内生菌（endophytes）一般是指那些在某段时期或其一生生活中宿主植物的组织内生长但不会引起植物组织产生侵染现象或明显病害症状的一类微生物^[1]。内生菌在自然界广泛存在，几乎地球上的每一种植物里都生长着内生菌，然而，大部分的内生菌与宿主间的关系还没被研究透彻^[2-3]。而植物内生菌则能帮助植物在生物或非生物压力下更好地生长^[4]，周成等^[5]发现在宿主植物中的内生真菌可以产生某些与该植物相似或相同的具有药用价值的代谢活性物质，在医药、农业及其他产业有广泛前景^[6]。

内生菌已被发现存在许多生物活性物质^[7]。1993年Stierle等^[8]从短叶紫杉中提取到一株能产生紫杉醇的内生真菌，紫杉醇具有独特的抑制微管解聚和稳定微管的作用，是近30年来从植物中发现的最重要的抗癌药物之一^[9]。于洪升等^[10]从银杏中分离得到一株青霉属真菌的粗提物有较好的抗真菌活性。Qin等^[11]从西双版纳热带雨林中的植物里分离到的稀有放线菌具有抗菌活性。戴传超等^[12]从大戟中分离得到的内生镰刀菌E5具有抑制宿主受试病原菌的作用。Tanvir等^[13]从5种菊科植物中分离得到的86株内生放线菌（占总数的47.2%）有抗菌活性。Wu等^[14]从3种药用植物中分离出的150种内生放线菌中72.4%有抗菌活性，9.3%有细胞毒性，10.7%有抗氧化活性。目前，传统药用植物内生菌活性成分的抗菌、抗氧化和细胞毒性是研究的热点之一^[15-16]。

抗氧化活性是备受学界关注的生物学活性之一。越来越多的研究显示，抗氧化是预防衰老的重要途径，如果能够消除过多的氧化自由基，对于预防许多由自由基引起的老化相关疾病是非常重要的，是近几十年来的研究热点。抗氧化剂对于防治癌症、心脏病、脑卒中、阿尔茨海默病、风湿性关节炎以及白内障等慢性疾病都具有一定效果^[17]。本文重点探讨植物抗氧化活性内生菌的物种多样性和活性化合物多样性研究进展，并对该领域今后的发展方向进行了展望。

抗氧化活性主要是对生物在外界条件胁迫下产生的活性氧的消除作用。Tanaka等^[18-19]阐述了活性氧起源于失活的植物对内生真菌的防御反应，以此保持了共生状态。但有关该防御机制是由真菌、植物还是其新陈代谢产生的还暂不清楚。活性氧在细胞程序性死亡、对平常压力的反应以及信号传导都扮演着不同的作用。活性氧对真菌侵染植物能否在植物体内存活以及植物对内生菌的反应等方面发挥着积极或消极的作用^[20]。

研究表明，许多植物内生菌能产生抗氧化活性成分。Huang等^[21]在29种植物中分离出了292种植物内生菌。经检测发现，所有的植物内生菌都能产生抗氧化物质和酚类物质。虽然各种内生菌的抗氧化活性各异，但结果显示65%的内生菌有着较高的活性。内生菌抗氧化与抗菌活性的有关证据已通过一个假定的内生真菌微孢拟盘多毛孢Pestalotiopsis microspora得到证实^[22]。

在内生真菌和宿主之间的相互作用中，活性氧和抗氧化物质的产生可以解释宿主在逆境下的敏感性和作出反应的机制。Sheibani-Tezerji等^[23]发现植物在干旱条件下，转录可调节细胞内稳态以及可对活性氧解毒，表明了在氧化作用胁迫下PsJN菌株的反应机制。植物在干旱胁迫下，代谢途径中活性氧及其清除系统间的平衡遭到破坏，而内生菌可通过提高渗透调节物质的量和增加抗氧化活性帮助宿主在逆境中生存^[24]。Qin等^[11]研究发现，内生放线菌在唯一碳源利用、发酵碳源产酸及酶学活性等生理生化特性方面表现出和宿主植物的地理分布有一定的相关性。而内生放线菌产生的水解酶和植物生长调节剂，能与病原菌竞争营养物质，具有促进宿主植物生长或增强抵抗力，诱导植物产生抗性等方面的能力，赋予了其生物防治的功效。Baltruschat等^[25]发现含有内生菌的植物在盐胁迫时，抗氧化活性会有所提高。另有证据表明，当有内生菌的玉米被致病镰刀菌侵染时，其抗氧化活性便会提高。抗氧化活性的提高与宿主的生物活性和根的长度呈正相关，但与次生根的数量呈负相关^[26]。同样地，Waller等^[27]发现在盐胁迫下，有内生菌的小麦比没有内生菌的小麦明显产生更多的抗氧化物质。Mandyam等^[28]研究表明，有内生菌的宿主可产生多酚氧化酶，但无内生菌植物不能产生此物质。Grunig等^[29]研究发现，植物根部内生菌Phialocephala fortinii可产生多种有利于宿主植物的酶。总之，在温度、干旱以及盐胁迫下，内生菌宿主可产生比无内生菌的植物更多的生物活性物质^[30-35]。Qawasmeh等^[36]报道从黑麦草Lolium perenne L. 中分离的内生菌会影响宿主的总酚量和抗氧化活性。

