苦马豆素生物合成研究进展

白晓南，余永涛*，赵清梅，何生虎

(1.宁夏大学农学院动物科学系，宁夏银川 750021；2.北方民族大学生物科学与工程学院，宁夏银川 750021；3.国家民委发酵酿造工程生物技术重点实验室，宁夏银川 750021)

苦马豆素生物合成研究进展

白晓南1，余永涛1*，赵清梅2,3，何生虎1

(1.宁夏大学农学院动物科学系，宁夏银川 750021；2.北方民族大学生物科学与工程学院，宁夏银川 750021；3.国家民委发酵酿造工程生物技术重点实验室，宁夏银川 750021)

苦马豆素(SW)是苦马豆属、棘豆属、黄芪属、番薯属和黄花稔属等某些有毒植物的主要毒性成分，动物采食该类植物后，会发生以神经系统功能紊乱为特征的中毒病。研究表明，豆类丝核菌、金龟子绿僵菌和疯草内生真菌均可以产生苦马豆素。植物和真菌中苦马豆素的生物合成研究可为人类从根本上解决含有SW有毒植物引起的动物中毒问题和促进SW的医学研究及应用提供重要的科学依据。论文根据近年来的最新研究，重点围绕植物和真菌中苦马豆素的生物合成及其相关研究进行综述，以期为该类研究的开展提供思路。

苦马豆素；植物；真菌；生物合成

苦马豆素(swainsonine，SW)是一种吲哚里西啶生物碱，它是豆科棘豆属、黄芪属、苦马豆属、旋花科番薯属和Turbina、锦葵科黄花稔属中某些有毒植物的主要毒性成分。该类有毒植物广泛分布于亚洲、北美洲、南美洲和大洋洲等地区。SW可抑制哺乳动物细胞内溶酶体α-甘露糖苷酶和高尔基体甘露糖苷酶Ⅱ的活性，引起细胞内低聚糖代谢和糖蛋白合成障碍，导致细胞空泡变性和组织器官功能紊乱。动物长期过量采食含有SW的有毒植物会发生以神经系统机能紊乱为特征的慢性中毒病。中毒家畜可出现共济失调、瘫痪、流产、不孕不育等症状，严重的甚至发生大批动物死亡，给草原畜牧业带来严重危害[1]。目前，人们仍未完全阐明SW导致动物中毒的发病机理和在该类植物中的生物合成机理，含有SW有毒植物引起的动物中毒问题仍没能从根本上得到解决。近年研究表明，部分含有SW有毒植物的内生真菌能够在体外独立合成SW，已经证实豆科棘豆属和黄芪属植物中的Undifilum内生真菌与该类植物的毒性及其SW的合成紧密相关。从控制内生真菌角度来降低和消除该类植物的毒性将有望彻底解决含有SW有毒植物引起的动物中毒问题，但要实现该目标，需进一步阐明植物和内生真菌中SW的生物合成途径和代谢机理。

SW还具有抑制肿瘤细胞生长和免疫调节作用，目前已进入Ⅱ期临床应用阶段，具有广阔的医学研究和应用价值[2]。从植物中提取和纯化是人们获取SW的主要手段之一，但由于工艺复杂，效率低等原因，导致SW价格极其昂贵，严重制约了SW在医学研究中的应用。20世纪80年代，人们发现植物病原真菌豆类丝核菌和昆虫病原真菌金龟子绿僵菌能够合成SW，国内外学者对其SW生物合成工艺和合成机理进行了系统研究，部分阐明了SW在该类真菌中的合成机理，显著提高了SW在该类真菌中的生物合成效率，这些研究为SW生产成本的降低奠定了重要基础。目前，利用真菌发酵合成SW已经成为人们获取SW的另一重要途径。此外，豆类丝核菌、金龟子绿僵菌中SW合成机理的研究也为植物及其内生真菌中SW的合成代谢机理提供了重要参考依据。

植物和真菌中SW的生物合成研究将为人类从根本上解决含有SW有毒植物引起的动物中毒问题和促进SW医学研究应用提供重要科学依据，本文根据近年来的最新研究，重点围绕植物和真菌中SW的生物合成及其相关研究作如下综述，以期为该类研究的开展提供思路。

