植物病毒病因其防治困难,素有“植物癌症”之称。据报道,全球每年因植物病毒病危害而造成的经济损失多达600亿美元,其中仅粮食作物一项的损失就高达200亿美元。为了降低植物病毒危害而造成的经济损失,人类进行了多方面的努力。生物学和化学防治方法具有较大的降低植物病毒病危害的潜力。目前,农业生产中主要应用的抗病毒药剂为宁南霉素、嘧肽霉素、壳聚糖、香菇多糖、毒氟磷以及病毒唑等。但这些药剂对植物病毒的防治效果并不理想,仅为30–60%。另外,有些药物可能对环境和生态造成潜在的负面作用,这大大限制了这些抗病毒药物的大规模使用。为了找到对植物病毒防治效果更好、环境更友好的抗病毒药物,我们开展了以下几个方面的研究工作。(Ⅰ)植物源抗病毒活性材料的筛选、分离及抗病毒机理研究。从秦岭地区采集了77份植物材料样品,采用半叶枯斑法和叶盘法测定了77份植物材料醇提物对TMV病毒的抑制活性。采用活性追踪分离方法对棉籽油泥丙酮提取物中抗病毒活性成分进行了分离。对活性化合物进行了结构鉴定,并研究了活性成分的抗病毒机理。进行了棉籽油泥提取物的环境毒理试验,并与陕西上格之路生物科学有限公司合作,完成了棉籽油泥提取物的产业化。(Ⅱ)微生物源抗病毒活性菌株的筛选、分离与抗病毒机理研究。由秦岭地区的植物和土壤样品中分离了多种微生物,对其抗TMV活性进行了测定。对具有较高抗病毒活性的F01菌株的抗病毒活性成分进行了分离。对云芝菌的抗病毒活性成分及其抗病毒机理进行了研究。测定了云芝糖肽处理拟南芥样品的转录组序列,并对差异基因以及m R N A可变剪切进行了分析。本研究取得了以下几个方面的研究结果:(Ⅰ)由77份植物材料中筛选到15种植物材料乙醇提取物在浓度为20 mg·mL-1时对TMV的抑制效果高于50%。其中棉籽油泥以及大黄(Rheum palmatum)根及根茎的醇提物在浓度为20 mg·mL-1时对TMV的抑制活性较高,分别为87.5%和74.8%。桑科植物无花果(Ficus carica)叶片和漆树科植物黄栌(Cotinus coggygria)树皮的醇提物次之,对TMV的防治效果分别为69.6%和69.5%。棉籽油泥丙酮提取物抗TMV病毒活性测定结果表明,其在浓度为20 mg·mL-1时对TMV的防治效果为91.6%。由棉籽油泥丙酮提取物中分离到3个活性化合物,棉酚、β-谷甾醇和油酸。其中,棉酚具有最高的抗TMV活性,在浓度为500μg·mL-1时,对TMV具有54.4%的治疗活性。β-谷甾醇在浓度为500μg·mL-1时对TMV的治疗活性为45.6%。油酸在浓度为500μg·mL-1时对TMV的治疗活性为21.4%。棉酚和β-谷甾醇的抗病毒机理研究结果表明,棉酚可钝化病毒,使病毒粒子聚集和断裂,从而失去侵染活性。β-谷甾醇则可诱导植物提高抗病相关的PAL和POD酶的活性,并提高植物抗病相关PR-1a和PR-5基因的表达量,从而提高植物的抗病能力。棉籽油泥提取物环境毒理试验结果表明,棉籽油泥提取物对鱼类、藻类、蜜蜂和日本鹌鹑等为中到低毒。由于棉籽油泥提取物的抗病毒活性较高、原材料便宜且容易大量获取,实验室与陕西上格之路生物科学有限公司已合作完成棉籽油泥提取物的小试生产、中试生产以及药物登记申请等工作。2015年5月,棉籽油泥提取物药剂登记申请已获农业部批准。(Ⅱ)由植物以及土壤中分离到放线菌1100余株,细菌670余株,真菌730余株,其中,有4株放线菌(F01,F02,F03,F04),一株细菌(F05)和一株真菌(F06)具有较高的抗TMV活性。确定了菌株F01的抗病毒活性成分为多糖类物质,并对其发酵条件和培养基种类进行了优化。云芝糖肽抗TMV试验结果表明,云芝糖肽具有较高的抗TMV活性,它可直接作用于病毒粒子,使TMV病毒粒子聚集和断裂,降低其侵染活性。另一方面,云芝糖肽可诱导烟草活性氧的迸发并提高烟草抗病相关的PR-1a和PR-5基因的表达量,诱导烟草PAL和POD酶的活性,提高其对病毒的抵抗能力。云芝糖肽处理拟南芥样品的转录组测序分析结果表明,云芝糖肽可调控植物的几丁质响应和增强水杨酸、小分子物质合成以及蛋白激酶相关基因的富集,从而提高植物的抗病能力。