纵条纹炭角菌的研究进展

贺新生 谭仁豪 袁小红 马 林 黄 毅 陈 波

（西南科技大学生命科学与工程学院，四川 绵阳621010）

纵条纹炭角菌是一种近年发现的药用菌物，研究显示其菌丝体和子实体都具有镇静、催眠的作用，对失眠、焦虑、惊厥等神经系统疾病具有很好的疗效。该菌已实现工厂化、规模化栽培子实体，值得深入研究和大规模开发。

1 分类学地位及形态特征

纵条纹炭角菌，拉丁学名Xylaria striataPat.,J.Bot.,Paris 1:247(1887)，隶属于子囊菌门（Ascomycota），盘菌亚门（Pezizomvcotina），粪壳菌纲（Sordariomycetes），炭角菌亚纲（Xylariomycetidae），炭角菌目（Xylariales），炭角菌科（Xylariaceae），炭角菌属（XylariaHill ex Schrank）[1]，主要生长在阔叶树的腐朽树皮或活树根上。其子实体群生或丛生，子座幼嫩时黄白色，随后慢慢变成黄色，老熟后呈黑色，顶端黄白色，棒状，密集成丛，地上部分整体高3～15 cm，单个子座呈扁圆形、圆形，呈总状分枝；表面光滑，有明显的灰白相间的条纹，尖端尖细。菌肉白色，紧实，伤变淡灰黑色，木质。地下部分假根状，表面黑色，不规则柱形，长1～9 cm，分枝状相互连接，扁平，直径1～4×1～3（cm）。在树根表面形成白色菌丝垫层。子囊壳圆球形，先黄色、黄棕色，后黑色，直径400～600 μm。子囊棒状，大小140～180×4～6.5（μm），有一明显的细柄，有孢子部分80～110 μm，每个子囊有重叠1/3 排列的8 个孢子；侧丝线状，大小120～160×3～5（μm）。子囊孢子长椭圆形或半月形、长梭状，大小15～20×4.0～5.5（μm），淡黑色或棕褐色，光滑，薄壁，中有2 个球状物。纵条纹炭角菌不产生菌核，直接从树桩上形成子实体。

子实体能够直接形成无性繁殖体，在子座分枝的中上部和顶端，由表面的菌丝直接形成大量淡黄色的分生孢子，长柱状或长梭状，淡黄色，薄壁，光滑，长轴方向中央有一5.0～7.8×1～1.5（μm）凹陷。

菌丝体先白色，贴生，气生菌丝较短，略具爬壁性，边缘菌丝辐射状生长。培养一段时间后从接种块附近开始变黑，最后培养基表面的菌丝体都呈黑色，有少量子实体形成。

Pat.（1887）原始文献描述：黑色，直立，不分枝，罕分叉状。子座高8～15 cm，从一个共同基部上长出，群生，柄群生，伸长的，光秃的，具有纵行条纹，里面白色，部分子座壁稍增厚，具纵行条纹，顶端尖突，稍收缩，微凸，顶端不育；子囊壳球形，黑色；子囊棍棒状，具长柄，顶端平截，有8个孢子，碘反应显蓝色；侧丝丝状；孢子棕色，纺锤形，不等长，内有2 个球状物，大小15～20×5～8（μm）。该种的原始标本采自中国江苏省南京市的棕榈树Trachycarpus 老树干上，原始描述不具有分枝或罕分枝，与本标本有差异，其他特征相同。该种与常见的X.hypoxylon(L.)Grev.,Fl.Edin.:355(1824)在外观形态上很相似，但是后者的孢子大小12～14×5～6（μm），标本的孢子长超过15 μm；外观形态相似种X.hippotrichoides(Sowerby)Sacc.,Syll.fung.(Abellini)1:344(1882)的孢子为16×10（μm）。

该菌为植物内生菌，子实体一年生，宿主有中国槐、柳树、构树等。发生季节为春季，子实体成熟时间为夏、秋季。多年多次采集，数量稀少。

2 生物学特性

纵条纹炭角菌为木腐生、中温型真菌，每年4～11月均有子实体形成，子实体形成和生长适宜温度为15～25 ℃，且具有向光生长的特性。该菌属好氧型，高浓度CO2能促进菌柄的伸长，生产上常利用这一特点提高产品的品质。其在液体和固体培养条件下均可出菇，适宜的栽培原料有杂木屑、棉籽壳、玉米芯、麸皮、米糠、玉米粉等，可通过瓶栽、袋栽、箱栽、地栽、段木栽培的方式进行生产。培养料适宜含水量为60%～65%，空气相对湿度85%～95%。

