豬苓與蜜環菌化學成分研究的相關分析進展

黃靖雯 賴長江生 袁媛 張敏 周駿輝 黃璐琦

[摘要]共生的豬苓Polyporus umbellatus與蜜環菌Armillaria mellea均為藥食兼用真菌，具有降血糖、調節免疫、抑制腫瘤等多種生物活性。豬苓菌核經菌絲體發育而來，其生長過程與共生蜜環菌有關；受其侵染，豬苓菌絲體可形成菌核。該文通過分析豬苓菌絲體、菌核和蜜環菌的化學成分，發現三者均含有甾體和含氮雜環等化合物，且豬苓菌核與蜜環菌中還含有三萜類次生代謝產物。豬苓菌核及其菌絲體的甾體種類存在顯著差異，但部分成分存在一定的相關性。此外，豬苓菌核還特有長鏈脂肪酸、酰胺和苯酚等多種化合物，推測這些可能是因蜜環菌入侵而形成的多種次生代謝產物；而蜜環菌自身主要產生倍半萜、二萜等物質。豬苓與蜜環菌的化合物含量、種類與其共生繁殖密切相關，目前尚需對二者的共生機制進行深入研究，為提高二者產量及質量提供科學依據。

[關鍵詞]蜜環菌； 豬苓菌核； 豬苓菌絲體； 化學成分； 共生； 次生代謝

Correlative analysis advance of chemical constituents of

Polyporus umbellatus and Armillaria mellea

HUANG Jingwen1，2， LAI Changjiangsheng2*， YUAN Yuan2*， ZHANG Min3， ZHOU Junhui2， HUANG Luqi2

（1 School of Traditional Chinese Medicine， Guangdong Pharmaceutical University， Guangzhou 510006， China；

2 State Key Laboratory of Daodi Herbs， National Resource Center for Chinese Materia Medica， China Academy of

Chinese Medical Sciences， Beijing 100700， China；

3 Hubei Mengyang Pharmaceutical Co， Ltd， Jingmen 448124， China）

[Abstract]Medicinal Polyporus umbellatus is the dry sclerotia of P umbellatus， with the effect of diuresis； Armillaria mellea is a parasitic fungus which can infect plants up to 300 genera， with sedative， anticonvulsant and some other biological activities As the medicinal value of P umbellatus and A mellea is increasingly wide concerned， the market quantity demanded of them is gradually increased and the demand outstrips the supply The symbiotic A mellea and P umbellatus are both the medicinal and edible fungi with diverse activities， including hypoglycemic action， improve immunity and antitumor and so on The growth of the sclerotia forming from the mycelium of P umbellatus is related to the infection of the symbiotic A mellea and their secondary products In this study， by comparing the chemical constituents of the mycelium and sclerotia of P umbellatus and A mellea， we found that they all produced steroids and nitrogencontaining heterocycles. The sclerotia of P umbellatus and A mellea also produced triterpenes secondary metabolites In addition， the mycelium and infected sclerotia of P umbellatus mainly produced different steroids， and the sclerotia produced some other special secondary metabolites， such as longchain fatty acids， ceramides， phenol and so on By analyzing above all kinds of differences， speculated that these may be caused by the infection of the symbiotic A mellea which mainly produced sesquiterpenes， diterpenes and other secondary metabolites The contents and types of compounds of P umbellatus and A mellea are closely related to their symbiosis and reproduction， therefore， many symbiosis mechanisms should be found by utilizing more molecular biology technology to elucidate this complex symbiotic infection and provide scientific basis for improving the yield and quality of P umbellatus and A mellea.

[Key words]Armillaria mellea； sclerotia of Polyporus umbellatus； mycelium of Polyporus umbellatus； chemical constituents； symbiotic relationship； secondary metabolites

豬苓又名豬屎苓、雞屎苓、豬靈芝和豬茯苓等，為多孔菌科真菌豬苓Polyporus umbellatus （Pers） Fries的干燥菌核，具有利水滲濕的功效，用于治療小便不利，水腫，泄瀉，淋濁，帶下[1]。隨著不斷深入研究發現，豬苓還具有多種功效，例如：豬苓中所含的多糖化合物具有調節免疫和抗腫瘤作用[2]；甾體化合物具有利尿和治療慢性腎衰竭的作用[3]等。近年來，豬苓作為一種常用的真菌類中藥材，其藥用價值得到不斷開發，市場需求量不斷提高，這已導致豬苓供不應求[45]。

