癌症是嚴重影響人類健康的重大疾病之一，是僅次於心髒病的第二大死因川。美國國家癌症協會(NIC)預測，在今後的10～15年內，紫杉醇將成為主要的抗癌藥物 。紫杉醇作為臨床新藥，最初是由美國的化學家Wani 於1971年從美國西部大森林中稱為太平洋紫杉(T.brevifolia)的樹皮中提取出來的。1979年美國癌症中心(NauonalCancer Institute)iiE實紫杉醇有獨特的抗癌機理，1983年開始進入臨床試驗。1992年美國食品和藥物管理局(FDA)批準紫杉醇作為治療轉移性卵巢癌的新藥上市，1994年又批準該藥用於治療轉移性乳腺癌。目前用於肺癌、結腸癌、支氣管癌等的臨床試驗也有望成功 。但是，製備一例病人所需藥物要用3～4棵百年的老紫杉樹，而從大約2 000棵稀有的紫杉樹皮中隻能提取1 kg紫杉醇，並且美國環境保護者正試圖將此樹列入瀕危樹種。因此說，紫杉醇的大量臨床應用必將靠生物工程，尤其是微生物發酵。發酵工程能為具有巨大潛在價值的新物種創造良好的生長、繁殖條件，並能進行大規模的培養，充分發揮其內在潛力。由於發酵工程具有顯著的經濟效益、社會效益和生態效益，它將對各領域生產發展作出越來越大的貢獻。在附生於紅豆杉樹皮的真菌發酵液中發現含有紫杉醇，是近年紫杉醇資源研究的重要成就。環境形成的生態複合體以及與此相關的各種生態過程的總合，包括數以百萬計的動植物、微生物和它們生物多樣性是地球上生命經過幾十億年進化發展的結果。一般為人們所接受的生物多樣性概念是指生物及其與所擁有的基因以及它們與環境問形成的複雜的生態係統。生物多樣性內涵十分廣泛，是地球最顯著的特征之一 。結合內生真菌的特點，以下主要簡述紫杉醇產生菌在來源和物種方麵的生物多樣性及對生態係統的重要意義。
1 紫杉醇產生菌的生物多樣性
1993年，美國化學家Stierle和植物病理學家Strobe1從短葉紅豆杉(Taxus.brevifolia)的韌皮部分離到一株產紫杉醇的內生真菌(endophyfic fun—gi) 。通過采用質譜、色譜(TLC/HPLC)和放射性化學標記等方法，證明分離到的菌的3周培養物中存在紫杉醇及其類似物，含量為24～50μg/L。盡管含量低，但為開發紫杉醇來源提供了一條新的途徑，也使真菌學得到了更大的促進和發展。
1.1 紫杉醇產生菌宿主的多樣性
根據真菌產生赤黴素和植物產生赤黴素有著共同的生理途徑和活性這一原理，1996年，Strobel等 從西藏紅豆杉(T.wallachiana)的小枝中分離到可產紫杉醇的內生真菌。將此真菌置於MID培養液中，23 ℃靜置2～3周，培養液中的紫杉醇含量可達到峰值，為6o～70 μg/L。在紅豆杉樹以外的樹種中，研究人員也分離到可產紫杉醇的內生真菌。另外，Strobel等 從一種鬆樹(Wollemianobilis)中分離到一株產紫杉醇的內生真菌;li等從禿柏(Taxodium distichum)的樹皮、韌皮部和木質部中都分離出產紫杉醇的內生真菌。而其它樹種是否也能分離出產紫杉醇的內生真菌，還有待研究。
1.2 紫杉醇產生菌的生態多樣性
自1993年Stierle等 從太平洋紅豆杉的韌皮部中分離得到產紫杉醇的內生真菌以來，隨後在歐亞大陸也分離到產紫杉醇的內生真菌，如邱德有等從雲南紅豆杉 (T.yunnanens/s)的樹皮中分離出一株可產紫杉醇的內生真菌。張理瑉等 從雲南紅豆杉樹皮中分離出一株可產紫杉醇的內生真菌。馬天有等 從中國紅豆杉(T.c—hinesis)樹皮中分離得到一株內生真菌，能產紫杉醇，產量為14.20 μg /L。王偉等¨ 從中國紅豆杉南方變種(T.chinensis var.mairei)中分離得到6株能產紫杉醇及其類似物的內生真菌。王建峰等 也從南方紅豆杉皮層中分離到一株紫杉醇產生菌，發酵產物紫杉醇含量為185.4 t,g/L。1993年，周東坡等 從百年以上的東北紅豆杉(T.cuspidata)的枝條與樹皮中分離到3株可產紫杉醇的內生真菌，後來又分離到1株。發酵液中紫杉醇的產量可達 51.06～125.70 L。2003年，陳毅堅等¨ 又從雲南紅豆杉(T.yunnanens/s)中分離得到8株紫杉醇的內生真菌，其中TAX-47、TAX -49的紫杉醇獲得率分別為47.302μg /L和31.060 μg /L。
