帕克素對辣椒疫霉菌和枯草芽孢桿菌作用機理的研究.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,具有良好的應用前景。因此,有必要對帕克素的作用機理進行研究；該機理的研究將不僅為帕克素在農(nóng)業(yè)病害防治中的應用提供理論指導,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計、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,同時借助抗生素研究的模式菌枯草芽孢桿菌,從細胞、亞細胞、分子水平上對帕克素作用機理進行了研究,實驗結(jié)果如下:
　　 1.結(jié)合辣椒疫病發(fā)生的特點,從植物病理學和微生物學的角度研究了帕克素治療辣椒疫病的作用機理,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、游動孢子的釋放、游動孢子的游動性、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、細胞內(nèi)成份固縮成團塊狀、細胞壁的電子密度降低。
　　 3.帕克素處理辣椒疫霉菌菌絲后,細胞膜的通透性沒有改變,說明帕克素的靶標不是細胞膜。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,下調(diào)2倍以上的基因479個。以這859個基因作為研究對象,分析帕克素對枯草芽孢桿菌168的作用方式；該859個基因與Hutter等研究的37個抗生素的相應基因的表達數(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情況相似。進一步對這些基因的功能進行分析,發(fā)現(xiàn)帕克素導致下調(diào)的基因主要涉及氨基酸合成、物質(zhì)轉(zhuǎn)運及氨酰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,進而影響蛋白質(zhì)的合成。選取了6個代表不同生物過程的基因,用Real-time RT-PCR技術(shù)驗證其在枯草芽孢桿菌中的表達量,結(jié)果表明Real-time RT-