（环境工程专业论文）四株海洋红藻代谢产物及其生物活性筛选的研究.pdf

青岛理工大学工学硕士学位论文 摘要 海藻是海洋生物中的一大类群，由于其特殊的生活环境，能够代谢产生大量 结构独特多变且活性特殊多样的代谢产物，是化学和生物活性多样性研究的重要 对象之一。我国海域辽阔，海藻资源丰富，适合寻找结构新颖、生理活性独特的 先导化合物，应加强对海藻资源的开发利用。 植物病原菌的危害已成为农业减产的严重威胁之一，由于农药的大量使用， 不仅使整个生态环境受到极大的污染，而且很多农业病虫害由于长期的抗农药过 程中形成了各种各样的耐药性与抗药性。然而，新化学农药的农药遗留问题严重， 开发费用高，加之陆生动植物化学资源已被充分利用，继续寻找新的活性更强的 农药已越来越困难。而海藻中蕴藏着各种各样、结构新颖独特、活性卓越显著的 化合物，是寻找新的农药的宝贵资源。另外，用化学生态学的方法从海洋生物中 提取天然防污物质成为近年来解决海洋污损生物问题的新思路，其目标是寻找高 效无毒的防污材料取代原有的对海洋环境有严重危害的化学合成防污材料。因 此，海藻活性物质能为天然防污材料提供良好的防污模板化合物。 本研究的目的是从青岛沿海4 株海洋红藻( 包括粗枝软骨藻、海头红、鸭毛 藻及松节藻) 中运用现代色谱分析中的t l c 和h p l c 进行代谢产物丰富度筛选， 以5 株农业病原菌和4 株海洋细菌作为供试菌株对其不同极性组分的代谢产物进 行初步的生物活性筛选，并对优势藻种运用色谱分离纯化和现代波谱分析方法进 行初步的化学成分研究和生物活性研究，以其发现对农业和天然防污有效的组分 和单体模板化合物。本论文得到结论如下： 1 、将采自青岛沿海的4 株海洋红藻鉴定和干燥后，粉碎过筛、室温超声萃 取、乙醇浸提和旋转蒸干的浸膏，再用乙酸乙酯一水等体积萃取、获得的乙酸乙 酯相用石油醚一乙酸乙酯和二氯甲烷一甲醇体系梯度洗脱。综合薄层层析分析和高 效液相色谱分析，筛选出松节藻是优势藻种，代谢产物最为丰富。 2 、初步生物活性筛选：以两性霉素b 为阳性对照，在农业病原真菌抑制活 性筛选中，发现这四株海洋红藻仅对五株农业真菌中的三株真菌：h j ( 花生菌 核菌) 、x k ( 西瓜枯萎菌) 和m z ( 马铃薯早疫菌) 表现出一定的抑制活性，且 h j 抑菌圈最大为7 5 m m ( 鸭毛藻f r 3 ，阳性对照为9 5 m m ) ；x k 抑菌圈最大为 青岛理工大学工学硕士学位论文 9 0 m m ( 松节藻f r 3 ，阳性对照为1 0 0 m m ) ，接近阳性对照，鸭毛藻f r 7 和松节 藻f r 4 抑菌圈为8 5 r a m ；m z 抑菌圈最大为1 0 0 m m ( 松节藻f r 3 ，阳性对照为 1 2 5 m m ) ；均为中等强度的抑制活性，但是松节藻对农业病原真菌的抑制作用较 强，且松节藻f r 3 组分表现出较好的真菌抑制活性。 以氯霉素为阳性对照，在海洋细菌抑制活性筛选中，发现四株海洋红藻对供 试的四株海洋细菌均表现出了一定的抑制活性。其中e c ( 大肠埃希氏杆菌) 的 抑菌圈最大为1 5 0 m m ( 海头红f r 4 ，阳性对照为2 5 0 m m ) ；s a ( 金黄色葡萄球 菌) 的抑菌圈最大为1 5 0 m m ( 松节藻f r 3 ，阳性对照为2 3 0 m m ) ；b t ( 苏云金 芽孢杆菌) 的抑菌圈最大为1 5 0 r a m ( 海头红f r 3 、鸭毛藻f r 3 、松节藻f r 3 ，阳 性对照为2 2 0 m m ) ；b s ( 枯草芽孢杆菌) 抑菌圈最大为1 5 0 m m ( 海头红f r 3 和 松节藻f r 3 ，阳性对照为2 4 0 m m ) ；由此可见，松节藻和海头红对海洋细菌的抑 制作用较大，且松节藻f r 3 和海头红f r 3 组分表现出较好的海洋细菌抑制活性。 3 、综合利用各种色谱分离纯化方法和现代波谱学技术，从松节藻中共分离 出了10 个化合物，鉴定其中一个化合物为胆甾醇( 3 - g 一羟基胆甾5 烯， 3 - b e t a - h y d r o x y l - c h o l e s t - 5 一e n ) 。 4 、松节藻的1 0 个单体化合物抑菌活性测定：1 0 种化合物对供试的5 株农 业真菌无抑茵活性；化合物5 对苏云金芽孢杆菌和枯草芽孢杆菌有抑菌活性，抑 菌圈分别为1 0 5 m m 和1 1 5 m m ，和阳性对照相比较低；化合物9 对供试的4 株 海洋细菌均有抑菌活性，抑菌圈分别为1 5 0 r a m 、1 2 0 m m 、2 0 0 m m 、和2 3 0 m m ， 其中对苏云金芽孢杆菌和枯草芽孢杆菌的抑菌圈和阳性对照相当( 阳性对照为 2 2 0 m m 和2 4 0 m m ) 。 