(Luận án tiến sĩ) xác định hoạt tính sinh học và bản chất hóa học của một số hoạt chất từ nấm nội sinh trên cây khổ sâm (croton tonkinensis gagnep ) và cây bùm bụp (mllotus apelta lour )

MỤC LỤC
LỜI CAM ĐOAN ..................................................................................................... i

LỜI CẢM ƠN ..........................................................................................................ii
DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT ................................................ ix
DANH MỤC CÁC BẢNG ..................................................................................... xi
DANH MỤC CÁC HÌNH .................................................................................... xiii
MỞ ĐẦU ................................................................................................................ 1
CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU .................................................................. 3
1.1. Đại cƣơng về các cơ thể nội sinh thực vật (CTNS) và nấm nội sinh thực vật
(NNS) .................................................................................................................. 3
1.2. Sinh học và sinh thái học của NNS ............................................................... 5
1.2.1. Quan hệ của NNS với cây chủ của chúng ............................................... 5
1.2.2. NNS bảo vệ cây chống các tác nhân có hại........................................... 14
1.2.2.1. Bảo vệ cây chủ chống côn trùng hại cây ........................................ 14
1.2.2.2. Bảo vệ cây chủ trƣớc những điều kiện môi trƣờng bất lợi.............. 20
1.2.3. Đa dạng sinh học của NNS................................................................... 21
1.2.4. NNS trong các cây nhiệt đới................................................................. 23
1.3. Các chất có hoạt tính sinh học từ nấm nội sinh............................................ 25
1.3.1. Đại cƣơng ............................................................................................ 25
1.3.2. Các chất kháng vi sinh vật .................................................................... 26
1.3.3. Các chất gây độc tế bào ung thƣ ........................................................... 27
1.3.3.1. Taxol ............................................................................................. 27
1.3.3.2. Các xanton .................................................................................... 29
1.3.3.3. Các chất từ Penicillium sp. nội sinh ở cây Hopea hainanensis....... 29
iii


1.3.3.4. Các chất từ nấm Stemphylium globuliferum nội sinh ở cây thuốc
Mentha pulegium ....................................................................................... 29
1.3.3.5. Các chất từ nấm Ampelomyces sp. nội sinh ở cây thuốc Urospermum

picroides .................................................................................................... 30
1.3.4. Các chất chống oxy hóa ....................................................................... 30
1.3.5. Các chất kháng kí sinh trùng ................................................................ 31
1.3.6. Các chất ức chế miễn dịch .................................................................... 33
1.3.7. Các chất chữa bệnh tiểu đƣờng............................................................. 33
1.3.8. Các độc tố ............................................................................................ 34
1.3.9. Các enzym thủy phân ngoại bào ........................................................... 36
1.3.9.1. Đại cƣơng ..................................................................................... 36
1.3.9.2. Mối liên quan giữa enzym với vai trò của nấm nội sinh trong cây
chủ ............................................................................................................. 37
1.4. Nấm nội sinh trên cây thuốc........................................................................ 38
1.5. Các nghiên cứu nấm nội sinh ở Việt Nam ................................................... 40
1.6. Giới thiệu chi Trichoderma ......................................................................... 41
1.6.1. Đại cƣơng ............................................................................................ 41
1.6.2. Sinh học và ứng dụng của Trichoderma ............................................... 41
1.6.3. Phân bố địa lý của Trichoderma ........................................................... 43
1.7. Giới thiệu hai cây thuốc .............................................................................. 44
1.7.1. Khổ sâm - Croton tonkinensis Gagnep. - họ Euphorbiaceae ................. 44
1.7.2. Bùm bụp - Mallotus apelta Lour. - họ Euphorbiaceae .......................... 46
CHƢƠNG 2. VẬT LIỆU VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ........................... 48
2.1. Vật liệu ....................................................................................................... 48

iv


2.1.1. Mẫu cây ............................................................................................... 48
2.1.2. Vi sinh vật kiểm định ........................................................................... 49
2.1.3. Các dịng tế bào.................................................................................... 49
2.1.4. Dụng cụ, hố chất và thiết bị nghiên cứu .............................................. 49
2.2. Môi trƣờng.................................................................................................. 50

2.2.1. Môi trƣờng phân lập nấm nội sinh ........................................................ 50
2.2.2. Môi trƣờng nuôi và giữ các chủng nấm nội sinh ................................... 50
2.2.3. Các mơi trƣờng thử hoạt tính enzym .................................................... 51
2.2.4 . Môi trƣờng nuôi VSVKĐ và tế bào ..................................................... 52
2.3. Phƣơng pháp ............................................................................................... 52
2.3.1. Phân lập NNS từ mẫu cây .................................................................... 52
2.3.2. Phân loại nấm bằng phƣơng pháp hình thái học .................................... 53
2.3.3. Phân loại nấm bằng phƣơng pháp sinh học phân tử .............................. 53
2.3.4. Thu nhận cặn chiết từ dịch lên men của các chủng NNS ...................... 54
2.3.5. Tách các chất từ cặn chiết của dịch lên men chủng Trichoderma
konilangbra KS14 ........................................................................................... 55
2.3.6. Xác định cấu trúc các hợp chất tách đƣợc............................................. 56
2.3.7. Xác định các hoạt tính sinh học của các chủng NNS ............................ 57
2.3.7.1. Xác định hoạt tính kháng vi sinh vật.............................................. 57
2.3.7.2. Xác định hoạt tính gây độc các dịng tế bào ung thƣ ...................... 59
2.3.7.3. Xác định hoạt tính chống oxy hố ................................................. 61
2.3.7.4. Xác định hoạt tính các enzym ngoại bào........................................ 63
2.3.8. Khảo sát tác dụng của các chế phẩm Trichoderma konilangbra KS14 ... 63
đối với cây khổ sâm ....................................................................................... 63
v


CHƢƠNG 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN......................................................... 65
3.1. Phân lập nấm nội sinh từ cây thuốc ............................................................. 65
3.1.1. Các chủng nấm nội sinh từ cây khổ sâm ............................................... 65
3.1.2. Các chủng nấm nội sinh từ cây bùm bụp .............................................. 66
3.2. Sàng lọc hoạt tính kháng vi sinh vật của các chủng NNS phân lập đƣợc ..... 68
3.3. Phân loại các chủng nấm nội sinh bằng phƣơng pháp hình thái và bằng
phƣơng pháp sinh học phân tử ........................................................................... 73
3.3.1. Phân loại các chủng NNS bằng phƣơng pháp hình thái ........................ 73

