云南特殊碱性环境真菌Siderophore结构多样性及其生物学功能考察

Although microbial secondary metabolites have the great significance for human life, its' existence, however, is inevitably not for the needs of human. Only after the more comprehensive understanding of the biological functions of microbial secondary metabolites, therefore, it is possible to adapt secondary metabolites functions to human needs through the specific directional design. According to the above, the project chose to study the siderophore compounds by fungi isolated from the specific alkaline environment in Yunnan (so far, the siderophore research in alkaline ecological environment has not yet been reported in the literature). This study intends to reveal the structural diversity of siderophore compounds by fungi in this kind of typical ecosystem, furthermore, to examine the impact of these siderophore compounds on other heavy metal ion chelation property, the microbial community composition, the influence on the other siderophore producing microorganisms and to verify the assumptions of this research from different point of views. Through the above work, the new structure siderophore compounds could be discovered, the related biological functions could be revealed and the foundation could be laid for the further expansion research as "ecological repair for heavy metal pollution environment", "agricultural soil microbial diversity restoration" and "control of clinical pathogenic microorganisms".

尽管微生物次生代谢产物对于人类生产生活具有重要意义，但其天然不是为了适应人类的需要而存在。因此，只有较全面了解微生物次生代谢产物的生物学功能，才可通过具体的定向设计，使其适应人类的需求。鉴于此，本项目选择对云南特殊碱性环境中真菌siderophore类化合物进行研究(目前，针对碱性生态环境中siderophore研究还尚未见文献报道)。通过本项目的研究，将揭示云南特殊碱性环境真菌产siderophore化合物的结构多样性；并进一步以本项目获得的目标化合物为基础，考察它们对其他重金属离子的螯合能力、对微生物群落构成以及对其他siderophore产生菌生长的影响，从正反两方面验证本研究假设观点。通过这些工作可望从中发现更多新结构siderophore类物质、揭示其生物学功能，并为进一步开展针对重金属污染环境生态修复、农业土壤微生物多样性修复以及临床病原微生物控制等拓展性研究奠定基础。

铁载体是一种具备金属离子螯合能力的微生物次生代谢产物。该类化合物在生物医药、环境修复及健康食品等领域都具备广泛的应用前景。由于针对碱性环境真菌铁载体化合物报道还很有限，故我们开展了相关环境菌株筛选、活性化合物分离及化合物活性（金属离子螯合及对土壤微生物群落结构影响）考察工作。. 本研究通过两个阶段的菌株筛选工作，共获得8个候选菌株。经分子生物学鉴定，其中5个菌株为曲霉属真菌；另外3个菌株为青霉属真菌。大部分候选菌株尚未有产铁载体化合物报道。我们对其中的4株菌进行了扩大培养、发酵提取物前处理、提取物分离纯化、化合物结构解析及化合物金属离子螯合活性验证工作。共获得7个具有Fe3+离子螯合活性化合物，其中5个为新结构化合物（脂溶性）；2个为分泌型水溶性高活性化合物（分别标注为“铁载体A”及“铁载体B”），该两化合物除了具有显著的Fe3+离子螯合活性外，还具备螯合其它金属离子的能力。. 以“铁载体A”及“铁载体B”化合物为材料，在纯培养及原位免培养两个层次上，考察它们对两种不同土壤样品中原核微生物群落结构的影响。结果表明：分泌型铁载体化合物的外源介入，可以改变土壤中微生物的群落结构。两个化合物均可提高两种土样中酸杆菌门、放线菌门及厚壁菌门类群微生物的相对丰度；与此相对，均可降低两个不同土样中拟杆菌门及绿弯菌门类群微生物的相对丰度。但“铁载体A”及“铁载体B”对芽单胞菌门微生物发挥的影响呈现相反效应。这些现象在科以上级别呈现较为明显的规律性。最后，通过临床耐药菌抑菌实验，还初步证明分泌型铁载体对微生物（群落）的影响是通过铁离子为介导来进行的。. 通过本项目工作，建立了微生物铁载体研究工作程序；对次生代谢产物与环境微生物之间的相互关系进行了初步探索；为后续针对重金属污染环境生态修复、农业土壤微生物多样性修复以及临床病原微生物控制等拓展性研究奠定了基础。在研究过程中申请了2项发明专利、撰写了3篇论文、培养了5名硕士研究生。研究工作达到预期目的。