1 含有SW的植物及SW在该类植物中的分布

目前已报道含有SW的植物有豆科棘豆属(Oxytropisspp)、黄芪属(Astragalusspp)、苦马豆属(Swainsonaspp)，旋花科番薯属(Ipomoeaspp)和Turbinaspp，锦葵科黄花稔属(Sidaspp)等6个属约60多种植物(表1)。

1.1 苦马豆属植物

豆科苦马豆属为多年生草本植物，主要分布于大洋洲的澳大利亚，约有50余种。据报道，能引起动物中毒的约有8种，分别为S.canescens、S.galegifolia、S.greyana、S.luteola、S.procumbens、S.swainsonoides、S.sejuncta、S.formosa。我国仅有S.salsulaTaubert 1种，主要分布于宁夏、青海、甘肃、西藏等地。SW主要分布于苦马豆的叶、茎、花、种。Dorling等测得S.galegifolia叶、茎、种中SW含量分别为0.218 g/kg～0.362 g/kg、0.324 g/kg、0.426 g/kg～0.967 g/kg。Martyn等对S.galegifolia、S.sejuncta、S.formosa3种苦马豆叶、茎、花、种、根等的SW进行了分析，发现S.galegifolia叶、茎、花、种中的SW质量分数相对较高，而根中相对较低，其含量分别为1.030 g/kg、5.700 g/kg、4.300 g/kg～7.500 g/kg、2.900 g/kg、0.130 g/kg。

表1 含有SW的植物

Table 1 The species of plants containing swainsonine

植物名称PlantnameSW在植物组织中的分布SWdistributionSW含量/(g·kg-1)SWcontent文献Ref.豆科Fabaceae苦马豆属Swainsonaspp黄芪属Astragalusspp棘豆属OxytropissppS.canescens—0.01S.formosa叶Leaf1.03[3]S.galegifolia叶、种子、茎Leaf,seeds,stems0.60[3]S.sejuncta——[3]A.asymmetricus种子Seeds—A.bisulcatus叶Leaf—A.didymocarpusvar.didymocarpus种子Seeds—A.emoryanusvar.emoryanus叶Leaf—A.flavusvar.argillosus叶Leaf—A.hamiensis叶、茎Leaf,stems0.004[4]A.lentiginosusvar.diphysus叶、茎Leaf,stems2.30var.lentiginosus叶、种子Leaf,seeds1.50var.micans种子Seeds—var.nigricalysis种子Seeds—var.wahweapensis叶、茎Leaf,stems—A.mollissimusvar.mollissimus叶Leaf1.40var.earleii—2.20var.thompsonii—0.01A.oxyphysus种子Seeds—A.pycnostachyusvar.pycnostachyus种子Seeds—A.strictus叶、茎Leaf,stems0.101A.wootoni叶Leaf3.78A.variabilis—0.52[5]O.glabra—0.26[6]O.glacialis—0.09[7-8]O.kansuensis叶、茎、花Leaf,stems,flower0.21O.lambertiivar.lambertii叶Leaf—O.latibracteata—0.05O.ochrocephala—0.71O.sericea叶、茎Leaf,stems0.40O.sericopetala—0.36[9]旋花科Convolvulaceaefamily番薯属IpomoeasppTurbinasppI.carneasubspfistulosa种子、叶、花Seeds,leaf,flower0.35[10]I.calobra种子Seeds1.07[10-11]I.polpba种子Seeds0.48[10-11]I.riedelii—1.10[12]I.sericophylla—1.40[12]T.cordata—0.01～1.40[13]锦葵科Malvaceaefamily黄花稔属SidasppS.carpinifolia—0.06

注：“—”表示未报道；“0”表示未检测到。

Note:“—”represents no report; “0”represents not detected.

