基本信息
- 项目名称：
- 灰霉菌毒素提取及其寄主选择性的鉴定
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 生命科学
- 大类：
- 自然科学类学术论文
- 简介：
- 本文用马铃薯蔗糖培养基培养灰霉菌，每天检测培养液pH值，培养液经离心等过程初步提取了灰霉菌分泌的毒素，用Folin-酚试剂法检测了粗提毒素的蛋白质含量，叶片渗入法检测粗提毒素对六种植物的作用。粗提毒素对供试的6种植物都有损害，灰霉菌分泌的胞外大分子毒素可能不具有寄主专一性。毒素对大豆种子的萌发抑制作用和1mmol/L浓度SNP能够增强拟南芥植物抗性，缓解受害的程度。
- 详细介绍：
- 灰葡萄孢（Botrytis cinerea )是一种引起重大经济损失的毁灭性病原真菌。它寄生或腐生在潮湿的植物体上，引起多种植物的灰霉病。该病菌至少可以侵染200多种植物[1]。由于温室及大棚内湿度和温度较高，很适合灰霉病生长繁殖，因此灰霉菌被认为是对温室花卉、大棚蔬菜和育苗期经济作物为害最大的病原体。灰霉病菌在植物贮运中继续繁殖侵染，因此它不仅造成农作物、蔬菜、树苗及花卉等收成前的经济损失，而且导致收成后的重大经济损失。灰霉菌作为一种真菌，其毒素的应用前景十分广阔，可以用来开发生物杀菌剂及检测抗病材料，还可以用于医药卫生、工商领域。毒素物质可以利用及开发，某些病原菌克产生胞外多糖、杂环类化合物、有机酸、蛋白脂多糖等人工难以合成的具天然活性的复杂化合物类毒素，在商业上具有一定开发利用前景。非寄主专化性毒素不仅对寄主有毒害作用，对其它的一些植物甚至害虫也有一定的毒性，可进一步研究开发为生物杀虫剂和除草剂。
作品专业信息
撰写目的和基本思路
- 灰霉菌是一种腐生型病原物。灰霉菌引起的灰霉病是多种植物的主要病害，本研究进一步鉴定所分离的灰霉菌大分子毒素是否具有寄主选择性；并初步观察了植物信号物质一氧化氮对拟南芥植物抗灰霉菌毒素的作用，培养液的pH值变化，提取灰霉菌分泌的毒素，粗提毒素蛋白质含量，叶片渗入法检测粗提毒素对6种植物都有损害，灰霉菌分泌的胞外大分子毒素可能不具有寄主专一性。1mmol/L浓度SNP能够缓解受害的程度。
科学性、先进性及独特之处
- 本作品在参考和借鉴许多相关的文献之后，进行了灰霉菌的培养及其次级代谢产物毒素的提取，还有寄主选择性的鉴定和毒素生物活性的测定，而且到目前为止，还没有灰霉菌大分子毒素的相关报道，我们提取的灰霉菌毒素是蛋白质大分子，与以往的发表过有关灰霉菌小分子的论文不同，从而比较出它们的异同，由于由灰霉菌毒素引起的植物病害相当严重，因此我们探索出了利用外源NO来缓解植物的灰霉病害程度。
应用价值和现实意义
- 灰霉菌孢是多种植物的主要病害，灰霉病已成为生产上一种世界性的主要病害。毒素的应用前景十分广阔，可以用来开发生物杀菌剂及检测抗病材料和医药卫生。毒素物质利用及开发，某些病原菌克产生胞外多糖、有机酸、蛋白脂多糖等人工难以合成的具天然活性的复杂化合物类毒素，在商业上具有一定开发利用前景。非寄主专化性毒素不仅对寄主有毒害作用，对其它的一些植物甚至害虫也有一定的毒性，可进一步研究开发为生物杀虫剂和除草剂。
学术论文摘要
- 灰霉菌孢引起的灰霉病是100多种植物的主要病害，作物的灰霉病发病情况日趋严重。一氧化氮（NO）是一种普遍存在于动植物和微生物中的重要气体类生物活性分子，尤其在植物对生物、非生物胁迫和抗病防御反映中起重要的作用。NO作为一种信号调节分子和活性氧清除剂，能调节植物对生物和非生物胁迫的响应。为了防治灰霉菌的病害，我们试通过分析并证明该毒素的性质来做好进一步的防害措施，我们做了如下研究：马铃薯蔗糖培养基培养灰霉菌，每天检测培养液pH值，培养液经离心等过程初步提取了灰霉菌分泌的毒素，用Folin-酚试剂法检测了粗提毒素的蛋白质含量，叶片渗入法检测粗提毒素对六种植物的作用。粗提毒素对供试的6种植物都有损害，灰霉菌分泌的胞外大分子毒素可能不具有寄主专一性。毒素对大豆种子的萌发抑制作用和1mmol/L浓度SNP能够增强拟南芥植物抗性，缓解受害的程度。为探索植物灰霉病的有效防治方法提供基础。
获奖情况
- 本课题是指导教师的科研课题：国家自然科学基金项目（3086121），植物生理与生物化学国家重点实验室开发项目（PPB080810）。本论文尚未发表，还在投稿过程中。
