小海马内生菌Fusarium solani化学成分的研究

李新爱，曹钰镁，巨凤，郭文秀，刘然，郭大乐，张剑光，邓赟

小海马（Hippocampus japonicas Kaup）是海龙科、海马属动物中体型最小的一种，作为我国传统的名贵药材，有着较高的药用及保健价值，具有温肾壮阳，消肿散结等功效[1-3]。现代药理学研究表明，小海马在调节免疫力、抗氧化、抗炎、抗肿瘤、治疗性功能障碍等方面具有很好的活性[4-5]。

动物内生菌(Animal endophytic fungi)是指生长于动物组织的体表及体内的一些共存微生物[6]。作为一种新型微生物资源，具有广阔的研究前景，但目前关于动物内生菌的研究较少。据文献报道，研究人员从海洋动物、昆虫及哺乳类动物的次生代谢产物中分离到一些活性物质，在抑菌、抗肿瘤、抗炎、抗氧化及抑制人白细胞弹性蛋白酶活性等方面有一定的研究进展，为先导化合物的发现和研究打下了坚实的基础[7-8]。

Fusarium solani又称茄病镰刀菌，为瘤座孢科（Tuberculariaceae）镰孢属（Fusarium）真菌[9]。研究发现，F. solani的次生代谢产物主要包括生物碱类、聚酮类、环孢菌素类、蒽醌类等化合物，具有抗真菌、抗炎、抗病毒、抗肿瘤、植物毒性和细胞毒性等[9-15]。内生真菌的次生代谢产物种类丰富且多具有良好生物活性，极具研究价值。为了寻找F.solani中结构新颖的化合物以及丰富其化学成分，我们对F. solani 菌株进行大规模的固体发酵，从该菌株的发酵产物中分离得到了15个化合物，其中化合物1-3,6-9,11-12为首次从该真菌中分离。

1 材料与仪器

1.1 仪器与试剂

ISQ EC单四极杆质谱仪（Thermofisher公司，美国）；Bruker Ascend 700核磁共振仪（TMS为内标，德国布鲁克公司）；NP7000液相色谱仪（江苏汉邦仪器有限公司）；ChromCoreTM PFP 5um 半制备柱（10×250 mm）(纳谱分析技术(苏州)有限公司)；SL302N型万分之一电子天平(上海民侨精密科学仪器有限公司)；ZWY-240型恒温培养振动器(上海智城分析仪器制造有限公司)；中低压层析柱（江苏汉邦仪器有限公司）；薄层硅胶G、柱层析硅胶（200～300目）（青岛海洋化工）；立式高压蒸汽灭菌（上海申安医疗有限公司）。

1.2 菌种来源

小海马采集于海南省陵水黎族自治县，由成都中医药大学王光志教授鉴定为海龙科动物小海马（Hippocampus japonicas Kaup）。从新鲜小海马中分离得到一株内生真菌(编号HM-6)。将其进行测序，根据形态特征和18S rRNA基因序列比对，鉴定该菌株为Fusarium solani。该菌种现保存于成都中医药大学药学院生化制药实验室。

1.3 培养基

人工海水：氯化钠26.518 g，氯化镁2.447 g，硫酸镁3.305 g，氯化钙1.141 g，氯化钾0.725 g，碳酸氢钠0.202 g，溴化钠0.083 g，水1 L，pH 7.0~7.2。

活化培养基：蔗糖30 g，硝酸钠3 g，磷酸氢二钾1 g，氯化钾0.5 g，硫酸镁0.5 g，硫酸亚铁0.01 g，琼脂15~20 g，人工海水1 L。

M1液体培养基：葡萄糖10 g，蛋白胨2 g，酵母提取物1 g，磷酸二氢钾1 g，人工海水1 L。

糙米固体培养基：糙米40 g，蛋白胨2 g，人工海水25 mL。

2 实验部分

2.1 固体发酵

将存于超低温冰箱的F. solani菌株取出放置于超净工作台，用灭菌后的接种针挑取1.5ml EP管中菌株，接种于活化培养基的平板中，放入恒温培养箱，待3天左右长出菌丝即可。然后将活化后的F. solani菌株接种于M1液体培养基中，在恒温摇床内，30℃、150 rpm的条件下培养4天得到种子液，再将种子液以每瓶5ml转接到灭菌后的200瓶糙米固体培养基的发酵瓶中，室温下静置发酵40天。