研究表明，S.galegifolia自身植物组织能够产生SW。当用发根土壤杆菌(Agrobacteriumrhizogenes)转化S.galegifolia根、茎和叶后，根部组织中SW产量显著高于茎和叶，经A.rhizogenes转化的根部组织中SW的产量是未转化的两倍多，但体外培养组织中SW的含量仍低于野生植物组织。

Grum D S等[14]从灰苦马豆(S.canescens)中也分离到能够产生SW的内生真菌，确定在灰苦马豆中内生真菌至少部分承担着SW的合成。但人们目前仍不清楚，灰苦马豆植物组织细胞是否能够产生SW，植物组织和内生真菌在灰苦马豆SW合成中谁发挥着主要作用，是否其他含有SW的苦马豆属植物中也含有同类内生真菌。这些问题的解答都有赖于苦马豆内生真菌与苦马豆中SW含量的关系及SW合成机理的研究。

1.2 疯草

疯草是含有SW的豆科棘豆属和黄芪属有毒植物的统称，因动物过量采食该类植物后发生以神经系统机能紊乱为特征的临床症状而得名。据报道，北美洲有350余种黄芪属植物，20余种棘豆属植物，其中已确定含有SW的黄芪属和棘豆属植物有24种，主要分布于美国和加拿大西南部地区。在中国，黄芪属植物有270余种，棘豆属植物有120余种，其中已确定含有SW的植物主要有10余种，广泛分布于西藏、青海、甘肃、新疆、内蒙古、宁夏等省区。1982年，Molyneux等首先从斑荚黄芪和绢毛棘豆中分离出SW和氧化氮SW，并确定SW是疯草的主要毒性成分。1989年，我国也从黄花棘豆中分离出了SW。

疯草中SW的含量变化较大，分布区域、品种、生长期、群落的不同，其SW含量均存在较大差异。不同采样点的同品种疯草中SW含量也不同，采集于新墨西哥州的O.sericea中SW含量远远高于采集于犹他州的O.sericea；同一群落不同植株间的SW含量也有较大的差别，如同一群落的O.lambert，不同植株间SW含量相差多达10倍，部分植株SW含量甚至低于检测限；同一植株不同生长时期，SW含量也不相同，如O.lambert，夏季开花的SW含量较高，而春季开花的SW含量则较低。在同一植株不同部位，SW含量也不同。研究发现，植株地上部分SW含量几乎是地下部分的十倍，疯草种子、豆荚中SW含量要显著高于茎、叶等部位。Braun等从疯草中分离到了可产生SW的内生真菌，且该类真菌在疯草各组织中分离率较高。Braun也报道了在新墨西哥O.lambert中SW含量与内生真菌有关。但某些被该类内生真菌感染的植物中却不含SW，一些含有SW的植物中没有检测到内生真菌。疯草植物组织自身是否也能产生SW，疯草植物组织和内生真菌间的相互作用是否也与疯草中SW的含量有关，这些问题的研究可为进一步阐释SW在不同分布区域、品种、生长期、群落疯草中含量的变化规律提供重要依据。

1.3 其他植物

除豆科植物外，近年来，人们发现锦葵科(Malvaceae)黄花稔属(Sida)、Turbina和旋花科(Convolvulaceae)番薯属(Ipomoea)的某些有毒植物中也含有SW，动物采食这些植物后会出现和与疯草中毒相似的症状。Haraguchi M等[11]从I.carnea花、叶和种子中分离出SW，其中花、叶中SW的质量分数较低，种子中的质量分数约为叶、花中含量的10倍。Molyneux等也从I.polpba和I.calobra种子中分离到SW。Dantas等从锦葵科植物Turbinacordata中也检测到SW，SW含量质量分数变化也较大。锦葵科黄花稔属植物S.carpinifolia含有SW,其含量远远低于疯草和苦马豆属植物。

2 真菌中SW的合成研究

2.1 豆类丝核菌和金龟子绿僵菌中SW的合成研究

2.1.1 豆类丝核菌和金龟子绿僵菌中SW的合成机理研究 豆类丝核菌(Rhizocroniuleguminicola)是真菌门半知菌亚门丝核菌属真菌，是一种广泛寄生于大豆、葛根、苜蓿、红三叶等豆科牧草的植物病原真菌[27]。动物采食被豆类丝核菌感染的植物后，会出现以流涎为特征的中毒症状。研究表明，导致动物中毒的主要原因是该菌产生的一种叫做根霉菌胺的吲哚里西啶生物碱。在分析豆类丝核菌合成根霉菌胺的途径时，Guengerich等从其代谢产物中分离到一种新的生物碱，将其命名为3,4,5-三羟基-8-氢-1-吡啶。随后，Schneider等通过进一步研究确定该化合物为1,2,8-三羟基吲哚里西啶，即SW。

