植保素代谢机理、生理活性及玉米植保素的研究进展

病原菌侵染和昆虫为害是导致作物减产和品质下降的主要原因之一,严重威胁粮食安全。植物受病原物侵害后产生的能够有效抵制病原菌侵染的重要次生代谢物被称为植保素,诱导植保素的合成并对其进行精细调控,是植物稳定发育的基础之一。植保素响应防御反应的机制较为复杂,当前大部分植保素的生物合成与调控机制尚在探索中。本文从植保素的发展、诱导因子、种类及其生理活性方面综述了植保素近年来的研究进程,并着重介绍了玉米植保素的研究现状,对相关区域存在的问题和可能的研究方向进行了讨论与展望。

植物芪类植保素研究进展

评述了芪类植保素的研究状况 ,重点介绍了芪类化合物的分布、种类、理化特性、芪类植保素的生物合成、芪合酶基因及其表达调控、芪合酶蛋白、芪合酶基因转化植物及其抗病性等方面的研究进展 ,并讨论了存在的问题 。

瓜枝孢弱致病菌诱导黄瓜植保素的积累及抑菌活性

瓜枝孢(Cladosporium cucumernium)弱致病菌株2-2A2诱导黄瓜产生对黄瓜黑星病的抗病性反应。对经2-2A2诱导后黄瓜叶片中提取的物质进行生物活性试验、硅胶板薄层层析、高效液相色谱分析,证明2-2A2可以有效诱导黄瓜中类黄酮类植保素的积累。

茄科植保素的研究进展

本文综述了茄科植保素的种类、分布、提取、检测和诱导 ,并对茄科植保素的研究进行了展望。

一种新的水稻植保素的诱导、纯化及特性研究

通过高效液相色谱分析，在非亲和性稻瘟菌侵染４８小时后的水稻叶片中，检测出了特异性诱导的抗菌性物质ＲＦ２及Ｐ２。经过氯仿－甲醇－水的混合溶剂抽提、两次硅胶吸附柱层析、正相及反相高压液相色谱等步骤纯化了Ｐ２。纯化的Ｐ２在苯－乙酸乙酯（３１）和氯仿－乙醇（９７３）中的ＴＬＣ迁移率分别为０．３５和０．８６，并在２００～３００ｎｍ紫外范围有两个吸收峰，其最大吸收波长为２２２ｎｍ。该物质对稻瘟菌等植物病原真菌的孢子萌发和菌丝生长有较强的抑制作用。经过比较分析，我们认为它是一种尚未报道的水稻植保素。

谷胱苷肽及其类似物诱导大豆活性氧和植保素的积累

谷胱苷肽(Glutathione,GSH)是一种重要的抗氧化剂,但它能诱导一些豆科等植物的防卫反应。本文采用大豆悬浮细胞体系分析了GSH及其衍生物诱导大豆活性氧和大豆植保素大豆素(glyceollin)的积累。GSH诱导大豆素和黄苷元的积累,并有一定的剂量关系。N-乙酰半胱氨酸、巯基乙醇、二硫苏糖醇没有激发子活性,但氧化型谷胱苷肽能激发大豆的防卫反应。在巯基被修饰的化合物中,S-对叠氮苯甲基谷胱苷肽和S-对氯苯甲基谷胱苷肽能够诱导大豆素和H2O2的产生,S-己基谷胱苷肽也能诱导一定量的H2O2积累。水杨酸和蛋白酶抑制剂DFP能增强芫菁素或者酵母细胞壁激发子诱导的大豆素积累,但对GSH没有相似的增强效果。这些结果表明GSH中的巯基并不是激发所必需的,大疏水基团能弥补巯基的作用。另外,GSH诱导大豆素积累信号传导途径可能与芫菁素的不同。

植保素对柑桔溃疡病抗性的研究

以几个对柑桔溃疡病不同抗性的柑桔品种为研究材料,采用人工接种溃疡病菌的方法,通过定性测量柑桔植保素的含量,确定在不同抗性品种体内植保素含量几乎没有差别,但是,接种溃疡病菌以后,抗性品种的植保素含量显著升高,明显高于感病品种,因此,对柑桔植保素的研究将有助于提高感病品种的鉴定准确性和缩短时间。

