紫花地丁根際菌的篩選鑒定及活性物質(zhì)初步研究

姜 爽，崔健麗，樸喜航，郭寰宇，宋丹寧，李文杰，周東月，胡樹毅，郭 焱*

（1.長(zhǎng)春中醫(yī)藥大學(xué)，長(zhǎng)春 130117；2.吉林大學(xué)第四醫(yī)院，長(zhǎng)春 130022）

抗生素在預(yù)防和治療由微生物引起的感染性疾病方面發(fā)揮了重要作用，但隨著耐藥菌株的出現(xiàn)，感染性疾病的治療愈發(fā)困難[1-2]。微生物是多種生物活性物質(zhì)的重要來(lái)源，隨著研究的深入，從普通環(huán)境中分離出新的微生物及生物活性物質(zhì)越來(lái)越難[3]。因此，研究者們開(kāi)始把目光轉(zhuǎn)向一些新的特殊環(huán)境，研究表明，從藥用植物根際土壤中分離得到的許多微生物均具有重要的生物活性[4-7]。紫花地丁是傳統(tǒng)中藥之一，性寒、味微苦，有涼血消腫、清熱解毒之功效，主要用于毒蛇咬傷、丹毒腫痛、乳癰腸癰、癰腫疔瘡等癥[8]。現(xiàn)代藥理學(xué)研究表明，紫花地丁具有較好的抗炎、抑菌、抗病毒及抗腫瘤活性[9]。因此，本研究擬從紫花地丁根部土壤中分離、篩選出具有拮抗致病菌活性的菌株，并進(jìn)行菌株的分類及抗菌活性物質(zhì)分析，為進(jìn)一步的應(yīng)用奠定基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 材料 供試土樣來(lái)源于藥用植物紫花地丁根部土壤；供試細(xì)菌大腸埃希菌Escherichia coli、金黃色葡萄球菌 Staphylococcus aureus、表皮葡萄球菌Staphylococcus epidermidis、銅綠假單胞菌Pseudomonas aeruginosa、費(fèi)氏檸檬酸桿菌Citrobacter freundii由吉林大學(xué)第四醫(yī)院檢驗(yàn)科提供；供試培養(yǎng)基為改良高氏培養(yǎng)基、改良高氏液體培養(yǎng)基、營(yíng)養(yǎng)肉湯及營(yíng)養(yǎng)瓊脂，由本實(shí)驗(yàn)室自制。

1.2 方法

1.2.1 根際菌的分離及純化 稱取10 g經(jīng)自然風(fēng)干并研細(xì)的土樣，加入100 mL無(wú)菌蒸餾水中，振蕩搖勻。靜置后，土壤懸液進(jìn)行10倍系列稀釋，共3個(gè)濃度：1 g/mL，0.1 g/mL，0.01 g/mL。將上述3個(gè)濃度的土壤懸液分別加入改良高氏平板上，采用平板稀釋法進(jìn)行根際菌的分離[10-11]。經(jīng)過(guò)多次純化之后，挑取單菌落菌株，在改良高氏試管斜面上培養(yǎng)7 d 后，于4 ℃冰箱保存并進(jìn)行編號(hào)。

1.2.2 活性菌株的篩選 采用四區(qū)劃線接種法將上述分離得到的根際菌接種在改良高氏平板上，常規(guī)方法培養(yǎng)7 d后，采用瓊脂塊法進(jìn)行抑菌活性初篩。具體方法如下：1）將金黃色葡萄球菌、大腸埃希菌、表皮葡萄球菌、銅綠假單胞菌、費(fèi)氏檸檬酸桿菌分別接種至營(yíng)養(yǎng)肉湯試管中，在37 ℃條件下培養(yǎng)15 h；2）隨后將菌液濃度用無(wú)菌生理鹽水調(diào)整至1.5×106CFU/mL，均勻涂布于營(yíng)養(yǎng)瓊脂平板上，備用；3）將培養(yǎng)出的根際菌單菌落接種于平板上，在37℃條件下培養(yǎng)24 h。通過(guò)十字交叉法測(cè)量抑菌圈直徑，并篩選出抑菌活性較好的菌株。

