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少孢节丛孢(Arthrobotrys oligospora)是捕食线虫真菌中的一种模式真菌,它的代谢产物中有一类特有的杂合生源类信号小分子,该类化合物能参与调控自身的真菌形态——少孢素类化合物(Arthrosporols),其结构是由一个包含聚酮生源的环氧乙烷单元的环己烯和一个单环倍半萜结构组成,涉及到该类化合物生物合成途径的酶可能有聚酮类合成酶(Polyketide synthetase,PKS)、萜类合成酶(Terpene synthetase,TPS)、转移酶(Transferase)、异构酶(Isomerase)、脱氢酶(Dehydrogenase)及羟化酶(Hydroxylase)。本实验室前期已经筛选出多个可能参与少孢素类化合物生物合成的基因,并构建了相应的突变菌株,本论文以已鉴定位于参与少孢素类化合物生物合成基因簇上的三个基因突变菌株△AOL_s00215g281、△AOL_s00215g276和△AOL_s00215g280作为研究对象,通过化合物分离纯化技术和高效液相色谱(HPLC)、薄层层析色谱(TLC)以及核磁共振图谱等分析方法鉴定了突变菌株中的特有化合物,进一步验证了相关基因在少孢素类化合物合成过程中的作用;本文还对特有化合物在真菌菌网生成及捕食线虫能力中的生物活性进行了研究,揭示了相关化合物的生物功能。主要结果和创新:1、检测分析酰胺水解酶(Amidohydrolase)基因突变菌株△215g281与野生型菌株的代谢图谱,发现突变菌株中有一个累积量极大的特有峰,对其靶标分离纯化后得到化合物STY-281-1,结构鉴定为6-甲基水杨酸(6-methylsalicylic acid),为少孢素类化合物的第一前体,表明酰胺水解酶215g281作用的底物为6-甲基水杨酸。2、检测分析法尼基转移酶(Polyprenyl transferase)基因突变菌株△215g276与野生型菌株的代谢图谱,发现突变菌株中有三个特有峰,对其靶标分离纯化后得到化合物 STY-276-1、STY-276-2、STY-276-3,结构鉴定 STY-276-1 为 Toluquinol,STY-276-2和STY-276-3都为新化合物Toluquinol糖苷,表明法尼基转移酶215g276催化的底物为Toluquinol。3、检测分析细胞色素P450(Cytochrome P450)基因突变菌株A215g280与野生型菌株的代谢图谱,发现突变菌株中有三个特有峰,对其靶标分离纯化后得到化合物STY-280-1、STY-280-2和STY-280-3,结构鉴定这三个化合物都为少孢素类化合物的中间体,差别在于法尼基链的长度及氧化度,且为三个新化合物。4、对五个新化合物进行了抗线虫活性测试,发现STY-280-1、STY-280-2、STY-280-3在6 h对秀丽隐杆线虫都具有毒杀活性,分别为阿维菌素的5.51倍、2.82倍和3.69倍。5、比较了四株突变菌△215g276,A215g280,△215g274和△215g278与野生型在菌丝形态,菌丝生长速率,孢子产量,孢子萌发率,三维菌网数量,捕食线虫能力等方面的差异,发现P450基因突变菌株△215g280和A215g278在产三维菌网数目和捕食线虫能力上比野生型菌株都有极为显著的提高,在6 h野生型菌株还未产生捕器并尚没表现出捕食能力时,突变菌株△215g280和△215g278就已产生了二维菌网,其数目分别为382个/cm2和314个/cm2,并都表现出了不同程度的捕食能力,分别为85.9%和93.7%;在12 h突变菌株A215g280和A215g278产三维菌网的数目分别比野生型菌株高了 37倍和34倍,捕食能力比野生型菌株都高了 4倍。本论文对三个可能参与少孢素合成的少孢节丛孢突变菌株的代谢图谱进行了分析研究,进一步对其中累积量较大的七个化合物进行靶标分离,共得到五个少孢素合成的中间产物,其中6-甲基水杨酸为少孢素合成的第一前体;这五个新化合物中有三个在6 h对秀丽隐杆线虫表现出不同程度的毒杀活性。本研究进一步证实了少孢素类化合物的生物合成途径中的前四步反应,为少孢素类化合物生物合成途径的解析奠定了基础。