Paclitaxel-tartalom, valamint a dél-kínai tiszafa mikorrhiza gombáinak izolálása, tisztítása és fajazonosítása
A mikorrhiza a talajban élő gombák és a növényi gyökerek közötti szimbiózis. A mikorrhizagombák, mint hasznos mikroorganizmusok, amelyek mutualista szimbiózist képesek kialakítani a növények gyökereinek túlnyomó többségével, a kutatások elsősorban sajátos morfológiai felépítésükre és funkcióikra összpontosítanak. A mikorrhiza gombák micéliuma a gazdanövények még nem parafásodott gyökereit fertőzi meg, a gyökércsúcs felszínén gombahüvelyt, a gyökérkéregben haránthálózatot, a gyökéren kívül pedig kiterjedt hifákat képezve. Jellegzetes struktúráival elősegíti a növények növekedését és fejlődését, fokozza a növények stressz- és betegségellenállását, javítja az ásványi elemek (különösen a N és a P) növényi felszívódását és hasznosítását, továbbá képes a növények gyökérfelszívódási területét bővíteni, javítja a vízfelhasználás hatékonyságát, elősegíti az ásványi tápanyagok felszívódását és hasznosítását, javítja a szén körforgását a szervezetben, és a növények elsődleges és másodlagos anyagcseréjét befolyásolja azáltal, hogy sűrű micéliumhálózatot képez a rizoszféra talaj és a gyökérkéreg sejtjei között. A mikorrhiza gombák a legtöbb szárazföldi növénnyel szoros szimbiózisban élnek, és különböző gombák egyszerre képesek behatolni az egyes gyökérszakaszokba. A fent említett biológiai és fiziológiai ökológiai hatásokon túlmenően a növényi gyökerek másodlagos anyagcseréjére is hatással vannak és részt vesznek abban, de kevés ezzel kapcsolatos kutatási jelentés létezik.
A Taxus chinensis var. mairei nemzeti első osztályú védett növény és a Taxus Kínában elterjedt fajtája. A negyedidőszaki glaciális reliktumfajok közé tartozik, és főként a Jangce folyó medencéjétől délre terjedt el. A Taxus nemzetséghez tartozó növényeket jelenleg a világon veszélyeztetett természetes ritka rákellenes növényként ismerik el. Gyökereik, száruk és leveleik mind természetes rákellenes gyógyászati összetevőket tartalmaznak, mint például a paclitaxel és annak előanyaga, a 10-DAB Ⅲ, valamint a taxánvegyületek. Ezért új gyógyászati források keresése érdekében számos kutatási jelentés született a dél-kínai tiszafa endofita gombáiról, de nagyon kevés kutatási jelentés született a dél-kínai tiszafa mikorrhiza gombáiról. Amikor Zhang Xiangyu és társai a dél-kínai tiszafa különböző szerveiben és szöveteiben a paclitaxel-tartalom eloszlását vizsgálták, azt találták, hogy a legmagasabb paclitaxel-tartalom a rostos gyökerekben volt, ami 0,101% volt. Később Gong Xueyuan és munkatársai tovább tanulmányozták és megállapították, hogy a szálas gyökerekben néhány mikorrhiza gombát találtak. Izolálás és tenyésztés után 21 mikorrhiza gombát nyertek a mikorrhiza szövetekből. Folyékony fermentációs tiszta tenyészet segítségével megállapították, hogy közülük 4 termelt 10-DAB III-at, de nem termelt paclitaxelt, és 6 termelt paclitaxelt, de nem termelt 10-DAB III-at. A 21 mikorrhizagomba faji azonosítását azonban nem végezték el. A vizsgálatban szereplő mikorrhiza gombák boncolása után a központi régióban egy vörös szerkezeti területet találtunk (lásd az 1. ábrát), kívül vékonyfalú sejtekkel. A vörös szerkezeti terület felboncolása és lehámozása során kiderült, hogy az eredeti gyökérszövetről van szó. A vizsgálat és a kutatás után megállapították, hogy a paclitaxel-tartalom 0,209% volt, ami 0,065%-vel magasabb, mint a rostos gyökéré. Ebben a tanulmányban a dél-kínai tiszafa mikorrhiza gombái és a szár kalluszszövete között kölcsönös termesztést is végeztek, és megállapították, hogy a kalluszszövet paklitaxel-tartalma a kölcsönhatás után jelentősen megnőtt. A mikorrhiza arbuszkuláris mikorrhiza hüvely az egyetlen kulcsfontosságú anatómiai struktúra, amelyet a mikorrhiza gombák a közönséges rostos gyökerekhez képest hozzáadnak. Ezért az arbuszkuláris mikorrhiza hüvelyben lévő mikorrhiza gombáknak kell a kulcstényezőnek lenniük a paclitaxel magas felhalmozódásához a mikorrhiza gombák eredeti gyökérszövetében. A kettő közötti összefüggés feltárása érdekében ez a tanulmány újraindította a dél-kínai tiszafa mükorrhiza gombák izolálásának és tisztításának kutatását szövettenyésztési módszerrel, és azt tervezte, hogy morfológiai megfigyeléssel és molekuláris biológiai technikákkal azonosítja e mükorrhiza gombafajokat, hogy információt szerezzen a korrelációs mechanizmusról. A vonatkozó szakirodalomban található kutatási jelentésekkel összehasonlítva megállapították, hogy jelentős különbségek vannak a dél-kínai tiszafa gyökérszöveteiben található mikorrhiza gombák faji sokfélesége és a dél-kínai tiszafa más szervszöveteiben található endogén gombák biodiverzitása között, ami azt jelzi, hogy a dél-kínai tiszafa mikorrhiza gombafajok fajspecifikussága között összefüggés lehet, A paclitaxel bioszintézisében részt vevő szervezetek sokféleségének és a mikorrhiza gombák és a növények közötti, másodlagos metabolitok előállítására irányuló kölcsönhatásnak a kutatása nagy tudományos jelentőséggel bír.