经过一系列研究，逐步阐释了豆类丝核菌合成SW和根霉菌胺的部分途径[28-29]。在该菌中，L-赖氨酸是合成根霉菌胺和SW的共同前体物质，在酵母氨酸脱氢酶作用下，L-赖氨酸和α-酮戊二酸聚合形成L-酵母氨酸；L-酵母氨酸被酵母氨酸脱氢酶催化成1-2-氨基已二酸半醛，然后1-2-氨基已二酸半醛再被转化为△1,6-哌啶甲酸；△1,6-哌啶甲酸被△1,6-哌啶甲酸还原酶还原成L-哌可酸；L-哌可酸与丙二酸聚合成乙酸哌啶，再经还原和环化反应形成1-氧-吲哚里西啶。SW和根霉菌胺生物合成途径的分支点为1-氧-吲哚里西啶，该化合物在还原酶作用下，一部分被还原为(1R,8aS)一羟基吲哚里西啶，再经过两次羟化形成SW；而另一部分被还原成(1S,8aS)一羟基吲哚里西啶，经过两次羟化形成了根霉菌胺。

金龟子绿僵菌(Metarhiziumanisopliae)属半知菌亚门绿僵菌属。1985年，Hino等首次从该菌中分离出SW。对绿僵菌合成SW的可能前体物质L-赖氨酸、L-哌可酸、酵母氨酸等进行了分析，结果表明,添加L-赖氨酸可促进哌可酸合成，该真菌也可以L-赖氨酸为底物，在某些酶的作用下生成L-酵母氨酸，然后L-酵母氨酸在酵母氨酸氧化酶作用下，氧化成△1,6-哌啶甲酸；α-酮戊二酸经过一系列反应生成α-氨基已二酸半醛，α-氨基已二酸半醛通过非酶促环化反应形成△1,6-哌啶甲酸[30]。然后△1,6-哌啶甲酸再转化成L-哌可酸，L-哌可酸再经反应形成SW。以上研究表明金龟子绿僵菌合成SW的部分途径类似于豆类丝核菌。

豆类丝核菌和金龟子绿僵菌合成SW的前体物质均为L-赖氨酸，经过一系列酶促反应生成L-哌可酸，并最终合成SW。但以L-哌可酸为前体进一步合成SW的途径并不完全相同。在豆类丝核菌中，L-哌可酸经过一系列反应生成1-氧-吲哚里西啶，并以1-氧-吲哚里西啶为分支点，一部分1-氧-吲哚里西啶在还原酶的作用下生成SW，而另一部分生成根霉菌胺。而在金龟子绿僵菌中，L-赖氨酸和α-酮戊二酸分别作为两个反应的最初产物，经过一系列反应，均生成△1,6-哌啶甲酸，△1,6-哌啶甲酸再反应生成SW。豆类丝核菌中，生成SW的前体物质1-氧-吲哚里西啶在反应过程中存在分支，最终反应产物有两种；而在金龟子绿僵菌中，生成SW的反应不具有分支，但是得到前体物质△1,6-哌啶甲酸有两条途径。

2.1.2 豆类丝核菌和金龟子绿僵菌中SW的生物合成工艺研究 国内外学者对豆类丝核菌和金龟子绿僵菌生物合成SW的各种影响因素进行了一系列研究，优化了生物合成工艺，为利用真菌生物合成SW奠定了重要基础。Tamerler等研究了pH对金龟子绿僵菌合成SW的影响，结果表明，维持稳定的pH不会导致SW产量显著降低。Sim和Perry研究表明，当pH为7时，金龟子绿僵菌中SW的产量最高。Patrick等发现真菌在查氏、燕麦培养基中SW的产量较高，在胰蛋白胨、麦芽浸膏和营养肉汤等培养基中不产生SW。在添加D-赖氨酸的培养基中SW产量显著高于添加L-赖氨酸的培养基，Patrick等认为，细胞外过多的L-赖氨酸可能会抑制真菌细胞内L-赖氨酸合成，使细胞内L-赖氨酸浓度下降，但D-赖氨酸进入真菌细胞后，可转化为L-赖氨酸，使细胞内L-赖氨酸浓度增高，从而提高SW的产量。Patrick等还发现在高溶解氧量下能提高真菌菌丝产量，但会降低SW产量。

