木栖海洋真菌Trichothecium roseum MF-1221抗植物病原真菌活性成分发掘

Because of the novel marine living environment, marine lignicolous fungi possess complex secondary metabolic pathways and have become a new resource to discover the antifungal lead compounds. But some metabolic pathways of marine fungi are “silent” only in the conventional culture condition. The culture strategy of “one strain many compounds, OSMAC” can activate the metabolic potentiality of marine fungi and explore more “silent” secondary metabolites. The preliminary research showed that the oligotrophic fermentation products of Trichothecium roseum MF-1221 exhibited different secondary metabolite profiles and selective antifungal activities to its eutrophic fermentation products. Firstly, in the guidance of the antifungal activity evaluation, the bioactive compounds will be isolated from the eutrophic fermentation extracts of T. roseum MF-1221, and further identified using modern spectroscopic methods. The chromatography and spectroscopy characteristic of bioactive compounds will also be summarized. Secondly, the fermentation strategy of environmental stress (oligotrophic, different salinity and alkalinity culture condition), and chemical epigenetic modification (histone deacetylase inhibitor and DNA methyltransferase inhibitor), will be applied to explore more “silent and trace” bioactive secondary metabolites. Finally, the structure-activity relationship and antifungal mechanism of bioactive compounds will be preliminarily evaluated. The above research results will find the antifungal lead compounds to plant pathogenic fungi, and also help lay a foundation for developing the new agricultural antibiotics.

木栖海洋真菌由于其特殊海洋生存环境，造就了复杂多变的次生代谢途径，成为寻找抗菌活性成分的新资源。但仅在常规培养条件下，其部分代谢途径是“沉默”的，应用“一株菌多产物”策略可激活并深入发掘菌株的次生代谢潜力。本项目研究发现，木栖海洋真菌Trichothecium roseum MF-1221寡营养发酵产物具有明显不同于常规培养条件（富营养）的代谢产物谱，及选择性的抗菌活性。因此，拟在活性追踪指导下，首先分离纯化该菌株富营养发酵产物中的活性成分；运用现代波谱学方法鉴定其结构，并总结色谱与波谱特征；进一步通过拟生态环境胁迫（寡营养，盐度及碱度调节）与化学表观遗传修饰（组蛋白去乙酰化酶抑制剂及DNA甲基化转移酶抑制剂），融合抗菌活性与谱学特征导向，深入发掘“沉默及微量”的活性成分；最后初步探讨活性成分的构效关系与作用机制。本项目有望发现抗植物病原真菌活性先导化合物，为开发新的农用抗生素奠定基础。

项目背景.木栖海洋真菌由于其特殊海洋生存环境，造就了复杂多变的次生代谢途径，成为寻找抗菌活性成分的新资源。但仅在常规培养条件下，其部分代谢途径是“沉默”的，应用“一株菌多产物”策略可激活并深入发掘菌株的次生代谢潜力。.项目内容与结果.（1）木栖海洋真菌Trichothecium roseum MF-1221在拟生态寡营养（SWS培养基）液体培养条件下，其发酵产物活性追踪分离得到Trichothecenes类倍半萜4个（SWS1-4），Rosenonolactone类二萜5个（SWS5-9）。.（2）应用“一株菌多产物”策略，从菌株改良PDB培养基发酵产物中，发现与拟生态寡营养培养条件不同的次生代谢产物结构类型：Trichomide类缩酚酸肽3个（PDB1–3），其中PDB1为新化合物；Cyclonerodiol类倍半萜5个（PDB4–8），其中PDB4与5为新化合物。此外，还分离得到甾醇类化合物6个（PDB9–14）与含氮芳香族化合物5个（PDB15–19）。.（3）继续应用不同培养方式、盐度与化学表观遗传修饰法等OSMAC培养策略，发现菌株在固体培养条件下（大米培养基）能够产生不同的次生代谢产物结构类型：Destruxin类缩酚酸肽6个（Rice1–6）。此外，还发现不同于液体培养基的Trichothecenes类倍半萜3个（Rice7–9），及芳香族化合物5个（Rice10–14）。.（4）离体抗植物病原真菌活性测定结果表明，首次发现Trichothecenes类与Cyclonerodiol类倍半萜对苹果腐烂病菌、小麦纹枯病菌、柑橘炭疽病菌与白菜黑斑病菌等经济作物病原真菌具有较好抑制活性，此外还发现Trichomide类与Destruxin类缩酚酸肽也为其代表性抗植物病原真菌活性成分。.项目意义.本项目从菌株T. roseum MF-1221不同培养条件发酵产物中，分离鉴定次生代谢产物42个，其中新化合物3个。进一步丰富了木栖海洋真菌的化学多样性，并初步揭示其“沉默”次生代谢途径的调控机制。.发现Trichothecenes类与Cyclonerodiol类倍半萜、Trichomide类与Destruxin类缩酚酸肽为其代表性抗植物病原真菌活性成分，有望作为抗植物病原真菌活性先导化合物，为开发新的农用抗生素奠定基础。