鱼腥草乙酸乙酯萃取部位的化学成分及抗植物病原菌活性研究

采用硅胶、大孔树脂、葡聚糖凝胶、MCI树脂、薄层色谱以及高效液相色谱等色谱分离方法,从鱼腥草(Houttuynia cordata)地上部分95%乙醇提取物的乙酸乙酯萃取部位分离得到10个化合物。运用质谱、核磁共振等波谱技术和文献对比法鉴定了其结构,分别鉴定为去氢催吐萝芙木醇(1)、5,6-环氧-3-羟基-β-紫罗兰酮(2)、黑麦草内酯(3)、pubinernoid A(4)、槲皮苷(5)、槲皮素(6)、阿福豆苷(7)、4-甲氧基苯-1,2-二醇(8)、4-羟基苯甲醛(9)、苯甲酸(10)。化合物1~4为首次从鱼腥草中分离得到的降碳倍半萜。对所有化合物进行了抗植物病原菌活性筛选,结果显示:在40 mg/mL浓度下,化合物5~7对禾谷镰刀菌、褐枝孢菌、番茄灰霉病菌、瓜类球腔菌和棉花枯萎病菌抑菌率介于38%~50%之间。

植物病原真菌及卵菌SNAREs基因功能研究进展

植物病原真菌和卵菌产生的效应蛋白在促进病原菌侵染、操纵寄主免疫方面有关键作用,这些效应蛋白在与寄主作用之前必须被分泌出去,SNARE蛋白家族作为真核细胞内囊泡转运及膜融合的关键组分,在分子转运中有核心调控作用。随着许多植物丝状病原菌基因组被破译,对SNAREs基因参与病原菌致病机制的研究取得了可喜进展。本研究简要概述了真核生物中SNARE蛋白的组成及分类和植物病原真菌及卵菌中SNARE蛋白基因的功能研究进展,并据此提出进一步开展SNARE蛋白基因功能分析的研究建议,以期为全面、深入研究植物病原真菌和卵菌中SNARE基因的功能、理解病原菌致病、效应蛋白分泌提供新的视野,为植物-病原物互作的分子机制研究提供参考。

独蒜兰提取物对植物病原真菌的抑菌活性

【目的】研究独蒜兰假鳞茎乙醇提取物对植物病原真菌的抑菌作用,为植物源杀菌剂的开发提供依据。【方法】采用菌丝生长速率法,研究独蒜兰假鳞茎乙醇提取物对15种植物病原菌的抑制活性;以西瓜尖孢镰刀菌作为供试菌,进一步研究该提取物对病原真菌的菌丝干重、细胞膜、过氧化氢酶(CAT)、过氧化物酶(POD)和超氧化物歧化酶(SOD)等的影响。【结果】独蒜兰假鳞茎提取物对辣椒疫霉病菌、西瓜尖孢镰刀菌、番茄灰霉病菌和非洲隐地疫霉菌的抑菌效果明显,其EC_(50)值分别为0.849、0.782、0.813和1.161 mg·mL^(-1);经独蒜兰提取物处理后的西瓜尖孢镰刀菌菌丝干重随着药剂浓度的增加而减少;细胞膜丙二醛含量和相对电导率增加;菌丝体细胞内CAT、POD和SOD 3种保护酶活性增加。【结论】独蒜兰假鳞茎提取物对植物病原真菌具有较好的抑菌活性,其抑菌作用可能与其干扰菌丝生长、使菌丝细胞膜正常功能受损等有关。

