实验海洋生物学重点实验室知识库

海洋真菌具有丰富的物种多样性、代谢产物化学多样性和生物活性多样性，是海洋天然产物的主要来源之一，因而在现代海洋药物开发领域占据了重要地位。深海孕育了海洋中最大的生物圈并蕴藏着珍贵的微生物资源，是一个亟待开发的“新宝藏”。相比于近海和陆地，深海具有黑暗、高压、低温、低氧等极端环境特征，蕴含着丰富的深海微生物资源。栖息在深海冷泉等深海特殊生境的海洋真菌在长期的适应和进化过程中形成了独特的代谢机制，产生和积累了结构新颖、活性显著的代谢产物。因此，对深海冷泉深海特殊生境的真菌产物资源进行探索和开发利用具有重大的理论和应用价值。
本论文通过添加深海冷泉原位化学成分、采用不同营养源培养基，结合避光、低温等培养条件，从多种深海冷泉样品和深海沉积物样品中分离、培养获得58株深海真菌。经小试发酵筛选，综合考虑发酵产量、代谢产物化学多样性等多重筛选指标，结合分子生物学鉴定信息，最终选择Aspergillus chevalieri CS-122、Penicillium bialowiezense CS-283、Aspergillus fumigatus SD-406和Aspergillus wentii SD-310四株真菌作为目标菌株展开次级代谢产物的分子多样性及生物活性研究。
对上述菌株的发酵产物使用制备高效液相色谱（pHPLC）、正/反相硅胶柱层析、凝胶柱层析、制备薄层层析色谱（pTLC）、手性HPLC等分离方法，分离获得单体化合物。综合运用紫外光谱（UV）、核磁共振谱（NMR）、高分辨质谱（HR-MS）等现代波谱学方法确定化合物平面结构，结合ECD谱、X射线单晶衍射实验、量子化学计算、JBCA法、化学衍生法（氨基酸水解、丙酮叉衍生）等手段确定新化合物的立体构型。共分离鉴定137个化合物，其中37个新化合物，包括4个具有新骨架化合物。
从深海冷泉还原性沉积物来源的曲霉属真菌A. chevalieri CS-122中共分离鉴定41个单体化合物，结构类型包括吲哚二酮哌嗪、苯甲醛衍生物以及蒽醌等。其中10个为新结构吲哚二酮哌嗪类化合物（AC1、AC2、(±)-AC3、AC4–AC9和AC17），包括4个新骨架化合物（AC1、AC2和(±)-AC3）。对上述化合物进行了促血管生成活性、抗菌活性及DPPH自由基清除活性测试。结果显示，化合物AC1、AC2和(±)-AC3均具有显著的促血管生成活性，化合物AC4和AC14表现出良好的抗菌活性，化合物AC30–AC34具有显著的DPPH自由基清除活性。
从冷泉潜铠虾来源的青霉属真菌P. bialowiezense CS-283中共分离鉴定42个单体化合物，结构类型包括andrastin类和brevione类混源萜、霉酚酸衍生物及其他聚酮类化合物，其中10个新结构混源萜类化合物（PB1–PB10）。对获得的化合物进行了神经氨酸酶抑制活性、抑制血管生成活性及抗菌活性测试。结果显示，化合物PB3表现出显著的神经氨酸酶抑制活性，化合物PB1和PB2在抑制血管生成活性测试过程中对斑马鱼胚胎表现出致畸毒性，化合物PB7对多株致病细菌表现出良好的抑制活性。
从深海沉积物来源的曲霉属真菌A. fumigatus SD-406中共分离鉴定36个化合物，结构类型包括吲哚二酮哌嗪、吲哚喹唑啉酮和混源萜等，其中6个新结构化合物（AF1a、AF1b、AF12、AF21、AF24和AF32）。对所获得的化合物进行了抗菌活性测试，部分化合物表现出较好的抑制活性，如化合物AF1对小麦赤霉病菌Fusarium graminearum Schw具有显著的抑制作用，AF32能够抑制多株水产致病细菌的生长。
从深海沉积物来源的曲霉属真菌A. wentii SD-310动态发酵粗提物中分离鉴定18个萜类单体化合物，其中10个新结构海松烷型降二萜（AWT1–AWT10）和1个新结构海松烷型二萜AWT11。对所获得的化合物进行了抗菌活性测试，部分化合物具有较好的抗植物致病真菌活性，其中AWT3和AWT4对番茄枯萎病菌Fusarium oxysporum FQKW表现出显著的抑制活性。
本论文通过对以上四株深海特殊生境来源真菌的代谢产物系统研究，进一步揭示了深海真菌代谢产物化学多样性和生物活性多样性，为深海冷泉等特殊生境真菌代谢产物资源的挖掘利用提供了一定的科学依据。