2.2 发酵产物的提取与分离

发酵完成后，在每瓶固体发酵物中加入100 mL甲醇，浸泡过夜，然后超声提取30 min，重复三次，将超声后的样品减压过滤，取滤液减压浓缩至无醇味，加入超纯水分散，用乙酸乙酯进行萃取，浓缩，得流浸膏（166.7 g）。

浸膏经D101大孔树脂初步分离，甲醇-水（0:100,30:70, 60:40, 90:0, V/V）进行梯度洗脱，得到4个组分A（48.3 g），B（26.3 g），C（52 g），D（34 g）。B组分再接着经C18反向硅胶柱层析，按照甲醇-水（20:80→100:0，V/V）梯度洗脱，收集洗脱液，浓缩，TLC进行检识，合并相同馏分，得到组分5个（Fr.1~Fr.5）。Fr.1经半制备液相（甲醇：水，45:55，流速3 ml/min）分离纯化得到了化合物1（2.48 mg）、化合物2（7.35 mg）。Fr.2经半制备液相制备（甲醇：水，62:38，流速3 ml/min）得到了化合物3（2.39 mg），化合物4（3.23 mg）。Fr.3经Sephadex-LH.20柱层析，由三氯甲烷-甲醇（1:1，v/v）洗脱，由TLC分析合并馏分得到Fr.3-1~Fr.3-13等13个组分，Fr.3-2通过半制备液相（甲醇：水，50:50，流速3 ml/min）纯化得到了化合物5（3.32 mg），Fr.3-3通过半制备液相（甲醇：水，55:45，流速3 ml/min）纯化得到了化合物6（1.76 mg）。C组分经Sephdex-LH.20凝胶柱，三氯甲烷-甲醇（1:1，v/v）洗脱，根据TLC检测后合并，得到Fr.6~Fr.12等7个组分，然后将Fr.6通过半制备液相（甲醇：水，60:40，流速3 ml/min）分离纯化，得到了化合物7（1.02mg），化合物8（1.2 mg）。Fr.7通过半制备（甲醇：水，57:43，流速3 ml/min）分离纯化化合物9（1.32 mg）。Fr.11通过半制备（甲醇：水，55:45，流速3 ml/min）分离纯化化合物10（3.67 mg）。Fr.12再接着经MCI柱层析，按照甲醇-水（50:50→100:0，V/V）梯度洗脱，每个梯度洗脱5-8个柱体积，后得到了Fr.12-1~Fr.12-6等6个组分，后将Fr12-2通过半制备（甲醇：水，47:53，流速3ml/min）分离纯化化合物11（3.79 mg）。Fr12-3通过半制备（甲醇：水，55:45，流速3 ml/min）分离纯化化合物12（1.04 mg）。Fr12-5通过半制备（甲醇：水，82:18，流速3 ml/min）分离纯化化合物13（1.02 mg）。D组分再经正相硅胶柱，以石油醚-丙酮（10:0→1:1，v/v）进行梯度洗脱，收集洗脱液，浓缩，TLC进行检识，合并相同馏分，得到组分8个（Fr.13~Fr.21）。Fr15通过半制备（甲醇：水，92:8，流速3 ml/min）分离纯化化合物14（2.77 mg），化合物15（6.06 mg）。

3 结构鉴定

化合物1：淡黄色胶质状固体；ESI-MSm/z: 245[M+H]+。1H-NMR (700 MHz, CD3OD)δ: 7.30 (3H, m,H-13, 14, 15), 7.19 (2H, m, H-12, 16), 4.20 (1H, t, J = 4.6 Hz, H-6), 3.53 (1H, m, H-9), 3.34 (1H, m, H-3b), 3.19(1H, dd, J = 13.7, 4.8 Hz, H-10b), 2.99 (1H, dd, J = 13.7,4.7Hz, H-10a), 2.61 (1H, m, H-3a), 2.03 (1H, m, H-5a),1.90 (1H, m, H-5b), 1.64 (2H, m, H-4)；13C-NMR (175 MHz, CD3OD)δ: 171.3 (C-1), 167.4 (C-7), 136.7 (C-11),131.3 (C-13, 15), 129.6 (C-12, 16), 128.5 (C-14), 59.7(C-6), 59.1 (C-9), 46.1 (C-3), 40.9 (C-10), 29.8 (C-5),22.5 (C-4)。以上数据与文献[16]报道基本一致，故鉴定该化合物为环-(D-脯氨酸-D-苯丙氨酸)。