关键词海洋红藻；抑菌活性；农业真菌，海洋细菌，分离纯化 i i a b s t r a c t h a r mo fp l a n tp a t h o g e n i c ：b a c t e r i ah a sb e c o m eo n eo ft h e s e r i o u st h e a tt o a g r i c u l t u r a lp r o d u c t i o n t h eh e a v yu s eo fp e s t i c i d e sn o to n l yp o l l u t s g r e a t l yt h e w h o l ee n v i r o n m e n t ，b u tm a n ya g r i c u l t u r a l p e s t sa n dd i s e a s e sd u et o1 0 n g te 口n p e s t i c i d er e s i s t a n c ei nt h ep r o c ：e s sf o r mav a r i e t yo fd r u gr e s i s t a n c e f o rn o w , t h e r i s i n gc o s to ft h ed e v e l o p m e n to fan e wc h e m i c a lp e s t i c i d e s ，a n df o rh u n d r e d so f y e a r s o ft e r r e s t r i a lp l a n ta n da n i m a lc h e m i s t r yr e s e a r c ha n du t i l i z a t i o no f r e s o u r c e s n l a n v s t r o n ga c t i v i t yo nl a n dm a s so ft h es u b s t a n c ei sa l r e a d yf u l l yu t i l i z e di na n t i m i c r o b i a l p e s tc o n t r o l ，c o n t i n u et os e a r d hf o ran e wp e s t i c i d e sm o r ea c t i v ef r o mt e r r e s t r i a l r e s o u r c e sh a v eb e c o m e i n c r e a s i n g l yd i f f i c u l t a l g a ec o n t a i n sa l ls o r t so f u n i q u e ，n o v e l s t r u c t u r ea n da c t i v i t yo fe x c e l l e n c ed i s t i n g u i s h e dc o m p o u n d s i na d d i t i o n 。t h em e t h o d o fc h e m i c a l e c o l o g yf r o mn a t u r a l a n t i f o u l i n g s u b s t a n c e si nm a r i n e o r g a n i s m s b e c o m e sn e wt h i n k i n go fs o l v i n gt h ep r o b l e m so fm a r i n ef o u l i n go r g a n i s m si nr e c e n t y e a r s ，i t sg o a li st of i n de ：f j i c i i e n tn o n t o x i ca n t i f o u l i n gm a t e r i a l st o r e p l a c et h e o r i g i n a l s e r i o u st h r e a t st ot h em a r i n ee n v i r o n m e n to ft h e a n t i f o u l i n 2m a t e r i a l s c h e m i c a ls y n t h e s i s t h u s ，a i g a ea c t i v es u b s t a n c e sf o ra n t i f o u l i n gt e m p l a t e sp r o v i d ea g o o dn a t u r a la n t i f o u l i n gm a t e r i a lc o m p o u n d s t h ep u r p o s eo ft h i s s t u d yi sf r o mf o u rs t r a i n so fr e da l g a eo nq i n g d a oc o a s t ( i n c l u d i n gc h o n d r i a c r a s s i c a u l i s ，p l o c a m i u mt e l f a i r i a e ，s y m p h y o c l a d i a l a t i “j c “，口 a n dr h o d o m e l ac o n f e r v o i d e s ) s c r e e nt h e a l g a et h a tc o n t a i n sr i