猪苓与蜜环菌化学成分研究的相关分析进展

黄靖雯 赖长江生 袁媛 张敏 周骏辉 黄璐琦

[摘要]共生的豬苓Polyporus umbellatus与蜜环菌Armillaria mellea均为药食兼用真菌，具有降血糖、调节免疫、抑制肿瘤等多种生物活性。猪苓菌核经菌丝体发育而来，其生长过程与共生蜜环菌有关；受其侵染，猪苓菌丝体可形成菌核。该文通过分析猪苓菌丝体、菌核和蜜环菌的化学成分，发现三者均含有甾体和含氮杂环等化合物，且猪苓菌核与蜜环菌中还含有三萜类次生代谢产物。猪苓菌核及其菌丝体的甾体种类存在显著差异，但部分成分存在一定的相关性。此外，猪苓菌核还特有长链脂肪酸、酰胺和苯酚等多种化合物，推测这些可能是因蜜环菌入侵而形成的多种次生代谢产物；而蜜环菌自身主要产生倍半萜、二萜等物质。猪苓与蜜环菌的化合物含量、种类与其共生繁殖密切相关，目前尚需对二者的共生机制进行深入研究，为提高二者产量及质量提供科学依据。

[关键词]蜜环菌； 猪苓菌核； 猪苓菌丝体； 化学成分； 共生； 次生代谢

Correlative analysis advance of chemical constituents of

Polyporus umbellatus and Armillaria mellea

HUANG Jingwen1，2， LAI Changjiangsheng2*， YUAN Yuan2*， ZHANG Min3， ZHOU Junhui2， HUANG Luqi2

（1 School of Traditional Chinese Medicine， Guangdong Pharmaceutical University， Guangzhou 510006， China；

2 State Key Laboratory of Daodi Herbs， National Resource Center for Chinese Materia Medica， China Academy of

Chinese Medical Sciences， Beijing 100700， China；

3 Hubei Mengyang Pharmaceutical Co， Ltd， Jingmen 448124， China）

[Abstract]Medicinal Polyporus umbellatus is the dry sclerotia of P umbellatus， with the effect of diuresis； Armillaria mellea is a parasitic fungus which can infect plants up to 300 genera， with sedative， anticonvulsant and some other biological activities As the medicinal value of P umbellatus and A mellea is increasingly wide concerned， the market quantity demanded of them is gradually increased and the demand outstrips the supply The symbiotic A mellea and P umbellatus are both the medicinal and edible fungi with diverse activities， including hypoglycemic action， improve immunity and antitumor and so on The growth of the sclerotia forming from the mycelium of P umbellatus is related to the infection of the symbiotic A mellea and their secondary products In this study， by comparing the chemical constituents of the mycelium and sclerotia of P umbellatus and A mellea， we found that they all produced steroids and nitrogencontaining heterocycles. The sclerotia of P umbellatus and A mellea also produced triterpenes secondary metabolites In addition， the mycelium and infected sclerotia of P umbellatus mainly produced different steroids， and the sclerotia produced some other special secondary metabolites， such as longchain fatty acids， ceramides， phenol and so on By analyzing above all kinds of differences， speculated that these may be caused by the infection of the symbiotic A mellea which mainly produced sesquiterpenes， diterpenes and other secondary metabolites The contents and types of compounds of P umbellatus and A mellea are closely related to their symbiosis and reproduction， therefore， many symbiosis mechanisms should be found by utilizing more molecular biology technology to elucidate this complex symbiotic infection and provide scientific basis for improving the yield and quality of P umbellatus and A mellea.

[Key words]Armillaria mellea； sclerotia of Polyporus umbellatus； mycelium of Polyporus umbellatus； chemical constituents； symbiotic relationship； secondary metabolites

猪苓又名猪屎苓、鸡屎苓、猪灵芝和猪茯苓等，为多孔菌科真菌猪苓Polyporus umbellatus （Pers） Fries的干燥菌核，具有利水渗湿的功效，用于治疗小便不利，水肿，泄泻，淋浊，带下[1]。随着不断深入研究发现，豬苓还具有多种功效，例如：猪苓中所含的多糖化合物具有调节免疫和抗肿瘤作用[2]；甾体化合物具有利尿和治疗慢性肾衰竭的作用[3]等。近年来，猪苓作为一种常用的真菌类中药材，其药用价值得到不断开发，市场需求量不断提高，这已导致猪苓供不应求[45]。