3.3.1.1. Chủng KS6 .................................................................................... 73
3.3.1.2. Chủng MB8................................................................................... 74
3.3.1.3. Chủng KS14 .................................................................................. 75
3.3.1.4. Chủng KS15 .................................................................................. 76
3.3.1.5. Chủng KS17 .................................................................................. 77
3.3.1.6. Chủng KS18 .................................................................................. 77
3.3.1.7. Chủng KS19 .................................................................................. 78
3.3.1.8. Chủng MR2................................................................................... 79
3.3.1.9. Chủng KS24 .................................................................................. 80
3.3.1.10. Chủng KS33 ................................................................................ 81
3.3.2. Phân loại chủng nấm nội sinh KS14 bằng phƣơng pháp sinh học phân
tử…….. ......................................................................................................... 85
3.4. Hoạt tính sinh học của cặn chiết và của dịch lên men các chủng nấm nội sinh
đã đƣợc lựa chọn ............................................................................................... 87
3.4.1. Hoạt tính kháng VSV của các cặn chiết etylaxetat ................................ 87
3.4.2. Hoạt tính gây độc các dòng tế bào ung thƣ của các cặn chiết etylaxetat 90

vi


3.4.3. Hoạt tính chống oxy hố của các cặn chiết etylaxetat ........................... 92
3.4.4. Hoạt tính enzym ngoại bào của dịch ni các chủng nấm lựa chọn ...... 93
3.5. Tìm hiểu các điều kiện ni thích hợp cho hoạt tính kháng VSV của chủng
nấm T. konilangbra KS14 ................................................................................... 96
3.5.1. Ảnh hƣởng của môi trƣờng lên men ..................................................... 96
3.5.2. Ảnh hƣởng của pH môi trƣờng nuôi ..................................................... 97
3.5.3. Ảnh hƣởng của thời gian nuôi .............................................................. 99
3.5.4. Ảnh hƣởng của nguồn cácbon và nguồn nitơ ...................................... 100
3.6. Bản chất hóa học của các hợp chất tách đƣợc từ dịch lên men của chủng
NNS T. konilangbra KS14 ............................................................................... 103

3.6.1. Hợp chất KS14-1 ............................................................................... 103
3.6.2. Hợp chất KS14-2 ............................................................................... 105
3.6.3. Hợp chất KS14-3 ............................................................................... 107
3.6.4. Hợp chất KS14-4 ............................................................................... 109
3.6.5. Hợp chất KS14-5 ............................................................................... 111
3.7. Hoạt tính sinh học của các hợp chất tách đƣợc từ chủng T. konilangbra KS14
........................................................................................................................ 113
3.7.1. Hoạt tính kháng VSV ......................................................................... 113
3.7.2. Hoạt tính gây độc các dịng tế bào ung thƣ ......................................... 115
3.7.3. Hoạt tính chống oxy hố .................................................................... 116
3.7.4. So sánh hoạt tính của sorbixilin và ergosterol peroxit với ent-7βhydroxy-18-axetoxy-kaur-16-en-15-on ........................................................ 117
3.8. Tác dụng của chế phẩm T. konilangbra KS14 đối với cây khổ sâm ............ 120
KẾT LUẬN ......................................................................................................... 124
KIẾN NGHỊ ........................................................................................................ 126
vii


CÁC CƠNG TRÌNH ĐÃ CƠNG BỐ LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN ÁN TIẾN SĨ ... 127
TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................................................... 129
PHỤ LỤC..................................................................................................................

viii


DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT
13

C-NMR

Cácbon-13 Nuclear Magnetic Resonance Spectroscopy (Phổ cộng

hƣởng từ cácbon 13)

1

H-NMR

Proton Magnetic Resonance Spectroscopy (Phổ cộng hƣởng từ hạt
nhân proton)

ABTS

2,2‟-azinobis (3-ethylbenzthiazoline-6-sulfonic acid)

ADN

Axit deoxyribonucleic

ADNr

Axit deoxyribonucleic riboxom

CKS

Chất kháng sinh

CMC

Cacboxyl metyl xelluloza

CS%

Cell survival % (% tế bào sống sót)

CTNS

Cơ thể nội sinh thực vật

DEPT

Distortionless Enhancement by Polarisation Transfer (Phổ DEPT)

DMEM

Dullbecco‟s modified Minimum Essential Medium (Mơi trƣờng
khống cơ bản do Dullbecco cải tiến)

DMSO

Dimethyl sulfoxid (Dimetyl sulfoxit)

DPPH

1,1-diphenyl -2-picrylhydrazyl

EC50

Efective concentration 50% ( nồng độ cần thiết để tác động 50%)

EDTA

Ethylenediaminetetra acetic acid (Axit etylenediaminetetra axetic)

ESI- MS

Electrospray ionization mass spectrometry (phổ khối ion hoá bụi
electron)

EtOAc

Ethylacetat (Etylaxetat)

EtOH

Ethanol (Etanol)

IC50

Inhibitory concentration 50% (Nồng độ ức chế 50%)

KTKS

Khuẩn ty khí sinh

LC-MS

Liquid Chromatography with Mass-Spectrometry (Sắc kí lỏng
ghép nối khối phổ)

MEME

Minineal essential medium with Eagle‟s salts (Mơi trƣờng khống
cơ bản có muối Eagle)
ix


MeOH

Methanol (Metanol)

MIC

Minimum inhibitory concentration (Nồng độ ức chế tối thiểu)

MT

Môi trƣờng

NNS

Nấm nội sinh

OD

Optical Density (Mật độ quang)

SC %

Scavenging capacity (% khả năng bẫy các gốc tự do)

SC50

Scavenging capacity 50% (khả năng bẫy 50% các gốc tự do)

SRB

Sulforhodamine B (Sunforodamin B)

TCA

Trichloacetic acid (Axit tricloaxetic)

VSV

Vi sinh vật

VSVKĐ

Vi sinh vật kiểm định

VSVNS

Vi sinh vật nội sinh

x


DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 3.1. Hoạt tính kháng VSVKĐ của các chủng nấm ............................................
phân lập từ cây khổ sâm ........................................................................................ 70
Bảng 3.2. Hoạt tính kháng VSVKĐ của các chủng nấm ............................................

phân lập từ cây bùm bụp ........................................................................................ 71
Bảng 3.3. Tóm tắt đặc điểm của các chủng NNS đƣợc phân loại bằng phƣơng pháp
hình thái ................................................................................................................ 83
Bảng 3.4. Hoạt tính kháng VSV của cặn chiết etylaxetat từ các chủng NNS lựa chọn
.............................................................................................................................. 89
Bảng 3.5. Hoạt tính gây độc các dịng tế bào ung thƣ của cặn chiết etylaxetat ...........
từ các chủng NNS lựa chọn ................................................................................... 91
Bảng 3.6. Hoạt tính chống oxy hóa của cặn chiết etylaxetat .......................................
từ các chủng NNS lựa chọn ................................................................................... 93
Bảng 3.7. Hoạt tính enzym của các chủng NNS lựa chọn ...................................... 94
Bảng 3.8. Hoạt tính kháng VSVKĐ của chủng T. konilangbra KS14 ..........................
đƣợc nuôi trên các môi trƣờng ............................................................................... 97
Bảng 3.9. Hoạt tính kháng VSV của chủng T. konilangbra KS14 ...............................
đƣợc ni trên mơi trƣờng Czapek-Dox có pH khác nhau ..................................... 98
Bảng 3.10. Hoạt tính kháng VSVKĐ của chủng T. konilangbra KS14 ........................
theo thời gian nuôi ............................................................................................... 100
Bảng 3.11. Hoạt tính kháng VSVKĐ của chủng T. konilangbra KS14 ........................
trên các nguồn cácbon khác nhau......................................................................... 101
Bảng 3.12. Hoạt tính kháng VSVKĐ của chủng T. konilangbra KS14 ........................
trên các nguồn nitơ khác nhau ............................................................................. 102
Bảng 3.13. Hoạt tính kháng VSV của các hợp chất tách đƣợc....................................
từ chủng T. konilangbra KS14 ............................................................................. 115
Bảng 3.14. Hoạt tính gây độc các dịng tế bào ung thƣ...............................................
của các hợp chất tách đƣợc từ chủng T. konilangbra KS14 .................................. 116
xi