紫杉醇產生菌的宿主多見於裸子植物紅豆杉科(Taxaceae)的紅豆杉屬(Taxus)和澳洲紅豆杉屬(Austrotaxus)中。前者廣泛分布於歐亞大陸和北美，如中國的東北三省、中原地區、雲南、貴州、四川、西藏以及美國和加拿大等地區;在寒帶、溫帶及亞熱帶地區也有分布，但分布星散，極少成林，且生長緩慢。後者僅見於南半球，數量極少。紅豆杉屬(Taxus)植物為紅豆杉科長綠喬木或灌木，全世界約有11種，我國有其中的4種1變種，即西藏紅豆杉、東北紅豆杉、雲南紅豆杉、中國紅豆杉和南方紅豆杉。到目前為止，從這幾種紅豆杉中都已分離到紫杉醇產生菌。另有報道，從美國的短葉紅豆杉(T.brevifolia Nutt.)中也分離出了產紫杉醇的內生真菌。至今已有數十株產紫杉醇的內生真菌問世，充分證明其具有生態多樣性 。
另外，真菌是地球上尚待深入研究的最重要的有機體之一。自然界的真菌有數千種小生境，包括與更大的真菌或高等植物共生。內生真菌是指那些在其生活史中的某一段時期生活在植物組織內，且對植物組織沒有引起明顯病害症狀的菌。任何與紅豆杉屬植物存在物質、能量交換的生物都有可能出現紫杉醇的遺傳基因傳遞，尤其是附生菌類最可能。研究表明，紅豆杉中的紫杉醇含量與其種屬無明顯的相關性，而與紅豆杉的產地生態環境密切相關。所以人們有待於從和紅豆杉有相同環境要求的其他植物中分離出更多的紫杉醇產生菌，而且紅豆杉樹的主幹和側枝、枝條的樹皮、韌皮部以及皮下部分、根、成熟莖、果實及葉子中的內生真菌的研究已有報道。
1.3 紫杉醇產生菌的物種多樣性
物種即生物種，是生物進化鏈索上的基本環節，它雖然處於不斷變異與不斷發展之中，但同時也是相對穩定的。據估計現存真菌數為150萬種。真菌種類如此豐富，紫杉醇產生菌雖處於研究的初始階段，但已證明具有豐富的物種多樣性 副(見表1)。
另外，張理瑉等 從雲南紅豆杉樹皮中分離出80多株內生真菌，並從中篩選出了3株，即Microsphaeropsis onychiuri、Mucor sp. 和Ahernarianhernata。可見分離出的這些菌株90% 以上都具有自己的種屬特異性，其中有2株即Taxomycesnndrennon和Nodulisporium sylvifo丌ne是新記錄種，且後者是新記錄屬。1996年從西藏紅豆杉中分離到一株產紫杉醇的內生真菌小孢盤多拉毛黴。用免疫學方法篩選，發現不少太平洋紅豆杉內生真菌，如青黴、盤多拉毛黴、鏈孢黴、交鏈孢黴、鼓孢瘤座黴、盤單毛孢黴等都能產紫杉醇 。總之，產紫杉醇植物內生真菌具有豐富的物種多樣性。但目前發現的種類少、數量小、產量低，還有待於研究人員進一步從紅豆杉的各個部位，乃至其他植物中分離更多產量更高的內生真菌。
2 紫杉醇產生菌的生物多樣性意義
紫杉醇在紅豆杉屬植物樹皮中的含量約為0.01% ，每提取1 kg紫杉醇，要砍伐大約2 000棵樹，即便將全部天然資源采伐，也隻能滿足短期需要，且造成對森林和人類生存環境以及生物多樣性不可彌補的損失。因此，紫杉醇的原料保障就成為該藥能否成功走向市場的關鍵因素。紫杉醇內生真菌的分離是近年來發展起來的一種有效解決紫杉醇資源問題的新途徑。
3 真菌發酵生產紫杉醇的應用前景
真菌發酵生產紫杉醇進入商業化、產業化的條件：① 良種選育是基礎，必須選育優質的高產菌株;② 以現代生物技術提升紫杉醇產生菌的潛力。目前發現的菌株產量最高為185.4μg /L，未能達到大規模工業化生產的要求。因此仍然需要解決若幹技術關鍵。可喜的是以周東坡教授為首的研究小組1993年從東北紅豆杉樹皮中分離到3株可產紫杉醇的內生真菌，即HQDs 、HQDa 和HQD “ 。經形態學鑒定HQD 為側孢座腔菌屬(Pleurocytospora taxi)，HD為鏈格孢屬(AlternariaTaxi)(葛箐平等，2003，待發表)，而HQD弱和HQDa為樹狀多節孢 (Nodulisporium sylvifome)，是我國一新記錄屬，新記錄種 。現已對HQD 進行了原生質體誘變、雙親滅活原生質體融合，構建了紫杉醇產生菌的工程菌株TPF—I，產量由原來的51.06～125.70μg/L提高N448.52μg/L，並進行了 2.8 L和10 L發酵罐發酵工藝試驗，結果表明，發酵液中紫杉醇含量達406.95μg/L和395.12 ttg/L(平均值)，且產量穩定。在今後幾年內，我們將對菌株不斷地進行選育提高，同時進行中間試驗和生產試驗，以期實現工業化生產。
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