蜜环菌Armillaria mellea（Vahl ex Fr）为一类兼性寄生高等真菌，可侵染植物多达300个属[6]，是猪苓的共生真菌。研究发现，蜜环菌中含有多糖、倍半萜和嘌呤等多种活性成分，具有镇静、抗惊厥、降血脂等功效，而且其中的多糖成分还具有较强的调节免疫、抗肿瘤、抗炎和抗辐射等作用，是中国传统的保健药材之一。随着对其功效以及药理活性的不断深入研究，蜜环菌的滋补防病功效受到广泛认可[78]。随着人们对猪苓和蜜环菌需求量的日益加大，如何提高二者的产量以及质量已成为亟待解决的问题。

猪苓菌核与蜜环菌共生时，可通过反入侵方式吸收蜜环菌菌丝间隙中的营养，促进菌核生长[910]，提高自身产量。当蜜环菌贴附猪苓菌核后，产生侧枝，进而以无壳菌索形态侵入菌核，调控酶解途径进行融合；与此同时，猪苓菌核在应对蜜环菌入侵过程中，将逐步产生大量结晶，富集在这一过程中生成的次生代谢产物，引发蜜环菌菌丝细胞破裂，抵御蜜环菌侵染；除此之外，猪苓菌核中还出现由少量木质化菌丝和厚壁菌丝组成的疏松带状隔离腔，且伴随蜜环菌的持续入侵，菌丝逐渐增多并排列紧密[11]，有效抵御入侵。

猪苓可吸收蜜环菌的营养物质来供己生长，而且其化合物多样性还可能与抵御蜜环菌入侵有关。二者可能通过共生产生的次生代谢产物调节各自生长。为此，作者通过查阅大量文献，从次生代谢产物角度，分析猪苓菌核及其菌丝体和蜜环菌的化学成分异同，推测二者的相关性，为进一步研究猪苓与蜜环菌共生机制，为提高其产量以及质量提供依据。

1化学成分

11猪苓的化学成分

111猪苓菌核

1111甾体化合物经研究发现，猪苓菌核中化学成分主要为甾体。到目前为止，从猪苓中分离得到25个甾体化合物1～4，6～26[1216]，以麦角甾醇骨架和孕酮骨架类型为主，见图1。

1112其他类型化合物在猪苓菌核中还发现20个其他类型化合物，包括长链脂肪酸27～28[17]，蒽醌29～31[16，1819]，腺苷32[2022]，三萜45，46[12]及有机酸[23]等，见图2。

112猪苓菌丝体

1121甾体化合物猪苓菌丝体经多步色谱分离、光谱和质谱鉴定后，共发现5个甾体化合物1，3，5，7，8[2425]，见图1。

1122其他类型化合物此外，还发现包括神经酰胺39，脂肪酸酯28，有机酸35，38，其他含氮杂环3个32～34[2425]，见图2。

12蜜环菌化学成分

蜜环菌化学成分的研究集中于20世纪70年代末至90年代初，主要针对菌丝体。随着分离手段及NMR结构鉴定技术的不断发展，蜜环菌子实体、菌索和发酵液中的成分也有了系统研究，共鉴定出伊鲁烷型倍半萜（protoilludane）、二萜（diterpenoids）、三萜（triterpenoids）、腺苷（adenosine）、甾体（steroids）及有机酸（organic acid）等多种化学成分；与此同时，在猪苓菌核及菌丝体中也发现了包括甾体（steroids），蒽醌（anthraquinones），三萜（triterpenoids），核苷（nucleosides），生物碱（alkaloids），酰胺（ceramides）及有机酸（organic acid）等化学成分。

121甾体化合物

到目前为止，从蜜环菌中共分离得到8个甾体化合物[26]，均为β谷甾醇类型，其中化合物49的B环连有过氧键，化合物51连有氧键，见图3。

122腺苷化合物

此外，从蜜环菌中分离得到6个腺苷化合物[27]，见图4。

123三萜化合物

在蜜环菌中分离得到6个木栓烷型三萜化合物[2829]，均为齐墩果烷型，其中化合物63，64，66的A环2位上均连有羟基或者羰基，见图5。

124二萜化合物

从蜜环菌中分离得到的7 个二萜酸化合物[30]，均为三环二萜，见图6。

125倍半萜化合物

现今，在蜜环菌中共被分离出55个倍半萜[3146]，其母核结构为protoilludane型倍半萜醇，且在5位均连有邻甲基苯甲酸酯，见图7。

13成分的比较

将蜜环菌与猪苓菌核及其菌丝体中化学成分进行系统比较，结果见表1。猪苓菌核由菌丝体发育而成，因此二者的

主要成分均为甾体化合物，但从表1中可以发现，两者所含的甾体化合物并不完全相同；此外，猪苓菌核中还含有一些独有的化学成分，例如三萜、蒽醌、含氧杂环等。因此，推测猪苓菌核中某些化合物成分的变化与菌核发育或猪苓蜜环菌共生可能有关。