化合物2：淡黄色胶质状固体；ESI-MSm/z: 245[M+H]+。1H-NMR (700 MHz, CD3OD)δ: 7.27 (5H, m,H-12, 13, 14, 15, 16), 4.44 (1H, m, H-9), 4.07 (1H, m,H-6), 3.54 (1H, m, H-3a), 3.38 (1H, m, H-3b), 3.17 (2H,m, H-10), 2.09 (1H, m, H-5a), 1.81 (2H, m, H-4), 1.22(1H, m, H-5b)；13C-NMR (175 MHz, CD3OD) δ: 170.9(C-1), 166.9 (C-7), 137.3 (C-11), 131.0 (C-13, 15), 129.4(C-12, 16), 128.1 (C-14), 60.1 (C-6), 57.7 (C-9), 45.9(C-3), 38.2 (C-10), 29.4 (C-5), 22.8 (C-4)。以上数据与文献[17]报道基本一致，故鉴定该化合物为环-(L)-脯氨酸-(L)-苯丙氨酸。

化合物3：淡黄色胶质状固体；1H-NMR (700 MHz, CD3OD)δ: 7.24 (1H, d,J= 7.5Hz, H-2), 7.28 (1H,d, J = 7.5 Hz, H-4), 7.48 (1H, d, J = 7.5 Hz, H-3), 8.10(1H, s, -OH), 8.16 (1H, d, J = 7.5 Hz, H-5), 9.89 (1H,s, H-7)；13C-NMR (176 MHz, CD3OD)δ: 113.1 (C-2),120.1 (C-6), 123.6 (C-4),125.0 (C-5),125.7 (C-3), 138.9(C-1), 187.4 (C-7)。以上数据与文献[18]报道基本一致，故鉴定该化合物为邻羟基苯甲醛。

化合物4：黄色粉末；ESI-MSm/z: 153 [M+H]+。1H-NMR (700 MHz, CD3OD)δ: 7.87 (2H, m, H-2, 6),6.82 (2H, m, H-3, 5), 3.84 (3H, s, -OCH3)；13C-NMR(175 MHz, CD3OD) δ: 168.7 (C‐7), 163.5 (C‐4), 132.7(C-2, 6), 122.2 (C-1), 116.1 (C-3, 5), 52.2 (-OCH3)。以上数据与文献[19]报道基本一致，故鉴定该化合物为4-羟基苯甲酸甲酯。

化合物5：黄色胶质状固体；ESI-MSm/z: 203[M+H]+。1H-NMR (700 MHz, CD3OD)δ: 7.55 (1H, dt,J= 7.9, 1.0 Hz, H-4), 7.32 (1H, dt,J= 8.1, 0.9 Hz, H-1),7.08 (1H, m, H-3), 7.00 (1H, ddd,J= 7.9, 7.0, 1.0 Hz,H-2), 3.46 (2H, t,J= 7.4 Hz, H-10), 2.93 (2H, m, H-11),1.91 (3H, s, H-14 )；13C-NMR (175 MHz, CD3OD) δ:173.2 (C-13), 138.2 (C-6), 128.8 (C-5), 123.3 (C-8),122.3 (C-2), 119.6 (C-3), 119.2 (C-4), 113.3 (C-9), 112.2(C-10), 41.6 (C-11), 26.2 (C-10), 22.6 (C-14)。以上数据与文献[20]报道基本一致，故鉴定该化合物为乙酰胆碱。

