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川芎精油及其活性成分丁烯基苯酞对花生白绢病菌的抑菌作用研究

川芎精油及其活性成分丁烯基苯酞对花生白绢病菌的抑菌作用研究

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作者：何亚河南农业大学

学位级别：硕士

花生白绢病是由齐整小核菌(Sclerotium rolfsii Sacc.)引起的真菌性土传病害,严重威胁我国花生的安全生产。该病害登记药剂品种较少,长时间使用易产生杀菌剂抗药性。相比于化学农药,植物源农药具有低毒性、良好环境相容性及不同的作用... 详细信息

花生白绢病是由齐整小核菌(Sclerotium rolfsii Sacc.)引起的真菌性土传病害,严重威胁我国花生的安全生产。该病害登记药剂品种较少,长时间使用易产生杀菌剂抗药性。相比于化学农药,植物源农药具有低毒性、良好环境相容性及不同的作用模式等特点,可为花生白绢病的可持续治理贡献重要作用。因此,亟需寻找高活性的植物源化合物进行花生白绢病的防治,这也是发现先导化合物和创制新农药的重要前提。本研究测定了29种植物精油对花生白绢病菌的抑菌作用,从中筛选出较高生物活性的川芎精油;通过GC-MS和构效关系分析明确川芎精油中最高效化合物为丁烯基苯酞,进一步研究了丁烯基苯酞对花生白绢病菌的离体抑菌活性和温室防效;通过生理生化和转录组学分析初步探索了丁烯基苯酞对花生白绢病菌的抑菌机制。本研究可为花生白绢病的绿色防控及丁烯基苯酞的开发利用提供重要依据。主要研究结果如下:1.29种植物精油对花生白绢病菌的菌丝生长抑制活性以1000 mg/L的浓度测定29种植物精油对花生白绢病菌的菌丝生长抑制活性。8种植物精油(川芎、肉桂、牛至、山苍子、丁香、香茅、百里香和八角茴香)的抑菌活性高于90%,EC值分别为81.79、106.10、118.69、166.28、177.39、244.33、269.08和282.29 mg/L。川芎精油对花生白绢病菌的EC值最低,说明其抑菌活性最高。2.川芎精油化学组分的鉴定及构效关系分析GC/MS分析表明,川芎精油的主要成分为苯酞类化合物(93.14%),包括E-藁本内酯(47.57%)、洋川芎内酯A(38.23%)、蛇床酞内酯(4.39%)、丁基苯酞(1.39%)、丁烯基苯酞(0.85%)和Z-藁本内酯(0.71%)。通过分析多种苯酞类化合物的构效关系,发现内酯环上羰基共轭的位置和数量以及芳香性的引入会影响化合物对花生白绢病菌的毒力,而碳3和碳8位上双键的引入对苯酞类化合物抑菌活性起着重要作用。川芎精油所有测试组分中,丁烯基苯酞(存在芳香环,且碳3和碳8位上具有双键)为最高抑菌活性化合物,对花生白绢病菌的EC值为15.18 mg/L。3.丁烯基苯酞对花生白绢病菌的离体抑菌活性和温室防效离体活性结果表明,丁烯基苯酞能显著抑制菌核产量和干重,并可影响菌核的分布,但对菌核黑色素的产生无明显抑制作用;丁烯基苯酞对菌核萌发具有良好的抑制作用,在300mg/L浓度下能完全抑制菌核的萌发。温室盆栽试验结果表明,丁烯基苯酞在300 mg/L浓度下对花生白绢病的保护和治疗效果分别为52.02%和44.88%,与川芎精油在1000 mg/L浓度下的保护和治疗效果(49.60%和44.29%)和对照药剂多抗霉素在300 mg/L浓度下的保护和治疗效果(54.61%,48.28%)相当。同时,丁烯基苯酞可显著降低草酸和多聚半乳糖醛酸酶含量。4.丁烯基苯酞对花生白绢病菌的抑菌机制丁烯基苯酞EC和EC浓度处理可降低白绢病菌的还原性糖、脂质和甘油三酯的生物合成,破坏线粒体膜结构,降低丙酮酸含量,抑制ATP合成,并诱导活性氧(ROS)水平升高,但对细胞膜完整性和通透性无明显影响。转录组结果表明,丁烯基苯酞EC处理可抑制β-丙氨酸代谢、牛磺酸和次牛磺酸代谢,EC处理可抑制脂肪酸降解、丙酮酸代谢、乙醛酸和二羧酸代谢、糖酵解/糖异生、过氧化物酶体等通路。EC和EC处理均可激发病原菌的ABC转运、碳水化合物水解代谢过程,并通过抑制细胞色素P450单加氧酶来抑制氧化还原酶活性、铁离子结合活性、四吡咯结合活性、血红素结合活性等。荧光定量PCR结果表明,丁烯基苯酞处理可显著下调细胞色素P450单加氧酶和能量代谢的相关基因表达。综上,丁烯基苯酞可能通过干扰线粒体能量代谢过程来发挥抑菌活性。

关键词：川芎精油丁烯基苯酞花生白绢病菌抑菌作用生理生化转录组学

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