板栗花抑制植物病原真菌成分提取及活性研究

为促进板栗花资源的充分利用,本研究优化了板栗花中有效成分的提取条件,并评价了其对植物病原真菌的抑制活性。采用菌丝生长速率法比较板栗花提取物对3种不同植物病原体的作用,包括小麦赤霉病菌(FG)、油菜菌核病菌(SS)和黄瓜枯萎病菌(FO),结合单因素试验和响应面曲线法优化板栗花抑菌活性成分的提取工艺,并通过萃取分相探究不同相的抑菌活性成分含量及抑菌活性。结果表明,板栗花抑菌活性成分对3种植物病原真菌均有明显的抑制作用,其中对FG的抑制作用最为明显。经过严格的试验和优化,确定最佳提取条件为乙醇体积分数55.00%(V/V)、提取时间50.00 min、提取温度65.00℃、液料比15.00∶1 mL·g^(-1),该优化条件下提取物中的活性成分抑菌率达到了45.27%。乙酸乙酯相总酚、总黄酮含量最高,其抑制中浓度值(EC50)为2.51 mg·mL^(-1)。本研究结果可为开发新型植物源抗菌剂提供理论依据。

山豆根对植物病原菌的抑菌活性研究

【目的】目前对山豆根的研究大多集中在生物碱、多糖类和黄酮类等活性物质的药理学方面,对山豆根在植物病原菌的抑菌活性及活性物质方面的研究尚少,具有一定的研究价值。【方法】以我国农业重要植物病原菌为供试菌,采用有机溶剂冷浸提取法提取山豆根的有效成分,运用带毒平板法和菌丝生长速率法测定山豆根甲醇提取物及其各层萃取物对7种植物病原菌的抑菌活性,并采用液-液萃取分离法对山豆根甲醇提取物活性成分进行初步分离。【结果】1)山豆根甲醇提取物(浓度为10 mg/mL)对甘蔗凤梨病菌、甘蓝黑斑病菌、根腐病菌和茶轮斑病菌的抑菌率均在80%以上,对玉米大斑病菌、贡柑链格孢杆菌和辣椒炭疽病菌的抑菌活性相对次之;2)山豆根甲醇提取物对甘蓝黑斑病菌的毒力最高,有效抑制中浓度(EC50)为0.027 9 mg/mL;3)山豆根的抑菌活性物质主要存在于正丁醇层和水层萃取物中。【结论】山豆根具有一定的抗菌性,而且可能具有多种抗菌作用方式,后续可采用色谱和光谱等技术对山豆根活性成分进行进一步分离、纯化和鉴定,再根据其活性成分的性质和结构加以改造或修饰,从而提高山豆根抑菌活性成分的抑菌率,也为进一步以山豆根为导向开发植物源抑菌剂奠定基础,为植物源新农药的开发利用添砖加瓦。

植物病原丝状真菌中糖苷水解酶的研究进展

植物病原丝状真菌中的糖苷水解酶是碳水化合物活性酶中的一类,在植物病原真菌侵染植物的过程中通过分解其细胞壁中的碳水化合物组分从而实现真菌对植物免疫防卫反应的进一步操控。前期对植物病原丝状真菌中碳水化合物活性酶展开了综述性评价,近年来,随着生物技术和生物信息学、分子生物学等试验方法的发展,以及基因组学、代谢组学、蛋白质组学、转录组学等组学的不断发展,研究者对糖苷水解酶的研究不断深入和完善。旨在对糖苷水解酶进行综述性评价,重点关注其分类、功能及研究方法。在分类方面,主要涉及底物特异性、结构相似性、催化作用机制和水解位置。在功能方面,重点研究其在稻瘟病菌菌、禾谷炭疽病病菌和希金斯炭疽病病菌等病原丝状真菌侵染过程中的作用。此外,还探究了分离和鉴定、生物学特性及基因克隆和表达分析等方面的研究方法。研究的最终目标是深入分析上述研究成果,系统梳理糖苷水解酶在上述真菌中的功能,以期为今后解析病原丝状真菌中糖苷水解酶的功能提供重要理论支撑,并对今后学术界的研究重点、难点及热点进行展望,为未来开展糖苷水解酶功能解析、互作蛋白找寻及加工应用提供研究思路。