Bảng 3.15. Hoạt tính chống oxy hố của các hợp chất tách đƣợc ...............................
từ chủng T. konilangbra KS14 ............................................................................. 117
Bảng 3.16. So sánh hoạt tính của các hợp chất tách ...................................................

từ chủng nấm T. konilangbra KS14 và hợp chất tách từ cây khổ sâm.................... 119
Bảng 3.17. Chất lƣợng cành chiết khổ sâm 3 tháng tuổi .............................................
dƣới tác dụng của các chế phẩm T. konilangbra KS14 .......................................... 120
Bảng 3.18. Dữ liệu phân tích hàm lƣợng ent-kauran ..................................................
của các mẫu cành chiết khổ sâm .......................................................................... 121

xii


DANH MỤC CÁC HÌNH

Hình 1.1. Cấu trúc hóa học của pestaxin và isopestaxin ......................................... 31
Hình 2.1. Mẫu cây khổ sâm ................................................................................... 48
Hình 2.2. Mẫu cây bùm bụp .................................................................................. 48
Hình 2.3. Qui trình thu nhận cặn chiết từ dịch ni của các chủng NNS ................ 55
Hình 2.4. Qui trình tách các chất từ cặn chiết etylaxetat.............................................
của chủng nấm Trichoderma konilangbra KS14 ..................................................... 56
Hình 3.1. Các nhóm màu sắc khuẩn lạc .....................................................................
của các chủng nấm nội sinh từ cây khổ sâm ........................................................... 65
Hình 3.2. Sự phân bố các chủng nấm nội sinh ...........................................................
trên các bộ phận của cây khổ sâm .......................................................................... 66
Hình 3.3. Các nhóm màu sắc khuẩn lạc .....................................................................
của các chủng nấm nội sinh từ cây bùm bụp .......................................................... 67
Hình 3.4. Sự phân bố các chủng nấm nội sinh ...........................................................
trên các bộ phận của cây bùm bụp ......................................................................... 67
Hình 3.5. Ảnh hiển vi của Trichoderma viride KS6 (x400) .................................... 74
Hình 3.6. Ảnh hiển vi của Trichoderma harzianum MB8 (x400) ........................... 75
Hình 3.7. Ảnh hiển vi của Trichoderma KS14 (x400) ............................................ 75
Hình 3.8. Ảnh hiển vi của Penicillium ehrlichii KS15 (x400) ................................ 76
Hình 3.9. Ảnh hiển vi của Penicillium nigricans KS17 (x400) .............................. 77

Hình 3.10. Ảnh hiển vi của Penicillium citrinum KS18 (x400) .............................. 78
Hình 3.11. Ảnh hiển vi của Penicillium wortmannii KS19 (x400) ......................... 79
Hình 3.12. Ảnh hiển vi của Penicillium baarnense MR2 (x400) ........................... 80
Hình 3.13. Ảnh hiển vi của Fusarium moniliforme KS24 (x400) ........................... 81
Hình 3.14. Ảnh hiển vi của Fusarium oxysporum KS33 (x400) ............................. 82
Hình 3.15. Cây phân loại của chủng KS14 và các lồi có họ hàng gần .................... 86
Hình 3.16. Hoạt tính kháng VSV của chủng T. konilangbra KS14 ..............................
trên 6 môi trƣờng ................................................................................................... 97
xiii


Hình 3.17. Hoạt tính kháng VSVKĐ của chủng T. konilangbra KS14 ........................
tại các giá trị pH khác nhau ................................................................................... 99
Hình 3.18. Hoạt tính kháng VSVKĐ của chủng T. konilangbra KS14 ........................
theo thời gian ni ............................................................................................... 100
Hình 3.19. Hoạt tính kháng VSVKĐ của chủng T. konilangbra KS14 ........................
trên các nguồn cácbon ......................................................................................... 101
Hình 3.20. Hoạt tính kháng VSVKĐ của chủng T. konilangbra KS14 ........................
trên các nguồn nitơ .............................................................................................. 102
Hình 3.21. Cấu trúc hóa học và phổ 13C-NMR của ergosterol .............................. 105
Hình 3.22. Cấu trúc hóa học và phổ 13C -NMR của hợp chất axit dehydraxetic .... 107
Hình 3.23. Cấu trúc hóa học và phổ 13C-NMR của sorbixilin............................... 109
Hình 3.24. Cấu trúc hóa học và phổ 13C-NMR của hợp chất .....................................
axit 16-hydroxyoctadecanoic ............................................................................... 110
Hình 3.25. Cấu trúc hóa học và phổ 13C-NMR của ergosterol peroxit .................. 113

xiv


MỞ ĐẦU

Các cơ thể nội sinh thực vật (CTNS), trong đó có nấm nội sinh (NNS), là
những cơ thể sống bên trong mô thực vật khỏe mạnh và không gây ra những triệu
chứng bệnh có thể thấy đƣợc cho cây. Nghiên cứu về cơ thể nội sinh chỉ mới phát
triển mạnh trong khoảng hai thập niên trở lại đây, khi ngƣời ta nhận biết đƣợc
những lợi ích to lớn của chúng đối với cây chủ, cũng nhƣ sau đó biết thêm rằng
chúng có thể tạo ra hàng loạt chất có ích cho con ngƣời. Sau đó nữa, ngƣời ta thấy
nghiên cứu mối quan hệ giữa cơ thể nội sinh với cây chủ có thể làm sáng tỏ nhiều
vấn đề sinh học quan trọng. Có thể nói, mối quan hệ này là vùng giao thoa giữa
nhiều lĩnh vực của sinh học: vi sinh vật học, sinh thái học, hóa sinh học, di truyền
học, và thực vật học.
Nghiên cứu về cơ thể nội sinh trƣớc hết đem đến những lợi ích thực tiễn, bởi
chúng là một kho tuyệt vời các chất tự nhiên có hoạt tính sinh học (các hoạt chất)
nhƣ: các chất kháng vi sinh vật, kháng côn trùng hại cây, chống ung thƣ, chống ơxy
hóa, các độc tố, các enzym…, mà nhiều chất trong số đó trƣớc đây đƣợc coi là chỉ
do thực vật sinh ra. Riêng về mặt này, việc khai thác các hoạt chất từ cơ thể nội
sinh, nhất là nấm nội sinh, trong điều kiện lên men (tách rời cây chủ) là kinh tế hơn
nhiều so với chiết rút hóa học từ thực vật, lại khơng phụ thuộc vào cây, nghĩa là
không phụ thuộc điều kiện thời tiết khí hậu.
Điều quan trọng hơn là, việc khai thác các hoạt chất từ cơ thể nội sinh có thể
làm giảm nhẹ tác động của con ngƣời đối với những cây sinh ra những hoạt chất ấy,
những cây đang đƣợc khai thác ngày càng nhiều và vì thế cũng cần đƣợc bảo tồn
trong công cuộc bảo tồn đa dạng sinh học và hệ sinh thái.
Các cây thuốc là một kho tàng đặc biệt về nấm nội sinh cũng nhƣ về các hoạt
chất. Ở nhiều vùng trên thế giới, nhất là các vùng nhiệt đới và cận nhiệt đới, cây
thuốc đƣợc sử dụng từ lâu đời để chữa rất nhiều bệnh, từ các bệnh viêm, nhiễm
khuẩn cho đến “các bệnh của thời đại” nhƣ huyết áp, tiểu đƣờng, ung thƣ. Mỗi cây
thuốc đều chứa một hay nhiều nấm nội sinh. Quan hệ nấm nội sinh - cây thuốc có
thể là nguyên nhân khiến cho nấm nội sinh có thể tổng hợp nhiều hoạt chất vốn do
1

