1. 研究目的与意义、国内外研究现状(文献综述)
植物病害对农作物的质量和产量带来严重影响。化学杀菌剂具有防治谱广,见效快,使用简便等诸多优点,成为控制植物病害的有效手段。但长期以来,化学杀菌剂不科学以及不合理用药带来较多副作用,使得植物病害的生物防治也逐渐受到重视。生物源农药源于自然界,对环境相对友好,受到广泛关注。因此,寻找和研制环境相容性好、残留低、安全性高、具有新作用靶标的新型农药,是农药研发工作者面临的重大机遇与挑战。
新农药研制的方法通常是在先导化合物的基础上, 经结构修饰、优化而得。天然产物,尤其是植物源和微生物源活性物,已经或正在为农药的活性结构提供多种多样的先导构型[1]。如:以天然产物为先导化合物开发的杀菌剂乙蒜素、稻瘟灵、恶霉灵;除草剂双丙氨膦,及以前者为灵感开发的广谱性除草剂草铵膦;杀虫剂除虫菊、鱼尼丁、藜芦碱、阿维菌素和多杀菌素等 [2]。
植物内生菌(endophyte)是生长在植物组织内部且对植物宿主不产生直接或明显的不利影响的微生物类群,其与寄主是一种共生关系。植物内生菌通过广泛定植在植物组织内阻止病原物侵染,从而为植物提供屏障作用[3]。在已分离的部分内生菌中发现内生菌药用活性物质中极具应用价值的生物活性物质。如Stirtle等首次从短叶紫杉韧皮部中分离出一种新型内生菌(Taxomycesandreanae)可产生紫杉醇和紫杉烷类化合物[4]。研究发现,众多植物中分离的内生菌具有如抗菌、植物生长调节、抗氧化等多种生物学效应[5]。植物内生菌是巨大的微生物资源,因此从植物内生真菌次生代谢产物中分离提取具有药用活性的物质,既可以保护植物资源,又可以为寻找新的药物提供途径[6]。内生菌活性成分的筛选可通过传统的化合物分离纯化思路,寻找未知且具有活性的化合物;或是利用内生菌合成与宿主相同或类似化合物的特点,从药用植物中寻找具有合成相同或相似化合物的内生菌。
2. 研究的基本内容和问题
(一)研究的目标
本课题以实验室保存的从栾树中分离获得的具有抗植物病原菌活性的内生菌Xylaria sp.PLSS3为研究对象,首先是按照目的选择不同的筛选模型进行活性菌株的筛选。其次是对筛选出的活性菌株发酵培养、分离纯化活性物质,再对活性物质进行理化研究及结构鉴定。通过各种色谱、波谱技术分离鉴定其次生代谢产物,并测试其抗植物病原菌的活性,为新型农药先导化合物的发现提供线索。
(二)研究的内容
3. 研究的方法与方案
(一)研究方法
本实验以栾树内生菌Xylaria sp.PLSS3为研究对象,对其次生代谢产物进行系统的分离和鉴定。通过化学筛选和生物筛选两种方法从实验室以保存的内生菌株中发现栾树内生菌Xylaria sp.PLSS3,对其进行大规模发酵,并用乙酸乙酯萃取、旋干,得到有机相粗提物。对粗提物进行生物活性测定,发现活性组分。对活性组分中的次生代谢产物进行系统的分离和鉴定。
(1) 产物分离的方法:硅胶吸附层析、凝胶排阻层析、高效液相层析(HPLC)
4. 研究创新点
植物内生菌在其生长过程中长期与寄主植物“协同进化”,因而能够产生许多具有活性的代谢产物。这些代谢产物能起到与化学农药相同的作用。从植物内生菌次生代谢产物中分离提取具有药用活性的物质既可以保护植物资源,又可以为寻找新的药物提供途径。以植物内生菌有活性的次生代谢产物为先导化合物,经结构修饰、优化得到新农药是新农药创制的重要途径之一。
5. 研究计划与进展
2018年5月-6月:查阅相关文献,了解研究背景,掌握基础知识,确定实验方案,Xylaria sp.PLSS3菌株发酵与粗提物获取;
2018年10月-2019年1月:采用系统分离法分离鉴定活性次生代谢产物;
2019年2月-2019年3月: 对分离得到的次生代谢产物进行活性测定;
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