c hm e t a b o l i t e sb yu s i n g t l ca n dh p l c s c r e e ni n i t i a l l yd o m i n a n ta l g a es p e c i e so nb i o l o g i c a l a c t i v i t yo f d i f f e r e n tp o l a rc o m p o s i t i o n so fm e t a b o l i t e su s i n g5s t r a i n so f a g r i c u l t u r a lp a t h o g e n i c a n d4s t r a i n so fm a r i n eb a c t e r i as t r a i n sa sa t e s t t a k ef r o mt h eq i n g d a oc o a s t4s t r a i n so fm a r i n er e d a l g a ei d e n t i f i c a t i o na n dd r y , c r u s ht h es i e v i n g ，u l t r a s o n i ce x t r a c t ，e t h a n o le x t r a c ta n d r o t a t i o ns t e a m e dd r i e de x t r a c t a n de t h y la c e t a t e w a t e re x t r a c t i o nv o l u m e ，s p i n d r yo u tt h ee t h y la c e t a t ep h a s e o b t a i n e du s i n gp e t r o l e u me t h e rd i c h l o r o m e t h a n e e t h y l a c e t a t ea n dm e t h a n 0 1g r a d i e n t e l u t i o n c o m p r e h e n s i v ea n a l y s i so ft h i n - l a y e rc h r o m a t o g r a p h ya n dh i g hp e r f o r m a n c e i i i l i q u i dc h r o m a t o g r a p h i ca n a l y s i s ，f i l t e r so u ta l g a ep i n e s e c t i o ni sd o m i n a n ta l g a e s p e c i e s ，m e t a b o l i t e so f t h er i c h e s t p r e l i m i n a r yb i o l o g i c a la c t i v i t ys c r e e n i n g ：g e n d e rm o l dp i g m e n tba s p o s i t i v e c o n t r o l ，i na g r i c u l t u r a lf u n g is u p p r e s s i o na c t i v i t yf i l t e r , f o u n dt h i sf o u rs t r a i n sm a r i n e r e d 。a l g a eo n l yo nf i v es t r a i n sa g r i c u l t u r a lb a c t e r i ai nt h eo ft h r e es t r a i n sf u n g i ；t h i s s h o w st h a tt h ep i n es e c t i o ni n h i b i t i o no fr h o d o m e l ac o n f e r v o i d e so nt h ef u n g u si s l a r g e r , a n dr h o d o m e l ac d 咖r v o i d e sf r 3s h o w sg o o df u n g ii n h i b i t o r ya c t i v i t y w i t hc h l o r a m p h e n i c o la st h ep o s i t i v ec o n t r o l ，i nt h ei n h i b i t o r ya c t i v i t yo fm a r i n e b a l z t e r i af i l t e ra n df o u n df o u rs t r a i n so fm a r i n er e da l g a et ot e s tf o u re x p r e s s e ds o m e i n h i b i t o r ya c t i v i t y o fm a r i n eb a c t e r i