内生放线菌新资源:长叶薄荷和忍冬来源的放线菌对抗生素耐药性的抑制潜力

【字体: 时间:2025年06月26日 来源:BMC Microbiology 4

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  本研究针对全球抗生素耐药性危机,从药用植物长叶薄荷(Mentha longifolia)和忍冬(Lonicera nummulariifolia)中分离鉴定出9株内生放线菌(EA),其中Streptomyces flavogriseus相关菌株KUMS-B11展现出广谱抗菌活性。研究人员通过形态学、分子鉴定和抗菌实验,首次报道了8株新型植物内生菌,发现Nocardia相关菌株KUMS-B9可能为新种。该研究为开发新型抗生素提供了宝贵资源,论文发表于《BMC Microbiology》。

  

抗生素耐药性已成为21世纪最严峻的公共卫生挑战之一。随着"超级细菌"的不断涌现,传统抗生素正在迅速失效,每年导致数百万人死亡。在这场人类与微生物的军备竞赛中,科学家将目光投向了自然界中尚未开发的微生物资源——植物内生放线菌(Endophytic Actinobacteria, EA)。这些神秘的微生物生活在植物组织内部,与宿主形成独特的共生关系,被认为是新型抗生素的"黄金矿藏"。

来自科曼莎医科大学的研究团队选择伊朗特有的两种药用植物——长叶薄荷(Mentha longifolia)和忍冬(Lonicera nummulariifolia)作为研究对象。这两种植物在传统医学中具有抗菌、抗氧化等功效,其内生微生物群落可能蕴含着对抗耐药菌的"秘密武器"。研究人员通过多学科方法,揭示了这些植物内生放线菌的多样性及其抗菌潜力,相关成果发表在《BMC Microbiology》期刊。

研究采用了表面灭菌培养法从植物不同组织分离菌株,通过光学和扫描电镜观察形态特征,16S rRNA基因测序进行分子鉴定,并利用琼脂扩散法评估了菌株提取物对金黄色葡萄球菌(Staphylococcus aureus ATCC 25923)、大肠杆菌(Escherichia coli ATCC 25922)和铜绿假单胞菌(Pseudomonas aeruginosa ATCC 27853)的抑制活性。

【结果】

形态学特征:
从两种植物根、茎、叶组织共分离到9株放线菌,其中7株来自长叶薄荷,2株来自忍冬。扫描电镜显示菌株具有多样的孢子形态,包括圆柱形、立方体、双凸面、卵圆形等,表面光滑或褶皱。菌落在ISP2培养基上呈现白色、浅黄色、奶油色等多种颜色。

分子鉴定:
16S rRNA基因分析将菌株分为两大类:Streptomycetaceae(8株)和Nocardiaceae(1株)。其中KUMS-B9与最近缘菌株Nocardia caishijiensis相似度仅98.66%,可能代表新种。KUMS-B13、KUMS-B16和IKBG04三株菌与已知菌株相似度达100%,其余菌株相似度在99%以上。

抗菌活性:
9株菌中有6株(全部为链霉菌属)对至少一种测试菌有抑制作用。KUMS-B11(与Streptomyces flavogriseus相近)的乙酸乙酯提取物对所有测试菌均表现出强抑制活性,对铜绿假单胞菌的抑制圈达17mm,优于阳性对照亚胺培南(12mm)。IKBG04和KUMS-B12也显示出选择性抗菌活性。

【讨论与结论】
这项研究首次系统报道了长叶薄荷和忍冬内生放线菌的多样性及其抗菌潜力。研究发现:

  1. 植物种类和组织部位显著影响内生菌分布,根部是主要定殖部位(占71.5%);
  2. Streptomyces是优势菌属,反映了其在植物-微生物互作中的生态重要性;
  3. KUMS-B11等菌株产生的次级代谢产物能有效抑制ESKAPE病原体中的耐药菌;
  4. KUMS-B9可能代表新的诺卡氏菌物种,命名为Nocardiopsis nummularifolia sp.。

该研究的创新性在于:

  1. 首次从这两种药用植物中分离到8株新型内生放线菌;
  2. 发现KUMS-B11等菌株的提取物对多重耐药菌具有显著抑制效果;
  3. 为"一个健康"理念下的抗生素开发提供了新思路。

未来研究应聚焦于:

  1. 活性化合物的纯化与结构鉴定;
  2. 生物合成基因簇(BGCs)的功能解析;
  3. 植物-微生物互作对抗生素产生的调控机制。

这项研究不仅丰富了内生放线菌资源库,更重要的是为应对全球抗生素耐药危机提供了新的候选菌株和化合物。特别值得注意的是,KUMS-B11的广谱抗菌活性提示其可能产生结构新颖的抗生素,值得进一步开发。随着基因组挖掘和代谢组学技术的发展,这些植物内生放线菌有望成为下一代抗生素的"活体工厂"。

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