癌症是严重影响人类健康的重大疾病之一，是仅次于心脏病的第二大死因川。美国国家癌症协会(NIC)预测，在今后的10～15年内，紫杉醇将成为主要的抗癌药物 。紫杉醇作为临床新药，最初是由美国的化学家Wani 于1971年从美国西部大森林中称为太平洋紫杉(T.brevifolia)的树皮中提取出来的。1979年美国癌症中心(NauonalCancer Institute)iiE实紫杉醇有独特的抗癌机理，1983年开始进入临床试验。1992年美国食品和药物管理局(FDA)批准紫杉醇作为治疗转移性卵巢癌的新药上市，1994年又批准该药用于治疗转移性乳腺癌。目前用于肺癌、结肠癌、支气管癌等的临床试验也有望成功 。但是，制备一例病人所需药物要用3～4棵百年的老紫杉树，而从大约2 000棵稀有的紫杉树皮中只能提取1 kg紫杉醇，并且美国环境保护者正试图将此树列入濒危树种。因此说，紫杉醇的大量临床应用必将靠生物工程，尤其是微生物发酵。发酵工程能为具有巨大潜在价值的新物种创造良好的生长、繁殖条件，并能进行大规模的培养，充分发挥其内在潜力。由于发酵工程具有显著的经济效益、社会效益和生态效益，它将对各领域生产发展作出越来越大的贡献。在附生于红豆杉树皮的真菌发酵液中发现含有紫杉醇，是近年紫杉醇资源研究的重要成就。环境形成的生态复合体以及与此相关的各种生态过程的总合，包括数以百万计的动植物、微生物和它们生物多样性是地球上生命经过几十亿年进化发展的结果。一般为人们所接受的生物多样性概念是指生物及其与所拥有的基因以及它们与环境问形成的复杂的生态系统。生物多样性内涵十分广泛，是地球最显著的特征之一 。结合内生真菌的特点，以下主要简述紫杉醇产生菌在来源和物种方面的生物多样性及对生态系统的重要意义。
1 紫杉醇产生菌的生物多样性
1993年，美国化学家Stierle和植物病理学家Strobe1从短叶红豆杉(Taxus.brevifolia)的韧皮部分离到一株产紫杉醇的内生真菌(endophyfic fun—gi) 。通过采用质谱、色谱(TLC/HPLC)和放射性化学标记等方法，证明分离到的菌的3周培养物中存在紫杉醇及其类似物，含量为24～50μg/L。尽管含量低，但为开发紫杉醇来源提供了一条新的途径，也使真菌学得到了更大的促进和发展。
1.1 紫杉醇产生菌宿主的多样性
根据真菌产生赤霉素和植物产生赤霉素有着共同的生理途径和活性这一原理，1996年，Strobel等 从西藏红豆杉(T.wallachiana)的小枝中分离到可产紫杉醇的内生真菌。将此真菌置于MID培养液中，23 ℃静置2～3周，培养液中的紫杉醇含量可达到峰值，为6o～70 μg/L。在红豆杉树以外的树种中，研究人员也分离到可产紫杉醇的内生真菌。另外，Strobel等 从一种松树(Wollemianobilis)中分离到一株产紫杉醇的内生真菌;li等从秃柏(Taxodium distichum)的树皮、韧皮部和木质部中都分离出产紫杉醇的内生真菌。而其它树种是否也能分离出产紫杉醇的内生真菌，还有待研究。
1.2 紫杉醇产生菌的生态多样性
自1993年Stierle等 从太平洋红豆杉的韧皮部中分离得到产紫杉醇的内生真菌以来，随后在欧亚大陆也分离到产紫杉醇的内生真菌，如邱德有等从云南红豆杉 (T.yunnanens/s)的树皮中分离出一株可产紫杉醇的内生真菌。张理珉等 从云南红豆杉树皮中分离出一株可产紫杉醇的内生真菌。马天有等 从中国红豆杉(T.c—hinesis)树皮中分离得到一株内生真菌，能产紫杉醇，产量为14.20 μg /L。王伟等¨ 从中国红豆杉南方变种(T.chinensis var.mairei)中分离得到6株能产紫杉醇及其类似物的内生真菌。王建峰等 也从南方红豆杉皮层中分离到一株紫杉醇产生菌，发酵产物紫杉醇含量为185.4 t,g/L。1993年，周东坡等 从百年以上的东北红豆杉(T.cuspidata)的枝条与树皮中分离到3株可产紫杉醇的内生真菌，后来又分离到1株。发酵液中紫杉醇的产量可达 51.06～125.70 L。2003年，陈毅坚等¨ 又从云南红豆杉(T.yunnanens/s)中分离得到8株紫杉醇的内生真菌，其中TAX-47、TAX -49的紫杉醇获得率分别为47.302μg /L和31.060 μg /L。