a t h i ss h o w st h a tb a c t e r i a l i n h i b i t i o no f r ho d o m e l ac o n # r v o i d e sa n dp l o c a m i u mt e l f a i r i a ei sl a r g e r , p l o c a m i u mt e l f a i r i a ef r 3 a n dr h o d o m e l ac o n f e r v o i d e sf r 3s h o w e db e t t e ri n h i b i t o r ya c t i v i t yo fb a c t e r i a f r o mr h o d o m e l ac o n f e r v o i d e s ，s e p a r a t eo u tat o t a lo f10c o m p o u n d su s i n g c o m p r e h e n s i v e u t i l i z a t i o no fv a r i o u sc h r o m a t o g r a p h i c m e t h o d sa n dm o d e m s p i e c t r o s c o p yt e c h n i q u e 10c o m p o u n d sh a v en oa n t i b a c t e r i a la c t i v i t ya g a i n s t5s t r a i n so fa g r i c u l t u r a l f u n g i ；c o m p o u n d 5o nb a c i l l u s t h u r i n g i e n s i s a n db a c i l l u ss u b t i l i sh a sl o w a n t i b a c t e r i a la c t i v i t y ；c o m p o u n d9s h o w e da n t i b a c t e r i a la c t i v i t ya g a i n s tt h e4t e s t e d m a i r i n eb a c t e r i a ，w h i c ht ob a c i l l u st h u r i n g i e n s i sa n dba c i l l u ss u b t i l i sa n t i b a c t e r i a l c i r c l ee q u i v a l e n tt op o s i t i v ec o n t r 0 1 k i e yw o r d sm a r i n er e da l g a ；a n t i f u n g a la c t i v i t y ；a g i c u l t r u a lf u n g i ；m a r i n eb a c t e r i n ； p u r i f i c a t i o na n di s o l a t i o n 青岛理工大学工学硕士学位论文 第一章绪论弟一覃箔化 第一节海洋藻类代谢产物以及生物活性研究进展 海洋是生命的起源地，海洋生物之间通过生物链、化学信息传递、化学进攻、 化学防御等机制相互依存、相对独立，维系着独特而紧密的庞大海洋生物体系。 海洋生物代谢产物是其生命活动的重要基础物质之一，不仅在维持海洋生态体系 的正常活动中起着重要作用，也是人们可以开发利用的重要资源。 海藻是海洋中最大的植物类群，是海洋生物链中能够通过光合作用合成自身 必要物质的主要自养生物类群，也是海洋生物食物链的基础。海藻种类繁多，已 记载的有2 4 ，0 0 0 种之多，分布极其广泛，凡是潮湿的地带到水域都可以找到它 们的踪迹。海藻形态各异，大小悬殊，有单细胞、群体和多细胞三种形态，单细 胞海藻个体微小，要借助显微镜才能够看到；群体海藻由单细胞个体群集而成； 多细胞藻体的大小从几厘米至数米以上，最大的海藻长达6 0 米以上。与高等植 物相比，海藻的构造十分简单，藻体没有真正的根、茎、叶分化，整个藻体为简 单的叶状体，既能吸收周围的养料，又能进行光合作用，制造有机物质。有的海 藻如海带( l a m i n a r i a ) 、马尾藻( s a r g a s s u m ) 等藻体有类似于根、茎、叶的分化， 但还不具有像真正根、茎、叶中的维管束结构。藻体含有叶绿素，有的种类除含 有叶绿素外，还含有其它辅助色素，因此，藻体呈现绿、红、褐、黄等颜色。根 据大型海藻中主要的光合色素类型可以将其分为绿藻、褐藻和红藻。海藻中除浮 游植物外，绝大多数种类的海藻都是底栖的，主要生长于潮间带和低潮线以下 1 0 余米以浅深度，即水深2 0 m 以浅的沿岸地带的礁石上。 由于特殊的生物形态和生长环境，海藻中的次生代谢产物及其功能与活性的 研究一直是人们关注的重要方向。以往的研究表明，海藻中的代谢产物与陆地植 物中的代谢产物之间不论从结构方面还是功能活性方面均有显著差异。