抗病毒和降血糖作用。尽管如此,对 EFPs 生物功能的研究主要局限于体外抗氧化能力、抗癌潜力、免疫调节和抗菌作用的评估,而其他功能属性的研究有限。

内生真菌多糖对植物的影响

虽然 EFPs 的药理特性已得到相对充分的研究,但它们在调节植物生长和代谢过程中的作用仍是一个新兴领域。有限的现有研究已开始揭示这些大分子如何作为植物 - 真菌相互作用中的分子信号,协调促进生长和胁迫适应的双重功能。越来越多的证据表明,特定的 EFPs,如来自毛霉属(Mucor)sp. HELF2 的富含半乳糖的 GRH、甘露聚糖等,在植物生理过程中发挥重要作用。

结论与展望

本综述系统整合了 EFPs 在提取、分离、纯化、结构表征和生物活性评估方面的最新进展,通过整合现有知识,建立了一个全面的框架,以支持相关领域的未来研究、技术开发和潜在应用。尽管最近取得了一些进展,但在 EFPs 的探索、开发和应用中仍存在重大挑战,主要是由于真菌资源的有限探索、多糖结构的固有复杂性以及技术限制。未来需要建立有针对性的资源开发框架,以提高多糖化合物的多样性,并倡导整合传统和先进方法,以推进 EFPs 的药理研究和功能分析,从而为其未来应用提供战略见解,促进更深入的探索和利用。

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