蜜環菌Armillaria mellea（Vahl ex Fr）為一類兼性寄生高等真菌，可侵染植物多達300個屬[6]，是豬苓的共生真菌。研究發現，蜜環菌中含有多糖、倍半萜和嘌呤等多種活性成分，具有鎮靜、抗驚厥、降血脂等功效，而且其中的多糖成分還具有較強的調節免疫、抗腫瘤、抗炎和抗輻射等作用，是中國傳統的保健藥材之一。隨著對其功效以及藥理活性的不斷深入研究，蜜環菌的滋補防病功效受到廣泛認可[78]。隨著人們對豬苓和蜜環菌需求量的日益加大，如何提高二者的產量以及質量已成為亟待解決的問題。

豬苓菌核與蜜環菌共生時，可通過反入侵方式吸收蜜環菌菌絲間隙中的營養，促進菌核生長[910]，提高自身產量。當蜜環菌貼附豬苓菌核后，產生側枝，進而以無殼菌索形態侵入菌核，調控酶解途徑進行融合；與此同時，豬苓菌核在應對蜜環菌入侵過程中，將逐步產生大量結晶，富集在這一過程中生成的次生代謝產物，引發蜜環菌菌絲細胞破裂，抵御蜜環菌侵染；除此之外，豬苓菌核中還出現由少量木質化菌絲和厚壁菌絲組成的疏松帶狀隔離腔，且伴隨蜜環菌的持續入侵，菌絲逐漸增多并排列緊密[11]，有效抵御入侵。

豬苓可吸收蜜環菌的營養物質來供己生長，而且其化合物多樣性還可能與抵御蜜環菌入侵有關。二者可能通過共生產生的次生代謝產物調節各自生長。為此，作者通過查閱大量文獻，從次生代謝產物角度，分析豬苓菌核及其菌絲體和蜜環菌的化學成分異同，推測二者的相關性，為進一步研究豬苓與蜜環菌共生機制，為提高其產量以及質量提供依據。

1化學成分

11豬苓的化學成分

111豬苓菌核

1111甾體化合物經研究發現，豬苓菌核中化學成分主要為甾體。到目前為止，從豬苓中分離得到25個甾體化合物1～4，6～26[1216]，以麥角甾醇骨架和孕酮骨架類型為主，見圖1。

1112其他類型化合物在豬苓菌核中還發現20個其他類型化合物，包括長鏈脂肪酸27～28[17]，蒽醌29～31[16，1819]，腺苷32[2022]，三萜45，46[12]及有機酸[23]等，見圖2。

112豬苓菌絲體

1121甾體化合物豬苓菌絲體經多步色譜分離、光譜和質譜鑒定后，共發現5個甾體化合物1，3，5，7，8[2425]，見圖1。

1122其他類型化合物此外，還發現包括神經酰胺39，脂肪酸酯28，有機酸35，38，其他含氮雜環3個32～34[2425]，見圖2。

12蜜環菌化學成分

蜜環菌化學成分的研究集中于20世紀70年代末至90年代初，主要針對菌絲體。隨著分離手段及NMR結構鑒定技術的不斷發展，蜜環菌子實體、菌索和發酵液中的成分也有了系統研究，共鑒定出伊魯烷型倍半萜（protoilludane）、二萜（diterpenoids）、三萜（triterpenoids）、腺苷（adenosine）、甾體（steroids）及有機酸（organic acid）等多種化學成分；與此同時，在豬苓菌核及菌絲體中也發現了包括甾體（steroids），蒽醌（anthraquinones），三萜（triterpenoids），核苷（nucleosides），生物堿（alkaloids），酰胺（ceramides）及有機酸（organic acid）等化學成分。

121甾體化合物

到目前為止，從蜜環菌中共分離得到8個甾體化合物[26]，均為β谷甾醇類型，其中化合物49的B環連有過氧鍵，化合物51連有氧鍵，見圖3。

122腺苷化合物

此外，從蜜環菌中分離得到6個腺苷化合物[27]，見圖4。

123三萜化合物

在蜜環菌中分離得到6個木栓烷型三萜化合物[2829]，均為齊墩果烷型，其中化合物63，64，66的A環2位上均連有羥基或者羰基，見圖5。

124二萜化合物

從蜜環菌中分離得到的7 個二萜酸化合物[30]，均為三環二萜，見圖6。

125倍半萜化合物

現今，在蜜環菌中共被分離出55個倍半萜[3146]，其母核結構為protoilludane型倍半萜醇，且在5位均連有鄰甲基苯甲酸酯，見圖7。

13成分的比較

將蜜環菌與豬苓菌核及其菌絲體中化學成分進行系統比較，結果見表1。豬苓菌核由菌絲體發育而成，因此二者的

主要成分均為甾體化合物，但從表1中可以發現，兩者所含的甾體化合物并不完全相同；此外，豬苓菌核中還含有一些獨有的化學成分，例如三萜、蒽醌、含氧雜環等。因此，推測豬苓菌核中某些化合物成分的變化與菌核發育或豬苓蜜環菌共生可能有關。