1.2.3 活性菌株的分類鑒定 將篩選得到的活性菌株菌液送至上海美吉生物醫(yī)藥科技有限公司進(jìn)行16 s rDNA基因測(cè)序。在GenBank數(shù)據(jù)庫(kù)中將所得序列進(jìn)行Blast檢索，以同源性較高的典型菌株為參比對(duì)象，再通過(guò)CLUSTAL X軟件進(jìn)行供試菌株與參比菌株之間的序列相似性比較，最后用MEGA 5.0軟件構(gòu)建供試菌與參比菌之間的系統(tǒng)進(jìn)化樹。

1.2.4 活性菌株發(fā)酵液抗菌活性分析 選擇改良高氏液體培養(yǎng)基對(duì)活性菌株進(jìn)行發(fā)酵，得活性菌株發(fā)酵液。采用紙片擴(kuò)散法分析活性菌株發(fā)酵液的抗菌活性。挑取活化后的斜面培養(yǎng)基上的菌絲塊接種于發(fā)酵培養(yǎng)基中，搖瓶（28℃，150 r/min）培養(yǎng)7 d后，4 000 r/min離心20 min；取上清液過(guò)0.22 μm濾膜后，濾液保存在無(wú)菌管中，備用。將金黃色葡萄球菌、大腸埃希菌、表皮葡萄球菌、銅綠假單胞菌、費(fèi)氏檸檬酸桿菌等5株供試靶標(biāo)菌按上述初篩方法培養(yǎng)、調(diào)整濃度，均勻涂布于營(yíng)養(yǎng)瓊脂平板上。在無(wú)菌發(fā)酵液中放入直徑6 mm的無(wú)菌濾紙，揮干后貼于含有指示菌的平板上，在37 ℃條件下培養(yǎng)24 h，觀察并記錄抑菌圈直徑大小。

1.2.5 活性菌株發(fā)酵液抗菌活性物質(zhì)初步分析 按上述方法制備菌株發(fā)酵液，經(jīng)水飽和正丁醇萃取后，將無(wú)菌發(fā)酵液分為正丁醇層和水層。正丁醇層和水層溶液分別在37℃條件下蒸發(fā)揮干，再用無(wú)菌水溶解，過(guò)0.22 μm濾膜后得濾液，保存于無(wú)菌管中，備用。活性菌株發(fā)酵液原液、發(fā)酵液水層、發(fā)酵液正丁醇層按上述紙片擴(kuò)散法進(jìn)行抗菌活性測(cè)定。

2 結(jié)果

2.1 紫花地丁根際菌的分離及活性菌株篩選 根據(jù)菌種培養(yǎng)特征的不同從紫花地丁根部土壤中共分離出21株菌株，經(jīng)過(guò)篩選，共有9株拮抗菌具有抑菌作用，其中2株菌株抑菌作用比較明顯，分別命名為Y1-7、Y1-13a。菌株Y1-7抑制金黃色葡萄球菌的抑菌圈平均直徑為10 mm，抑制大腸埃希菌的抑菌圈平均直徑為15 mm，抑制表皮葡萄球菌的抑菌圈平均直徑為14 mm，對(duì)銅綠假單胞菌、費(fèi)氏檸檬酸桿菌無(wú)抑制作用。菌株Y1-13a抑制金黃色葡萄球菌的抑菌圈平均直徑為9 mm，抑制大腸埃希菌的抑菌圈平均直徑為3 mm，抑制表皮葡萄球菌的抑菌圈平均直徑為12 mm，抑制銅綠假單胞菌的抑菌圈平均直徑為 17 mm，抑制費(fèi)氏檸檬酸桿菌的抑菌圈平均直徑為10 mm。