2.2 植物内生真菌

内生真菌是指在其生活史的一定阶段或全部阶段生活于健康植物的组织器官内部，对宿主植物组织不引起明显病害症状的真菌，包括那些在其生活史中的某一阶段营表面生活的腐生真菌和对宿主暂时没有伤害的潜伏性病原真菌和菌根菌。内生真菌广泛存在于各种植物中，很多内生真菌能够合成宿主植物的化学成分。据报道，在疯草中普遍存在着能够产生SW的内生真菌，近年在苦马豆属和番薯属的某些植物中也分离到能够产生SW的内生真菌。

2.2.1 疯草内生真菌

2.2.1.1 疯草内生真菌及其与疯草毒性的关系 20世纪80年代，对疯草(A.oxyphysus)合成SW机理进行了研究，从A.oxyphysus中分离到反式-1-羟基吲哚里西啶和反式-1,2-二羟基吲哚里西啶，认为A.oxyphysus中的SW可能是由豆类丝核菌或类似的微生物合成。20世纪末，Braun等从疯草中首次分离到能产生SW的内生真菌，Braun等将其统一划分为链格孢属真菌(Embellisiaspp)。Braun K等[17]根据该类真菌ITS、β-tublin序列及其形态特点，进一步将其划分到埃里格孢属中。我国学者王琦等从中国疯草甘肃棘豆中分离到1株与Braun等分离的产SW内生真菌相似的真菌，将其命名为埃里格孢属真菌的一个新种，即棘豆埃里格孢(E.oxytropis)。近年来，余永涛等从我国西部5种棘豆属和2种黄芪属疯草中分离到能产生SW的内生真菌，并将该类真菌均命名为棘豆埃里格孢[18]。Pryor B等[19]对美国和中国棘豆属疯草中分离的先前被划分到埃里格孢属的产SW内生真菌进行了系统分类研究，将已报道的疯草中产SW内生真菌从埃里格孢属中重新划分出来，并建立了一个新属，即Undifilumspp，中文译名为“波状芽管蠕孢属”或“波浪芽管孢属”，并将棘豆属疯草中的产SW菌株统一命名为U.oxytropis(棘豆波状芽管蠕孢)。目前，国内外学者普遍采纳了Pryor等对疯草中产SW内生真菌的分类命名，从近20种疯草中分离或检测到波状芽管蠕孢属内生真菌(表2)。

表2 已报道的能产生SW的植物内生真菌

Table 2 The reported fungal endophytes from plants containing SW

宿主植物名称Plantspecies产SW内生真菌名称NameofendophytescontaingSW内生真菌在植物组织中的分布EndophytedistributioninplantsSW的含量/(g/kg-1)SWcontent文献出处Ref.A.lentiginosusU.fulvum—4.9～32.6[14]A.mollissimusU.cinereum—1.4～22.5[14]A.strictusU.oxytropis叶、茎、种子Leaf,stems,seeds62.67±1.55[8]A.variabilisU.oxytropis叶、茎、种子Leaf,stems,seeds89.15±5.43[8]I.carneaAscomyceteorderChaetothyriales种子Seeds—[20]O.glabra(甘肃)U.oxytropis叶、茎、花Leaf,stems,flower410.30±4.14[21]O.glabra(宁夏)U.oxytropis叶、茎、花、种子Leaf,stems,flower,seeds136.14±4.20[21]O.glacialisU.oxytropis种子Seeds527.85±9.01[21]O.kansuensisU.oxytropis—170[19]O.lambertiiU.oxytropis—30[19]O.ochrocephalaU.oxytropis叶、茎、种子Leaf,stems,seeds571.11±7.79[21]O.sericopetalaU.oxytropis种子Seeds29.12±2.60[21]O.subfalcataAlternariaspp—0[21]O.sericeaU.oxytropis—170[19]S.canescensUndifilumspp—3.7～11.9[14]

注：“—”表示未报道；“0”表示未检测到。

Note:“—”represents no report; “0”represents not detected.