cây chủ tổng hợp, nhất là những hoạt chất liên quan đến đặc tính chữa bệnh của cây
thuốc, ví dụ các chất kháng khuẩn, kháng nấm, kháng oxy hóa, kháng ung thƣ, các
enzym…. Vì thế các nghiên cứu về nấm nội sinh trên cây thuốc sẽ rất có giá trị.
Kho tàng cây thuốc ở Việt Nam vô cùng phong phú. Trong số đó, hai lồi
khổ sâm (Croton tonkinensis Gagnep.) và cây bùm bụp (Mallotus apelta Lour.) đã
đƣợc nghiên cứu nhiều về hóa học. Tuy nhiên, nấm nội sinh nói chung và nấm nội
sinh ở cây thuốc nói riêng là một lĩnh vực còn khá mới mẻ, chƣa đƣợc nghiên cứu
nhiều ở nƣớc ta. Chính vì vậy, thực hiện đề tài “Xác định hoạt tính sinh học và
bản chất hố học của một số hoạt chất từ nấm nội sinh trên cây khổ sâm (Croton
tonkinensis Gagnep.) và cây bùm bụp (Mallotus apelta Lour.)”, chúng tơi nhằm
các mục tiêu sau đây:
-

Tìm kiếm một số chủng nấm nội sinh có hoạt tính sinh học cao từ cây
thuốc đã đƣợc nghiên cứu ở Việt Nam mà đại diện là hai loài khổ sâm và
bùm bụp.

-

Xác định hoạt tính sinh học và cấu trúc hóa học của các hợp chất phân lập
đƣợc từ một chủng nấm nội sinh tiêu biểu.

-

Thăm dò khả năng tác động của một nấm nội sinh lên cây thuốc thông
qua chế phẩm, nhằm tìm hiểu xem liệu NNS ấy có khả năng kích thích
cây thuốc sinh trƣởng hoặc làm tăng hàm lƣợng chất chủ yếu có hoạt tính
trong cây chủ hay không.

2


CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU
1.1. Đại cƣơng về các cơ thể nội sinh thực vật (CTNS) và nấm nội sinh thực vật
(NNS)
Kể từ khi phát hiện ra các cơ thể nội sinh thực vật (endophytes) ở một loài cỏ
tại Đức vào năm 1904, đã có rất nhiều định nghĩa hoặc cách hiểu (quan niệm) khác
nhau về những cơ thể này. Sau đây là những định nghĩa hoặc cách hiểu đƣợc nhắc
đến nhiều nhất.
Theo Petrini, thì CTNS là tất cả những cơ thể nào sinh trƣởng bên trong các
mô thực vật mà không gây ra các triệu chứng bệnh [125].
Tƣơng tự, Stone và cs định nghĩa các CTNS là những VSV (chủ yếu là nấm
và vi khuẩn) sống trong các mô thực vật, bên dƣới lớp tế bào biểu mô, và khơng gây
tác hại có thể thấy đƣợc cho cây chủ [152].
Gao và cs cũng cho rằng đó là những VSV sống bên trong các mô thực vật
mà không gây ra những triệu chứng bệnh [72]. Theo cách hiểu này thì các CTNS
đều là các VSV. Điều đó cũng dễ hiểu, vì chỉ VSV mới nhỏ đến mức có thể sống
bên trong mô thực vật.
Gần giống với quan niệm này là quan niệm của Schulz và Boyle [144], cho
rằng đó là những VSV có thể đƣợc phát hiện tại một thời điểm nào đó bên trong các
mơ của một cây chủ có vẻ ngồi khỏe mạnh.
Bổ sung vào định nghĩa này, một số tác giả cho rằng “những VSV ấy còn
sinh ra một lƣợng đáng kể các sản phẩm tự nhiên rất đáng chú ý” [77,162, 178].
Theo Azevedo và cs [22] thì mọi VSV nào có một thời kì sống bên trong một
thực vật, đều có thể đƣợc coi là những CTNS. Vẫn theo những tác giả này, sự phân
biệt các CTNS (endophytes) với các cơ thể bì sinh (epiphytes, những cơ thể bám
vào thân, vào cành cây, nhƣng không lấy chất dinh dƣỡng của cây chủ), và với các
tác nhân gây bệnh thực vật (phytopathogens) không phải lúc nào cũng dễ dàng.
Vẫn theo quan điểm trên đây thì khuẩn căn (mycorrhyza) và vi khuẩn cố

định nitơ cũng sống trong mối quan hệ mật thiết với cơ thể chủ của chúng và có thể
đƣợc xem là những vi sinh vật nội sinh. Tuy nhiên, khuẩn căn khác với các cơ thể
3


khác cũng nội sinh trong rễ cây ở chỗ chúng có những cấu trúc bên ngồi là các sợi
nấm. Tƣơng tự, các vi khuẩn nội sinh cố định nitơ, nhƣ Rhizobium, thì khác với các
vi khuẩn khác cũng nội sinh ở rễ, ở chỗ chúng tạo thành những cấu trúc bên ngoài
rễ đƣợc gọi là các nốt rễ hay nốt sần (nodules).
Trong một quan niệm gián tiếp về các CTNS, chúng đƣợc liên hệ với khái
niệm về các chất trao đổi thứ cấp của vi sinh vật và khái niệm về sinh cảnh
(biotopes): sản phẩm thứ cấp, nhƣ chúng ta biết, là những hợp chất có trọng lƣợng
phân tử nhỏ và không cần thiết cho sinh trƣởng của vi sinh vật ở điều kiện nuôi
thành chủng thuần khiết, đƣợc chúng tổng hợp để thực hiện những chức năng đặc
biệt trong tự nhiên [54]. Schulz và cs nhận xét rằng một số sản phẩm thứ cấp của vi
sinh vật dƣờng nhƣ có tính đặc trƣng cho những sinh cảnh nào đó, ở cả mức độ môi
trƣờng cũng nhƣ mức độ cơ thể [143]; chính vì thế, dƣờng nhƣ việc tìm kiếm những
sản phẩm thứ cấp mới nên tập trung vào các cơ thể sống trong những sinh cảnh
khác thƣờng. Việc nghiên cứu nghiêm túc đã cho thấy rằng những cơ thể nào có
mối tƣơng tác ổn định với các sinh cảnh của chúng thì sẽ tạo ra rất nhiều sản phẩm
thứ cấp. Và các cơ thể nội sinh chính là những vi sinh vật sống trong các sinh cảnh
nhƣ vậy, nghĩa là trong thực vật bậc cao. Những thực vật này, vì thế, gần đây đƣợc
xem là một nguồn tuyệt vời về sản phẩm thứ cấp để khai thác cho y học, nông
nghiệp và công nghiệp [158].
Và cuối cùng, theo một định nghĩa đƣợc thừa nhận rộng rãi nhất của Bacon
và White [24] thì “các cơ thể nội sinh (endophytes) là những vi sinh vật sinh trƣởng
ở các mô- sống- bên- trong thực vật, mà không gây ra những hiệu ứng xấu rõ ràng
và trực tiếp nào cho cây”. Theo tài liệu [22] thì định nghĩa này hàm chứa một ý rất
quan trọng: vì bản chất khơng gây triệu chứng bệnh cho cây nên việc các cơ thể nội
sinh chiếm cứ mô thực vật đã khiến chúng ta nghĩ đến mối quan hệ hỗ sinh