3 人工培养情况

3.1 子实体的人工培养

在野生环境下，纵条纹炭角菌的子实体短小，生物量很少，很难进行开发利用。研究者开始对其进行人工栽培技术研究，试图提高产量。马贝贝等用含有10%、20%、30%麸皮的棉籽壳培养基探究麸皮含量对子实体生长及产量影响的结果，麸皮添加量为20%时，子实体生长速度快，产量高，鲜菇生物学效率为18.7%[2]。冯望等细化麸皮添加量对子实体产量的影响，在木屑和棉籽壳培养基中分别添加0%、20%、25%、35%、40%的麸皮进行人工栽培，结果显示棉籽壳培养基优于木屑培养基，麸皮添加量为20%时，子实体品质更好，产量更高，但培养50 天后，干子实体的生物学效率仅有6.66%[3]。

3.2 菌丝体的人工培养

研究者虽然成功地培养出了纵条纹炭角菌的子实体，但存在培养周期长，产量和生物学效率低等问题，不能满足提取活性物质的需求。冯望等以平板培养的方法对其进行最适碳源、氮源、温度、pH 条件的筛选试验，发现最适碳源为葡萄糖，最适氮源为酵母粉，最适温度为30 ℃，最适pH 为7[3]。刘霞等以液体培养的方法试图确立最佳培养条件，结果发现最佳碳氮比为5∶1，最佳液体培养条件为：麦芽糖4%，黄豆饼粉0.8%，pH 7，25 ℃，振荡培养13 天，菌丝体干重可达8.65 g/L[4]。

4 化学成分研究

4.1 化学成分

纵条纹炭角菌的人工培养技术日渐成熟，但缺乏人工栽培所得子实体与野生纵条纹炭角菌的活性成分差异比较的相关报道。2016年，黄毅等利用高效液相色谱法建立其指纹图谱分析方法，比较在火山石固体培养、棉籽壳固体培养、棉籽壳和麸皮固体共培养、琼脂固体培养、液体培养上的培养物化学成分差异。结果发现，棉籽壳和麸皮共培养获得的子实体的化学成分与野生的最为相似[5]。

纵条纹炭角菌具有巨大食药用开发潜在价值，众多研究表明，其同属的多种炭角菌具有多种药理活性，主要的有效化学成分为萜类、甾醇、聚酮及生物碱[6～8]。黑柄炭角菌，又名“乌灵参”，是该属开发利用最好的食药用菌，具有改善中枢神经系统、造血及提高机体免疫力的功效[9]。随着纵条纹炭角菌研究的深入，有关化学成分组成的研究也有大量报道。罗静等通过石油醚萃取其子实体化学成分，发现含有脂肪酸及其酯类（77.58%）和甾体类化合物（19.44%），其中反式-亚油酸甲酯（38.23%）含量最高，其次为棕榈酸甲酯（19.12%）、麦角甾醇（17.06%）、9 顺,12 反-亚油酸甲酯（5.15%）、油酸甲酯（4.43%）及硬脂酸甲酯（3.3%）等[9]。并利用正反相硅胶柱层析、Sephadex LH-20、制备薄层色谱等方法对子实体进行化合物分离，又通过核磁共振波谱对分离出的化合物进行结构鉴定，首次分离并鉴定出18 种化合物，包括棕榈酸、亚油酸甘油三酯、油酸乙酯、亚油酸乙酯、油酸-α-单甘油酯、麦角甾醇、麦角甾-4,6,8,22-四烯-3-酮、大戟二烯醇、β-谷甾醇、3,9-二羟基-3-甲基-6,8-二甲氧基-二氢蒽酮、1-羟基-6,8-二甲氧基-3-甲基蒽醌、5,7-二羟基-2-甲基-4-二氢色原酮、5-羟基-2-甲基-4-二氢色原酮、7-氨基-4-甲基香豆素、过氧麦角甾醇、9,11-去氢过氧麦角甾醇、脑苷酯B 和脑苷酯D[10]。雷传文等采用硅胶柱层析、Sephadex LH-20柱色谱及半制备型HPLC 等色谱方法对子实体的化合物进行分离纯化，首次从该菌中分离出10 种化合物，包括：细胞松弛素D、19,20-环氧细胞松弛素Q、细胞松弛素Q、19,20-环氧细胞松弛素D、19,20-环氧细胞松弛素C、反式对羟基肉桂酸乙酯、吲哚-3-甲醛、次黄嘌呤核苷、尿嘧啶、尿嘧啶核苷[11]。

4.2 多糖提取

提取纵条纹炭角菌的菌丝和子实体多糖的最优方案的试探结果为：温度70 ℃，提取时间分别3 h 和4 h，料液比分别1∶15 和1∶25，测得其菌丝和子实体的多糖含量分别为1.57%和2.35%[12]，但尚未进行多糖成分的深入研究。

