内生真菌在中药现代化中的作用(1)
[摘要]中药现代化是中药走出国门、为国际所认可和接受的必要基础，是振兴传统中药产业的必经之路。在中药现代化进程中存在着各种挑战；重金属超标、有效成分含量低创新性弱、中药资源利用与保护间的矛盾等。如何应用生命科学的新理论新技术来解决这些问题已成为当务之急。近年研究发现，内生真菌在药用植物生长发育等过程中发挥着不可替代的积极作用，对中药材生产的质和量影响较大。故该文对内生真菌在揭示药用植物道地性、中药材栽培种植、资源保护和开发利用等方面的作用进行阐述，探讨其在中药现代化中的应用前景，以期为促进中药现代化的发展提供新思路、新动力。
[关键词]内生真菌；中药现代化；作用
中药现代化是在继承与发扬传统中药优势和特色的基础上，严格遵循国际认可的标准规范，充分利用现代科学技术对中药进行研究、开发、生产、管理，最终研制出以“高品质”、“高技术”、“高国际化”为显著特征的现代中药，使中药产业成为具有强大国际竞争力的现代产业的过程。从1996年，我国正式提出中药现代化的口号至今，中药产业取得了长足的进步，但同时也面临着各种挑战。重金属含量超标、有效成分含量低、创新性弱、中药资源利用与保护间的矛盾等始终困扰着中药现代化的发展。如何应用现代生命科学的新理论新技术解决这些问题成为当务之急。
内生真菌(endophytic fungi)是指那些在其生活史中的某一段时期生活在植物组织内，对植物组织没有引起明显病害症状的真菌。它们遍布于各种植物组织中，并为植物带来多种益处，如提高抗病虫害、抗盐渍、抗旱能力，促进植物的生长、分蘖，促进植物对氮、磷的吸收利用等，是现代生命科学的一大研究热点，而中药资源80%来源于药用植物，这意味着，内生真菌在中药领域同样有着不可忽视的积极作用。鉴此，本文将从道地药材形成机制、中药材生产及资源开发保护等方面，由理论到实践，由基础到应用，较全面地阐述内生真菌在中药现代化中的作用，以期为促进中药现代化的发展提供新思路、新动力。
1内生真菌在揭示道地药材形成机制方面的作用
道地药材是特定自然生态环境的地域内所产的名优正品药材，是中药材的精粹所在。长期以来，为了能给中药材生产提供更多的理论指导，人们在探索道地药材形成机制方面做了大量的工作，但总体而言多集中于特定的气候、水分、土壤、海拔等宏观生态条件，对与药用植物密切相关的内部微环境研究甚少。直至近些年，随着人们对内生真菌认识的不断深入，内生真菌在道地药材形成过程中的作用才越来越清晰。
首先，内生真菌影响着药用植物的空间地理分布。不少研究表明，在自然界兰科种群中经常出现显著空间聚类现象的一个重要原因，即与生境中内生真菌的丰富度有关____兰科种子离母本越远，必要菌根真菌丰富度越低，萌发成功率越小。而在不同地区，植物内生真菌的种类和丰度有着很大的差异。Tinatin对Chui valley山谷的植被进行了内生真菌分离研究，发现生长在海拔1601～2085m的植株所分离出的内生真菌的种类是海拔2530～3284m植株所分出种类的5倍以上。类似的结果在赵飞的研究中也得到体现。此外，蔡晓布等发现即便内生真菌的优势属相同，但在不同环境中其孢子密度、相对丰度和重要值亦具明显差异。这些差异反映到宿主植物上，最直接的表现即是宿主植物，尤其是那些必须依赖某类内生真菌提供营养物质才能顺利完成其生活史的植物，其分布区域受到限制。换言之，内生真菌是道地药材在特定区域分布的重要原因之一。
除地域专化性，更多的研究表明内生真菌的种群结构与药用植物的品质问存在一定的相关性。王萌等对25个产地丹参中内生真菌的Shannon指数(H)与有效成分进行相关性分析，结果显示内生真菌的丰富性和多样性与丹参主要有效成分丹参素、丹酚酸R的合成和积累呈正相关关系。于海宁等对不同产地仙鹤草中内生真菌的种类和分布进行比较，发现以浙江产的仙鹤草内生真菌的种类最丰富，而浙江产仙鹤草为道地药材，其药用品质最佳。这意味着不同产地的同一药用植物拥有不同的内生真菌种群。而不同的内生真菌以各自不同的方式影响着宿主植物的性状、生长以及有效成分的积累，成为了道地药材与非道地药材品质差异的一个重要原因。