对于具有抗氧化活性的内生菌而言，其物种多样性主要包括寄主植物种类多样性、内生菌在寄主植物不同部位分布多样性和内生菌种类多样性。具有抗氧化活性的植物内生菌广泛存在于众多植物的不同部位中，截止目前研究较多的宿主植物有银杏Ginkgo biloba L.、杜仲Eucommia ulmoides Oliver、曼陀罗Datura stramonium L.、水稻Oryza sativa L.、大麦Hordeum vulgare L.、小麦Triticum aestivum L.等。植物的根、茎、叶、花、果实、种子等部位都存在具有抗氧化活性的内生菌，并且物种多样性也十分丰富，目前研究较多的主要是内生真菌和内生放线菌。

植物内生真菌广泛存在于宿主植物各种各样的组织当中，对具有抗氧化活性的植物内生真菌的研究与报道也越来越多，特别是药用植物中存在大量具有抗氧化活性的内生真菌^[1]。近年来，国内做了大量有关内生真菌的抗氧化活性的研究，涉及的宿主植物主要有柴胡红景天Rhodiola bupleuroides (Wall. ex Hook. f. et Thoms.) S. H. Fu^[37-38]、白苞蒿Artemisia lactifloraWall^[39]、刺五加Acanthopanax senticosus (Rupr.Maxim.) Harms^[40]、北五味子Schisandra chinensis (Turcz.) Baill^[41]、枸杞Lycium barbarum Mill.^[42]、青蒿Artemisiae annuae L.^[43-44]、温郁金Curcuma wenyujin Y. H. Chen et C. Ling^[45]、八角Illicium verum Hook. f.^[46]、藏红花Crocus sativus L.^[47]等一些特色药用植物，但很多研究对其中活性成分的分析不够。根据现有研究，具有抗氧化活性的内生真菌主要有子囊菌门4个纲的9个科，分别为座囊菌纲（Dothideomycetes）的葡萄座科（Botryosphaericeae）、棒孢科（Corynesporascaceae）、隔孢腔菌科（Pleosporaceae）；散囊菌纲（Eurotiomycetes）的毛发菌科（Trichocomaceae）；锤舌菌纲（Leotiomycetes）的小针毛壳属Chaetomella；粪壳菌纲（Sordariomycetes）的间座壳菌科（Diaporthaceae）、赤丛壳菌科（Nectriaceae）、毛壳菌科（Chaetomiaceae）等（表 1）。

表 1(Table 1)