在结构方 面，相对于其它海洋生物( 如海绵、海鞘和软珊瑚等) ，海藻代谢产物的结构比 较简单，以萜类为主，但是也在一些海藻中发现了许多结构十分复杂的代谢产物。 海藻代谢产物的最大特点是其多种结构中富含卤素( 主要包括溴、氯和碘) ，尤 其是含有大量多样的多卤代单萜、倍半萜、二萜以及溴酚类代谢产物，因此，海 藻是地球上已发现的有机卤代：物最主要的生物资源；在功能方面，海藻代谢产物 青岛理工大学工学硕士学位论文 的主要特点是拒食、抗微生物、抗附着和毒性；同时，海藻不但是多种海洋动物 的食物，而且海藻代谢产物也是食藻海洋动物特别是一些软体动物和腔肠动物防 御物质的来源基础；从食藻海洋动物中得到的具有明显拒食和防御功能的代谢产 物：其结构大多数与海藻代谢产物相同或相似，从结构上能够追溯到海藻源头， 因此，在多数情况下认为这些海洋动物代谢产物的真实来源为海藻。 一、海藻抗菌生物活性 据b u r k h o l d e 等人 1 对生长在波多黎各海域的1 5 0 种海藻的研究表明，其中 6 6 种含有广谱抗菌作用的生物活性物质，其中多卤、多硫化合物和结构独特的 二萜醇都属于抗菌活性成分。张成武2 1 、于广利【3 1 、敖宗华 4 等先后系统报道了 微藻、蓝藻和褐藻的抗菌活性物质。陈灼华报道了福建沿海的1 0 种褐藻和红藻 的：抗细菌抗真菌活性【5 ；师然新采用双碟法，研究了青岛沿海常见的9 种海藻的 抗菌能力【6 ；田黎等选用病原菌离体抑菌及植物幼苗活休试验的方法，测试了7 种海洋微藻对3 种蔬菜的幼苗生长，以及对4 种蔬菜病原菌的作用【7 ；张立新等 测定了两种多管藻提取物对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌的抑制活性 8 ；江红霞等 用圆形纸片法测定了实验室培养的3 种海洋微藻和5 种淡水微藻的甲醇和甲苯 ( 3 ：1 ) 提取物对4 种细菌和3 种真菌的生长抑制实验【9 ；徐年军测定了采于山东青 岛和威海附近沿海的分属绿藻门、红藻门、褐藻门的几种海藻样品的乙醇提取物 抗大肠杆菌，金黄色葡萄球菌活性 10 1 ，发现了不少有抗菌活性的海藻。 二、抑制赤潮效应 许多研究者提出了一些治理有害赤潮的方法，如利用粘土矿物、季铵盐类化 合物，以及病毒、细菌等来抑制或灭杀赤潮异弯藻。在水生生态系统中，大藻与微 藻之间存在着拮抗的关系，然而，这方面的研究工作多见于淡水生态系统，近几十 年来在海洋生态系统方面的研究开始出现。如j i n 等报道了孔石莼对赤潮异弯藻 和亚历山大藻有很强的抑制作用 1 1 1 。大型海藻是海洋生态系统的初级生产力，分 布广泛，收集方便，有可能成为一类较好的生物抑藻剂或杀藻剂。 大型海藻和微藻在自然和实验水生生态环境中存有拮抗作用( h a s l e ra n d j o n e s ，1 9 4 9 ) 1 2 。通常，它们可通过竞争有限的营养盐和光照的方式来抑制微藻 的生长( f i t z g e r a l d ，1 9 6 9 ；v a nd o n k ，e ta 1 ，1 9 9 3 ) 1 3 ，14 1 。在养殖海域栽培大型海藻， 能通过营养竞争和化感作用抑制海洋微藻的生长，加速赤潮藻的消亡，还能作为 2 青岛理工大学工学硕士学位论文 营养缓冲器有效降低养殖海域n 、p 营养负荷，增加溶氧和改善水质。如大型海 藻江蓠能加速中肋骨条藻赤潮的消亡，避免赤潮消亡后水体缺氧，可有效减轻赤 潮对环境的危害( 汤坤贤，2 0 0 3 ) t ” ，在维持健康复合养殖系统方面有很重要的生 态作用。规模化栽培大型海藻是防治养殖海域赤潮的重要生态对策( 杨宇峰， 2 0 0 4 ) 1 刚。 许妍等【1 7 利用共存培：养系统研究了大型海藻缘管浒苔、刚毛藻、石花菜、鸭 毛藻、扇形拟伊藻、蜈蚣藻、海黍子、脆江蓠对赤潮异弯藻( h e t e r o s i g m aa k a s h i w o ) 生长的抑制效应并和孔石莼的作用进行比较。实验指出：孔石莼和缘管浒苔对赤 潮异弯藻的抑制效应最强，石花菜次之；扇形拟伊藻、蜈蚣藻、刚毛藻、脆江蓠、 海黍子虽表现出抑制作用但较差；鸭毛藻的抑制效应最弱。仅缘管浒苔与孔石莼 的抑制作用相比差异不显著( p 0 0 5 ) ，这些表明缘管浒苔和孔石莼对赤潮异弯 藻的抑制作用相当并且是最强。在实验末，另外7 种大型海藻石花菜、扇形拟伊 藻、蜈蚣藻、刚毛藻、脆江蓠、海黍子、鸭毛藻对赤潮异弯藻细胞的抑制率分别 为石花菜0 9 0 ，扇形拟伊藻o 5 5 ，蜈蚣藻0 4 9 ，刚毛藻0 4 1 ，脆江蓠0 3 8 ，海黍 子o 3 5 ，鸭毛藻o 2 4 。可见，石花菜对微藻的抑制作用相对较强，鸭毛藻的最弱。 本实验仅筛选出缘管浒苔- y ? l 石莼的抑藻效果相当，但未发现比孔石莼的抑藻效 果好的大型海藻。 三、吸附重金属 生物吸附技术是利用生物体或者自然生物通过物理化学方法除去土壤和水 体中的重金属。生物吸附技术比起其他常用技术具有以下优点：吸附剂价廉易得， 吸附量大，选择性好，操作条件范围宽，金属可回收再利用，并且吸附过程中没 有污泥等二次污染物的产生。与其他生物吸附剂相比，海藻具有较强的吸附性能， 并且来源丰富。一些大型海藻如褐藻，它们的吸附容量比其他种类生物体高得多， 甚至比活性炭和天然沸石的吸附容量还高，和离子交换树脂相当。 