个旧锡尾矿环境真菌产吩嗪生物学意义探索

本项目前期经广泛筛选，从尾矿特殊环境代表性真菌菌株FE10007中发现吩嗪存在（该类物质目前仅原核生物有报道）。据此，拟通过更深入研究，从中发现更多不同类型的吩嗪衍生物；并进一步以这些化合物为基础，比较它们与原核生物吩嗪物质的结构异同点；考察它们对真菌菌株FE10007生物膜形成、菌落形态影响、高价金属离子还原及对采样点其他根际微生物拮抗作用，了解其可能具备的生理学功能。最后，根据以上实验从结构到功能两方面证据支持本项目对真菌吩嗪物质的生物学意义解释观点-"真菌吩嗪是一种"抗逆因子"。特殊生境内的真核微生物对吩嗪结构选择保守进化，才可以确保化合物功能的延续，从而使这一类真核生物在进化过程中对特殊的环境胁迫保持适应性！"通过这些工作，可为今后从分子生物学水平研究真核生物吩嗪化合物代谢规律以及阐明吩嗪化合物对真核生物生理功能的调节与控制机质奠定基础。

本研究菌株均分离自云南个旧大屯锡尾矿（103°18'12'' E, 23°18'48'' N）。目的在于探索菌株代谢产物与菌株原生环境之间可能存在的相互关系。菌株FE-10007经系统发育分析确定为拟盘多毛孢属微生物；其菌落形态与《中国真菌志第三十八卷拟盘多毛孢属》描述基本一致。但该菌株在多种条件下均不产孢，与所有已知报道存在差异。FE-10007菌株化合物研究在第一阶段采用普通培养基进行培养，主要获得酚类小分子物质。在第二阶段工作中，采用吩嗪标准品和环境土壤萃取液，考察菌株代谢产物变化情况。结果表明：菌株FE-10007仅可转化吩嗪标准品生成一种单甲基转化产物；而采用土壤提取物培养，除前期发现的二氢吩嗪类物质外，还获得一系列吩嗪二甲基取代物。另外两株相同来源真菌研究也验证了该现象。与相同环境原核生物合成结构复杂吩嗪类物质相比，以上真菌形成的吩嗪物质结构均较简单。另外，本研究获得的吩嗪类化合物对采样地原核生物均不表现出抑制活性；甲基吩嗪类化合物只对部分受试真菌有拮抗活性；而吩嗪标准品对大部分真菌菌株有抑制作用。据此推测：本研究真菌菌株可能不具备合成吩嗪化合物的能力，但其可对环境周围存在的、来源于其它原核生物的吩嗪类前体物质进行修饰和改造；其意义或许是为了减轻外源吩嗪物质对菌株的毒害作用。从FE-10007菌株中分离获得的酚羟基小分子物质，分析后发现它们具有螯合铁离子活性。推测这些酚羟基小分子物质可能充当了铁载体的角色，且其作用方式与细菌儿茶酚型铁载体类似，因此对菌株获取必须铁元素具有特定生物学意义。FE-10007菌株在多种液体培养基上均会产生大量冻胶状物质，具有优良保水性能。分析表明该物质为微生物多糖（以葡萄糖和半乳糖为主，通过β糖苷键连接）。菌株形成该多糖或许是为了适应采样地局部干旱环境而形成的一种特性。目前针对该多糖已和有关生物技术公司合作，进一步评价其开发为新型保湿材料的应用前景！通过本项目研究检讨和完善了针对尾矿环境微生物次生代谢产物研究工作程序；对代谢产物和环境影响关系进行了初步探索。在项目研究期间发表论文4篇（3篇SCI收录，1篇为中文核心期刊收录），培养硕士研究生4名、研究组成员1名入选云南省中青年后备人才。和有关生物技术公司建立了合作关系。本研究达到预期目的。