2討論

蜜環菌作為一種分布廣泛的真菌，不但可以單獨發育成菌絲體，而且可以侵染多種植物與之共生。其中蜜環菌與豬苓在發育生物學上的共生關系已經得到闡明[47]。植物次生代謝產物具有抗逆及防御病蟲害等生理作用[48]，然而在共

生過程中彼此是否存在次生代謝產物互作卻未見報道。因此，本文比較了豬苓菌核與蜜環菌次生代謝產物的異同，這對深入分析兩者的共生關系具有非常重要的科學意義，也利于豬苓和蜜環菌的開發利用。

21豬苓菌核及其菌絲體的化合物比較分析

豬苓菌核由其菌絲體發育而來，二者主要活性物質均為甾體，但甾體種類存在一定差異。其中在菌核中發現25種甾體化合物，在菌絲體中只發現4種，見表1。在豬苓菌絲體和菌核中均發現ergosterol（1）、ergosta7，22dien3one（3）和polyporusterone A（7），但在菌核中還發現了其他大量甾體化合物，包括1和3的衍生物（如甾體化合物2，4，6，16，21，24，26）以及polyporusterone類似物（如化合物8～13）等。由此推測，在菌絲體形成菌核的過程中，某些甾體化合物經過氧化等一系列生理生化反應，形成了新的甾體次生代謝產物。同時，在菌核中還發現了甾體化合物的前體物質長鏈脂肪酸27和28及其次生代謝物39～41，其中長鏈脂肪酸28可能在水解酶的作用下形成化合物27，且酰胺化合物39和41也可由長鏈脂肪酸27經體內催化合成。上述化合物是否在菌核發育中發揮重要的生理作用，還需要進一步研究。

當豬苓受到蜜環菌侵染后，其體內可生成多種水解酶以抵御蜜環菌入侵[49]。豬苓菌核中具有含氧雜環（36）和糖類（42）化合物，如含氧雜環5hydroxymethylfurfuraldehyde（36）以及糖類Dmannitol（42）均可能為水解產物，但也可能是經后續提取處理產生的化學副產物。

受侵染后的豬苓菌核次生壁加厚，菌核中特有的苯酚化合物（43，44）可能與次生壁形成及其加厚有關。與初生壁相比，次生壁除含有纖維素和半纖維素外，還含有木質素類芳香聚合物，其可在細胞壁中與纖維素緊密交聯形成致密網狀結構，抑制細胞進一步伸長，從而增強細胞壁的機械支持力及抗病原能力[50]。此外，苯酚、萜類等化合物也是宿主植物為抵御外來病菌侵染而產生的次生代謝產物[51]。

22豬苓菌核與蜜環菌化合物比較分析

通過比較豬苓與蜜環菌化合物種類后發現二者均含有甾體、含氮雜環及三萜化合物，見表1。其中甾體化合物麥角甾醇是細胞膜的重要組成部分，可參與細胞膜的識別和調節等生理功能[5253]；含氮雜環化合物32～34，54～61主要是核酸化合物，表明以上兩者均為真菌生命活動的必需物質。此外，蜜環菌中含有多種三萜化合物（45，62～66），而豬苓菌絲體不含有，但菌核中含有三萜化合物45，但豬苓菌絲中是否不含三萜化合物45還需要進一步實驗確證。在此基礎上，可深入探討在蜜環菌與豬苓共生的過程中是否發生了次生代謝產物的相互傳遞；或者在蜜環菌入侵后，豬苓菌核中的某些基因是否因受刺激而表達，從而生成新的三萜化合物等關鍵問題。

3結論

通過比較豬苓菌絲體、菌核以及蜜環菌的代謝產物，發現三者化合物的種類存在差異，但有部分化合物間又具有一定的聯系，表現為豬苓菌核中甾體化合物的種類顯著高于其菌絲體和蜜環菌，但三者均富含麥角甾醇和核酸等真菌生命活動的必需物質，這可能與物種間進化及基因選擇性表達有關。因此，還需要對豬苓與蜜環菌進行更加深入的研究，揭示其復雜的共生關系，為提高其產量和質量、定向高效生產與開發奠定基礎。

[參考文獻]