不同微生物多糖对植物生长和植保素累积的影响

试验选用不同种类的细菌、酵母菌和真菌,对它们的发酵液和菌丝进行多糖的提取,分别进行玉米生长与大豆植保素的累积试验。试验结果表明:真菌发酵液多糖处理在根长方面比对照增加31.75%,发芽率方面增加58.33%,增重方面高于对照55.54%。以大豆子叶法测定诱导产生植保素的合成方面在处理第5天中,真菌菌丝多糖诱导效果最好,在波长286nm下,OD值达到0.685,是对照组的3.98倍。在浓度筛选的试验中,在真菌菌丝多糖诱导浓度为50 mg/ml处理第6天时,大豆植保素的累积达到最大,OD值为0.744,是对照组的11.27倍。

水稻悬浮细胞诱导生成植保素的研究

运用化学试剂处理水稻悬浮细胞诱导生成植保素Sakuranetin（SA）和Momilactone A（MA）．结果表明，在悬浮培养液中添加1．5mmoL／L的金属阳离子Ag^＋、Ca^2＋、Zn^2＋、Mg^2＋和Cu^2＋，都可以在一定程度上诱导悬浮细胞产生SA或MA，其中以K^＋处理效果最好；添加1．5mmoL／L的NH；也可诱导产生MA；MA的产生量显著高于SA，每20mL悬浮液中的产量可以分别高达158．9～1337．9μg和0．16～7．6μg，说明水稻悬浮细胞中存在这些阳离子的高效防御识别系统，从而开发新型绿色环保农药是可行的．

信号传导拮抗物对大豆细胞植保素和异黄酮积累的影响

磷酸酶的抑制剂花萼海绵诱癌素A、芫菁素和冈田酸都能诱导大豆植保素 (大豆素 )的积累。相反 ,激酶的抑制剂K2 5 2a几乎完全阻止它们诱导大豆素的合成。与磷酸酶抑制剂相比较 ,酵母细胞壁激发子 (YE)有利于诱导黄苷元、染料木苷等异黄酮中间体的积累 ,而磷酸酶的抑制剂有利于大豆素的合成。YE和芫菁素还呈现出协同诱导大豆素积累的效果。通过磷脂酶A2 的抑制剂与阻止线粒体ATP合酶活性的化合物的分别处理 ,发现茉莉酸信号传导途径是参与调控大豆植保素合成的重要途径之一 ,而植保素的合成需要线粒体提供能量。

水稻植保素诱导初探(简报)

水稻抗病品种“金早9号”与感病品种“矮脚南特”以水稻稻瘟病菌（Piriculariaoryzoeacv.）诱导后所产生的植保责，经提取分离，样品作菌试验，结果抗、感病品种的抑菌活性区分别在第1峰和第3峰。根据显色反应、硅胶G254板层析、紫外光谱和红外先谱分析，认为提取的植保素可能属于黄酮类化合物。

植保素(PA)对稻瘟病菌的室内毒力测定

应用培养基混药法和孔洞加药法对稻瘟病菌（Ｐｙｒｉｃｕｌａｒｉａｇｒｉｓｅａ）菌丝生长速率进行了毒力测定。结果表明，植保素（ＰＡⅠ、Ⅲ、Ⅴ）对稻瘟病菌菌丝生长有明显的抑制作用，不同型号植保素（ＰＡ）抑菌效果差异不明显，而不同浓度植保素对稻瘟菌抑制作用差异显著，抑制菌丝生长的起始浓度为１０×１０－６，浓度愈高，抑菌作用愈强，但浓度达１５０～２００×１０－６时，抑菌效果没有显著性差异。因此，植保素抑制稻瘟病菌室内最佳浓度为１５０～２００×１０－６。

