Teneur en paclitaxel et isolement, purification et identification des espèces de champignons mycorhiziens dans l'if de Chine méridionale
La mycorhize est une relation symbiotique entre les champignons du sol et les racines des plantes. En tant que micro-organisme bénéfique capable d'établir une symbiose mutualiste avec la grande majorité des racines des plantes, la recherche sur les champignons mycorhiziens se concentre principalement sur leur structure morphologique et leurs fonctions spécifiques. Le mycélium des champignons mycorhiziens infecte les racines des plantes hôtes qui ne sont pas encore devenues liègeuses, formant une gaine fongique à la surface de l'extrémité de la racine, un réseau hartien dans le cortex de la racine et des hyphes étendus à l'extérieur des racines. Il possède des structures caractéristiques telles que la promotion de la croissance et du développement des plantes, l'amélioration de la résistance des plantes au stress et aux maladies, l'amélioration de l'absorption et de l'utilisation par les plantes des éléments minéraux (en particulier N et P), et peut également étendre la zone d'absorption des racines des plantes, améliorer l'efficacité de l'utilisation de l'eau, promouvoir l'absorption et l'utilisation des nutriments minéraux, améliorer le cycle du carbone dans le corps, et affecter le métabolisme primaire et secondaire des plantes en formant un réseau mycélien dense entre le sol de la rhizosphère et les cellules du cortex racinaire. Les champignons mycorhiziens forment des relations symbiotiques étroites avec la plupart des plantes terrestres, et différents champignons peuvent envahir simultanément des segments de racines individuels. Outre les effets écologiques biologiques et physiologiques mentionnés ci-dessus, ils affectent également le métabolisme secondaire des racines des plantes et y participent, mais il existe peu de rapports de recherche à ce sujet.
Taxus chinensis var. mairei est une plante protégée nationale de première classe et une variété de Taxus distribuée en Chine. Elle appartient aux espèces reliques glaciaires du Quaternaire et est principalement répartie au sud du bassin du fleuve Yangtze. Les plantes du genre Taxus sont actuellement reconnues comme des plantes anticancéreuses naturelles rares et menacées dans le monde. Leurs racines, tiges et feuilles contiennent toutes des ingrédients médicinaux anticancéreux naturels tels que le paclitaxel et son précurseur 10-DAB Ⅲ, ainsi que des composés de taxane. Par conséquent, afin de rechercher de nouvelles sources médicinales, il existe de nombreux rapports de recherche sur les champignons endophytes de l'if de Chine méridionale, mais très peu de rapports de recherche sur les champignons mycorhiziens de l'if de Chine méridionale. Lorsque Zhang Xiangyu et al. ont étudié la distribution de la teneur en paclitaxel dans divers organes et tissus d'ifs du sud de la Chine, ils ont constaté que la teneur la plus élevée en paclitaxel se trouvait dans les racines fibreuses, avec une valeur de 0,101%. Plus tard, Gong Xueyuan et al. ont poursuivi leurs études et ont constaté la présence de champignons mycorhiziens dans les racines fibreuses. Après isolement et culture, 21 champignons mycorhiziens ont été obtenus à partir des tissus mycorhiziens. La culture pure par fermentation liquide a permis de constater que 4 d'entre eux produisaient du 10-DAB III mais ne produisaient pas de paclitaxel, et que 6 produisaient du paclitaxel mais ne produisaient pas de 10-DAB III. Cependant, l'identification des espèces de 21 champignons mycorhiziens n'a pas été réalisée. Après dissection des champignons mycorhiziens de cette étude, une zone structurelle rouge a été trouvée dans la région centrale (voir figure 1), avec des cellules à parois minces à l'extérieur. La dissection et l'épluchage de la zone structurelle rouge ont révélé qu'il s'agissait du tissu racinaire d'origine. Après des tests et des recherches, on a constaté que la teneur en paclitaxel était de 0,209%, soit 0,065% de plus que celle de la racine fibreuse. Cette étude a également mené une culture mutuelle entre les champignons mycorhiziens de l'if de Chine méridional et le tissu du cal de la tige, et a constaté que la teneur en paclitaxel dans le tissu du cal augmentait de manière significative après l'interaction. La gaine mycorhizienne à arbuscules est la seule structure anatomique clé ajoutée par les champignons mycorhiziens par rapport aux racines fibreuses ordinaires. Par conséquent, les champignons mycorhiziens dans la gaine mycorhizienne arbusculaire devraient être le facteur clé de l'accumulation élevée de paclitaxel dans le tissu racinaire d'origine des champignons mycorhiziens. Afin de révéler la corrélation entre les deux, cette étude a relancé la recherche sur l'isolement et la purification des champignons mycorhiziens dans l'if du sud de la Chine à l'aide de la méthode de culture tissulaire, et a prévu d'utiliser des techniques d'observation morphologique et de biologie moléculaire pour identifier l'espèce de ce champignon mycorhizien, afin d'obtenir des informations sur le mécanisme de corrélation. En comparaison avec les rapports de recherche de la littérature pertinente, il a été constaté qu'il existait des différences significatives entre la diversité des espèces de champignons mycorhiziens dans les tissus racinaires de l'if de Chine méridionale et la biodiversité fongique endogène dans d'autres tissus organiques des plantes d'if de Chine méridionale, La recherche sur la diversité des organismes impliqués dans la biosynthèse du paclitaxel et l'interaction entre les champignons mycorhiziens et les plantes pour produire des métabolites secondaires est d'une grande importance scientifique.