一些大型海藻如褐藻，它们的吸附容量比其他种类生物体高很多，甚至比活 性炭、天然沸石的吸附量还高，和离子交换树脂的交换容量相当 1 8 1 9 。我国大 型海藻来源丰富，有利于发展成为高效的生物吸附材料。s h e n g 等 2 0 1 发现马尾藻、 团扇藻( p a d i n as p ) 显示出较7 葛的重金属络合吸附能力，主要是由于细胞壁表面 的羧基、乙醇基和氨基的作用。y u n 等 2 1 】发现，马尾藻对c d 2 + 的高吸附能力是由 3 青岛理工大学工学硕士学位论文 于其细胞壁上的羧基和磷酸基团起主要作用。通过x 光衍射以及核磁共振光谱分 析，可以直观地看到金属离子与藻酸盐上的配位基结合。进一步的分析发现金属 离：子络合的方向极有可能是羧基上的氧原子。 其中，干态非活性海藻和大多数活性海藻相比，具有一定优点，不仅吸附量 较i 苗而且吸附速度较快，还可将吸附饱和的海藻用一定的试剂进行洗脱、再生， 重复使用，到最终无法再用时，可通过燃烧分离出灰分中的重金属离子 2 2 1 。 然而，有些海藻在吸附过程中容易发生溶胀，容易破裂，为增加机械强度， 提i 每多聚糖化学稳定性及减少其细胞溶胀性，使用前对其进行固定，形成固定化 藻系统应用于重金属的吸附处理。用固定化海藻作为吸附剂有很多优点，如可提 高藻细胞浓度，提高废水处理的深度和效率，大大减少吸附一解析循环过程中的 损耗，是固液分离容易，再生性好，吸附剂机械强度和化学稳定性提高，使用周 期延长，降低投入成本等。载体的选择对固定化细胞性能影响较大。 虽然已确认海藻吸附技术的工业应用前景，但在目前利用海藻处理废水的系 统相对较少，各方面的因素限制了它的大规模使用，对金属结合机理的理解不够 深入，对参与金属络合的细胞组分构成及生物合成过程不清楚，缺乏和海藻吸附 之间作用的动力学数据，不能进行过程设计和放大以及经济预算，等等，因此有 必要对海藻吸附现象进行进一步的研究，以便早日大规模应用。 第二节海洋红藻代谢产物以及活- i 生研究进展 海洋红藻门植物是种类较多，分布较广的一门藻类，据统计约有5 5 8 属，近 4 0 0 0 多种，除生长于淡水的2 0 0 多种，绝大部分生长在海洋。红藻一般为喜阴 植物，垂直分布在低潮线下的岩石上，在清澈的海水中，一般可生于3 0 1 0 0 米 以下，生长深度可达2 0 0 米，但也有属喜阳，如紫菜及海萝属的种类，喜生于高 潮带风浪大的岩石上。大多数红藻种类固着于岩石上或其它生长基质上，也有附 生或寄生在其它藻体上的。红藻藻体常有一定的组织分化，细胞壁分为两层，内 层为纤维素组成，外层由果胶质组成，含琼胶、海萝胶等红藻所特有的果胶化合 物。红藻色素体除含有叶绿素a 和d 、胡萝卜素及叶黄素外，还含有藻胆素如藻 红素及藻蓝素，一般以藻红素占优势，故藻体呈现玫瑰红、暗红、紫色等颜色。 红藻除少数是单细胞或群体外，大多数为多细胞藻体，其中有简单的单列细胞或 多列细胞丝状体，也有由许多藻丝组成的膜状或圆柱状的藻体，此外，还有叶片 4 青岛理工大学工学硕士学位论文 状或枝状等，故此，红藻的外形也是多样化的。红藻的生长方式一般为顶端生长， 即其分生细胞在藻体顶端，如单轴型的藻类像石花菜，也有居间生长的，其分生 细胞在藻体间，如红叶藻科( d e l e s s e r i a c e a e ) 和珊瑚藻科( c o r a l l i n a c e a e ) 的种类； 少数为散生长，即其分生细胞不是集中在叶状体等段的一个点上，而是散生的， 如紫菜属( p o r p h y r a ) 的一些种类。 海洋红藻不但资源最丰富而且是代谢产物结构变化最多的海藻类群，同时也 是相关研究最活跃的领域。，研究表明，同一种红藻不但含有多种类型的代谢产物， 而且来自不同海域的同一种红藻，由于其生存环境等因素的不同，含有的代谢产 物经常有比较大的变化。近二十年来，从红藻中已分离鉴定了包括各种骨架的卤 代萜类、c 1 5 聚乙酰类、甾体、溴酚类以及其它类型的大量代谢产物，其活性主 要表现在抗肿瘤、拒食、驱虫、抑菌、抗微生物和清除自由基等方面。 一、抑菌活性 植物病原菌的危害已成为了农业减产的严重威胁之一，农药的大量使用，不 仅使整个生态环境受到极：大的污染，而且很多农业病虫害由于长期的抗农药过程 中形成了各种各样的耐药性与抗药性。另外，化学农药的大量使用的农药遗留问 题成为食品健康卫生必须解决的问题，如何寻找新的解决办法已成为了农业可持 续发展的瓶颈问题。而就目前来说，一个新的化学农药的开发所需的费用越来越 高，而经人们几百年来陆生动植物化学资源的研究和利用，许多陆上活性强的物 质已被充分利用于抗菌杀虫，继续从陆生资源中寻找新的活性更强的农药已变得 越来越困难。而海藻中蕴藏着各种各样、结构新颖独特、活性卓越显著的化合物， 是寻找新的农药的宝贵资源。在制药学方面，海藻抗菌活性物质的筛选与结构鉴 定直接为海洋药物的研发提供合成新药的先导化合物，特别是随着一些人类病原 菌对抗生素耐药性或者抗药性的加强，寻找活性的抗菌新药已成为了海洋活性物 质研究的重点。另外，海藻活性物质能抑制许多食物腐败菌的生长。有些还可应 用于生物防治。总之，海藻抗菌活性物质的研究作为海洋生物活性物质研究的一 大组分，越来越受到人们重视，具有广泛的开发前景。 