化合物6：淡黄色固体；ESI-MSm/z: 261[M+H]+。1H‐NMR (700 MHz, CD3OD) δ: 7.30 (3H，m, H-13, 14, 15), 7.19 (2H, m, H-12, 16), 4.23 (2H, m,H-3, 8), 3.61 (1H, dd,J= 12.4, 3.8 Hz, H-9a), 3.30 (1H,m, H-9b), 3.19 (1H, dd,J= 13.6, 5.1 Hz, H-10a), 3.00(1H, dd,J= 13.6, 4.8 Hz, H-10b), 2.79 (1H, m, H-6),2.23 (1H, m, H-7a), 1.92 (1H, m, H-7b)；13C-NMR (175 MHz, CD3OD)δ: 171.0 (C-5), 167.7 (C-2), 136.8 (C-11), 131.2 (C-13, 15), 129.7 (C-12, 16), 128.5 (C-14),68.4 (C-8), 59.6 (C-6), 57.2 (C-3), 54.0 (C-9), 40.8 (C-10), 38.0 (C-7)。以上数据与文献[21-22]报道基本一致，故鉴定该化合物为环-4-羟基-(D)-脯氨酸-(L)-苯丙氨酸。

化合物7：淡黄色固体；ESI-MSm/z: 261[M+H]+。1H-NMR (700 MHz, CD3OD)δ: 7.31-7.20(5H, m, H-12, 13, 14, 15, 16), 4.48 (1H, t,J= 5.2 Hz,H-3), 4.37 (1H, m, H-8), 4.28 (1H, t,J= 4.8 Hz, H-6),3.70 (1H, dd, J = 13.0, 5.1 Hz, H-9a), 3.28 (1H, m, H-9b),3.18 (2H, m, H-10), 2.07 (1H，m，H-7a), 1.37 (1H, m,H-7b)；13C-NMR (175 MHz, CD3OD)δ: 171.3 (C-5),167.0 (C-2), 137.4(C-11), 131.0 (C-13, 15), 129.5 (C-12, 16), 128.0 (C-14), 68.5 (C-8), 58.3 (C-6), 57.6 (C-3),55.2 (C-9), 38.8 (C-10), 38.0, (C-7)。以上数据与文献[23]报道基本一致，故鉴定该化合物为环-4-羟基-(L)-脯氨酸-(L)-苯丙氨酸。

化合物8：白色固体；E S I-M Sm/z: 2 3 3[M+Na]+。1H-NMR (700 MHz, CD3OD)δ: 4.26 (1H，m, H-5), 3.85 (1H, m, H-2), 3.64-3.47 (2H, m, H-7), 2.34(1H, m, H-9a), 1.93 (1H, dddd, H-9b), 1.54-2.08 (5H, m,H-8, 10, 11), 1.00 (3H, d, J = 6.5 Hz, H-12), 0.97 (3H,d, J = 6.6 Hz, H-13)；13C-NMR (175 MHz, CD3OD) δ:171.6 (C-4), 169.1 (C-1), 59.3 (C-5), 57.1 (C-2), 46.7(C-7), 43.6 (C-10), 29.9 (C-9), 25.5 (C-11), 23.3 (C-12),23.1 (C-8), 21.9 (C-13)。以上数据与文献[24]报道基本一致，故鉴定该化合物为环-(L)-脯氨酸-(L)-亮氨酸。

化合物9：白色固体；ESI-MSm/z: 228[M+H]+。1H-NMR (700 MHz, CD3OD)δ: 5.21 (1H, d,J= 8.0 Hz, H-5), 4.93 (1H, d, J = 9.1 Hz, H-2), 3.22 (3H, s,H-13), 2.19 (1H, m, H-10), 2.11 (1H, tdd,J= 9.3, 6.4,3.1 Hz, H-6), 1.50 (1H, dqd,J= 14.9, 7.5, 3.3 Hz, H-7),1.36 (2H, m,H-7), 1.04 (6H, dd,J= 9.5, 6.7 Hz, H-11,12), 0.98 (3H, d,J= 6.9 Hz, H-9), 0.91 (3H, t, J = 7.4 Hz, H-8)；13C-NMR (175 MHz, CD3OD)δ: 172.1 (C-1), 171.9 (C-4), 76.6 (C-5), 61.9 (C-2), 35.7 (C-6), 33.2(C-10), 31.5 (C-13), 27.2 (C-7), 19.0 (C-11), 18.7 (C-12), 16.8 (C-9), 11.2 (C-8)。以上数据与文献[25]报道基本一致，故鉴定该化合物为2,5-morpholinedione,4-methyl-6-(1-methylethyl)-3-(1-methylpropyl)。