(mutualistic) giữa các cơ thể nội sinh với cây chủ của chúng; tuy nhiên tính đa dạng
sinh học đƣợc quan sát thấy của các cơ thể nội sinh khiến ngƣời ta phải nghĩ rằng,
chúng cũng có thể là những sinh vật hoại sinh dữ dội hoặc các tác nhân gây bệnh cơ
hội.
4


Nấm nội sinh
Các nấm nội sinh đƣợc tìm thấy ở hầu hết mọi thực vật, từ các cây lớn đến
cây thân thảo (thân cỏ), đến cỏ và tảo [86]. Trong thực tế, các các cơ thể nội sinh
thƣờng đƣợc phân lập là vi khuẩn, và nhiều nhất là nấm [22, 162]. Dƣờng nhƣ
những vi sinh vật khác, ví dụ mycoplasma, cổ khuẩn (archaebacteria), hầu nhƣ chắc
chắn cũng có thể tồn tại trong thực vật dƣới dạng nội sinh, nhƣng cho tới nay chƣa
có bằng chứng về điều đó.
Đa số nấm nội sinh thuộc về 2 lớp nấm: lớp Nấm nang hay Nấm túi
(Ascomycetes), và lớp Nấm bất toàn Fungi Imperfecti (Deteuromycetes) [69, 86].
Nấm nội sinh cũng là một nhóm VSV rất đa dạng và cịn ít đƣợc nghiên cứu
nhất, nhƣng lại có khả năng sinh ra những chất có ích cho cây chủ [147, 171].
1.2. Sinh học và sinh thái học của NNS
1.2.1. Quan hệ của NNS với cây chủ của chúng
Quan hệ của NNS với cây chủ của chúng là một vấn đề lớn về sinh học và
sinh thái học nói chung cũng nhƣ sinh học và sinh thái học của NNS nói riêng.
Những kết quả nghiên cứu xung quanh vấn đề này đã làm sáng tỏ nhiều câu hỏi về
lý thuyết, đồng thời mang lại nhiều lợi ích thực tiễn trong y - dƣợc học, nông nghiệp
và công nghiệp: khai thác các chất để điều trị, các chất dùng trong hố nơng nghiệp
(bảo vệ cây trồng, kích thích sinh trƣởng), các enzym công nghiệp, tất cả, từ nấm
nội sinh.
Vào những năm 1970, các cơ thể nội sinh thoạt đầu đƣợc coi là trung tính,
khơng có lợi và cũng khơng có hại cho cây chủ. Tuy nhiên sau đó chúng đƣợc
nghiên cứu kĩ hơn; vào thời gian đó đã có thể nhận định rằng trong nhiều trƣờng

hợp, các cơ thể nội sinh đóng vai trị quan trọng trong việc bảo vệ cây chủ chống lại
động vật ăn cỏ và các tác nhân gây bệnh cho cây.
Các NNS có thể là những tác nhân gây bệnh tiềm tàng, là các cơ thể hỗ sinh
(mutualist), hoặc các cơ thể hoại sinh (saprobes) [40, 67]. Một ví dụ về tác nhân gây
bệnh tiềm tàng là Fusarium moniliforme, nó gây các bệnh trầm trọng ở ngơ nhƣng
cũng có thể đƣợc phân lập từ những cây ngơ khỏe mạnh [106]. Các ví dụ về sự hỗ
5


sinh (mutualism) là các CTNS của cỏ, chúng tạo ra các sản phẩm trao đổi chất thứ
cấp gây khó chịu hoặc gây độc đối với động vật ăn cỏ, do đó làm giảm sút nghiêm
trọng đàn gia súc [47].
Mối quan hệ về mặt vật lý giữa cơ thể nội sinh và cây chủ của nó, trong hầu
hết các trƣờng hợp, cịn chƣa đƣợc biết rõ vì rất khó để tìm thấy một CTNS bên
trong các mơ thực vật. Hồn tồn có thể cho rằng các tế bào sống có thể xâm nhập
xun vào các mơ, và các VSV có thể sống bên trong những khe nhỏ bé của các mơ
đó, nhƣng thật khó mà quan sát trực tiếp những hiện tƣợng đó [53].
So với quan hệ của các cơ thể bì sinh (epiphytes) với cây chủ thì mối quan hệ
cơ thể nội sinh - cây chủ là phức tạp hơn, và sự phát triển của mối quan hệ ấy đã
dẫn đến việc CTNS sản sinh ra những hoạt chất có hoạt tính sinh học liên quan đến
mối quan hệ này. Giả định này đã thúc đẩy Daisy và cs nghiên cứu về những CTNS
mới và thử nghiệm các sản phẩm thứ cấp có hoạt tính sinh học của chúng [53]. Một
vùng hẻo lánh nhƣng vô cùng đa dạng sinh học của thế giới mà họ chọn để nghiên
cứu mối quan hệ rất đáng quan tâm giữa CTNS với cây chủ là vùng Manu thuộc
Thƣợng Amazon.
Trong một nghiên cứu về nấm nội sinh của rễ và lá các cây phong lan thuộc
chi Lepanthes [28], Bayman và cs đã tìm hiểu xem sự nội sinh xảy ra thƣờng xuyên
đến mức nào bên trong các cơ quan khác nhau của một cơ thể chủ cũng nhƣ ở các
loài phong lan khác nhau của chi này. Điều quan trọng hơn mà những nghiên cứu
này nhắm tới về sau là xác định những mối quan hệ chức năng giữa một cây phong

lan và các cơ thể nội sinh của nó, cũng nhƣ nhằm vẽ nên một bức tranh toàn diện
hơn cho thấy các cơ thể nội sinh của phong lan có chức năng gì trong tự nhiên.
Theo các tác giả đã dẫn, chi Lepanthes của họ Phong Lan (Orchidaceae) là
một chi rất đáng để nghiên cứu về NNS. Trong chi có nhiều lồi, mà phần lớn
những lồi ở Puerto Rico thì phân bố hẹp, do đó cho phép tìm hiểu tính đặc hiệu vật
chủ của các CTNS của các lồi có quan hệ gần gũi sống trong cùng một điều kiện
mơi trƣờng. Những lồi có phạm vi sống hẹp và có kích thƣớc quần thể nhỏ bé có
thể có nguy cơ tuyệt chủng. Chính các mối quan hệ với khuẩn căn hoặc với NNS có
6


