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： 菌核青霉HY5次级代谢产物除草活性研究
书目信息 机读格式(MARC)
| ISBN/价格： | CNY40.00 (估\呈缴)学位论文 |
|---|---|
| 作品语种： | chi |
| 出版国别： | CN 530000 |
| 题名责任者项： | 菌核青霉HY5次级代谢产物除草活性研究/.王伟著/.吴国星, 张成省指导 |
| 出版发行项： | 2023.5.25 |
| 载体形态项： | 192页:;+图表:;+30cm |
| 一般附注： | 植物保护学院, 学号2019110054 |
| 提要文摘： | 农田杂草是严重威胁农业生产的一大类常发性生物灾害，每年造成巨额的经济损失，严重威胁国家粮食安全，影响农产品在国际市场中的竞争力。长期以来，农田杂草主要依赖于化学防治，但化学农药的长期以及不合理的使用，导致农副产品农药残留量超标、有害生物抗药性增强、环境污染、食品安全等一系列负面效应。近些年来，随着人们环保意识的增强，环境友好、低毒和不易产生抗性的生物农药已成为研究的热点。海洋来源真菌由于生活在高压、高盐、低溶氧、寡营养等特殊环境中，具备形成结构新颖次生代谢产物的潜能、产生有别于陆生微生物的生物活性多样的次级代谢产物，现已成为发现新农药先导化合物的重要来源。本论文以一株除草效果显著的海洋红树林来源菌核青霉（P. sclerotiorum HY5）为研究对象，综合运用各种色谱分离方法，采用紫外光谱（UV）、高分辨质谱（HRMS）、核磁共振谱（NMR）、电子圆二色谱（ECD）等现代有机波谱技术，对其发酵次级代谢产物进行了分离纯化和结构鉴定，除草活性筛选评价，同时在转录组水平初步分析了活性化合物的差异表达基因情况。这为结构新颖、除草效果显著、作用靶标独特的除草剂先导化合物的开发提供了分子模板和理论基础，同时也为进一步除草作用机制的深入研究奠定基础。具体研究结果如下： 1. 菌核青霉HY5次级代谢产物的分离鉴定：从菌核青霉的代谢产物中共分离鉴定得到34个化合物，包括27个azaphilones化合物，均为同系物，其中isochromophilone H（1）、sclerotiorin A（2）、sclerotiorin B（3）、ochlephilone（4）、isochromophilone Ⅳ（5）、isochromophilone J（6）、peniazaphilone C（12）、isochromophilonol（14）、isochromophilone Ⅴ（15）、isochromophilone K（16）、peniazaphilone G（18）、peniazaphilone G（19）、peniazaphilone F（20）、geumsanol B（21）和geumsanol F（24）为新化合物，sclerotiorin E（27）为二聚的azaphilones类化合物。值得注意的是，化合物1?7以及14?16以不可拆分的非对映异构体的混合物形式存在。本研究确定了新化合物1?6的相对构型以及绝对构型，首次报道了化合物5b的相对构型。此外，还从中分离鉴定得到7个其它结构类型的化合物，即3个萜类（terpenoids）化合物（4～6），包含1个新的杂萜类（meroterpenoids）化合物（4）、2个甾体类（steroids）化合物（2～3）、1个??酮类（xanthones）化合物（1）以及1个酯类（esters）化合物（7）。 2. 单体化合物的除草活性筛选评价：初筛结果表明，化合物sclerotiorin B（3）、ochlephilone（4）、isochromophilone Ⅰ（7）、isochromophilone Ⅲ（9）对反枝苋种子胚根、胚芽的生长具有明显的抑制活性，其IC50值在234.87～398.71 μM之间，而阳性对照草铵膦对反枝苋胚根、胚芽生长抑制率的IC50值分别为555.11、656.04 μM。此外，与阳性药（IC50：555.11～807.43 μM）相比，化合物4和7对苘麻种子胚根、胚芽的生长也具有较弱的除草效果，其IC50值在768.97～1201.52 μM之间。复筛结果表明，在初始测试浓度200 μg/mL时，化合物isochromophilone V（15）对反枝苋种子胚根、胚芽的生长具有显著的抑制活性，胚根、胚芽生长抑制率分别达到98.44%、98.21%，胚根、胚芽生长抑制率的IC50值分别为37.91、77.24 μM，而阳性药对反枝苋胚根、胚芽生长抑制率的IC50分别为49.45、95.88 μM。鉴于15显著的除草活性，进一步评价了其在100 μg/mL 浓度时，对常见阔叶杂草苘麻和野生荠菜、禾本科杂草马唐和狗尾草以及模式植物油菜和萝卜的除草效果以及生长抑制活性。结果显示，15只对苘麻种子胚芽的生长有明显抑制活性，抑制率为59.13%，与阳性药的抑制活性（54.59%）基本相当。化合物15对选取的模式植物油菜和萝卜、阔叶杂草野生荠菜、禾本科杂草马唐和狗尾草均没有明显的生长抑制效果以及除草活性。化合物3、4、7以及9对禾本科野燕麦和黑麦草种子均没有明显的生长抑制作用。 3. 活性化合物15处理反枝苋的转录组测序分析：结果表明，基于表达量定量结果，共获得两组间（处理组和对照组）差异表达基因数量为904个，其中上调差异基因277个，下调差异基因627个。差异基因GO功能注释和GO富集分析显示，以化合物15对反枝苋胚芽的生长抑制中浓度（IC50 = 27.1 μg/mL）处理反枝苋种子后，其在催化活性、结合能力、代谢过程以及细胞过程均有显著影响，这些差异基因主要涉及刺激反应、应激反应、对化学物质的反应、防御反应、DNA结合转录因子活性、转录调控活性等 GO功能。KEGG功能注释和KEGG功能显著性富集分析结果表明，这些差异表达基因主要被注释在代谢途径以及环境信息加工途径中的信号转导通路，主要参与类黄酮的生物合成、类胡萝卜素的生物合成、苯丙素的生物合成以及植物激素信号转导等代谢通路。 综上所述，本论文通过对一株菌核青霉HY5发酵代谢产物进行分离鉴定、除草活性筛选评价，同时初步分析了除草活性化合物在转录组水平差异表达基因情况，进一步丰富了嗜氮酮类化合物结构的多样性，并为海洋来源生物除草剂的研发提供了新的先导化合物，同时，关于活性化合物差异表达基因的初步分析为除草作用机制的深入研究奠定了基础。 |
| 并列题名： | Study on the Herbicidal Activity of Secondary Metabolites of Penicillium sclerotiorum HY5 eng |
| 题名主题： | 菌核青霉 嗜氮酮 结构鉴定 除草活性 微生物源除草剂 转录组 学位论文 |
| 中图分类： | S482.4-533 |
| 个人名称等同： | 王伟 著 |
| 个人名称次要： | 吴国星 指导 |
| 个人名称次要： | 张成省 指导 |
| 团体名称等同： | 云南农业大学 授予 |
| 记录来源： | CN YNAUL 20240301 |