2内生真菌促进药用植物生态种植
研究道地药材的形成机制是发展中药产业过程中保证药材道地性的基础，是指导药用植物合理引种栽培、CAP基地科学规划的重要依据。但仅这些对于药用植物规范化、科学化栽培管理还不够，不良的土壤、不科学的追肥都可能导致所种植的药用植物达不到中药现代化的要求。因此，在科学理论指导下加强药用植物的生态种植，生产绿色药材极为必要而大量研究证实，内生真菌在这方面具有独特的优势。
2.1修复中药材栽培土壤 随着工业化发展和农药化肥不合理使用等加剧，土壤重金属污染已成为一个不可忽视的问题。寻找一个高效、环保的土壤修复方法，从源头上减少中药材重金属污染刻不容缓。据报道，不少植物的内生真菌具有吸附重金属的能力，如从马齿苋中分离的一株内生真菌Lasiodiplodia sp.MXSF31对镉(Cd)、铝(Pb)和锌(Zn)的吸附作用就相当明显。而丛枝菌根真菌菌丝体对Cd的吸附量更是达到了相当于自身干物质质量的13.3%。究其作用机制主要有2个方面，一是内生真菌含有能与过量重金属起螯合作用的半胱氨酸等有机配位体；二是内生真菌丝体细胞壁中带负电荷的自由氨基酸、羧基、羟基、磷酸根以及巯基基团等，对带正电荷的重金属离子具有很强的吸附作用。然而，相比于内生真菌自身作用，植物和内生真菌形成的共生系统对土壤重金属污染的修复作用更为突出Ren等在20 mg·L-1Cd胁迫条件下，发现共生苇状羊茅的重金属耐受性和吸附率明显提高，吸附率甚至达到了对照2.41倍。而Abdul等对内生真菌Penicillium funiculosum LHTB6-植物共生体系的进一步研究发现，内生真菌具有减少重金属诱导的电解外渗和脂质过氧化作用，从而减弱谷胱甘肽活性和脱落酸的合成，提高宿主对重金属的耐受性和转移率这说明内生真菌-植物共生体在土壤重金属污染修复方面具有明显的可行性和实用性而相比于耗时耗力且常可能导致二次污染的常规物理化学修复方法，这种内生真菌一植物共生体修复土壤的方式无疑更适用于药用植物栽前土壤的修复工程 (李标 李清 唐坤 郭顺星)
[关键词]内生真菌；中药现代化；作用
中药现代化是在继承与发扬传统中药优势和特色的基础上，严格遵循国际认可的标准规范，充分利用现代科学技术对中药进行研究、开发、生产、管理，最终研制出以“高品质”、“高技术”、“高国际化”为显著特征的现代中药，使中药产业成为具有强大国际竞争力的现代产业的过程。从1996年，我国正式提出中药现代化的口号至今，中药产业取得了长足的进步，但同时也面临着各种挑战。重金属含量超标、有效成分含量低、创新性弱、中药资源利用与保护间的矛盾等始终困扰着中药现代化的发展。如何应用现代生命科学的新理论新技术解决这些问题成为当务之急。
内生真菌(endophytic fungi)是指那些在其生活史中的某一段时期生活在植物组织内，对植物组织没有引起明显病害症状的真菌。它们遍布于各种植物组织中，并为植物带来多种益处，如提高抗病虫害、抗盐渍、抗旱能力，促进植物的生长、分蘖，促进植物对氮、磷的吸收利用等，是现代生命科学的一大研究热点，而中药资源80%来源于药用植物，这意味着，内生真菌在中药领域同样有着不可忽视的积极作用。鉴此，本文将从道地药材形成机制、中药材生产及资源开发保护等方面，由理论到实践，由基础到应用，较全面地阐述内生真菌在中药现代化中的作用，以期为促进中药现代化的发展提供新思路、新动力。
1内生真菌在揭示道地药材形成机制方面的作用
道地药材是特定自然生态环境的地域内所产的名优正品药材，是中药材的精粹所在。长期以来，为了能给中药材生产提供更多的理论指导，人们在探索道地药材形成机制方面做了大量的工作，但总体而言多集中于特定的气候、水分、土壤、海拔等宏观生态条件，对与药用植物密切相关的内部微环境研究甚少。直至近些年，随着人们对内生真菌认识的不断深入，内生真菌在道地药材形成过程中的作用才越来越清晰。