菌毛在生防细菌定殖植物病原线虫中功能的研究进展

植物病原线虫对林业生产危害严重,缺乏有效的防控措施,已造成巨大的经济损失。生防细菌已被用于林木病原线虫的绿色防控,并已取得良好的防治效果。然而,生防细菌防控林木线虫病害的作用机制尚不明确,严重阻碍了防线虫微生物制剂的研发与高效应用。目前,已有大量的研究结果证实,生防细菌在线虫上的定殖能力与其杀线防病效果密切相关,且细菌菌毛在生防细菌于线虫宿主的定殖过程中发挥着重要功能。本文综述了革兰氏阴性细菌菌毛的种类以及菌毛在生防细菌定殖线虫中的功能,讨论了生防细菌菌毛对运动性、黏附性、生物膜形成等定殖相关生物学性状的影响,并对菌毛在细菌防控林木线虫病害中功能的研究与应用进行了展望。

表观遗传调控在植物病原真菌发育和致病过程中的作用与分子机制

经过长期进化,植物病原真菌发展出多种复杂而精妙的侵染宿主策略。在植物与病原菌互作过程中,病原菌致病基因的精准表达与调控起至关重要的作用。表观遗传调控是指通过化学修饰改变染色体上的DNA和蛋白质,从而调控基因表达的过程,包括DNA甲基化、组蛋白甲基化、组蛋白乙酰化以及染色质重塑等。越来越多的证据表明,表观遗传调控在植物病原真菌基因的转录重编程中发挥重要作用,进而影响其发育、环境应激反应、次生代谢物的生物合成和致病性等方面。本文综述了近年来表观遗传调控因子方面的研究进展,包括组蛋白修饰、染色质重塑等在植物病原真菌发育和致病性中的作用,并对当前的研究进行了展望,以期为未来的病害防治研究奠定坚实的理论基础。

植物病原细菌基因敲除技术在本科开放实验中的设计与实践

基因敲除技术在植物病原细菌和寄主互作研究中发挥着重要作用。近年来,该技术在植物病理学研究领域得到了广泛应用。文章以植物病原细菌基因敲除技术为教学内容,以构建野油菜黄单胞菌(Xanthomonas campestris pv.campestris)的RNA聚合酶σ54因子编码基因rpoN2的突变体为例,探讨了基因敲除技术在本科开放实验教学中的设计与实践。通过rpoN2基因敲除载体构建、野油菜黄单胞菌的遗传转化以及菌落PCR筛选重组子等多方面的教学内容的设计与实践,提高了学生对植物病原细菌基因敲除原理的理解和掌握,培养了学生相关实验操作技能、数据分析和解读能力,以及团队合作精神和科学探究意识。

“双一流”背景下农科院校植物病原学实验课程的教学改革探讨

在“双一流”建设背景下,结合东北农业大学植物保护国家级一流本科专业的实际情况,分别从修订教学大纲、优化实验教学内容、加强教学团队建设、丰富第二课堂和利用线上+线下相融合5个方面进行了植物病原学实验的课程改革,探索创新型一流人才培养的新模式。通过坚持立德树人,融入思政元素,加强课程教学团队能力建设,注重学生的全过程培养,学生的自主学习、科研创新能力均得到明显提高,学生的人文素养、家国情怀得到进一步升华,为学生的本科毕业设计和继续学习深造奠定坚实基础。

植物病原丝状真菌G蛋白偶联受体的预测方法对比研究

植物病原丝状真菌G蛋白偶联受体(GPCR)在实现外界信号感知和传递过程中发挥着重要作用。基于GPCR蛋白所具有的典型7个跨膜保守结构域及非典型保守结构域,通过总结前人已报道的候选GPCR的同源比对方法,对其跨膜结构域数量预测方法及跨膜结构蛋白数据库进行对比,明确TOPCONS是目前预测GPCR跨膜结构域的较好方法。然后,选择NCBI数据库中223个不同真菌的GPCR蛋白序列通过TOPCONS和TMHMM进行对比分析,结果显示,2种软件对GPCR跨膜结构域数量的预测结果不尽相同,TOPCONS预测结果的准确度较高;进一步对上述GPCR蛋白序列的氨基酸数目进行分析,明确具有7个跨膜结构域的GPCR蛋白氨基酸数目为200~1406个。该研究可为进一步开展植物病原丝状真菌GPCR蛋白的结构预测及其功能研究提供参考。