2讨论

蜜环菌作为一种分布广泛的真菌，不但可以单独发育成菌丝体，而且可以侵染多种植物与之共生。其中蜜环菌与猪苓在发育生物学上的共生关系已经得到阐明[47]。植物次生代谢产物具有抗逆及防御病虫害等生理作用[48]，然而在共

生过程中彼此是否存在次生代谢产物互作却未见报道。因此，本文比较了猪苓菌核与蜜环菌次生代谢产物的异同，这对深入分析两者的共生关系具有非常重要的科学意义，也利于猪苓和蜜环菌的开发利用。

21猪苓菌核及其菌丝体的化合物比较分析

猪苓菌核由其菌丝体发育而来，二者主要活性物质均为甾体，但甾体种类存在一定差异。其中在菌核中发现25种甾体化合物，在菌丝体中只发现4种，见表1。在猪苓菌丝体和菌核中均发现ergosterol（1）、ergosta7，22dien3one（3）和polyporusterone A（7），但在菌核中还发现了其他大量甾体化合物，包括1和3的衍生物（如甾體化合物2，4，6，16，21，24，26）以及polyporusterone类似物（如化合物8～13）等。由此推测，在菌丝体形成菌核的过程中，某些甾体化合物经过氧化等一系列生理生化反应，形成了新的甾体次生代谢产物。同时，在菌核中还发现了甾体化合物的前体物质长链脂肪酸27和28及其次生代谢物39～41，其中长链脂肪酸28可能在水解酶的作用下形成化合物27，且酰胺化合物39和41也可由长链脂肪酸27经体内催化合成。上述化合物是否在菌核发育中发挥重要的生理作用，还需要进一步研究。

当猪苓受到蜜环菌侵染后，其体内可生成多种水解酶以抵御蜜环菌入侵[49]。猪苓菌核中具有含氧杂环（36）和糖类（42）化合物，如含氧杂环5hydroxymethylfurfuraldehyde（36）以及糖类Dmannitol（42）均可能为水解产物，但也可能是经后续提取处理产生的化学副产物。

受侵染后的猪苓菌核次生壁加厚，菌核中特有的苯酚化合物（43，44）可能与次生壁形成及其加厚有关。与初生壁相比，次生壁除含有纤维素和半纤维素外，还含有木质素类芳香聚合物，其可在细胞壁中与纤维素紧密交联形成致密网状结构，抑制细胞进一步伸长，从而增强细胞壁的机械支持力及抗病原能力[50]。此外，苯酚、萜类等化合物也是宿主植物为抵御外来病菌侵染而产生的次生代谢产物[51]。

22猪苓菌核与蜜环菌化合物比较分析

通过比较猪苓与蜜环菌化合物种类后发现二者均含有甾体、含氮杂环及三萜化合物，见表1。其中甾体化合物麦角甾醇是细胞膜的重要组成部分，可参与细胞膜的识别和调节等生理功能[5253]；含氮杂环化合物32～34，54～61主要是核酸化合物，表明以上两者均为真菌生命活动的必需物质。此外，蜜环菌中含有多种三萜化合物（45，62～66），而猪苓菌丝体不含有，但菌核中含有三萜化合物45，但猪苓菌丝中是否不含三萜化合物45还需要进一步实验确证。在此基础上，可深入探讨在蜜环菌与猪苓共生的过程中是否发生了次生代谢产物的相互传递；或者在蜜环菌入侵后，猪苓菌核中的某些基因是否因受刺激而表达，从而生成新的三萜化合物等关键问题。

3结论

通过比较猪苓菌丝体、菌核以及蜜环菌的代谢产物，发现三者化合物的种类存在差异，但有部分化合物间又具有一定的联系，表现为猪苓菌核中甾体化合物的种类显著高于其菌丝体和蜜环菌，但三者均富含麦角甾醇和核酸等真菌生命活动的必需物质，这可能与物种间进化及基因选择性表达有关。因此，还需要对猪苓与蜜环菌进行更加深入的研究，揭示其复杂的共生关系，为提高其产量和质量、定向高效生产与开发奠定基础。

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[责任编辑丁广治]