Colletotrichum gloeosporioides BWH-1次级代谢产物的分离、鉴定和生物活性研究

来源 :华南农业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:matianxiang87
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植物病原真菌可以产生许多具有农药生物活性的次级代谢产物,具有巨大的开发潜力。本课题组前期研究发现霸王花腐烂病病原菌胶孢炭疽菌(Colletotrichum gloeosporioides)BWH-1发酵液的乙酸乙酯粗提物具有较强的除草活性。本研究在前期研究基础上,基于活性追踪策略,采用薄层层析、硅胶柱层析、反向色谱柱层析和高效液相色谱等方法,对BWH-1菌株发酵液乙酸乙酯粗提物中的主要生物活性成分进行了分离纯化,采用核磁、质谱和红外方法对纯化后得到的目标活性化合物进行了结构鉴定,并进一步对目标化合物进行了生物活性研究。本研究从胶孢炭疽菌BWH-1菌株产生的次级代谢产物中分离到一个主要生物活性成分,结构解析结果表明该活性成分是双鼠李糖脂dirhamnolipid(Rha-Rha-C10-C10)。Dirhamnolipid的除草活性测定结果表明:dirhamnolipid对三叶鬼针草(Bidens pilosa)、薇甘菊(Mikania micrantha)、荠菜(Capsella bursa-pastoris)、稗草(Echinochloa crusgalli)和看麦娘(Alopecurus aequalis)的根长IC50值分别为47.34 mg·L-1、57.13 mg·L-1、65.68 mg·L-1、88.77 mg·L-1和145.23 mg·L-1;dirhamnolipid对三叶鬼针草、薇甘菊、荠菜、稗草和看麦娘的鲜重IC50值分别为79.56 mg·L-1、123.72mg·L-1、98.25 mg·L-1、136.03 mg·L-1和217.71 mg·L-1;dirhamnolipid对水稻(Oryza sativa)的根长IC50值为779.44 mg·L-1,对水稻的鲜重IC50值为大于1000 mg·L-1。以上除草活性测定结果表明:dirhamnolipid具有除草活性,并且dirhamnolipid对双子叶杂草的除草活性要优于对单子叶杂草的除草活性,同时dirhamnolipid对水稻没有抑制作用。进一步通过dirhamnolipid(Di RL)分别与商品化除草剂氰氟草酯(CB)和五氟磺草胺(PEN)混配评价了dirhamnolipid的协同增效除草活性,混配除草活性测定结果表明:Di RL+CB混配处理对三叶鬼针草根长和鲜重的抑制率分别达到了94.79%和71.74%,Di RL+PEN混配处理对薇甘菊根长和鲜重的抑制率分别达到了100%和79.78%,混配处理的除草活性均显著优于Di RL、CB或PEN单独处理。这说明dirhamnolipid分别与商品化除草剂氰氟草酯和五氟磺草胺的混配处理均表现出协同增效除草活性。Dirhamnolipid对水稻纹枯菌(Rhizoctonia solani)的菌丝生长抑制率测定结果表明:在10 mg·L-1和20 mg·L-1处理浓度下,阳性对照嘧菌酯对水稻纹枯菌的菌丝生长抑制率分别达到19.26%和35.74%,要显著高于阳性对照噁霉灵的0%和0%,以及dirhamnolipid的0%和5.52%;在50 mg·L-1处理浓度下,嘧菌酯和dirhamnolipid对水稻纹枯菌的菌丝生长抑制率分别达到39.37%和39.15%,没有显著性差异,但均显著优于噁霉灵对水稻纹枯菌的菌丝生长抑制率30.19%;在100 mg·L-1和200 mg·L-1处理浓度下,dirhamnolipid对水稻纹枯菌的菌丝生长抑制率分别达到55.74%和80.96%,要显著高于噁霉灵对水稻纹枯菌菌丝生长抑制率的51.19%和58.18%,而噁霉灵对水稻纹枯菌的菌丝生长抑制率要显著高于嘧菌酯对水稻纹枯菌菌丝生长抑制率的42.93%和46.70%。菌丝生长抑制率的试验结果说明:在高浓度处理下,dirhamnolipid对水稻纹枯菌的菌丝生长抑制率具有相对较高的抑制作用,而登记防治对象为水稻纹枯病的嘧菌酯对水稻纹枯菌的菌丝生长抑制率则表现为持续稳定的中等抑制作用。Dirhamnolipid对水稻纹枯菌的菌核形成抑制率测定结果表明:在50 mg·L-1和200mg·L-1处理浓度下,嘧菌酯对水稻纹枯菌的菌核形成抑制率分别达到了71.27%和100%,显著优于dirhamnolipid对水稻纹枯菌菌核形成抑制率的68.05%和88.75%,同时,dirhamnolipid对水稻纹枯菌的菌核形成抑制率显著优于噁霉灵对水稻纹枯菌57.91%和80.42%的菌核形成抑制率。Dirhamnolipid对水稻纹枯菌的菌核萌发抑制率测定结果表明:在50 mg·L-1处理浓度下,嘧菌酯、噁霉灵和dirhamnolipid对水稻纹枯菌菌核萌发的抑制率均为0%,而且在200 mg·L-1处理浓度下,嘧菌酯和噁霉灵对水稻纹枯菌菌核萌发的抑制率依然为0%,但是dirhamnolipid对水稻纹枯菌菌核萌发的抑制率则达到68.89%,这说明高浓度的dirhamnolipid处理对水稻纹枯菌菌核的萌发具有较高抑制作用,而且这一抑制作用要显著优于阳性对照嘧菌酯和噁霉灵。Dirhamnolipid对水稻抗水稻纹枯菌的保护性与治疗性防效测定结果表明:dirhamnolipid对水稻抗水稻纹枯菌的保护性防效和治疗性防效相比于阳性对照嘧菌酯和噁霉灵均表现相对较好,且保护性防效略优于治疗性防效。Dirhamnolipid生物活性可能的作用机理是采用扫描电镜法观测dirhamnolipid对三叶鬼针草根尖与水稻纹枯菌菌丝形态的影响进行初步推断,观测结果表明:经dirhamnolipid处理过的三叶鬼针草根尖和水稻纹枯菌菌丝组织形态均出现了同样的失水萎缩,因此结合参考文献初步推断dirhamnolipid生物活性可能的作用机理是由于dirhamnolipid的亲水亲油结构与组织细胞质膜亲和力强,导致组织细胞膜磷脂双分子层受到破坏,从而导致膜内物质的泄漏,最终引发生物机体的程序性死亡。综上所述,双鼠李糖脂dirhamnolipid(Rha-Rha-C10-C10)是胶孢炭疽菌BWH-1次级代谢产物中导致霸王花腐烂死亡的主要活性成分,并且dirhamnolipid有被进一步开发成为生物农药或者用作农药助剂的潜力。本研究为挖掘利用植物病原真菌次级代谢产物中的生物活性成分用作生物源农药拓展了前景空间,进一步推动了生物农药的研究和发展。
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