帕克素對辣椒疫霉菌和枯草芽孢桿菌作用機(jī)理的研究.pdf

1、帕克素是由嗜線蟲致病桿菌(Xenorhabdus nematophila)產(chǎn)生的廣譜抗生素,其結(jié)構(gòu)為含有氨基酸與羧酸雜合體的苯并吡喃酮衍生物,對大多數(shù)G+菌和少數(shù)G-菌及多種真菌具有較好抑制作用。在農(nóng)業(yè)上,帕克素對疫霉屬真菌有強(qiáng)烈的抑制作用,能有效控制辣椒疫霉、馬鈴薯疫霉等真菌病害,具有良好的應(yīng)用前景。因此,有必要對帕克素的作用機(jī)理進(jìn)行研究；該機(jī)理的研究將不僅為帕克素在農(nóng)業(yè)病害防治中的應(yīng)用提供理論指導(dǎo),而且也有助于了解帕克素結(jié)構(gòu)與功能的

2、關(guān)系,并為此類衍生物的設(shè)計(jì)、合成及結(jié)構(gòu)改造提供理論依據(jù)。本文以辣椒疫霉菌為研究對象,同時(shí)借助抗生素研究的模式菌枯草芽孢桿菌,從細(xì)胞、亞細(xì)胞、分子水平上對帕克素作用機(jī)理進(jìn)行了研究,實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下:
　　 1.結(jié)合辣椒疫病發(fā)生的特點(diǎn),從植物病理學(xué)和微生物學(xué)的角度研究了帕克素治療辣椒疫病的作用機(jī)理,發(fā)現(xiàn)帕克素不僅能夠顯著地抑制辣椒疫霉菌菌絲的生長,并且對辣椒疫霉菌孢子囊的產(chǎn)生、游動(dòng)孢子的釋放、游動(dòng)孢子的游動(dòng)性、休眠孢子的萌發(fā)及致病性均有

3、不同程度的抑制作用,能有效地治療疫病。
　　 2.在帕克素的作用下,辣椒疫霉菌菌絲生長緩慢,菌落稀疏,生長明顯受到抑制,光學(xué)顯微鏡觀察發(fā)現(xiàn)帕克素處理后的辣椒疫霉菌菌絲普遍縊縮、菌絲分支間距加大、質(zhì)壁分離明顯、原生質(zhì)體凝集。透射電鏡下亦見明顯的質(zhì)壁分離現(xiàn)象、細(xì)胞內(nèi)成份固縮成團(tuán)塊狀、細(xì)胞壁的電子密度降低。
　　 3.帕克素處理辣椒疫霉菌菌絲后,細(xì)胞膜的通透性沒有改變,說明帕克素的靶標(biāo)不是細(xì)胞膜。帕克素對辣椒疫霉菌菌絲的呼吸作

4、用有一定影響,但作用較弱。
　　 4.由于辣椒疫霉菌的基因組未知,而抗生素作用機(jī)理研究的模式菌一般為枯草芽孢桿菌,因此,本文采用基因芯片技術(shù)研究了帕克素對枯草芽孢桿菌168基因表達(dá)譜的影響。芯片雜交得到的數(shù)據(jù)分析得到上調(diào)2倍以上的基因480個(gè),下調(diào)2倍以上的基因479個(gè)。以這859個(gè)基因作為研究對象,分析帕克素對枯草芽孢桿菌168的作用方式；該859個(gè)基因與Hutter等研究的37個(gè)抗生素的相應(yīng)基因的表達(dá)數(shù)據(jù)的聚類分析結(jié)果表明,

5、帕克素與蛋白合成抑制劑基因表達(dá)情況相似。進(jìn)一步對這些基因的功能進(jìn)行分析,發(fā)現(xiàn)帕克素導(dǎo)致下調(diào)的基因主要涉及氨基酸合成、物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)及氨酰tRNA合成酶以及類型Ⅰ熱激蛋白,上調(diào)的基因主要涉及趨化反應(yīng)及嘌呤核苷酸。根據(jù)芯片數(shù)據(jù)我們推測,帕克素作為競爭性抑制劑抑制精氨酰tRNA合成酶的活性,進(jìn)而影響蛋白質(zhì)的合成。選取了6個(gè)代表不同生物過程的基因,用Real-time RT-PCR技術(shù)驗(yàn)證其在枯草芽孢桿菌中的表達(dá)量,結(jié)果表明Real-time RT-