[1]中國藥典 一部[S] 2015： 318

[2]侯敢，黃迪南，祝其鋒 豬苓多糖對小鼠腹腔巨噬細胞一氧化氮生成的影響及其機理[J] 中國老年學雜志， 2000（4）： 233

[3]趙英永 中藥豬苓的化學成分及其藥理學研究[D] 西安：西北大學， 2010

[4]劉漢卿，郭勇全，肖萍，等 豬苓的研究與應用[J] 廣州化工， 2010， 38（10）： 40

[5]夏琴，周進，李敏，等 豬苓種植生產的研究進展[J] 中藥與臨床， 2015， 6（2）： 119

[6]Ota Y， Intini M， Hattori T Genetic characterization of heterothallic and nonheterothallic Armillaria melleasensu stricto [J] Mycol Res， 2000， 104（9）： 1046

[7]劉景圣，袁媛，田忠華 蜜環菌的活性成分研究及其在功能性食品中的應用[J] 食品科學， 2003， 24（6）： 165

[8]楊淑云，林遠崇，羿紅，等 珍稀食藥用菌——蜜環菌的開發與應用[J] 生物學雜志， 2007， 24（3）： 52

[9]王漢臣 世界蜜環菌屬系統學研究進展[J] 重慶師范大學學報： 自然科學版， 2010， 27（1）： 62

[10]趙俊，戴玉成，秦國夫，等 新的中國蜜環菌生物種[J] 菌物學報， 2008， 27（2）： 156

[11]郭順星，徐錦堂 蜜環菌侵染后豬苓菌核防御結構的發生及功能[J] 真菌學報， 1993（4）： 283

[12]Lee H S， Hwang I H， Kim J A， et al ChemInform abstract： isolation of protein tyrosine phosphatase 1B inhibitory constituents from the sclerotia of Polyporus umbellatus Fries[J] Chem Inform， 2011， 42（25）： 697

[13]Sun Y， Yasukawa K New antiinflammatory ergostanetype ecdysteroids from the sclerotium of Polyporus umbellatus[J] Bioorg Med Chem Lett， 2008， 18（11）： 3417

[14]Zhou W W， Lin W H， Guo S X Two new polyporusterones isolated from the scleratia of Polyporus umbellatus[J] Chem Pharm Bull， 2007， 55（8）： 1148

[15]Ohta K， Yaoita Y， Matsuda N， et al Sterol constituents from the sclerotium of Polyporus umbellatus Fries[J] Nat Med， 1996， 50： 179

[16]Ohsawa T， Yukawa M， Takao C， et al Studies on constituents of fruit body of Polyporus umbellatus and their cytotoxic activity[J] Chem Pharm Bull， 1992， 40（1）： 143

[17]Yosioka I， Yamamoto T The constituents of chuling 2hydroxytetracosanoic acid[J] Yakugaku Zasshi， 1964， 84（84）： 742

[18]Zhou W W， Guo S X Studies on the chemical constituents of the sclerotia of Polyporus umbellatus[J] Acta Pharm Sin， 2007， 42： 259

[19]Zheng S Z， Yang H P， Ma X M， et al Two new polyporusterones from Polyporus umbellatus[J] Nat Prod Res， 2004， 18（5）： 403

[20]Guo W J， Xing Y M， Chen J， et al Growth Promoting Effects of Water Extract of Armillaria mellea Rhizomorph on mycelia of Polyporus umbellatus[J] Cryptogamie Mycol， 2015， 32（2）： 171

[21]Zhao Y， Yang L， Wang M， et al 1βhydroxylfriedelin， a new natural pentacylic triterpene from the sclerotia of Polyporus umbellatus[J] J Chem Res， 2009， 2009： 699

[22]Zhou W W， Guo S X Components of the sclerotia of Polyporus umbellatus[J] Chem Nat Compd， 2009， 45（1）： 124

[23]Zhao Y Y， Chao X， Zhang Y M， et al Cytotoxic steroids from Polyporus umbellatus[J] Planta Med， 2010， 76（15）： 1755

[24]陳曉梅，周微微，王春蘭，等 豬苓菌絲體的化學成分研究[J] 中國現代中藥， 2014， 16（3）： 187

[25]周微微 豬苓菌核及發酵菌絲體化學成分研究及質量分析[D] 北京：北京協和醫科大學， 2008

[26]張嘉，楊延旗，淡海，等 蜜環菌的化學成分[J] 西北植物學報， 2002， 22（4）： 952

[27]Naoharu W， Tadashi O， Masaharu T， et al A novel N6substituted acenosine isolated from Armillaria melleaas a cerebralprotecting compound [J] Planta Med， 1990， 56（1）： 48

