Indhold af paclitaxel og isolering, oprensning og artsidentifikation af mykorrhizasvampe i sydkinesisk taks
Mykorrhiza er et symbiotisk forhold mellem jordsvampe og planterødder. Som en gavnlig mikroorganisme, der kan etablere en mutualistisk symbiose med langt de fleste planterødder, fokuserer forskningen i mykorrhizasvampe primært på deres specifikke morfologiske struktur og funktioner. Mykorrhizasvampes mycelium inficerer rødderne på værtsplanter, der endnu ikke er blevet korklignende, og danner en svampeskjold på overfladen af rodspidsen, et Hartian-netværk i rodbarken og udvidede hyfer uden for rødderne. Den har karakteristiske strukturer som at fremme plantevækst og -udvikling, forbedre plantens stressresistens og sygdomsresistens, forbedre plantens absorption og udnyttelse af mineralelementer (især N og P) og kan også udvide plantens rodabsorptionsområde, forbedre vandudnyttelseseffektiviteten, fremme absorptionen og udnyttelsen af mineralske næringsstoffer, forbedre kulstofcyklussen i kroppen og påvirke plantens primære og sekundære metabolisme ved at danne et tæt mycelienetværk mellem rhizosfærejord og rodcortexceller. Mykorrhizasvampe danner tætte symbiotiske forhold med de fleste landplanter, og forskellige svampe kan invadere individuelle rodsegmenter samtidig. Ud over de biologiske og fysiologiske økologiske effekter, der er nævnt ovenfor, påvirker de også og deltager i planterøddernes sekundære metabolisme, men der er kun få relaterede forskningsrapporter.
Taxus chinensis var. mairei er en national førsteklasses beskyttet plante og en sort af Taxus, der er udbredt i Kina. Den hører til de kvartære istidsrelikter og er hovedsageligt udbredt syd for Yangtze-flodbassinet. Planterne i Taxus-slægten er i øjeblikket anerkendt som truede, naturlige og sjældne kræftbekæmpende planter i verden. Deres rødder, stængler og blade indeholder alle naturlige medicinske ingredienser mod kræft, såsom paclitaxel og dets forløber 10-DAB Ⅲ samt taxanforbindelser. For at finde nye medicinske kilder er der derfor mange forskningsrapporter om endofytiske svampe i sydkinesisk taks, men der er meget få forskningsrapporter om mykorrhizasvampe i sydkinesisk taks. Da Zhang Xiangyu et al. undersøgte fordelingen af paclitaxelindholdet i forskellige organer og væv i sydkinesisk taks, fandt de ud af, at det højeste indhold af paclitaxel var i de fibrøse rødder, som var 0,101%. Senere undersøgte Gong Xueyuan et al. yderligere og fandt ud af, at der var nogle mykorrhizasvampe i de fibrøse rødder. Efter isolering og dyrkning blev der opnået 21 mykorrhizasvampe fra mykorrhizavævet. Gennem flydende fermentering af renkultur blev det konstateret, at 4 af dem producerede 10-DAB III, men ikke producerede paclitaxel, og 6 producerede paclitaxel, men ikke producerede 10-DAB III. Der blev dog ikke foretaget artsidentifikation af 21 mykorrhizasvampe. Efter dissektion af mykorrhizasvampene i denne undersøgelse blev der fundet et rødt strukturområde i det centrale område (se figur 1) med tyndvæggede celler udenfor. Dissektion og afskalning af det røde strukturområde afslørede, at det var det oprindelige rodvæv. Efter test og forskning viste det sig, at paclitaxelindholdet var 0,209%, hvilket var 0,065% højere end i den fibrøse rod. Denne undersøgelse gennemførte også gensidig dyrkning mellem mykorrhizasvampe fra sydkinesisk taks og dens stamme-callusvæv og fandt, at paclitaxelindholdet i callusvævet steg markant efter samspillet. Den arbuskulære mykorrhizaskede er den eneste vigtige anatomiske struktur, som mykorrhizasvampe tilføjer i forhold til almindelige fibrøse rødder. Derfor bør mykorrhizasvampene i den arbuskulære mykorrhizaskede være nøglefaktoren i den høje ophobning af paclitaxel i mykorrhizasvampenes oprindelige rodvæv. For at afsløre sammenhængen mellem de to genstartede denne undersøgelse forskningen i isolering og oprensning af mykorrhizasvampe i sydkinesisk taks ved hjælp af vævskulturmetoden og planlagde at bruge morfologisk observation og molekylærbiologiske teknikker til at identificere arten af denne mykorrhizasvamp for at få oplysninger om korrelationsmekanismen. Sammenlignet med forskningsrapporterne i relevant litteratur blev det konstateret, at der var betydelige forskelle mellem artsdiversiteten af mykorrhizasvampe i rodvævet hos sydkinesisk taks og den endogene svampebiodiversitet i andre organvæv hos sydkinesiske taksplanter, Forskningen i mangfoldigheden af organismer, der er involveret i biosyntesen af paclitaxel og samspillet mellem mykorrhizasvampe og planter til produktion af sekundære metabolitter, er af stor videnskabelig betydning.