化合物10：白色固体；ESI-MSm/z: 209[M+H]+。1H-NMR (700 MHz, CD3OD)δ: 7.61 (1H, d,J= 15.9 Hz, H-3), 7.19 (1H, d,J= 2.0 Hz, H-5), 7.07 (1H,dd,J= 8.2, 2.0 Hz, H-9), 6.81 (1H, d,J= 8.2 Hz, H-8),6.36 (1H, d,J= 15.9 Hz, H-2), 3.89 (3H, s, -OCH3), 3.76(3H, s, -OCH3)；13C-NMR (175 MHz, CD3OD)δ: 169.7(C-1), 150.7 (C-7), 149.4 (C-6), 146.8 (C-3), 127.6 (C-4), 124.1 (C-9), 116.5 (C-2), 115.2 (C-8), 111.7 (C-5),56.4 (-OCH3), 52.0 (-OCH3)。以上数据与文献[26]报道基本一致，故鉴定该化合物为二甲基咖啡酸。

化合物11：黄色油状；ESI-MSm/z: 206[M+H]+。1H-NMR (700 MHz, CD3OD)δ: 8.71 (1H, s,H-8), 5.86 (1H, s, H-3), 4.07 (3H, s, -OCH3), 2.61 (3H,s, 7-CH3), 2.38 (3H, s, 6-CH3)；13C-NMR (175 MHz,CD3OD)δ: 167. (C-2), 163.6 (C-10), 161.9 (C-4), 158.3(C-5), 142.8 (C-8), 120.4 (C-6), 111.8 (C-7), 90.8 (C-3),57.7 (-OCH3), 22.5 (7-CH3), 10.8 (6-CH3)。以上数据与文献[27]报道基本一致，故鉴定该化合物为4-甲氧基-5,6-二甲基-2H-吡喃[2,3-b]吡啶-2-酮。

化合物12：黄色油状；ESI-MSm/z: 181 [M+H]+。1H-NMR (700 MHz, CD3OD)δ: 7.68 (1H, dd,J= 8.4, 2.1 Hz, H-6), 7.54 (1H, d,J= 2.0 Hz, H-2), 7.04 (1H, d,J=8.4 Hz, H-5), 3.91 (3H, s, -OCH3), 3.88 (3H, s, -OCH3),2.56 (3H, s, H-8)；13C-NMR (175 MHz, CD3OD)δ: 199.4(C-7), 155.2 (C-4), 150.4 (C-3), 131.5 (C-1), 124.9 (C-6),111.7 (C-5), 111.6 (C-2), 56.5 (-OCH3), 56.4 (-OCH3), 26.3(C-8)。以上数据与文献[28]报道基本一致，故鉴定该化合物为3,4-二甲氧基苯乙酮。

化合物13：黄色油状；ESI-MSm/z: 784[M+H]+。1H-NMR (700 MHz, CD3OD)δ: 7.26-7.18(15H, m, H-12, 12’, 12”, 13, 13’, 13”, 14, 14’, 14”, 15,15’, 15”, 16, 16’, 16”), 5.80 (3H, dd,J= 12.7, 4.6 Hz,H-3, 3’ ,3”), 4.85 (3H, d,J= 9.0 Hz, H-6, 6’, 6”), 3.40(3H, dd,J= 14.8, 4.5 Hz, H-10a, 10’a, 10”a), 3.15 (9H,s, 4-CH3, 4’-CH3, 4”-CH3), 3.04 (3H, dd,J= 14.8, 12.7 Hz, H-10b, 10’b, 10”b), 1.80 (3H,m,H-7, 7’, 7”), 0.86(9H, d,J= 6.6 Hz, H-8, 8’, 8”), 0.26 (9H, d,J= 6.9 Hz,H-9, 9’, 9”)；13C-NMR (175 MHz, CD3OD)δ: 173.1(C-2, 2’, 2”), 170.9 (C-5, 5’, 5”), 138.1 (C-11, 11’, 11”),129.8 (C-12, 12’, 12”, 16, 16’, 16”), 129.7 (C-13, 13’,13”, 15, 15’, 15”), 127.98 (C-14, 14’, 14”), 77.3 (C-6,6’, 6”), 57.8 (C-3, 3’, 3”), 35.4 (C-10, 10’, 10”), 32.2 (4-CH3, 4’-CH3, 4”-CH3), 31.3 (C-7, 7’, 7”), 19.1 (C-9, 9’,9”), 17.2 (C-8, 8’, 8”)。以上数据与文献[29]报道基本一致，故鉴定该化合物为白僵菌素。

