首页|脱镁叶绿酸钠对忽视拟盘多毛孢的光活化抑制作用机理研究

脱镁叶绿酸钠对忽视拟盘多毛孢的光活化抑制作用机理研究

扫码查看
原文链接
  • NETL
随着生态环境保护意识的加强，化学农药带来的问题逐渐引起重视，研究开发高效环境友好型农药迫在眉睫。近年来，光动力疗法（PDT）和光活化农药已引起人们的广泛关注，其中，脱镁叶绿酸钠（sodium pheophorbide a,SPA）作为一种新型天然光敏剂，具有来源于自然、易提取纯化、作用位点多、降解迅速等特点，具有开发为新型、低毒、高效的植物源光活化农药的潜力。然而，SPA抑菌机制尚不明确。鉴于此，本研究中测定了SPA对4种林木病原真菌菌丝生长的抑制作用，选取樟子松黑点针枯病菌——忽视拟盘多毛孢（Pestalotiopsis neglecta）为供试菌，进一步测定了SPA对P.neglecta孢子萌发、菌丝生物量以及生理生化指标的影响，明确了SPA对P.neglecta菌丝微观形态及超微结构的影响，评估了SPA的光活化作用机制及理化稳定性，并利用转录组学和蛋白质组学测序技术进一步探索了SPA对P.neglecta可能的作用方式，主要得出以下结论： （1）脱镁叶绿酸钠具有开发成防控樟子松黑点针枯病菌的新型植物源光活化杀菌剂的潜力。SPA对4种重要林木病原真菌表现出良好的光活化抑菌活性，其中对P.neglecta的抑制效果最好，光照和黑暗条件下的抑制率分别为83.7%和77%，而对其他3种病原菌的抑制率约为50%。在光照（4000lx）条件下，SPA能有效抑制P.neglecta的孢子萌发和菌丝生长，且破坏了细胞壁完整性，显著增加MDA含量，抑制了SOD、POD、PG活性，但提高了PPO活性（P lt;0.05）；SEM和TEM结果显示，SPA处理导致P.neglecta菌丝生长异常，表面变粗糙、扭曲和打结，细胞质基质和细胞器的降解。 （2）光照条件对脱镁叶绿酸钠抑制P.neglecta菌丝生长极为重要。SPA在光照条件下可以产生1O2，在DMF溶液中的单线态氧产率为38.2%，在蒸馏水中仅2.1%SPA发生了光漂白，表现出良好的光稳定性。在SPA抑制P.neglecta菌丝生长的过程中，I型和II型光反应同时起作用，但I型光动力反应的影响大于II型光动力反应。随着光照强度的增加，SPA的抗真菌活性增强，在8000lx条件下抑菌活性最强；从0~24h，SPA溶液的抑菌活性增强，但24h后其抑菌活性开始减弱；在单色光源下，绿光的抗真菌活性最强，而单色光的抑菌效果不如白光。 （3）SPA在不同理化条件下均表现出良好的抑菌活性稳定性。温度变化在25-55℃范围内，SPA抑菌活性稳定性保持在80%以上；SPA在碱性环境中抑菌活性更为稳定，随着pH值的升高，SPA抑菌活性的稳定性逐渐增强；各种金属离子溶液处理后，SPA抑菌活性较为稳定，其中经1mol/L K+溶液处理后，稳定性为96.25%；与氧化剂相比，还原剂处理后SPA抑菌活性稳定性更高；此外，当紫外照射短于30min，SPA抑菌活性稳定性维持在90%以上，随着照射时间延长，稳定性逐渐下降，但时间大于12h时趋于稳定，为53.36%。 （4）基于转录组测序技术，从3日龄的P.neglecta菌丝（3个SPA处理组和3个未处理组）中构建了6个cDNA文库，经Illumina HiSeq4000测序获得29850个表达基因。与对照组相比，脱镁叶绿酸钠处理组共鉴定出3268个差异表达基因（DEGs），其中上调基因1879个，下调基因1389个。大多数DEGs参与氨基酸、碳水化合物和脂质的代谢，以及细胞结构和遗传信息处理。电导率、RNA和蛋白质含量以及NAD-MDH、CS、ICDHc和SDH活性的降低进一步证实了这些发现。此外，qRT-PCR验证了转录组结果的可靠性。不同浓度的脱镁叶绿酸钠处理60min后，PnEG、PnBG和PnPG三种细胞壁降解酶相关基因的表达均受到抑制。 （5）基于蛋白质组测序技术，从P.neglecta菌丝体样品中获得蛋白，并进行TMT标记的LC-MS/MS分析。根据De novo转录组的结果，共鉴定出613种差异表达蛋白（Plt;0.05），其中360种被上调，而253种被下调。根据GO功能注释，527个被注释的DEPs可分为50个功能组，并使用KEGG数据库作为参考链接到256个不同的通路。转录组和蛋白质组学两组学间显著关联的差异表达基因和差异表达蛋白质共有103个，被显著影响的KEGG代谢通路主要是氨基酸代谢、碳水化合物代谢和脂质代谢。 综上所述，本研究确定了SPA对P.neglecta的抑菌活性及作用机理，为其进一步开发成为植物源光活化杀菌剂提供了理论依据。

杨璟

展开 >

脱镁叶绿酸钠 抑菌活性 忽视拟盘多毛孢 光活化抑制作用

博士

森林保护学

张国财

2021

东北林业大学

中文

S4