球毛壳菌固态发酵产抗植物病原真菌活性物质的工艺优化

【目的】优化球毛壳菌(Chaetomium globosum)秸秆固态发酵的培养基组成和发酵条件,提高发酵粗提物的抗真菌活性,为球毛壳菌生物农药的开发及秸秆绿色资源化提供参考。【方法】首先,以粗提物抗9种植物病原真菌菌丝生长的抑制率为评价指标,对培养基中的秸秆(水稻、小麦、玉米、油菜)和氮源(豆粕、麦麸、氯化铵)进行筛选,确定最适发酵培养基组成。随后进行发酵条件的单因素优化,以粗提物对辣椒疫霉的抑制率为评价指标,初步确定各发酵条件的较优范围及对粗提物抗真菌活性影响的程度。基于单因素优化的结果,利用正交设计对发酵条件进行正交优化,各参数的范围如下:发酵时间18—36 d、发酵温度26—32℃、培养基初始含水量70%—85%、秸秆与麦麸质量比4﹕1—1﹕1、秸秆粒径20—>100目。最后,获得球毛壳菌秸秆固态发酵产抗真菌活性物质的最优发酵条件并进行验证。【结果】在筛选固态发酵培养基组成时发现,球毛壳菌以小麦秸秆和麦麸组成的培养基进行发酵所获得的粗提物的抗真菌效果总体上优于其他组成的培养基。在发酵条件单因素优化中,菌液接种量对粗提物抗真菌效果影响不显著,故不对其进行后续的正交优化。正交优化中各发酵条件对球毛壳菌发酵粗提物抗真菌活性的影响极为显著(P<0.001),其影响程度依次为小麦秸秆与麦麸质量比>发酵时间>培养基初始含水量>发酵温度>小麦秸秆粒径。正交优化获得的最优发酵条件为发酵时间24 d、发酵温度26℃、培养基初始含水量80%、小麦秸秆与麦麸质量比4﹕1、小麦秸秆粒径60—100目。经发酵条件优化后,1 mg·mL^(-1)的球毛壳菌发酵粗提物对核盘菌、辣椒疫霉、稻瘟病菌、桃褐腐病菌、尖镰孢、黄色镰孢、鞘腐霉、禾谷镰孢、水稻纹枯病菌的抑制率分别为100%、92.86%、85.94%、83.90%、76.12%、73.02%、66.18%、58.96%、52.99%。【结论】经过发酵培养基组成和发酵条件优化后,球毛壳菌的发酵粗提物具有较高的抗真菌活性,可为后续分离、纯化球毛壳菌利用秸秆固态发酵产生的抗真菌活性物质打下基础。

植物病原真菌对杀菌剂抗性的研究进展

科学施用杀菌剂是植物病害综合治理的重要措施之一,然而由于杀菌剂的长期使用,病菌抗药性问题逐渐加重,严重影响药剂的防治效果和使用寿命。近年来,随着分子生物学技术的快速发展,人们对杀菌剂抗性机制有了更深入的理解,并开发出了病菌抗药基因型快速检测的方法。本文总结了植物病原真菌对苯并咪唑类杀菌剂(BZD)、肌球蛋白合成抑制剂、甾醇脱甲基抑制剂(DMI)、QoI类抑制剂、琥珀酸脱氢酶抑制剂(SDHI)和二甲酰亚胺类杀菌剂(DC)的抗药性现状与抗性机制。在此基础上,介绍了聚合酶链反应(PCR)、限制性片段长度多态性(RFLP)、等位基因特异性PCR和环介导等温扩增(LAMP)技术在杀菌剂抗性快速检测方面的研究进展。此外,对抗药性治理对策进行了讨论和展望。