研究表明，波状芽管蠕孢属内生真菌与疯草的毒性密切相关，是疯草中SW产生的主要因素。Cook D等[22]研究了U.oxytropis与疯草中SW含量的关系，结果表明疯草内部U.oxytropis数量较多，其SW含量也较高，即U.oxytropis内生真菌数量与SW含量呈正相关；Oldrup等研究表明，在疯草种子中，U.oxytropis只侵染疯草种子外皮组织，不侵染种胚。由具有外皮的种子培育而成的疯草幼苗含有SW，去除了外皮的种子培育而成的幼苗不含SW。 Ralphs M H等[23]的研究也表明，被U.oxytropis感染的种子培育成植株后，植株中具有较高含量的SW，而未被U.oxytropis感染的疯草种子培育成植株后，其植株中不含SW或其SW含量低于检测限(<0.001%)，认为抑制U.oxytropis的生长，有望阻断或减少SW在内生真菌中的合成。Braun等的研究也表明U.oxytropis产SW的能力和宿主体内SW含量相关性较高，被U.oxytropis感染的疯草SW含量远高于未被U.oxytropis菌感染的。

2.2.1.2 疯草内生真菌中SW的生物合成机理研究 Harris等利用同位素示踪法发现了合成SW的前体物质，并对疯草(A.oxyphysus)中SW的合成机理进行了研究，发现A.oxyphysus含有SW，认为疯草内生真菌合成SW的途径类似于豆类丝核菌和金龟子绿僵菌。Mukhejee S等[24-25]研究表明，酵母氨酸脱氢酶在疯草内生真菌SW合成中发挥着重要作用。当酵母氨酸脱氢酶基因受到抑制时，酵母氨酸和赖氨酸含量降低，而哌可酸和SW的产量显著上升。基于此，Mukhejee等认为，疯草内生真菌中SW的合成路径可能与豆类丝核菌等相似。杨国栋等[26]研究表明，L-赖氨酸和L-哌可酸也是疯草内生真菌合成苦马豆素的前体物质，认为在U.oxytropis中存在着一条由L-赖氨酸经哌可酸最终合成SW的途径。

2.2.1.3 疯草内生真菌中SW的生物合成工艺研究 疯草内生真菌的生长繁殖及SW合成可能受植株生长环境、培养基pH、前体物质、其他营养元素、真菌自身遗传特性等诸多因素影响。Oldrup W E等[27]研究表明，当U.oxytropis的生存环境改变时，SW含量变化也较大，当培养基pH为4.5时，U.oxytropis中SW产率最高；当温度为28℃时，U.oxytropis菌丝生长最好；在含有聚乙二醇的ULTO培养基中， SW的产率显著提高。张蕾蕾等[28]的研究表明，较低的pH可促进U.oxytropis合成SW； 高浓度的聚乙二醇可促进U.oxytropis的菌丝生长，但会抑制SW的合成；U.oxytropis菌在蛋白胨无机盐固体培养基、ULTO培养基中菌丝生长速度相对较快。Creamer等研究表明，疯草-内生真菌共生体合成SW的能力与其生长的内、外环境均有关系。当疯草及内生真菌在干旱胁迫或低pH环境生长时，SW产率会显著增加，但在髙温或高氮磷或钾匮乏的环境中生长，SW产率不会发生变化。

2.2.2 苦马豆内生真菌 Grum D S等[14]从苦马豆属植物S.canescens的种子中也分离到一种Undifilum内生真菌，证实该内生真菌在体外培养可产生SW，该内生真菌产生SW的量平均为0.074 g/kg，变化范围是0.037 g/kg～0.119 g/kg，但该真菌在形态和系统发育上又与疯草中分离的Undifilum内生真菌不完全相同。