首先，内生真菌影响着药用植物的空间地理分布。不少研究表明，在自然界兰科种群中经常出现显著空间聚类现象的一个重要原因，即与生境中内生真菌的丰富度有关____兰科种子离母本越远，必要菌根真菌丰富度越低，萌发成功率越小。而在不同地区，植物内生真菌的种类和丰度有着很大的差异。Tinatin对Chui valley山谷的植被进行了内生真菌分离研究，发现生长在海拔1601～2085m的植株所分离出的内生真菌的种类是海拔2530～3284m植株所分出种类的5倍以上。类似的结果在赵飞的研究中也得到体现。此外，蔡晓布等发现即便内生真菌的优势属相同，但在不同环境中其孢子密度、相对丰度和重要值亦具明显差异。这些差异反映到宿主植物上，最直接的表现即是宿主植物，尤其是那些必须依赖某类内生真菌提供营养物质才能顺利完成其生活史的植物，其分布区域受到限制。换言之，内生真菌是道地药材在特定区域分布的重要原因之一。
除地域专化性，更多的研究表明内生真菌的种群结构与药用植物的品质问存在一定的相关性。王萌等对25个产地丹参中内生真菌的Shannon指数(H)与有效成分进行相关性分析，结果显示内生真菌的丰富性和多样性与丹参主要有效成分丹参素、丹酚酸R的合成和积累呈正相关关系。于海宁等对不同产地仙鹤草中内生真菌的种类和分布进行比较，发现以浙江产的仙鹤草内生真菌的种类最丰富，而浙江产仙鹤草为道地药材，其药用品质最佳。这意味着不同产地的同一药用植物拥有不同的内生真菌种群。而不同的内生真菌以各自不同的方式影响着宿主植物的性状、生长以及有效成分的积累，成为了道地药材与非道地药材品质差异的一个重要原因。
2内生真菌促进药用植物生态种植
研究道地药材的形成机制是发展中药产业过程中保证药材道地性的基础，是指导药用植物合理引种栽培、CAP基地科学规划的重要依据。但仅这些对于药用植物规范化、科学化栽培管理还不够，不良的土壤、不科学的追肥都可能导致所种植的药用植物达不到中药现代化的要求。因此，在科学理论指导下加强药用植物的生态种植，生产绿色药材极为必要而大量研究证实，内生真菌在这方面具有独特的优势。
2.1修复中药材栽培土壤 随着工业化发展和农药化肥不合理使用等加剧，土壤重金属污染已成为一个不可忽视的问题。寻找一个高效、环保的土壤修复方法，从源头上减少中药材重金属污染刻不容缓。据报道，不少植物的内生真菌具有吸附重金属的能力，如从马齿苋中分离的一株内生真菌Lasiodiplodia sp.MXSF31对镉(Cd)、铝(Pb)和锌(Zn)的吸附作用就相当明显。而丛枝菌根真菌菌丝体对Cd的吸附量更是达到了相当于自身干物质质量的13.3%。究其作用机制主要有2个方面，一是内生真菌含有能与过量重金属起螯合作用的半胱氨酸等有机配位体；二是内生真菌丝体细胞壁中带负电荷的自由氨基酸、羧基、羟基、磷酸根以及巯基基团等，对带正电荷的重金属离子具有很强的吸附作用。然而，相比于内生真菌自身作用，植物和内生真菌形成的共生系统对土壤重金属污染的修复作用更为突出Ren等在20 mg·L-1Cd胁迫条件下，发现共生苇状羊茅的重金属耐受性和吸附率明显提高，吸附率甚至达到了对照2.41倍。而Abdul等对内生真菌Penicillium funiculosum LHTB6-植物共生体系的进一步研究发现，内生真菌具有减少重金属诱导的电解外渗和脂质过氧化作用，从而减弱谷胱甘肽活性和脱落酸的合成，提高宿主对重金属的耐受性和转移率这说明内生真菌-植物共生体在土壤重金属污染修复方面具有明显的可行性和实用性而相比于耗时耗力且常可能导致二次污染的常规物理化学修复方法，这种内生真菌一植物共生体修复土壤的方式无疑更适用于药用植物栽前土壤的修复工程 (李标 李清 唐坤 郭顺星)