葱莲地上部和地下部总生物碱提取物对植物病原菌的体外抑制效应

为了探究葱莲(Zephyranthes candida(Lindl.)Herb.)在生物农药上的应用价值,采用水浴加热浸提法提取野生葱莲地上部和地下部的总生物碱,并比较质量浓度500μg·mL^(-1)地上部和地下部总生物碱提取物对常见植物病原菌(包括12种植物病原真菌和4种植物病原细菌)的抑制率。结果表明:葱莲地上部和地下部总生物碱的提取率分别为18.241%和9.725%。葱莲地上部和地下部总生物碱提取物对稻瘟病菌(Magnaporthe oryzae)的抑制率均较高,分别为75.29%和82.62%;2种提取物对其余植物病原真菌和植物病原细菌的抑制率均较低,多在20%以下。并且,葱莲地上部和地下部总生物碱提取物对多数植物病原菌的抑制率无显著差异。研究结果显示:葱莲地上部和地下部总生物碱提取物具有防治稻瘟病的潜力,且地上部总生物碱提取物的使用成本更低。

植物病原菌Nep1-Like蛋白研究进展

NLPs[necrosis-and ethylene-inducing peptide 1(Nep1)-like proteins]是一类质外体分泌蛋白,存在于多种植物病原菌中,在病原菌侵染植物的过程中发挥着重要的作用。根据结构特点,NLP蛋白分为Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ3种类型,存在有细胞毒性和无细胞毒性两种形态。具有细胞毒性的NLP蛋白与植物的NTCD4蛋白结合后促进自身寡聚化,引起双子叶植物细胞死亡和感病,而对单子叶植物无影响。无细胞毒性的NLP蛋白功能仍不清楚。NLP蛋白还能作为MAMP分子激发植物免疫反应,许多植物已经进化出特异性识别NLP蛋白的免疫系统,例如拟南芥通过受体蛋白RLP23识别类型Ⅰ的NLP蛋白保守多肽nlp20/24,从而激发免疫反应。本文综述了近年来国内外关于NLP蛋白结构、表达模式、致病机理及被寄主识别机制的研究进展,以期为病原菌寄主互作机制及病害绿色防控研究提供理论依据和参考。

汉防己甲素对5种植物病原真菌的抑制作用及对灰葡萄孢的作用机制初探

为寻找环境友好型的农药先导化合物,利用菌丝生长速率法研究了粉防己中汉防己甲素对常见植物病原真菌的抑制活性,结果表明,汉防己甲素对5种常见植物病原真菌均有抑制作用,对立枯丝核菌的抑制作用最强,EC_(50)为33.49 mg/L;对串珠镰孢和瓜类黑腐球壳菌的EC_(50)分别为41.71 mg/L和43.97 mg/L,抑制活性优于对照植物源药剂蛇床子素;对灰葡萄孢的抑制活性与蛇床子素相当。接种蓝莓离体叶片的试验结果表明,汉防己甲素对蓝莓灰霉病具有治疗和保护作用且作用效果与对照药剂蛇床子素基本相当;激光共聚焦显微镜检测发现汉防己甲素可降低灰葡萄孢菌丝内钙离子浓度,汉防己甲素分别与CaCl_(2)及钙通道阻滞剂维拉帕米两者相互作用可降低灰葡萄孢对各药剂的敏感性,表明其作用机制与钙离子及钙离子通道有关。本文首次报道汉防己甲素对5种植物病原真菌的抑制作用及其作用机制,为其进一步的开发应用提供理论基础。

α-倒捻子素对10种植物病原细菌的杀菌活性

α-倒捻子素(α-mangostin)是山竹果皮中一种具有生物活性多样的的氧杂蒽酮类化合物。为探明α-倒捻子素的农用杀细菌活性,对10种植物病原细菌进行室内抑菌活性初筛,并对抑制效果较好的病原细菌采用平板菌落法进行室内毒力及盆栽试验。结果表明,α-倒捻子素对水稻白叶枯病菌和甜瓜细菌性果斑病菌的抑菌活性最强,其EC50分别为35.93和27.58 mg/L,同时对甜瓜细菌性果斑病具有较强的保护和治疗作用,其中保护作用优于治疗作用。因此,α-倒捻子素对植物病原细菌具有良好的抑制效果,在农用抑菌方面具有很大的研究潜力。