玉米萜类植保素代谢关键基因对小斑病侵染的防御响应分析

该研究选用小斑病差异抗性的玉米自交系Mo17(较抗)、‘郑58’(中抗)和‘吉419’(感),分别于接种小斑病病原菌玉蜀黍平脐孺胞(Cochliobolus heterostrophus)0、6、12、24、36和48h时采集接种叶片为材料,采用半定量和实时荧光定量PCR技术,检测倍半萜植保素Zealexin生物合成关键基因(TPS6、TPS11)、二萜植保素Kauralexin代谢关键基因An2以及茉莉酸合成关键基因AOC的表达模式,为阐明不同抗性品种对玉米小斑病的差异防御机制提供理论依据。结果显示:接种小斑病病原菌后,抗病自交系Mo17中TPS6、TPS11基因表达诱导不显著,An2基因表达迅速增加,AOC基因于接种12h后表达明显上调。‘郑58’中TPS6、TPS11基因被快速诱导,在接种24h时表达量达到最大,An2基因表达逐渐增加但差异不显著,AOC基因表达量于接种6h后显著增加;感病自交系‘吉419’中TPS6、TPS11、An2基因在接种24h后才显著上调,明显比抗性自交系缓慢,AOC基因表达先呈现递减的趋势然后上升,在24h表达量最高并持续到48h。研究表明,两类植保素代谢在玉米小斑病防御中具有不同的时间应答模式,但都受到茉莉酸介导。感病自交系中植保素代谢防御响应较慢,而抗病自交系中响应较快,符合其抗性差异。

真菌寡聚糖对大豆生长及植保素产生的影响

利用热解法从DL1805真菌壁上提取寡聚糖(DLO),用浸种法处理大豆种子,处理时间为4 h,自然条件下播种于盛有灭菌蛭石的塑料筐内,观察DLO对大豆生长的影响。结果显示:用浓度为1、5、50 mg.L-1的寡聚糖处理大豆种子,生长9 d后,处理植株生长普遍好于对照植株,并且随处理浓度的增大诱导生长的效果越好,浓度为50 mg.L-1的效果最为显著,与对照相比,茎粗增加5%以上,株高增加17%以上,鲜重增加15%以上,干重增加5%以上,茎干重增加2.8%以上。DLO能诱导大豆植保素的产生,在5个处理浓度中随浓度的加大诱导效果也逐渐增强,100 mg.L-1的时候OD(A286)达到1.103。因此,DL1805菌壁降解寡聚糖能较好地诱导大豆的生长,并且还能诱导植保素的产生提高大豆的抗病能力。

蛋白激发子PevD1诱导本生烟植保素辣椒醇的产生和积累

诱导抗病性是实现植物病害绿色防控的重要途径,大丽轮枝菌蛋白激发子PevD1能激活植物免疫系统,提高本生烟对烟草花叶病毒(TMV)和烟草野火病病原菌Pseudomonas syringae pv.tabaci、棉花对大丽轮枝菌Verticillium dahliae的抗病性,但分子机制不清晰。前期转录组测序(RNA-Seq)分析结果显示,本生烟响应PevD1诱导的差异表达基因显著富集在倍半萜烯和三萜烯的合成途径中。本文进一步分析了这些差异表达基因的功能,并通过测定倍半萜植保素辣椒醇合成关键基因EAS和EAH的转录表达水平和辣椒醇积累量,证明PevD1能诱导本生烟产生植保素辣椒醇,明确了PevD1诱导植保素辣椒醇的产生是提高植物抗病性的重要机制之一。

寡聚半乳糖醛酸对大豆生长及植保素产生的影响

运用寡聚半乳糖醛酸处理大豆种子,观察其对大豆生长的影响,结果表明:用1,5,50 mg/L的寡聚半乳糖醛酸处理大豆9 d后,处理植株生长普遍好于对照植株;在3个处理浓度中,1 mg/L处理效果最为显著,与对照相比,茎粗增加4%以上,茎长增加19%以上,干重增加4.9%以上。寡聚半乳糖醛酸能诱导大豆植保素的产生,在5个处理浓度中,75 mg/L的诱导效果最好,O.D.(A286)为0.337。

用柱层析和TLC分离小麦PGIP和植保素

植物抗病能力大小的测定需要比较准确可靠且相对简便的办法。采用接种病菌于植物上观察染菌情况虽然直观，但受病菌本身的生理状态及外界环境影响很大，且不便于定量的表述。因此，选择合适的生理生化指标作为植物抗性大小的衡量标准，对于植物病理的研究具有重要的意义。选择了小麦体系的两种抗性物质－ 小麦植保素和 Ｐ Ｇ Ｉ