 

Der findes 11 arter af Taxus-planter på verdensplan, herunder 1 sort og 1 hybrid. Blandt dem har 9 arter af endofytiske Taxus-svampe evnen til at producere paclitaxel. Li et al. samdyrkede paclitaxelproducerende endofytisk svampekulturmedium med suspensionskulturerede celler af Taxus cuspidata, og resultaterne viste, at det ikke kun øgede frigivelseshastigheden af paclitaxel, men heller ikke forårsagede væsentlig skade på cellemembranen i Taxus cuspidata, hvilket indikerer, at det endofytiske svampefermenteringsmedium kan have den funktionelle aktivitet at aktivere enzymer relateret til aktiv transport af paclitaxel. Der er også undersøgelser, der viser, at samdyrkning af celler og stammer fra hasselnøddetræer er effektiv, og at svampepodning og samdyrkningstid er vigtige faktorer for at opnå maksimal paclitaxelproduktion i dette samdyrkningssystem. Der har dog ikke været nogen klar rapport om det biologiske forhold mellem endofytiske svampe og Taxus chinensis-celler i biosyntesen af paclitaxel. Gong et al. rapporterede, at mykorrhizasvampe fra den sydlige Taxus chinensis har evnen til at producere paclitaxel og 10-DAB Ⅲ, men at de hurtigt henfalder og forsvinder efter subkulturen. Derfor har korrelationsmekanismen mellem mykorrhizasvampe og højere paclitaxelindhold i mykorrhizas primitive rodvæv stadig værdi for yderligere forskning.
Der er monografier, der klassificerer den kinesiske taks som en endofytisk mykorrhizaplante og påpeger, at den sydlige kinesiske taks kan danne arbuskulære vesikel-mykorrhizasvampe med arbuskulære mykorrhizasvampe. Den morfologiske mangfoldighed af sporer er ikke tilstrækkelig til at afsløre den faktiske mangfoldighed af svampe i økosystemer. Anvendelsen af molekylærbiologiske teknikker i forskningen i mykorrhizasvampe kan øge deres taksonomiske mangfoldighed betydeligt. Undersøgelser har vist, at den genetiske diversitet er høj inden for populationer og endda inden for individuelle sporer. Desuden er der tegn på, at forskelle i sammensætningen af mykorrhizasvampesamfund kan have varierende indvirkning på planter og potentielt spille en rolle i bestemmelsen af plantediversitet, økosystemdiversitet og produktivitet. Resultaterne af denne undersøgelse viste, at mykorrhizasvampene i sydkinesisk taks har et andet mikrobielt samfund end endofytiske svampe i andre organvæv. Det oprindelige rodvæv har et meget højere indhold af paclitaxel end almindelige rødder og andre organvæv, og samspillet mellem callusvæv og mykorrhizasvampe kan øge dets paclitaxelindhold. Derfor er den synergistiske mekanisme mellem mykorrhizasvampe og rodcellerne fra sydkinesisk taks i biosyntesen af paclitaxel en vigtig retning, der er værd at studere. Dette har stor videnskabelig betydning og anvendelsesværdi for udviklingen og udnyttelsen af mykorrhizasvampe og den effektive grønne produktion af naturlige organiske funktionelle aktive forbindelser.