创制植物激活剂甲噻酰胺作用机制初步研究

来源 :南开大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:xingzhe009
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甲噻酰胺(试验代号:SZG-7)是南开大学元素有机化学国家重点实验室自主研发的噻二唑类植物激活剂,化学名称为:N-(5-甲基-1,3-噻唑-2-基)-4-甲基-1,2,3-噻二唑-5-甲酰胺。前期的研究结果表明,该化合物没有直接的杀菌活性,但是可以诱导黄瓜植株产生对黄瓜灰霉病茵很好的抗性。进一步研究表明,甲噻酰胺在室内和田间对水稻、黄瓜和烟草具有较高的诱导抗病活性,其活性与已经商品化植物激活剂苯并噻二唑(BTH)和噻酰菌胺(TDL)相当。鉴于甲噻酰胺对多种田间病害的高活性,为了明确该药的作用机制,为其后期的推广应用提供理论依据,本文以苯并噻二唑(BTH)和噻酰菌胺(TDL)为标准对照药剂,以甲噻酰胺及其三个前体化合物(4-甲基-1,2,3-噻二唑-5-甲酸,试验代号:SI01;4-甲基-1,2,3-噻二唑-5-甲酸乙酯,试验代号:S102和4-甲基-1,2,3-噻二唑-5-甲酸钠,试验代号:SI03)为研究对象,在构建相应的生物活性测定方法的基础上,测定了其对22种田间常见的病原菌的离体抑菌活性以及诱导寄主植物的活体抗病性。通过研究甲噻酰胺对水稻稻瘟病菌(Phyricularia grisea)不同生长阶段和作用方式等方面的影响以及对施药并挑战接菌后水稻、黄瓜和烟草体内的相关防御酶活性的变化以及药剂诱导前后PR蛋白的检测,初步明确了该类新型植物抗病激活剂的主导作用机制,为该药剂的后续研究开发奠定了理论基础。   离体试验结果发现,50μg/ml甲噻酰胺对测定的22种田间常见植物病原菌中的大多数病原菌没有明显的生长抑制作用,这些病原菌分属于子囊菌(核菌属、盘菌属、腔菌属、梨孢属)、半知菌(链格孢菌属、尾孢菌属、葡萄孢菌属、丝核菌属、轮枝孢属)和担子菌(亡革菌属)、卵菌(疫霉属)。   室内活体试验发现,甲噻酰胺的保护活性或治疗性活性不足以保护黄瓜免受黄瓜灰霉病菌(子囊菌)、水稻免受水稻稻瘟病菌(子囊菌)、水稻纹枯病菌(担子菌)和烟草免受烟草花叶病毒病(植物病毒)的危害;但是其诱导作用在防治水稻稻瘟病菌、水稻纹枯病菌、黄瓜灰霉病菌、黄瓜炭疽病菌和烟草花叶病毒的危害上则表现出优异的活性,其效果与商品化药剂BTH和TDL相当。   离体条件下研究了甲噻酰胺对水稻稻瘟病菌的病害侵染循环周期中多个生长阶段和侵染过程的影响,结果发现甲噻酰胺稻瘟病菌的菌丝生长、孢子萌发和芽管伸长无明显的抑制作用,对稻瘟病菌附着胞的形成及黑色素的沉积亦无显著的影响,但该药剂能够延缓稻瘟病菌菌丝在寄主植株体内的扩展,阻止病斑的形成;甲噻酰胺对稻瘟病菌的产孢量有明显的抑制作用;经显微镜观察发现,经甲噻酰胺处理的稻瘟病菌还可以影响稻瘟病菌的菌丝形态,导致菌丝严重扭曲,呈波浪型生长,菌丝顶端有裸露的原生质团出现。   甲噻酰胺诱导处理对水稻植株、黄瓜植株和烟草植株体内相关防御酶系影响的研究表明,药剂通过影响寄主植株体内一些与抗性相关的酶如苯丙氨酸解氨酶(PAL)、多酚氧化酶(PPO)、超氧化物歧化酶(SOD)的活性提高来增强植物机体的抗病能力;在诱导接种后PAL酶活性变化更为显著,可作为初步衡量植物激活剂诱导抗病效果评价的一个生理指标。   甲噻酰胺诱导处理对水稻植株、黄瓜植株和烟草植株体内病程相关蛋白的SDS-聚丙烯酰胺凝胶电泳试验结果显示,经甲酰酰胺诱导处理并挑战接种的供试植株体内,均有一条分子量为20-25KD新特异性PR蛋白条带产生。   本论文生物测定和作用机制的初步的研究结果表明,甲噻酰胺的抗病活性和发挥药效的作用方式符合植物激活剂的作用特点,是一种新型的噻二唑类植物激活剂,它能够延缓菌丝在寄主体内的扩展,阻止病斑的形成,并且通过诱导寄主自身的抗病机制达到防病效果,具有环境友好、高效和广谱以及持久的特点,具有产业化开发的前景。
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