4.3 甾醇类化合物

纵条纹炭角菌中含有较多的甾醇类化合物，罗静等首次分离得到麦角甾醇、过氧麦角甾醇、9,11-去氢过氧麦角甾醇和β-谷甾醇[10]。雷传文等在该菌子实体的乙醇提取物中分离得到麦角甾醇[13]。麦角甾醇和过氧麦角甾醇广泛存在于大型真菌中，有抑菌、抗氧化、抗炎、抗肿瘤等多种生物活性，具备较大的开发利用价值[14～16]。黄毅等利用高速逆流色谱建立了从该菌中快速分离制备过氧麦角甾醇的方法[17]。

4.4 细胞松弛素类化合物

细胞松弛素类化合物结构特征在于母核具有三环体系，通常一个大环与全氢异吲哚酮环连接，其具有抗菌、杀线虫和抑制根伸长等非常广泛的生物活性[18]。雷传文等首次从该菌的子实体中分离出了细胞松弛素D、19,20-环氧细胞松弛素Q、细胞松弛素Q、19,20-环氧细胞松弛素D、19,20-环氧细胞松弛素C[11]，之后又从其子实体的乙醇提取物中分离得到一种新的5/6/6/5/6 五环骨架的细胞松弛素类化合物[13]。

5 生物活性

5.1 抗菌活性

纵条纹炭角菌的提取物对植物病原真菌包括油菜菌核病菌、小麦赤霉病菌、苹果腐烂病菌、葡萄黑痘病菌、苹果斑点落叶病菌、棉花枯萎病菌和番茄棉腐病菌具有较高的抑制活性[19]。其菌丝体提取物和发酵液提取物对禾谷镰刀菌的抑菌效果较好，抑菌率分别达到89.88%和69.53%[20]。该菌对金黄色葡萄球菌、大肠杆菌、水稻白叶枯病菌、姜瘟病菌等多种植物病原菌也具有明显的抑制作用，其主要抑菌活性成分有麦角甾醇和过氧麦角甾醇[21]。

5.2 抗肿瘤活性

纵条纹炭角菌对人肝癌细胞具有较高的抗性[22]，有开发利用的潜在价值。雷传文等从纵条纹炭角菌的子实体中分离得到化合物吲哚-3-甲醛，通过体外肿瘤细胞活性实验发现其对HCT116、B16、U937 肿瘤细胞具有较高的抑制活性[11]。

5.3 抗氧化活性

纵条纹炭角菌的提取物对DPPH·、·OH 和ABTS 自由基均具有较高的清除效果，有很强的还原能力和螯合能力[22]。但对DPPH·自由基的清除能力有限，远低于抗坏血酸的抗氧化活性[18]。其抗氧化活性可能与含有的多糖成分有关，自其提取的多糖对DPPH·具有较高的清除效果，且菌丝中的多糖具有更高的抗氧化活性[13]。

5.4 改善睡眠作用

炭角菌属内大多数种的炭角菌都具有镇静安神的作用，其中黑柄炭角菌是开发最完善的一种[23,24]。纵条纹炭角菌对小鼠具有明显的致眠作用，主要活性成分为化合物xylastriamide A 和麦角甾醇[25]。

5.5 子实体毒理试验

纵条纹炭角菌低毒或者无毒。利用其子实体粉进行小鼠毒性试验，发现以2 000 mg/kg 的投喂量连续14 天喂食，小鼠未出现明显的毒副反应，也未见组织脏器出现体积、颜色、质地的异常改变[25]。

6 展 望

近年来，菌物研究专家采集并分离到了很多纵条纹炭角菌菌株，但由于资源和样品的局限性，未采用分子生物学的方法对其进行遗传多样性研究，对其物种多样性的研究也不深入。今后应做广泛的物种资源采集和调查工作，借助现代分子生物学的方法分析其差异性和遗传特性，为天然纵条纹炭角菌的药用资源开发利用和物种保护奠定理论基础。

虽然目前已成功实现了对纵条纹炭角菌的固体栽培和液体发酵，并提出了较优的栽培培养基配方和较好的发酵方案。但目前利用人工培养技术所得的纵条纹炭角菌子实体和菌丝体仍存在生物量过低，生产周期较长，生物学效率低等问题。今后需进一步优化培养基配方，探索其最适发酵条件。

我国开发利用相当成熟的炭角菌——黑柄炭角菌，其发酵产品乌灵胶囊[26]已批准上市。而纵条纹炭角菌尚处于对其药用价值和生物毒性的探究阶段，相关研究仍然肤浅，对其药用成分及药理作用机制的研究还不够深入。就目前的研究进展来看，纵条纹炭角菌具有抗氧化活性、安神致眠、抗肿瘤和抗菌等生物活性，并且其生物毒性较低或无毒性，能开发成食品、保健品、药品、农药等，有广阔的应用前景，但有待研究者探明其药用成分和作用机理，为其安全、合理的开发利用奠定基础。