thể là những nhân tố ảnh hƣởng đến sự phân bố và sự sống sót của những lồi
phong lan này.
Các kết quả nghiên cứu của họ cho thấy khơng có sự khác nhau đáng kể về
tần số gặp của NNS Xylaria giữa các loài phong lan Lepanthes, cũng nhƣ giữa rễ và
lá nếu tính trong tổng các lồi phong lan đƣợc nghiên cứu. Đối với NNS thuộc
nhóm “giống nhƣ Rhizoctonia” cũng khơng có sự khác nhau đáng kể về tần số gặp
giữa rễ và lá. Nhóm nghiên cứu lúc đầu rất ngạc nhiên về sự giống nhau này giữa rễ
và lá của phong lan, bởi vì theo các nghiên cứu khác thì NNS (kể cả Xylaria) có tần
số gặp khác nhau giữa rễ và lá [41, 67, 140]. Tuy nhiên, theo nhóm nghiên cứu về
NNS ở phong lan đã dẫn, chính sự giống nhau nói trên về NNS của rễ và lá đã phản
ánh nơi sống bề mặt cây (epiphytic) và bề mặt đá (epilithic) của phong lan: ở hai
nơi sống ấy rễ và lá hứng chịu những điều kiện mơi trƣờng giống nhau. Trong khi
đó ở các cây sống trên mặt đất, những khác biệt về môi trƣờng sống có thể góp phần
vào sự khác biệt về khu hệ nội sinh giữa các cơ quan với nhau [66].
Một vấn đề nữa còn nhiều tranh luận là, cùng những chủng NNS Xylaria nào
đó, liệu chúng, trong q trình tiến hố, có thể đã đƣợc chun hố cho cả hai lối
sống nội sinh (endophytic) và hoại sinh (saprotrophic) hay không. Câu hỏi này chƣa
có lời giải đáp thỏa đáng: các lồi Xylaria là những CTNS phổ biến, nhất là ở các
vùng nhiệt đới, và đã đƣợc thông báo trong nhiều báo cáo [59, 136]. Mặt khác,

Xylaria cũng gồm những cơ thể hoại sinh phổ biến, và một số loài đã đƣợc phân lập
từ chi phong lan Lepanthes ở Puerto Rico dƣới dạng hoại sinh [102, 109, 110].
Nhƣ đã đề cập ở phần 1.1, sự nội sinh đơi khi mang tính cơ hội. Sự nội sinh
của Xylaria cũng vậy, nghĩa là: sự có mặt của chúng trong thực vật sống khiến cho
nấm này có sự khởi đầu vƣợt trội so với các cơ thể hoại sinh khác, sau khi cây chết
đi [28, 67]. Tuy nhiên, NNS Xylaria ở Lepanthes đã đáp ứng ít nhất 3 tiêu chí sống
động của Carroll [40] về một cơ thể nội sinh mang tính hỗ sinh (mutualistic): chúng
phân bố rộng và khơng gây tổn hại có thể thấy đƣợc cho cây, chúng sinh trƣởng đầy
các mô của cây chủ, và theo các báo cáo về các loài Xylaria khác [167] thì chúng có
thể sinh ra các chất trao đổi thứ cấp có tính độc.
7


Về vấn đề quan hệ nội sinh của cây với một NNS có ảnh hƣởng gì đến quan
hệ của cây đó với nấm khác hay khơng: ở các cây phong lan đã nêu trên đây không
thấy sự đối kháng giữa hai NNS Xylaria và Rhizoctoria trong rễ và lá. Nhiều lần các
tác giả đã phân lập đƣợc cả hai NNS này từ cùng một mẫu nhỏ lá hoặc rễ. Tuy
nhiên, ở các cây khác, sự có mặt của một CTNS đã làm giảm sự nhiễm các nấm
khác vào cây. Ví dụ, ở hai loài cỏ đƣợc nghiên cứu, những cây có vi sinh vật nội
sinh thì ít bị bệnh ở lá hơn so với các cây khơng có cơ thể nội sinh [48].
Tính đặc hiệu vật chủ của NNS đƣợc nghiên cứu ở nhiều khía cạnh nhƣ
trong các trƣờng hợp sau đây:
-

Ở cây phong lan Lepanthes caritensis là cây có tính đặc hiệu chủ rất cao (chỉ

gặp trong một rừng và chỉ mọc trên thân cây Micropholis guanensis (Sapotaceae):
Loài phong lan này có NNS Xylaria ở rễ, và nấm này khơng thấy có ở các cây
Lepanthes khác. Trong trƣờng hợp này câu hỏi đặt ra là, tính đặc hiệu mà nấm biểu
hiện ấy liên quan đến sinh học của cây chủ hay là đến các nhân tố môi trƣờng tại

nơi sống của cây ấy.
Những nghiên cứu về NNS ở phong lan đã đề cập trên đây rất có ý nghĩa
sinh học nói chung và với phong lan nói riêng. Hầu hết các lồi Lepanthes đã đề cập
đều có kích thƣớc quần thể nhỏ và vùng phân bố rất hạn chế; một số lồi có nguy cơ
tuyệt chủng. Có lẽ, các NNS có một vai trị nào đó trong việc hạn chế nguy cơ này.
Những nghiên cứu về lịch sử đời sống của các lồi Lepanthes có lẽ sẽ làm sáng tỏ
vấn đề là liệu các thông số nhƣ tỷ lệ sống sót và tỷ lệ sinh sản của chúng có tƣơng
quan với tần suất gặp các NNS hay không.
Mặt khác, những nghiên cứu trên đây gợi ý rằng khu hệ nội sinh của rễ và lá
Lapenthes là không đồng nhất ở một vài mức độ: bên trong các cơ quan riêng lẻ,
giữa các cơ quan của một cây riêng lẻ với nhau và có lẽ ngay cả giữa các lồi cây
chủ. Nếu các cơ thể nội sinh có ảnh hƣởng đến sức khoẻ và sự sống sót của cây thì
những hiệu ứng này có lẽ là rất khác nhau bên trong một cây và giữa các cây với
nhau.