表 1 植物抗氧化活性内生菌的物种及活性成分多样性 Table 1 Species and diversity of plant endophyte with antioxidant activity 内生菌 科 属或种 抗氧化活性成分 宿主植物 分离部位 文献 真菌 葡萄座科（Botryosphaericeae） 葡萄座腔菌Botryosphaeria dothidea 细格菌素、djalonensone 楝树Melia azedarach 茎 48 棒孢科（Corynesporascaceae） 多主棒孢Corynespora cassiicola 缩酚酸环醚A、B和corynether A 钟萼草Lindenbergia philippensis 茎 49 隔孢腔菌科（Pleosporaceae） 弯孢霉Curvularia sp. 苯并吡喃类 Ocotea corymbosa 叶 22 毛发菌科（Trichocomaceae） 曲霉属Aspergillus 酚类、萜烯 乌墨蒲桃Syzygium cumini 茎、叶、叶柄 50 黑曲霉Aspergillus niger 酚类、黄酮类 银鳞风铃木Tabebuia aurea 叶、茎、根、树皮 51 黄曲霉Aspergillus flavus 酚类、黄酮类 木橘Aegle marmelos 茎、叶 52 烟曲霉Aspergillus fumigatus 毛地黄黄酮 木豆Cajanus cajan 根 53 烟曲霉 酚酸类 疏花水柏枝Myricaria laxiflora 根 54 构巢曲霉 Aspergillus nidulans 生物碱 红海榄Rhizophora stylosa 叶 55 锤舌菌纲（Leotiomycetes） 小针毛壳Chaetomella sp. 黄酮类 杜仲Eucommia ulmoides 叶 56 间座壳菌科（Diaporthaceae） 拟茎点霉Phomopsis sp. 酚类 锥果姜Costus spiralis 叶 57 赤丛壳菌科（Nectriaceae） 腐皮镰刀菌Fusarium solani 表多糖 糖胶树Alstonia scholaris 根、树皮 58 尖孢镰刀菌Fusarium oxysporum 2, 3-戊二醇 杧果姜Curcuma amada 根状茎 59 头孢霉Cephalosporium sp. graphislactone A 络石Trachelospermum jasminoides 根 60 新丛赤壳Neonectria ramulariae 酚类、黄酮类 柴胡红景天Rhodiola bupleuroides 块茎 38 圆孔壳科（Amphisphaeriaceae） 小孢拟多毛孢 Pestalotiopsis microspora 异苯并呋喃酮 德国鸢尾Terminalia morobensis 叶 61 pestacin、isopestacin 茎 61 毛壳菌科（Chaetomiaceae） 毛壳菌Chaetomium sp. 酚类、萜烯 乌墨蒲桃Syzygium cumini 茎、叶、叶柄 50 球毛壳菌Chaetomium globosum 黄柄曲霉素 银杏Ginkgo biloba 叶、茎 62 球毛壳菌 多酚 铁线蕨Adiantum capillus-veneris 叶 63 球毛壳菌Chaetomium globosum 酚类、黄酮类 八角Illicium verum 枝条 46 炭角菌科（Xylariaceae） 炭角菌属Xylaria 1-(2, 6-二羟基苯)-3-羟基-丁酮 银杏Ginkgo biloba 茎 64 放线菌 小多孢菌科 （Micropolysporaceae） 小双孢菌Microbispora sp. 酚类 蜡烛树Vochysia divergens 叶 65 假诺卡氏菌科 （Pseudonocardisceae） 拟无枝酸菌Amycolatopsis sp. 甲醇提取物 番荔枝Annonaceae squamosal 植物体 14 链霉菌科 （Streptomycetaceae） 链霉菌Streptomyces sp. 酚类 曼陀罗Datura stramonium 根、根茎过渡区 51 2, 4-二叔丁基苯酚 虎杖Polygonum cuspidatum 根 65 小针毛壳Chaetomella sp. 属于锤舌菌纲（Leotiomycetes），但尚未定科 Chaetomella sp. belongs to class of Leotiomycetes, but be not set to any familiy

表 1 植物抗氧化活性内生菌的物种及活性成分多样性 Table 1 Species and diversity of plant endophyte with antioxidant activity

与内生真菌相比，由于内生放线菌的生长周期长，生长缓慢，较难分离，因此目前对植物内生放线菌的研究相对较少，有关其抗氧化活性的研究更是凤毛麟角。植物内生放线菌的宿主种类繁多、分布广，在植物体中大多分布在根部与叶片中。已知的大部分具有抗氧化活性的内生放线菌属于链霉菌属Streptomyces。Nimal Christhudas等^[51]从曼陀罗根部分离的一株链霉菌能产生具有抗氧化活性的酚类物质。除此之外，Wu等^[14]在番荔枝Annonaceae squamosal Linn. 中发现了一株拟无枝酸菌Amycolatopsis sp.，其次生代谢产物的甲醇提取物也具有抗氧化活性。Savi等^[65]于2015年从蜡烛树Vochysia divergens (L.) Roxb. 中发现了一株小双孢菌Microbispora sp.，能够产生总酚类，具有抗氧化活性物质（表 1）。

内生菌可分泌多种次生代谢产物，主要具有抗肿瘤、抗菌、免疫抑制、抗氧化等作用^[67]，其中，抗氧化活性物质主要包括生物碱类、酚酸类、异苯并呋喃、黄酮类、萜类、香豆素类化合物等。

Cui等^[55]从海黍子Sargassum kjellmanianum Yendo中分离得到一种生物碱。该化合物的DPPH清除率是6-二叔丁基对甲酚（BHT）的8.9倍。Li等^[68]从海洋藻类中的一株内生真菌文氏曲霉Aspergillus wentii EN-48中分离得到了一种生物碱类化合物（图 1-a），具有清除DPPH自由基的作用。IC₅₀值为5.2 μg/mL，而BHT的IC₅₀值为36.9 μg/mL。Strobel等^[69]从雷公藤Tripterygium wilfordii Hook. f.中的内生真菌拟隐孢壳Cryptosporiopsis quercina中分离得到了生物碱类化合物，具有抗氧化活性。