鉴定结果
- 该作品具有实际应用价值。
参考文献
- [1] 周毓君,朱宝成,黄冬丽等. 1995, 草毒灰霉菌毒素的分离及硅胶薄层层析[J]，植物病理学报.25(4):373-377. [2] Deighton N. Muckenschnabel I. Colmenares AJ. et al. 2001, Botrydial is produced in plant tissues infected by Botrytis cinerea[J], Phytochmistry, 52(7):689-692. [3] Swadling IR. Jeffries P. 1998, Antagonistic properties of two bacteril biocontrol agents of grey mould disease[J], Biocontrol Scince and Technololgy 8(3):439-448. [4] 董金皋，李正平. 1997，寄主选择性植物病原菌的毒素化学[J],微生物学通报 24（4）:247-230. [5] 马丽艳，赵耀伟，崔宗土. 2004，霉菌毒素研究进展[J],东北农业大学学报35(2):234-238. [6] 石凤梅. 2006，植物病原真菌毒素的研究进展[J],黑龙江农业科学 2:70-73. [7] Damann KE,JR Gardner,JM,Schefer RP.An assay for Helminhosporium victoriae toxin based on induced leakage of electrolytes from oat tissie[J].Phytopathology,1974,64:652-654. [8] 赵晓丹. 2008，外源一氧化氮诱导拟南芥抗灰霉病机制的研究，云南师范大学硕士论文. [9] 杨红玉，李湘，张一凡等.灰霉菌培养及其对拟南芥的侵染[J].西南农业大学学报，2005，18（4）：431-434. [10] 沈萍，范秀容，李光武.1999,微生物学实验(第三版)高等教育出版社 [11] 张志良. 1990，植物生理学实验指导.高等教育出版社(第二版)，181-183.
同类课题研究水平概述
- 灰葡萄孢（Botrytis cinerea )是一种引起重大经济损失的毁灭性病原真菌。它寄生或腐生在潮湿的植物体上，引起多种植物的灰霉病。该病菌至少可以侵染200多种植物。由于温室及大棚内湿度和温度较高，很适合灰霉病生长繁殖，因此灰霉菌被认为是对温室花卉、大棚蔬菜和育苗期经济作物为害最大的病原体。灰霉病菌在植物贮运中继续繁殖侵染，因此它不仅造成农作物、蔬菜、树苗及花卉等收成前的经济损失，而且导致收成后重大经济损失。灰葡萄孢对寄主的破坏作用是极其复杂的, 它可产生许多细胞壁降解酶, 如纤维素酶和蛋白酶等，它可以产生植物激素, 如脱落酸, 此外它还可产生致病毒素。目前已知的病原菌毒素都为有机类物质。因此，有机化学及生物化学中一些常用的方法都可用于毒素的提取、分离及纯化。主要有浸提、吸附、萃取、结晶、层析等技术,其中色谱方法又是应用的最多也是最为有效的一类方法。周毓君等，通过硅胶薄层层析分离草莓灰霉菌毒素，得到了三个组分，它们都有相同的官能团，都有明显的毒素活性。但是，并没有具体说明这三个组分分别是什么。Bradshaw 等人曾报道灰霉菌毒素主要是botrydial 和dihydrobotrydial 2种, 后者是乙酸和甲羟戊酸经生物合成转化而来的。以后又有报道其化学组分中有一系列botreydial 的衍生物和一些非类倍半萜烯的代谢物; 到1995 年Collado 等人报道该毒素的4种新的代谢物, 其中含一种三环倍半萜烯化合物。由此看出灰霉菌毒素的化学成分是极其复杂的。我们的在研究中发现灰霉菌对植物的侵染毒素不仅仅限于前人所研究的小分子化合物，因此本项目中我们分离的灰霉菌毒素是针对大于14kDa的大分子设计的。我们分离得到灰霉菌产生的毒素粗提液中含有蛋白质。对拟南芥、白菜、甘蓝、小麦、水稻和番茄等植物均有毒性，说明毒素可能没有寄主专一性。我们的研究目前在国内外未见报道。