8


-

Trong một nghiên cứu về NNS trên cây Catharanthus roseus tại hai địa điểm

đại diện cho hai hệ sinh thái khác nhau ở miền bắc Ấn Độ, các tác giả đã phân lập
đƣợc 183 chủng NNS từ lá, cành và rễ, đại diện cho 13 taxon nấm [94]. Dựa vào sự
khác nhau về tần số gặp của NNS trên lá và thân cây giữa hai địa điểm ấy, các tác
giả cho rằng có mối liên quan giữa tần số gặp cao của NNS với môi trƣờng bất lợi
của cây chủ: có lẽ nhờ sự nội sinh của nấm trong mơ của mình mà cây chủ có khả
năng đề kháng với các yếu tố bất lợi về nhiệt độ hay về sự khô hạn [128, 135, 142].
Cũng trong nghiên cứu trên đây, và một nghiên cứu khác nữa [166], một qui
luật đƣợc các tác giả đƣa ra là: một số lƣợng lớn các lồi nội sinh có thể đƣợc phân

lập từ một cây chủ nào đó, nhƣng chỉ một số rất ít lồi có mặt trong mọi hồn cảnh.
Tựu trung, nhiều chuyên gia cho rằng lĩnh vực nghiên cứu về sinh học của
các cơ thể nội sinh đang từng ngày thay đổi nhanh chóng, bởi vì ngày càng rõ ràng
rằng các CTNS hoạt động nhƣ những thể cộng sinh tƣơng hỗ (mutual symbionts)
giúp cho các cây chủ của chúng tự bảo vệ chống lại không những các côn trùng ăn
thực vật và chống lại bệnh cây, mà còn đề kháng với các stress nghiêm trọng [97,
120].
Về sự liên quan giữa trạng thái nội sinh và trạng thái hoại sinh của một loại
nấm thì có những quan điểm sau đây: Trong một số ít trƣờng hợp (ví dụ các cơ thể
nội sinh thuộc họ Clavicipitaceae) thì nấm sinh trƣởng mạnh bên trong các mô của
cây chủ trong những mối quan hệ tƣơng hỗ có thể thấy đƣợc [121]. Trong những
trƣờng hợp khác, các mầm nấm dƣờng nhƣ nhiễm vào các mô của cây “theo chiều
ngang” do sự lan truyền qua khơng khí hoặc qua các giọt nƣớc bắn vào cây từ các
khuẩn lạc hoại sinh ở xung quanh [173], rồi sau đó trở thành dạng nghỉ. Sự sinh
trƣởng mạnh lên của chúng trong mô cây chỉ đƣợc bắt đầu khi các cây già đi, cho
phép các cơ thể nội sinh trở thành những cơ thể chiếm cứ đầu tiên trên vật liệu chết.
Nói một cách khác, một trong những vai trị quan trọng của NNS là mở đầu
sự phân hủy sinh học xác cây chết hoặc phân hủy cây đang chết, đó là điều cần thiết
cho sự tái tuần hoàn chất dinh dƣỡng trong tự nhiên [157].

9


Hầu hết các nghiên cứu về CTNS cho tới gần đây (2002) chỉ đƣợc thực hiện
trên những cây riêng lẻ. Trong một vài trƣờng hợp, tính đặc hiệu nấm - cây chủ đã
đƣợc thừa nhận rộng rãi, ít nhất ở mức độ di truyền, và tính đặc hiệu ấy thƣờng
đƣợc thể hiện thành tính đặc hiệu lồi cây chủ [121]. Tuy nhiên, những nhận xét
trên đây đƣợc rút ra từ những nghiên cứu trên các hệ sinh thái ôn đới. Những nghiên
cứu sau đó trên các hệ sinh thái nhiệt đới [21] đã nhận dạng đƣợc các cộng đồng nội
sinh trên lá có mối liên quan đặc hiệu rõ ràng với cây chủ, nhƣng chủ yếu dựa trên

cơ sở số lƣợng chứ khơng phải chất lƣợng. Theo đó, có ít loài NNS chỉ nội sinh ở
những loài cây (đặc hiệu) nào đó, nhƣng có sự khác nhau đáng kể về tần số nhiễm
vào các taxon hình thái khác nhau. Hiện tƣợng này đƣợc gọi là sự ƣa thích vật chủ
(host preference), giống nhƣ những quan sát trƣớc đó đối với cộng đồng nấm phân
hủy do Lodge tiến hành [111]. Tính đặc hiệu vật chủ đã đƣợc thừa nhận đối với ít ra
là một số các CTNS nhiệt đới, cùng với sự thừa nhận thêm nữa rằng nấm ở các
vùng nhiệt đới đa dạng hơn nhiều so với các nấm ở vùng ơn đới, đó là một trong
những bằng chứng nữa ủng hộ giả thuyết về sự cực kì đa dạng của giới nấm [21,
83].
Trong mối quan hệ VSVNS - cây chủ, ngƣời ta cho rằng cây chủ cung cấp
chất dinh dƣỡng cho VSV, cịn VSV có thể tạo ra các yếu tố bảo vệ cây chủ khỏi sự
tấn công của động vật, của côn trùng hoặc VSV [175]. Tuy nhiên khi cây chủ bị
stress thì một số NNS có thể trở thành nấm gây bệnh. Cân bằng mong manh này
giữa NNS và cây chủ có lẽ đƣợc kiểm sốt một phần bởi các nhân tố hóa học. Một
ví dụ là các chất thiên nhiên diệt cỏ do NNS tổng hợp nên có tác dụng chống lại các
sản phẩm trao đổi chất có tính kháng nấm do cây chủ của nó tạo ra [154, 169]. Tuy
nhiên chúng ta còn thấy nhiều chất chống ung thƣ cũng do NNS tổng hợp nên. Nhƣ
vậy, việc nghiên cứu một cách có hệ thống các nấm nội sinh không chỉ cung cấp
cho chúng ta nhiều thơng tin về sinh thái học có giá trị, mà cịn là một hƣớng để tìm
ra các hợp chất thiên nhiên mới có nhiều ứng dụng.
Nhiều hiện tƣợng xung quanh quan hệ NNS - cây chủ đã đƣợc đề cập trong
một nghiên cứu về nấm nội sinh Neotyphodium của các loài cỏ sinh trƣởng trong
10


mùa lạnh đƣợc dùng làm thức ăn gia súc [180]. Trƣớc hết các NNS này đƣợc biết
đến do nó có liên quan đến những điều bất thƣờng ở đàn gia súc ăn cỏ. Những
nghiên cứu sau đó nhằm tìm hiểu cơ chế của sự bất thƣờng này cũng nhƣ tìm hiểu
những ảnh hƣởng khác của các loài nấm Neotyphodium đối với cây chủ. Qua đó đã
phát hiện những điều sau đây:

-

Sự liên kết giữa Neotyphodium và các loài cỏ nghiên cứu có tính đặc hiệu

cao: những nấm đƣợc phân lập từ một lồi cỏ có thể đƣợc cấy vào một lồi khác,
nhƣng ở đó chúng khơng tồn tại lâu. Cơ chế của tính đặc hiệu này cịn chƣa sáng tỏ.
-

Về chu trình sống của Neotyphodium: nấm này sinh trƣởng gian bào ở các

mô lá và mô gốc lá. Thông thƣờng nấm đƣợc quan sát thấy dƣới dạng sợi nấm hình
sóng nằm ngay dƣới lớp biểu mô. Khi cuống mang hoa dài ra, nấm sinh trƣởng
cùng với nó và khi các hạt đƣợc hình thành và phát triển thì nhiễm vào các hạt đó.
Nấm đƣợc truyền một cách vơ tính từ thế hệ cây này sang thế hệ cây khác bên trong
hạt theo kiểu đƣợc gọi là “sự truyền theo chiều dọc”. Các hạt nảy mầm và nấm
chiếm cứ các mô lá đang dài ra. Nói cách khác là, nấm thì sinh sản vơ tính cịn cây
thì sinh sản hữu tính. Chi nấm này chỉ có mối liên kết nhƣ vậy với cây chủ. Nó
khơng có hệ thống sinh sản hữu tính nhƣ đã đƣợc biết ở các nấm khác, cũng nhƣ
khơng có cơ chế nào khác để nhiễm vào các cây con trong tự nhiên.
-

NNS Neotyphodium bảo vệ cây chủ chống lại các động vật ăn cỏ thông qua

các hoạt chất. Những chất bảo vệ này do nấm hoặc do cây chủ nhiễm nấm sinh ra.
Những chất ấy làm gián đoạn một vài quá trình trao đổi chất ở những động vật ăn
cỏ nhiễm NNS. Các hoạt chất này đã đƣợc biết đến dƣới ít nhất 4 dạng phổ biến sau
đây:
 Các ergopeptit ergovalin và ergovalinin; chúng đƣợc biết đến nhƣ những
alcaloit ergot, có tác dụng gây ra những rối loạn trao đổi chất, rối loạn sinh sản và
sinh trƣởng ở những động vật gặm cỏ.