图 1 部分内生菌次生代谢活性物质的结构式 Fig.1 Structures of bioactive secondary metabolites from some endophytes

Song等^[60]从络石Trachelospermum jasminoides (Lindl.) Lem.的内生真菌头孢霉Cephalosporium sp. IFB-E001中分离得到具有强抗氧化活性的酚酸类成分graphislactone A（图 1-b）。此抗氧化成分清除DPPH及·OH的作用比维生素C及BHT更强。Zhao等^[70]从木豆Cajanus cajan (L.) Millsp. 中分离得到木豆素（cajaninstilbene acid）（图 1-c），当浓度达到500 μg/mL时，DPPH自由基清除率可达80%。Nimal Christhudas等^[51]从曼陀罗中分离得到一株链霉菌Streptomyces sp.，其主要成分酚酸类化合物有清除DPPH自由基的活性，IC₅₀值为（435.31±1.79）μg/mL，清除羟自由基IC₅₀值为（350.21±1.02）μg/mL，清除超氧阴离子IC₅₀值为（220.31±1.47）μg/mL。高媛等^[54]从疏花水柏枝中分离到一株内生真菌SG17，其发酵液提取物的抗氧化活性达到同浓度抗坏血酸的31.86%，且经HPLC和TLC分析发现发酵产物中有一种绿原酸类似物。

Strobel等^[61]从植物榄仁树Terminalia morobensis的内生真菌微孢拟盘多毛孢Pestalotiopsis microspora中分离得到了能够清除超氧自由基和羟基自由基活性的异苯并呋喃酮类化合物isopestacin 1（图 1-d）。Harper等^[71]从一株内生真菌中的微孢拟盘多毛孢Pestalotiopsis microspora中分离得到了一种异苯并呋喃化化合物pestacin（图 1-e）。其抗氧化能力是维生素E衍生物trolox的11倍。Ma等^[72]从植物三尖杉Cephalotaxus fortunei Hook. f. 中的一株黄曲霉Aspergillus flavus中分离得到了一种呋喃类化合物，具有中等强度的抗氧化活性。

Zheng等^[73]从植物黄花蒿Artemisia annua L. 中的一株蜡样芽孢杆菌Bacillus cereus SZ-1中分离得到3～5mg/mL的胞外多糖，其清除DPPH自由基的能力超过50%。另有菌株如印度梨形孢Piriformospora indica和Neotyphodium sp. 是通过增强抗氧化酶的抗氧化活性提高自身的抗氧化活性^{[25-26, 62-64]}。

内生菌具有丰富的生物多样性，对植物生长发育具有积极的调控作用，具有多种重要生物学功能，并能够产生与宿主相同或相似的生理活性物质，有抗菌、抗肿瘤、杀虫、免疫抑制、抗氧化等生物活性。抗氧化活性近些年来越来越被人们关注，对人体主要作用为抗衰老，为人体清除自由基及活性氧。从植物中分离内生菌并从中生产生物活性成分在天然药物研究和生产中具有重要意义。

宿主与内生菌的选择性和多样性机制还未阐明，但已有部分研究表明不同的环境和不同的生物因素可能使内生菌产生不同的多样性。Fernandes等^[74]发现大豆叶中内生菌的多样性比大豆根中的多样性丰富。Khiralla等^[75]研究表明，苏丹药用植物中的内生菌种类较少，可能是由于气候过于干旱（1年中大约有9个月平均降水量小于5 mm）。Cui等^[76]发现从不同地区、不同海拔高度的红景天科植物中分离的内生真菌种类不一。据此，同一种植物内生菌在不同的生长环境和生物因素下是否会表现出不同的抗氧化活性？Oono等^[77]发现在植物不同的生长阶段的内生真菌种类和数量是不同的，其中存在复杂的相互作用。由此，可以看出不同内生菌在植物生长的不同阶段起着不同的作用。内生菌同样也具有宿主表现出的生物活性^[2]。目前已有部分研究证明内生菌抗氧化活性可提高宿主的抗逆性，使宿主更好地生长^[20]。

抗氧化活性内生菌和宿主的相互作用及其具体机制尚未完全解析，有待进一步研究和探索。植物内生菌的抗氧化活性对宿主植物有何作用、抗氧化活性成分的产生是内生菌适应内生环境的必然选择，还是宿主植物为了抵御外界不良环境而招募了抗氧化活性功能菌株等都是今后研究中值得深入探讨的问题。