芽胞杆菌代谢产物防治三种常见植物病原真菌的研究进展

植物病原真菌是农业生产的主要威胁之一,使用生物制剂防治病原真菌被认为是更安全和可持续的方式。芽胞杆菌能产生多种抗真菌活性物质(脂肽、细菌素和酶等),是目前应用最广泛的生防菌。基于芽胞杆菌及其代谢产物的生物防治剂,可有效防治植物病原真菌,在农业生产中发挥着重要的作用。本文聚焦于芽胞杆菌代谢产物的生物防治潜力及其对抗3种常见植物病原真菌(稻瘟菌、尖孢镰刀菌、灰葡萄孢菌)的拮抗属性和机理研究等,通过调研近年来已发表的芽胞杆菌代谢产物抗菌的相关文献,对几种重要的芽胞杆菌代谢产物进行介绍,并总结了芽胞杆菌代谢产物对重要植物病原真菌的抗菌效果及其机制,同时对芽胞杆菌代谢产物对病原真菌的壁膜损伤、抑制真菌孢子萌发和菌丝生长以及竞争性结合真菌DNA等机制的研究手段和效果进行了总结,期望为今后芽胞杆菌类生防制剂的制备和应用提供指导策略。

植物病原细菌Ⅵ型分泌系统研究进展

[目的]Ⅵ型分泌系统(T6SS)作为植物病原细菌发挥重要功能的调控系统之一,主要表现为通过效应子的释放对宿主植物的攻击性和自身在种间竞争过程中面对胁迫反应的防御性等方面,明确重要植物病原细菌的T6SS蛋白及功能差异,有助于推动预防和治疗植物病害的新型农药的开发和利用。[方法]通过对比分析5种重要植物病原细菌(丁香假单胞菌、青枯雷尔氏菌、根癌农杆菌、梨火疫病菌、稻生黄单胞菌)中138个T6SS蛋白的保守结构域以及遗传关系,同时,基于对国内外文献数据库中有关上述5种细菌的T6SS功能研究的文献开展分析。[结果]明确5种植物病原细菌中T6SS蛋白在种类和数量上存在差异性。根据蛋白序列同源性及结构域,上述蛋白分为3大类,其中,含有VgrG、HCP等结构域的T6SS蛋白具有很好的聚类区分度,而含有TssA、TssG等结构域的T6SS蛋白则可分散在不同类别中。[结论]明确5种植物病原细菌中T6SS蛋白及功能具有一定保守性和独特性特征。该研究为进一步开展不同植物病原细菌中T6SS蛋白的预测分析,以及不同T6SS蛋白之间的关系解析提供理论基础。

植物病原细菌应急反应研究进展

细菌生活在营养匮乏的环境时,为了能够适应这种恶劣的环境,细菌自身会产生应急反应。细菌的应急反应至今仍是生物学研究热点之一,实施这一应急反应的是胞内的信号分子(p)ppGpp,其能与RNA聚合酶结合,调控许多细胞过程,包括病原细菌致病过程,可以作为防治动植物细菌性病害的药物靶点。植物病原细菌分布范围很广,能引起植物的许多重要病害发生,对许多农作物造成了重大经济损失。本文综述了植物病原细菌解淀粉欧文氏菌(Erwinia amylovora)、丁香假单胞杆菌(Pseudomonas syringae)、黑腐果胶杆菌(Pectobacterium atrosepticum)、柑橘黄单胞菌柑橘亚种(Xanthomonas citri subsp.citri)和十字花科黑腐病菌(X.campestris pv.campestris,Xcc)中应急反应的研究进展,为全面、深入地了解植物病原细菌的应急反应,有效防治植物细菌性病害提供参考。