2.2 活性菌株的形態(tài)鑒定 Y1-7菌落呈圓形桔紅色點(diǎn)狀分布，菌落表面光滑，氣生菌絲白色，基內(nèi)菌絲桔紅色，邊緣規(guī)則，無(wú)水溶性色素；Y1-13a菌落呈紫色片狀分布，表面凸起，氣生菌絲白色，基內(nèi)菌絲紫色，無(wú)水溶性色素。見(jiàn)圖1。

圖1 菌株Y1-7和Y1-13a的菌落形態(tài)

2.3 活性菌株的分類鑒定 根據(jù)16 s rDNA構(gòu)建的系統(tǒng)發(fā)育樹分類結(jié)果表明，菌株Y1-7為Streptomyces sp.屬；菌株Y1-13a為Streptomyces californicus屬。但菌株Y1-7與Y1-13a的確切分類地位需進(jìn)一步分析。見(jiàn)圖2。

圖2 基于16S rDNA核苷酸序列構(gòu)建的菌株系統(tǒng)發(fā)育進(jìn)化樹分析

2.4 活性菌株發(fā)酵液抗菌活性分析 活性菌株Y1-7與Y1-13a的發(fā)酵液可以抑制金黃色葡萄球菌、大腸埃希菌、表皮葡萄球菌的增殖，抑菌圈直徑為10.5～15.0 mm。另外，Y1-13a對(duì)銅綠假單胞桿菌和費(fèi)氏檸檬酸桿菌具有較強(qiáng)抑制作用，抑菌圈直徑分別為17.0 mm和10.5 mm。見(jiàn)圖3。

圖3 活性菌株發(fā)酵液抑制供試靶標(biāo)菌

2.5 活性菌株發(fā)酵液抗菌活性物質(zhì)初步分析 經(jīng)正丁醇萃取后的菌株Y1-7發(fā)酵液，正丁醇層代謝物抑菌活性與發(fā)酵原液抑菌活性相同，水層代謝物無(wú)抑菌活性，由此可見(jiàn)，菌株Y1-7抑菌活性物質(zhì)極性較小，排除糖類、蛋白質(zhì)類等，可能為黃酮類或其他小分子極性物質(zhì)。經(jīng)正丁醇萃取后的菌株Y1-13a發(fā)酵液，正丁醇層代謝物無(wú)抑菌活性，水層代謝物抑菌活性與發(fā)酵原液抑菌活性相同，可知菌株Y1-3a抑菌活性物質(zhì)極性較大，可能是糖類或蛋白質(zhì)類等物質(zhì)。

3 結(jié)語(yǔ)

自青霉素問(wèn)世以來(lái)，人們不斷從微生物次級(jí)代謝產(chǎn)物中提取眾多抗生素[12-13]。但是，由于抗生素的長(zhǎng)期濫用和誤用導(dǎo)致了細(xì)菌耐藥菌的出現(xiàn)[14]。近些年來(lái)，臨床上耐藥菌株種類不斷增多以及細(xì)菌耐藥性的出現(xiàn)均極大的限制了現(xiàn)有抗生素的臨床抗感染效果，因而尋找新型抗生素已是迫在眉睫[15]。根際菌大多數(shù)分布于土壤中，是與人類健康極為密切的微生物種群，亦是產(chǎn)生抗生素最多的一類物種[16]。研究[17-18]表明，藥用植物根部土壤中的根際菌，是一些生物活性顯著、結(jié)構(gòu)新穎的天然活性產(chǎn)物的重要來(lái)源。因此，分離和得到這些根際菌，是進(jìn)行微生物資源開(kāi)發(fā)，新藥研制，解決臨床抗生素類用藥限制的重要途徑，具有重大研究意義。

本研究篩選出的2株對(duì)臨床常見(jiàn)耐藥菌表現(xiàn)出良好抑菌效果的根際菌Y1-7和Y1-13a，具有較大的潛在應(yīng)用價(jià)值。但菌株Y1-7、Y1-13a的確切分類地位、活性成分等尚不明確，有待進(jìn)一步深入研究。