紫杉醇产生菌的宿主多见于裸子植物红豆杉科(Taxaceae)的红豆杉属(Taxus)和澳洲红豆杉属(Austrotaxus)中。前者广泛分布于欧亚大陆和北美，如中国的东北三省、中原地区、云南、贵州、四川、西藏以及美国和加拿大等地区;在寒带、温带及亚热带地区也有分布，但分布星散，极少成林，且生长缓慢。后者仅见于南半球，数量极少。红豆杉属(Taxus)植物为红豆杉科长绿乔木或灌木，全世界约有11种，我国有其中的4种1变种，即西藏红豆杉、东北红豆杉、云南红豆杉、中国红豆杉和南方红豆杉。到目前为止，从这几种红豆杉中都已分离到紫杉醇产生菌。另有报道，从美国的短叶红豆杉(T.brevifolia Nutt.)中也分离出了产紫杉醇的内生真菌。至今已有数十株产紫杉醇的内生真菌问世，充分证明其具有生态多样性 。
另外，真菌是地球上尚待深入研究的最重要的有机体之一。自然界的真菌有数千种小生境，包括与更大的真菌或高等植物共生。内生真菌是指那些在其生活史中的某一段时期生活在植物组织内，且对植物组织没有引起明显病害症状的菌。任何与红豆杉属植物存在物质、能量交换的生物都有可能出现紫杉醇的遗传基因传递，尤其是附生菌类最可能。研究表明，红豆杉中的紫杉醇含量与其种属无明显的相关性，而与红豆杉的产地生态环境密切相关。所以人们有待于从和红豆杉有相同环境要求的其他植物中分离出更多的紫杉醇产生菌，而且红豆杉树的主干和侧枝、枝条的树皮、韧皮部以及皮下部分、根、成熟茎、果实及叶子中的内生真菌的研究已有报道。
1.3 紫杉醇产生菌的物种多样性
物种即生物种，是生物进化链索上的基本环节，它虽然处于不断变异与不断发展之中，但同时也是相对稳定的。据估计现存真菌数为150万种。真菌种类如此丰富，紫杉醇产生菌虽处于研究的初始阶段，但已证明具有丰富的物种多样性 副(见表1)。
另外，张理珉等 从云南红豆杉树皮中分离出80多株内生真菌，并从中筛选出了3株，即Microsphaeropsis onychiuri、Mucor sp. 和Ahernarianhernata。可见分离出的这些菌株90% 以上都具有自己的种属特异性，其中有2株即Taxomycesnndrennon和Nodulisporium sylvifo丌ne是新记录种，且后者是新记录属。1996年从西藏红豆杉中分离到一株产紫杉醇的内生真菌小孢盘多拉毛霉。用免疫学方法筛选，发现不少太平洋红豆杉内生真菌，如青霉、盘多拉毛霉、链孢霉、交链孢霉、鼓孢瘤座霉、盘单毛孢霉等都能产紫杉醇 。总之，产紫杉醇植物内生真菌具有丰富的物种多样性。但目前发现的种类少、数量小、产量低，还有待于研究人员进一步从红豆杉的各个部位，乃至其他植物中分离更多产量更高的内生真菌。
2 紫杉醇产生菌的生物多样性意义
紫杉醇在红豆杉属植物树皮中的含量约为0.01% ，每提取1 kg紫杉醇，要砍伐大约2 000棵树，即便将全部天然资源采伐，也只能满足短期需要，且造成对森林和人类生存环境以及生物多样性不可弥补的损失。因此，紫杉醇的原料保障就成为该药能否成功走向市场的关键因素。紫杉醇内生真菌的分离是近年来发展起来的一种有效解决紫杉醇资源问题的新途径。
3 真菌发酵生产紫杉醇的应用前景
真菌发酵生产紫杉醇进入商业化、产业化的条件：① 良种选育是基础，必须选育优质的高产菌株;② 以现代生物技术提升紫杉醇产生菌的潜力。目前发现的菌株产量最高为185.4μg /L，未能达到大规模工业化生产的要求。因此仍然需要解决若干技术关键。可喜的是以周东坡教授为首的研究小组1993年从东北红豆杉树皮中分离到3株可产紫杉醇的内生真菌，即HQDs 、HQDa 和HQD “ 。经形态学鉴定HQD 为侧孢座腔菌属(Pleurocytospora taxi)，HD为链格孢属(AlternariaTaxi)(葛箐平等，2003，待发表)，而HQD弱和HQDa为树状多节孢 (Nodulisporium sylvifome)，是我国一新记录属，新记录种 。现已对HQD 进行了原生质体诱变、双亲灭活原生质体融合，构建了紫杉醇产生菌的工程菌株TPF—I，产量由原来的51.06～125.70μg/L提高N448.52μg/L，并进行了 2.8 L和10 L发酵罐发酵工艺试验，结果表明，发酵液中紫杉醇含量达406.95μg/L和395.12 ttg/L(平均值)，且产量稳定。在今后几年内，我们将对菌株不断地进行选育提高，同时进行中间试验和生产试验，以期实现工业化生产。
上一篇：真菌感染157株药敏试验结果分析（2）
下一篇：真菌染色新方法的探索
海博微信公众号
海博天猫旗舰店