 

Világszerte 11 Taxus-faj létezik, köztük 1 fajta és 1 hibrid. Közülük 9 Taxus endofita gombafaj képes paclitaxelt termelni. Li és munkatársai a paclitaxelt termelő endofita gomba táptalaját a Taxus cuspidata szuszpenzióban tenyésztett sejtjeivel együtt tenyésztették, és az eredmények azt mutatták, hogy nemcsak a paclitaxel felszabadulási sebességét növelte, hanem nem okozott jelentős károsodást a Taxus cuspidata sejtmembránjában, ami arra utal, hogy az endofita gomba fermentációs táptalajának funkcionális aktivitása lehet a paclitaxel aktív szállításával kapcsolatos enzimek aktiválása. Vannak olyan tanulmányok is, amelyek azt mutatják, hogy a mogyorófa sejtjeinek és törzseinek együttes tenyésztése hatékony, a gombák beoltása és az együttes tenyésztési idő fontos tényezők a maximális paclitaxel-termelés elérésében ebben az együttes tenyésztési rendszerben. Az endofita gombák és a Taxus chinensis sejtek közötti biológiai kapcsolatról a paclitaxel bioszintézisében azonban nem született egyértelmű jelentés. Gong és munkatársai arról számoltak be, hogy a déli Taxus chinensis mikorrhiza gombák képesek paclitaxelt és 10-DAB Ⅲ-t termelni, de gyorsan bomlanak és eltűnnek a szubkultúra után. Ezért a mikorrhiza gombák és a magasabb paclitaxel-tartalom közötti korrelációs mechanizmus a mikorrhiza primitív gyökérszövetekben még további kutatásra érdemes.
Vannak olyan monográfiák, amelyek a kínai tiszafát endofita mikorrhizás növénynek minősítik, és rámutatnak, hogy a dél-kínai tiszafa arbuszkuláris hólyagos mikorrhizagombákkal arbuszkuláris mikorrhizagombákat képes képezni. A spórák morfológiai változatossága nem elegendő az ökoszisztémákban élő gombák tényleges változatosságának feltárásához. A molekuláris biológiai technikák alkalmazása a mikorrhiza gombák kutatásában jelentősen növelheti azok rendszertani sokféleségét. Vizsgálatok kimutatták, hogy a genetikai diverzitás nagy a populációkon, sőt az egyes spórákon belül is. Ezen túlmenően bizonyítékok utalnak arra, hogy a mikorrhiza gombaközösségek összetételében mutatkozó különbségek különböző hatással lehetnek a növényekre, és potenciálisan szerepet játszhatnak a növényi diverzitás, az ökoszisztéma sokféleségének és termelékenységének meghatározásában. E vizsgálat eredményei azt mutatták, hogy a dél-kínai tiszafa mikorrhiza gombái más mikrobiális közösséget alkotnak, mint a más szervszövetekben található endofita gombák. Az eredeti gyökérszövet sokkal magasabb paclitaxel-tartalommal rendelkezik, mint a közönséges gyökerek és más szervszövetek, és a kalluszszövet és a mikorrhiza gombák közötti kölcsönhatás növelheti annak paclitaxel-tartalmát. Ezért a dél-kínai tiszafa gyökérsejtjei és a mikorrhiza gombák közötti szinergikus mechanizmus a paclitaxel bioszintézisében fontos irány, amelyet érdemes tanulmányozni. Ennek jelentős tudományos jelentősége és alkalmazási értéke van a mikorrhiza gombák fejlesztése és hasznosítása, valamint a természetes szerves funkcionális aktív vegyületek hatékony zöld előállítása szempontjából.