化合物14：黄色油状；ESI-MSm/z: 281[M+H]+。1H-NMR (700 MHz, CD3OD)δ: 5.42-5.30(4H, m, H-9, 10, 12, 13), 2.77 (2H, t,J= 7.0 Hz, H-11),2.35 (2H, t,J= 7.6 Hz, H-2), 2.05 (4H, qd,J= 7.2, 1.4 Hz, H-8,14), 1.63 (2H, p,J= 7.5 Hz, H-3), 1.41-1.24(14H, m, H-4, 5, 6, 7, 15, 16, 17), 0.89 (3H t, J = 7.0 Hz,H-18)；13C-NMR (175 MHz, CD3OD)δ: 180.7 (C-1),130.3 (C-13), 130.2 (C-9), 128.2 (C-12), 128.0 (C-10),34.2 (C-2), 31.7 (C-16), 29.7 (C-7), 29.5 (C-15), 29.3(C-6), 29.2 (C-5), 29.2 (C-4), 27.4 (C-8), 27.3 (C-14),25.8 (C-11), 24.8 (C-3), 22.7 (C-17), 14.2 (C-18)。以上数据与文献[30]报道基本一致，故鉴定该化合物为亚油酸。

化合物15：黄色油状；ESI-MSm/z: 285[M+H]+。1H-NMR (700 MHz, CD3OD)δ: 5.39-5.30(4H, m, H-9, 10, 12, 13), 3.65 (3H, s, -OCH3), 2.78 (2H,ddt,J= 8.0, 6.3, 1.2 Hz, H-11), 2.31 (2H, t,J= 7.5 Hz,H-2), 2.07 (4H, tdd,J= 8.5, 4.8, 1.3 Hz, H-8, 14), 1.63-1.58 (2H, m, H-3), 1.40-1.28 (14H, m, H-4, 5, 6, 7, 15,16, 17), 0.91 (3H, t, J = 7.1Hz, H-18)；13C-NMR (175 MHz, CD3OD)δ: 175.9 (C-1), 130.9 (C-9), 130.9 (C-13),129.1 (C-10), 129.0 (C-12), 51.9 (-OCH3), 34.8 (C-11),32.7 (C-8, 14), 30.7 (C-2), 30.5 (C-16), 30.3(C-7), 30.2(C-6), 28.2 (C-15), 28.1 (C-5), 26.5 (C-4), 26.0 (C-3),23.6 (C-17), 14.4 (C-18)。以上数据与文献[31]报道基本一致，故鉴定该化合物为9, 12-十八烷二烯酸甲酯。

4 讨论

本文从小海马中分离到一株F. solani内生菌，对其固体发酵产物进行分离，得到了15个化合物，多为环二肽，表现出抗病毒，抗细菌，抗疟疾，抗肿瘤等生物活性，据文献报道化合物1-2,6-9这类2,5-二酮哌嗪对医学和农业上重要的细菌及真菌都有很强的抑制作用，抑制值在微摩尔级[16-17]。目前关于镰刀菌属研究最多的是其单端孢霉烯族类化合物，但本次实验中并没有分出此类化合物，这也说明菌种来源和培养条件的不同，影响内生菌基因的表达，从而影响其化学成分。动物内生菌种类丰富，其化学成分也较为复杂，动物内生菌的研究，将会为药物先导物提供更多的选择。同时，也为合理开发利用动物资源及动物内生菌提供科学依据。