 

Il existe 11 espèces de Taxus dans le monde, dont 1 variété et 1 hybride. Parmi elles, 9 espèces de champignons endophytes de Taxus ont la capacité de produire du paclitaxel. Li et al. ont cultivé conjointement un milieu de culture fongique endophytique produisant du paclitaxel avec des cellules de Taxus cuspidata cultivées en suspension, et les résultats ont montré que non seulement cela augmentait le taux de libération du paclitaxel, mais que cela ne causait pas non plus de dommages significatifs à la membrane cellulaire de Taxus cuspidata, ce qui indique que le milieu de fermentation fongique endophytique peut avoir une activité fonctionnelle d'activation des enzymes liées au transport actif du paclitaxel. Des études montrent également que la co-culture de cellules et de souches de noisetier est efficace, l'inoculation fongique et la durée de la co-culture étant des facteurs importants pour obtenir une production maximale de paclitaxel dans ce système de co-culture. Cependant, il n'y a pas eu de rapport clair sur la relation biologique entre les champignons endophytes et les cellules de Taxus chinensis dans la biosynthèse du paclitaxel. Gong et al. ont rapporté que les champignons mycorhiziens du sud de Taxus chinensis ont la capacité de produire du paclitaxel et du 10-DAB Ⅲ, mais qu'ils se décomposent rapidement et disparaissent après la sous-culture. Par conséquent, le mécanisme de corrélation entre les champignons mycorhiziens et la teneur plus élevée en paclitaxel dans les tissus racinaires primitifs mycorhiziens mérite d'être approfondi.
Certaines monographies classent l'if de Chine parmi les plantes mycorhiziennes endophytes et soulignent que l'if de Chine méridional peut former des champignons mycorhiziens à vésicules arbusculaires avec des champignons mycorhiziens arbusculaires. La diversité morphologique des spores ne suffit pas à révéler la diversité réelle des champignons dans les écosystèmes. L'application des techniques de biologie moléculaire à la recherche sur les champignons mycorhiziens peut accroître de manière significative leur diversité taxonomique. Des études ont montré que la diversité génétique est élevée au sein des populations et même au sein des spores individuelles. En outre, des éléments suggèrent que les différences dans la composition des communautés de champignons mycorhiziens peuvent avoir des impacts variables sur les plantes et jouer un rôle dans la détermination de la diversité des plantes, de la diversité des écosystèmes et de la productivité. Les résultats de cette étude ont montré que les champignons mycorhiziens de l'if de Chine méridional ont une communauté microbienne différente de celle des champignons endophytes dans d'autres tissus organiques. Le tissu racinaire d'origine a une teneur en paclitaxel beaucoup plus élevée que les racines ordinaires et les autres tissus organiques, et l'interaction entre le tissu du cal et les champignons mycorhiziens peut augmenter sa teneur en paclitaxel. Par conséquent, le mécanisme synergique entre les champignons mycorhiziens et les cellules racinaires de l'if de Chine méridional dans la biosynthèse du paclitaxel est une piste importante qui mérite d'être étudiée. Cela a une signification scientifique significative et une valeur d'application pour le développement et l'utilisation des champignons mycorhiziens et la production verte efficace de composés organiques fonctionnels naturels actifs.