k o n i g 等人 2 3 】( 1 9 9 7 ) 从多米尼加的l a u r e n c i ao b t u s e 中得到一种l a u r a n e 型倍半萜a l l o l a u r i n e t e r o l ，活性筛选结果显示化合物具有较好的抗菌活性。s u z u k i 等人【2 4 1 ( 2 0 0 1 ) 从马来西亚的k a u r e n c i ap a n n o s a 分离得n - - 种新化合物，其中 肴岛理工大学工学硕士学位论文 两种是具有c h a m i g r e n e 重排骨架的卤代倍半萜p a n n o s a n o l 和o a n n o s a n e 和卤代 c 15 聚乙酰类化合物( 3 z ) c h l o r o f u c i n ，活性结果显示都具有抗菌活性。c s v a i r p a p a n 等人【25 j ( 2 0 0 1 ) 分别从马岛凹顶藻( 上m a j u s c u l a ) 中分离得到的螺环 倍半萜对一系列不同海洋菌株均显示一定的抗菌活性。b r i t o 等人【2 6 j ( 2 0 0 2 ) 等 人从古巴海域的红藻钝形凹项藻( l a u r e n c i ao b t u s a ) 中分离出两种具有环氧 c h a a n i g r e n e 骨架结构的倍半萜。 d i a y e 等人2 7 ( 1 9 9 6 ) 从h a r a l d i o p h y l l u m 属的红藻中分离得到一个具有抗 菌作用的三环二萜a l m a z o l ed 。e t a h i r i 等人 2 8 ( 2 0 0 1 ) 从大西洋海域的红藻 s p h a e r o c o c c u sc o r o n o p i f o l i u s 中分离出的溴代三环二萜b r o m o s p h a e r o n e ，活性结 果显示一定的抗菌活性；同时，s e t a h i r i 等人【2 9 ( 2 0 0 1 ) 从s p h a e r o c o c c u s c o r o n o p i f o l i u s 中还得到一个特殊的不符合异戊二烯规则的二萜，活性结果也显示 其；恩有抗菌活性。t a k a h a s h i 等人【2 9 ( 2 0 0 2 ) 从冲绳海域的一种凹项藻l a u r e n c i a y o n a g u n i e n s i 中分离得到一个具有新颖骨架的溴代二萜n e o i r i e t e t r a o l ，对海洋细 菌a l c a l i g e n e sa q u a m a r i n u s 和ec o l i 表现出抑制活性；v a i r p a p a n 等人3 0 ( 2 0 0 1 ) 从马来西亚海域的一种未知名l a u r e n c i a 中分离得到对许多海藻附生菌表现出中 度抑制活性的卤代c 1 5 聚乙酰类化合物l e m b y n e a 。v a i r p a p a n 等人【3 1 ( 2 0 0 1 ) 分 别从冲绳海域的马岛凹顶藻( 工m a j u s c u l a ) 和l y o n a g u n i e n s i 中分离得到对大部 分海藻附生菌都有抑制活性的( 1 2 e ) 1 e m b y n e a 。 k u r a t a 等人【3 2 ( 1 9 8 0 ) 从日本北海道的i a t i u s c u l a 中分离得到一种双苄基 溴酚醚化合物，此化合物对曲霉菌a s p e r g i l l u sn i g e r 、假丝酵母菌c a n d i a d a a l b i c a n s 、革兰氏阳性菌和革兰氏阴性菌都有一定的抑菌活性。x f a n 等人( 2 0 0 3 ) 从青岛沿海的松节藻r c o f e r v o i d e s 中得到一种新的具有中等抗菌活性 3 3 】的溴酚 产物 3 4 1 。z h a o 等人( 2 0 0 4 ) 从松节藻r c o n f e r v o i d e s 中分离得到三种新的抗菌 活性的溴酚天然产物 3 5 ，但接着2 0 0 5 年得到的三种连有氨基酸衍生物的溴酚天 然产物和一种含有核酸的化合物，却没有抗菌活性【3 0 | 。 二、防污活性 d ag a m a b 掣3 7 1 ( 2 0 0 8 ) 对巴西沿岸的4 2 种海藻的5 1 种粗提物进行了研究， 并且用贻贝来评价提取物的防污活性，发现红藻中具有防污活性的比例约5 5 在三种藻中最高，且防污性能最强，褐藻次之，绿藻最差。 青岛理工大学工学硕士学位论文 d e n y sr 3 8 1 ( 1 9 9 5 ) 在研究红藻( 栉齿藻d e l i s e ap u l e h r a ) 的次级代谢产物 抑制污损生物附着过程中发现红藻的粗提纯物能同时抑制多种污损生物的附着， 而分离提纯后的每种化合物只能有效抑制一种污损生物。