 Các độc tố thần kinh lolitrem A và B là những ditecpenoit indol. Khi tác
dụng cùng với các alcaloit paxilin, chúng gây ra các triệu chứng cứng chân ở cừu ăn

11


cỏ bị nhiễm nấm. Những chất này cũng độc hoặc ngăn cản đối với nhiều loại côn
trùng ăn cỏ nhiễm nấm.
 Một chất peramin khác thƣờng, có tên pyrrolopyrazin, có lẽ có ảnh hƣởng
đến hoạt động của cơn trùng, ngăn cản chúng ăn cỏ.
 Các alcaloit lolin dẫn xuất từ pyrolizidin, có tác dụng ngăn cản sự ăn cỏ của
một số côn trùng, và nếu tác dụng với một số chất khác thì làm giảm sự ăn cỏ, giảm
tốc độ sinh sản của nhiều côn trùng khác nữa. Những chất này có lẽ cũng làm cho
cỏ đi trâu (Festuca) có tính độc.
Các chất trên đây có ảnh hƣởng đến động vật chăn nuôi ăn cỏ, côn trùng,
mối, và các giun trịn gây bệnh. Một số chất khác có lẽ ảnh hƣởng cả đến các nấm
gây bệnh. Tất cả những chất ấy làm ngăn cản sự ăn cỏ, giảm tốc độ sinh sản và sinh
trƣởng. Hiệu ứng của chúng có tính toàn thân trên cây chủ: trong khi loại NNS này
chỉ sinh trƣởng ở chồi thì các chất kể trên có ảnh hƣởng đến các động vật ăn chồi và
ăn rễ.
-

NNS Neotyphodium giúp cây chủ chịu đựng hạn hán: những cỏ có NNS này

sống sót lâu hơn trong điều kiện hạn hán không liên tục, so với những cỏ không
nhiễm nấm. Cơ chế chịu hạn này chƣa đƣợc biết rõ, mặc dù trong một vài trƣờng
hợp thì ngun nhân có thể là sự thay đổi áp suất thẩm thấu bên trong các mô của
cây chủ do sự sinh trƣởng của các cơ thể nội sinh. Sự thay đổi áp suất thẩm thấu đó
có thể trực tiếp do nấm gây nên, hoặc có thể gián tiếp thơng qua sự thay đổi cân
bằng hoocmon của cây.

-

NNS Neotyphodium nâng cao tính cạnh tranh của cây chủ: ở các đồng cỏ tự

nhiên, NNS này có thể nội sinh ở 90% các cây cỏ có mặt. Những cỏ chứa nấm này
có tính cạnh tranh cao hơn ở các đồng cỏ hỗn hợp chứa cả cỏ không có NNS.
Những cây có nhiễm NNS thì đẻ nhiều nhánh hơn, sinh ra nhiều hạt hơn so với
những cây không nhiễm nấm, mặc dù chúng bị động vật ăn nhiều hơn. Biến dị giữa
các cỏ có nhiễm NNS là nhiều hơn so với ở cỏ không nhiễm nấm này, và bởi vậy
chúng có một vùng thích ứng rộng hơn so với cỏ không nhiễm.

12


Những phát hiện về khả năng của NNS Neotyphodium trong việc bảo vệ cây
chủ của chúng (các loại cỏ) chống lại gia súc ăn cỏ, côn trùng ăn cỏ, chống hạn hán,
nâng cao khả năng cạnh tranh của cây chủ, là rất có ý nghĩa sinh thái học, cũng nhƣ
có ý nghĩa thực tiễn bởi chúng liên quan đến đàn gia súc ăn cỏ và côn trùng hại cỏ.
Những NNS này làm thay đổi khả năng cạnh tranh của cây chủ so với các cây khác.
Ƣu thế chọn lọc này làm tăng tỉ lệ cỏ đƣợc nhiễm NNS trên đồng cỏ cho chăn ni
và có lẽ cả trên thảm thực vật tự nhiên nữa. Điều đó cũng tạo ra một áp lực chọn lọc
đối với động vật ăn cỏ, buộc chúng phải tiến hóa về sự đề kháng đối với các chất
độc. Hàng loạt chất trao đổi đƣợc tìm thấy ở những NNS này cũng là đặc trƣng cho
tất cả nấm Ascomycetes. Việc nghiên cứu sâu rộng những chất ấy cho thấy rằng sự
tổng hợp và sự tiết các hoạt chất là những hiện tƣợng phổ biến ở nấm giúp chúng
nâng cao khả năng sống sót trong khi cộng sinh với các cơ thể tự dƣỡng [180].
Nấm nội sinh đƣợc tìm thấy ở mọi nhóm nấm; nhƣ vậy có lẽ chúng đã ln
ln tiến hóa về sự liên kết với cây chủ. Các NNS phổ biến nhất là những thành
viên biến thái của nấm nang (Ascomycetes), và chúng thƣờng có quan hệ chủng loại
gần gũi với các nấm gây bệnh, có mặt trong mơ khỏe mạnh của cây, hoặc trong mô

bị làm hỏng, nhƣ những kẻ xâm nhập thứ cấp. Bởi vậy ngƣời ta cho rằng các CTNS
có thể đã tiến hóa từ những tác nhân gây bệnh, hoặc ngƣợc lại [181].
Cho tới nay hàng loạt cây đã đƣợc kiểm tra về NNS, và hầu hết chúng đều
có. Một số lƣợng khổng lồ NNS đã đƣợc phân lập từ các cây sinh trƣởng ở nơi sống
nguyên thủy của chúng. Hầu hết những nấm này là không phổ biến và chỉ phân bố
hẹp. Tuy nhiên, một số ít nấm thì phát tán rộng cùng với cây chủ, điều đó cho thấy
có một tƣơng tác lâu dài, chặt chẽ và ích lợi cho cả hai bên [181].
Sự phát tán của NNS vẫn còn nhiều điều phải bàn. Các bào tử của một số
NNS đã đƣợc tìm thấy trong ruột của cơn trùng hại cây chủ. Những cơn trùng này
có thể phát tán nấm từ cây chủ này sang cây chủ khác. Tuy nhiên, nhiều NNS thì
sinh trƣởng ở những phần khác nhau của cây, và sự tạo bào tử của chúng là phổ
biến hơn, ở một số địa điểm. Nhƣ vậy, sự phát tán nhờ gió hoặc nhờ một vectơ có lẽ
là cơ chế phổ biến nhất của sự lan truyền NNS.
13