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斑蝥内生真菌的分离培养及初步研究


□ 王玥等

  斑蝥的发育历程

  斑蝥为芫菁科昆虫,人类利用斑蝥的历史可以追溯到公元前一、二世纪的中国,古医书《神农本草经》中已有药用“斑蝥”的记载,此后的历代著名医书中都有关于芫菁虫的记录。

  斑蝥素有剧毒,并具有明显的抑菌作用,自然界中能够降解斑蝥素的生物较少。斑蝥体内的内生真菌具有不同程度的降解斑蝥素的能力,可以降低斑蝥的毒素。因此,人工分离出能在含有斑蝥素的环境中生存的菌种,并研究其生存能力具有重要意义,对该菌种的合理应用也可以造福于人类。

  形态特征

  芫菁科昆虫身体柔软,一般较长;头急下弯,有窄狭的颈部;前胸背板基部无脊;跗节异型;足长;每个跗爪有凹的叶瓣,具齿或刺。芫菁科的大多数种为长形,有窄的前胸背板和长足;体长3—30毫米,通常为10~15毫米;其体色多变,常呈黑色、灰色、褐色、黄褐色,有时皇现鲜明的金属彩色;表面通常有细而稀疏的微毛或缺口,少数有密毛。其头为下口式,比前胸背板大,后头急缢如颈,表面光滑,具刻点或皱纹。复眼大,左右离开。芫菁的触角有11节,偶见8~9节,通常呈丝状或念珠状,有时雄虫触角中间的节变粗,着生在眼之间,上颚基部上方。唇基明显;上唇突出。上颚弯曲,具齿突,有时钝。下颚须4节,较瘦,端节略扩展。下唇有大的舌突,颏梯形,下唇须3节,较瘦,末节通常扩大。芫菁的前胸背板比鞘翅基部窄,通常端部最窄,两侧没有隆起和饰边,表面光滑或具皱纹;侧缘大;前胸腹板短;前足基节窝大,汇合,后方开放。中胸腹板短,三角形;中足基节汇合。后胸腹板短或长。足没有明显的外基节;前、中足基节突出并连接;后足基节横阔,近于连接;转节大,三角形,雄性有时减弱;胫节有明显的端距;后胫节常常不一样;跗节5-5-4式;几乎每节总有窄的跗垫;每个爪有跗叶,具齿或刺,腹面通常有两列细齿。鞘翅完整或变短,稀见沿翅缝合生者,有时极度地分离;缘折小。后翅正常,罕见消失或缺者。腹节有6个可见腹板,缝完整。

  资源研究

  目前世界上已知的芫菁科昆虫有119属2300余种,我国目前已知15属130余种,主要分布在四川、云南、新疆、贵州等省。其中绝大多数种含有斑蝥素,含量因种类及其地理分布的不同而有很大的差异。

  据Carrel等人报道,豆芫菁一生中体内均有斑蝥素,在幼虫的5个龄期,无论雌雄都能产生斑蝥素,且含量随体重的增加而增大,在3龄期每头平均含110微克斑蝥素,而在坚皮幼虫第2蛴螬幼虫期及蛹期体内斑蝥素的含量已接近成虫期的40毫克/头。幼虫的斑蝥素主要存在于唾液腺和消化道中,如遇惊扰就会从嘴中吐出含斑蝥素的乳白色液体。雌雄成虫在初期都会产生斑蝥素,随着时间的增加,产生的量也会增加。但是隔离饲养到60—90天时,会出现只有雄虫产生斑蝥素,而雌虫不产生斑蝥素的性二型现象,这段时间内的雄虫可以产生大约17毫克的斑蝥素,占其体重的l0%,主要储存在生殖腺和血淋巴内,雄虫通过交配把生殖腺内的斑蝥素转移到雌虫的受精囊中,雌虫产卵时,斑蝥素又被转移到卵上,能够保护卵。一些种类芫菁的每个卵块上大约含斑蝥素几百毫克,且绝大多数来源于父系。斑蝥素有杀死攻击者和拒避捕食者的作用,有研究人员指出,亚毫克当量的斑蝥素可对蚂蚁、步甲和其他无脊椎捕食者产生明显的拒避作用。

  研究人员推测,班蝥素除了具有防御作用外,还有作为信息化学物质的作用。他们对芫菁的不同部位施以适度的刺激后,发现它们的排毒行为只发生在受刺激的局部范围。这说明芫菁的排毒行为不是一种简单的反射作用,而是可被控制的自发行为。1985年研究人员发现,雌性芫菁会选择生殖腺中含斑蝥素浓度高的雄性芫菁进行交配,这同样证明了斑蝥素有信息化学物质的用途。

  内生真菌的研究

  斑蝥素是重要的抗癌药物,因而为人们广泛关注,科学家对其进行了大量研究,但目前仍缺乏关于斑蝥素生物降解的研究报道。因为斑蝥素有剧毒,可以杀死自然界中的大多数生物,并有明显的抑菌作用,自然界中能降解斑蝥素的生物相对较少。探究斑蝥素能否被生物降解以及什么生物可以降解斑蝥素,便成为研究斑蝥素生物循环的亮点。分离斑蝥体内的内生真菌、进而研究其所具有的降解斑蝥素的能力更具有极高的药用价值,进一步的合理应用可以造福于人类。

  我们采用干燥的斑蝥成虫,首先仔细地除去斑蝥表面附着的杂物并用流水、无菌水和酒精将其清洗干净,然后在超净台上将斑蝥切成小块并置于28℃的马铃薯葡萄糖培养基中培养,可得到纯菌落。

  实验结果表明,内生真菌在28℃纯培养物培养基上培养3~4天即可长出菌落,三种菌颜显微照色分别为黑色、黄色和绿色。又经过7—8天的培养后,我们观察到孢子萌发、产生菌丝体,并形成分生孢子梗和产孢结构。纯化后的菌落进行涂片后显微拍照,呈黑色、黄色、绿色。

  继续培养后我们发现,黄色的菌落最终也会发育成为黑色。经鉴定得知,发育成为黑色和黄色菌落的微生物都是芽孢杆菌,但目前还没有完全确定它们属于哪一个种类;发育成为绿色菌落的微生物为米根霉。目前,关于这两类微生物的研究已经很多,但是这两种从斑蝥内分离出来的微生物为什么能在有较强毒性的斑蝥内生长,并且这两种微生物和斑蝥内的分泌物斑蝥素有什么样的关系?这些问题还需要今后的进一步研究。

  (作者单位:北京联合大学生物化学工程学院)

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摘自:大自然 2011年第05期  
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