并找到了一系列含溴呋 喃防污剂，能有效抑制纹藤壶( b a l a n u sa m p h i t i r i t e ) 、大型藻石莼( u l v a ) 幂u 海洋细 菌s w 8 这三类有代表性的污损生物的附着，其中有的化合物抑制纹藤壶幼虫附 着能力极强，其e c 5 0 2 5 u g m l ；有的化合物抑制藻类的活性极强，当浓度仅为 2 5 l g c m 2 时，即可有效抑制藻类生长和附着。实验结果还表明，红藻的粗提物具 有广谱的防污作用，能同时抑制多种污损生物的附着，而分离提纯后得到的每一 种化合物单体都只能有效抑制一种污损生物，而对其它种类则无明显效果。 三、抗肿瘤活性 大量的研究表明，从钝形凹顶藻( l a u r e n c i ao b t u s a ) 中分离出的一系列多卤 代倍半萜都具有细胞毒活性3 9 “。p a u lv j 等人( 1 9 8 7 ) 从钝形凹项藻( 三o b t u s a ) 中分离出的两个角鲨烯三萜骨架的溴代醚：t h y r s i f e r o l 及2 3 乙酸酯，其中后者具 有显著的细胞毒活性，对p 3 8 8 白血病细胞株的i c s o 为0 3 n g m l ，并且钝形凹顶 藻( 三o b t u s a ) 的甲醇提取物对p 3 3 8 白血病细胞株的i c 5 0 是o 1 8 p g m l ，在进一 步的研究中分离获得五个新的具有细胞毒活性的三萜：1 5 ( 2 8 ) a n h y d r o t h y s i f e r y l d i a c e t a t e ，15 - a n y d r o t h y s i f e r y l d i a c e t a t e ， m a g i r e o l a ，m a g i r e o l - b 和m a g i r e o l - c 。 范晓等人从钝形凹顶藻( 三o b t u s a ) 中分离出的多卤代倍半萜i s o i b t u s o l 和 i s o i b t u s o la c e t a t e 都能抑制h e l a 2 2 9 细胞的生长，其i c 5 0 分别为1 0 p g m l 和 4 5 p g m l 4 1 】。从凹顶藻( l a n r e n i c i ah r o n g n i a r t i i ) 分离出一系列溴代吲哚生物碱， 其中2 ，3 ，5 ，6 - 四溴吲哚对l 1 2 1 0 白血病细胞有细胞毒性，其i c 5 0 为3 6 g m l 。 凹顶藻( 三f i l i f o r m i s ) 的次级代谢物溴代倍半萜a p l y s i s t a i n 对k b 和p 3 3 8 细胞的 i c 5 0 分别为2 4 p g m l 和2 7 , u g m l 。从钝形凹顶藻( 三o b t u s a ) 分离得到的新的具 有细胞毒活性的溴代二萜l a m d u r o u x ，具有a s c c o p a r g u e r a n e 骨架，对b 1 6 黑色 素瘤的i c 5 0 为7 8 p g m l ；另外具有细胞毒活性的溴代二萜( 1 ，b r o m o o b t u s 1 e n e 3 ， 11 - d i 0 1 ) 对p 3 3 8 和k b 的i c 5 0 分别为1 0 p g m l 和4 5 p g m l ，它可能是凹顶藻的 代谢物 4 0 】。 从松香藻( p o r t i e r i a 。i z o r n e m a n n i i ) 中提取的多卤化单萜化合物h a l o m o n 对 不同肿瘤细胞敏感度不同，如f 对p 3 3 8 、l 1 2 l o 和黑色素瘤的i c 5 0 仅为。肾肿瘤、克 7 青岛理工大学工学硕士学位论文 隆肿瘤和脑肿瘤的o 0 0 1 。f u l l e r 等人从不同产地的尸h o r n e m a n n i i 中已发现 h a l o m o n 类似物十个以上，各种类似物对不同肿瘤细胞的活性也不同，如6 ( r ) b r o m 0 3 ( s ) ( b r o m o n e t h y l ) - 7 - m e t h y l2 ，3 ，7 t r i c h l o r 0 1 o c t e n e 对肾肿瘤、克隆肿瘤和脑 肿瘤最敏感，而对黑色素瘤和白血病细胞相对不敏感 4 1 , 4 2 , 4 3 。 海头红属海藻含有许多链状和环状多卤代单萜，海头红( p l o c a m i u m c a r i t g i n e u m ) 产生的多卤代单萜能抑制h e l a 癌细胞，其中有2 种四卤代化合物 的i c 5 0 为5 0 g m l 。k o n i gg m 等a t 4 4 1 ( 1 9 9 9 ) 从赤道红藻( p l o c a m i u mh a m a m m ) 中分离出一系列多卤代单萜化合物，其中部分化合物具有抗结核病活性和中度细 胞毒活性。 苏镜娱等人4 5 1 ( 1 9 9 2 ) 从中国南海耳壳藻( p e y s s o n n e l i ac a u l i f e r a ) 中分离 出一种高单萜内酯c a u l i l i d e ，其对s 1 8 0 和艾氏腹水瘤的i c 5