[28]Guo W J， Guo S X， Yang J S， et al Triterpenes and steroids from Armillaria mellea， Vahl ex Fr[J] Biochem Syst Ecol， 2007， 35（11）： 790

[29]Guo W J， Guo S X Triterpene from Armillaria mellea[J] Chem Nat Compd， 2011， 46（6）： 995

[30]William A A， John B M Metabolites of the honey mushroom， Armillaria mellea[J] Can J Chem， 1987， 65（7）： 7

[31]Yang J S， Su Y L， Wang Y L， et al Isolation and structure of two new sesquiterpenoid aromatic esters： armillarigin and armillarikin[J] Planta Med， 1989， 55（5）： 479

[32]Yang J S， Chen Y W， Feng X Z， et al Isolation and structure elucidation of armillaricin1[J] Planta Med， 1989， 55（6）： 564

[33]Li Z， Wang Y， Jiang B， et al Structure， cytotoxic activity and mechanism of protoilludane sesquiterpene aryl esters from the mycelium of Armillaria mellea[J]. J Ethnopharmacol， 2016， 184： 119

[34]楊峻山，蘇亞倫，王玉蘭，等 蜜環菌菌絲體化學成分的研究（Ⅴ） [J] 藥學學報， 1990， 25（1）： 24

[35]楊峻山，蘇亞倫，王玉蘭，等 蜜環菌菌絲體化學成分的研究（Ⅵ） [J] 藥學學報， 1990， 25（5）： 353

[36]楊峻山，蘇亞倫，王玉蘭，等 蜜環菌菌絲體化學成分的研究（Ⅶ） [J] 藥學學報， 1991， 26（2）： 117

[37]Yang J S， Su Y L， Wang Y L， et al Two novel protoilludance norsesquiterpenoid esters， armillasin and armillatin， from Armillaria mellea[J] Planta Med， 1991， 57（5）： 478

[38]Dervilla M X D， Rhona M H， Donal C， et al Sesquiterpene aryl esters from Armillaria mellea[J] Phytochemistry， 1990， 29（8）： 2569

[39]Dervilla M X D， Rhona M H Armillane， a saturated sesquiterpene ester from Armillaria mellea[J] Phytochemistry， 1990， 29（1）： 179

[40]Dervilla M X D， Fumiko A， Donal J C， et al Antibacterial sesquiterpene aryl esters from Armillaria mellea[J] J Nat Prod， 1985， 48（1）： 10

[41]楊峻山，叢浦珠 蜜環菌菌絲體中倍半萜醇芳香酸酯的質譜研究[J] 化學學報， 1988， 46（11）： 1093

[42]Chen C， Kuo Y， Cheng J， et al Three new sesquiterpene aryl esters from the mycelium of Armillaria mellea[J] Molecules， 2015， 20（6）： 9994

[43]Dervilla M X D， Paul F Q， Donal J C， et al Two new sespuiterpene esters from Armillarim mellea[J] Phytochemistry， 1987， 26（11）： 3075

[44]Misiek M， Williams J， Schmich K， et al Structure and cytotoxicity of arnamial and related fungal sesquiterpenearyl esters[J] J Nat Prod， 2009， 72（10）： 1888

[45]楊峻山，蘇亞倫，于德全，等 原伊魯焼型倍半萜醇芳香酸酯的碳譜研究[J] 波譜學雜志， 1992， 9（4）： 381

[46]Dervilla M X D， Tenji K， Olive D， et al Sesquiterpenearyl esters from Armillaria tabescens[J] Phytochemistry， 1997， 44（8）： 1473

[47]徐楠 蜜環菌的化學成分及生物活性研究[D] 長春： 吉林農業大學， 2012

[48]林桂權 植物次生代謝產物及其在環境脅迫中的抵御作用[J] 福建稻麥科技， 2009， 27（3）： 39

[49]邢曉科，郭順星 伴生菌對豬苓幾種酶活性的影響[J] 中國中藥雜志， 2004， 29（4）： 310

[50]程曦，郝懷慶，彭勵 植物細胞壁中纖維素合成的研究進展[J] 熱帶亞熱帶植物學報， 2011， 19（3）： 283

[51]張華，孫紀全，包玉英 叢枝菌根真菌影響植物次生代謝產物的研究進展[J] 農業生物技術學報， 2015， 23（8）： 1093

[52]李靜，周立剛，文成敬 真菌甾體化合物的研究進展[J] 天然產物研究與開發， 2008， 20（1）： 165

[53]鄧玉清，王紀，虞龍 微生物麥角甾醇的研究進展[J] 微生物學雜志， 2001， 21（3）： 45

[責任編輯丁廣治]