2.2.3I.carnea内生真菌 Cook D等[22]从锦葵科番薯属植物I.carnea中分离到能够产生SW的内生真菌，该内生真菌不同于疯草和苦马豆中分离的Undifilum内生真菌，Cook根据真菌形态和遗传进化分析结果将其命名为AscomyceteorderChaetothyriales。Cook用杀菌剂处理I.carnea的种子，经处理的种子培养后没有检测到SW，而未经杀菌剂处理过的种子中SW含量为0.3 g/kg±0.04 g/kg，结果表明该内生真菌对I.carnea中SW的产生可能是必须的。

3 存在的问题和研究展望

疯草内生真菌的相关研究为动物疯草中毒病的防治提供了新的思路。未来，人们有望通过调控疯草内生真菌的生长和SW合成来控制疯草的毒性，降低或消除动物疯草中毒病。此外，随着疯草内生真菌SW合成机理的逐步阐明，可以根据人们的需要，利用该类真菌高效合成SW，促进SW的医学研究和应用。

近年来，有报道认为疯草中除了波状芽管蠕孢属外，还存在其他种属的能够产生SW的内生真菌。如陈基萍等[29]从甘肃棘豆中分离到能够产生SW的曲霉属真菌，马尧、卢围等[30-31]从甘肃棘豆、急弯棘豆、小花棘豆等中分离到能够产生SW的裂褶菌属、镰刀属真菌。但该类研究均未认定裂褶菌属、镰刀属、曲霉属真菌是疯草内生真菌，且该类研究均未分离到已被证实广泛存在于这些疯草中的波状芽管蠕孢属内生真菌。

豆类丝核菌和金龟子绿僵菌均能够产生SW，但是合成SW的过程只有部分被阐明，完整的合成过程仍需进一步研究，虽然通过人工发酵的方式可以获得SW，但效率仍较低。要提高SW在该类真菌中的产率，仍需充分揭示SW在该类真菌中的合成机理，豆类丝核菌和金龟子绿僵菌中SW的合成机理的阐明也可以为波状芽管蠕孢属内生真菌合成SW的研究提供依据。

初步的研究表明，波状芽管蠕孢属内生真菌可能通过与豆类丝核菌、金龟子绿僵菌类似的赖氨酸代谢途径来合成SW，但是并没有具体的研究表明他们合成SW的研究途径一致。真菌的一切生命活动均受遗传物质的调控，基因组学研究可能是逐步揭示波状芽管蠕孢菌合成SW的调控机制的重要途径，若以此为基础，结合基因敲除、基因沉默等技术手段，阻断或抑制SW合成相关基因的表达，有望为人工控制内生真菌合成SW，降低和消除疯草的毒性提供新的途径。

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Advances in Biosynthesis of Swainsonine

BAI Xiao-nan1，YU Yong-tao1，ZHAO Qing-mei2,3， HE Sheng-hu1

(1．SchoolofAgricultureNingxiaUniversity,Yinchuan,Ningxia,750021,China；2.CollegeofBiologicalandEngineering,BeifangUniversityofNationalities,Yinchuan,Ningxia,750021,China;3.KeyLaboratoryofFermentation,BrewingEngineeringandBiotechnology,StateNationalitiesAffairsCommission,Yinchuan,Ningxia,750021,China)

Swainsonine is identified as the principal toxic agent in the poisonous species of the generaSwainsona,Astragalus,Oxytrop,Ipomoea,Sida.The animals with consume the plants exhibit the functional disorder of nervous system.Studies have shown,Metarhiziumanisopliae,Rhizoctonialeguminicolaand fungal endophytes from locoweeds could produce swainsonine.The research of swainsonine biosynthesis in plants and fungi will provide a scientific basis to solve the promble of animal poisoning and promote the medical research application of swainsonine. Based on the recent research,the focus on the biosynthesis of swainsonine in plants and endophytes were summarized to provide new ideas for conducting of such research in this paper.

swainsonine; plant; fungus; biosynthesis

2015-11-23

国家自然科学基金项目(31560713;31201962)；宁夏自然科学基金项目(NZ1118)

白晓南(1991-)，女，河南南阳人，硕士，主要从事临床兽医诊断技术工作。*通讯作者

S859.87

A

1007-5038(2016)05-0092-07