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yexuqing木蟲之王 (文學(xué)泰斗)
太陽系系主任
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植物病原菌拮抗活性物吡唑三嗪的生物合成與調(diào)控機制
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上海交大陳功友團隊在Nature Communications發(fā)文揭示植物病原菌拮抗活性物吡唑三嗪的生物合成與調(diào)控機制 2023年02月11日 責(zé)任編輯:呂俊瑤 植物在生長發(fā)育過程中受到各種病原菌的侵染危害,導(dǎo)致植物死亡和造成顯著經(jīng)濟損失。農(nóng)作物抗病育種和使用綠色農(nóng)藥是防控作物重大致災(zāi)病害的有效途徑,而綠色農(nóng)藥可以來自植物生長環(huán)境中產(chǎn)生抗生素的生防微生物。2023年2月9日,Nature子刊Nature Communications在線發(fā)表上海交通大學(xué)農(nóng)業(yè)與生物學(xué)院陳功友教授和生命科學(xué)技術(shù)學(xué)院林雙君教授聯(lián)合團隊的“The natural pyrazolotriazine pseudoiodinine from Pseudomonas mosselii 923 inhibits plant bacterial and fungal pathogens”研究論文,揭示了摩氏假單胞菌923菌株產(chǎn)生天然抗生素吡唑三嗪pseudoiodinine的生物合成與調(diào)控機制。 圖片1.jpg 水稻是我國和世界上的主要糧食作物之一,但由稻黃單胞菌(Xanthomonas oryzae)和稻瘟病菌(Magnaporthe oryzae)引起的水稻白葉枯病、條斑病和稻瘟病是水稻上的重要致災(zāi)病害。該研究工作科學(xué)假說認為,對這些致災(zāi)病害病原菌產(chǎn)生抗生素活性的生防微生物應(yīng)當來自水稻田生態(tài)環(huán)境。經(jīng)過大量篩選,從水稻根際土壤中分離獲得了一株高效拮抗植物病原黃單胞菌和稻瘟病菌的摩式假單胞菌923菌株,鑒定其產(chǎn)生的拮抗物質(zhì)為吡唑三嗪(pseudoiodinine),其由7個基因組成的psdABCDEFG操縱元決定生物合成;三磷酸鳥苷(guanosine triphosphate,GTP)是其生物合成的前體化合物,1,6-didesmethyltoxoflavin (1,6-DDMT)是其合成的中間體;GacA-rsmY/Z-CsrA1/2/3模塊調(diào)控pseudoiodinine的生物合成。對GacA-rsmY/Z-CsrA1/2/3的CsrA1/2/3進行缺失,構(gòu)建了高產(chǎn)pseudoiodinine的植物病害生防工程菌(圖1)。 圖片2.jpg Pseudoiodinine是一種含多個氮原子的雜環(huán)分子,最早報道假單胞菌(P. fluorescens var. pseudoiodinum)可產(chǎn)生,但未見其遺傳學(xué)、生物合成與調(diào)控機制的揭示。Pseudoiodinine具有吡唑[4,3-e][1,2,4]三嗪(Pyrazolo[4,3-e][1,2,4]triazine)特征核心骨架,該化合物及其衍生物如諾斯托辛A(Nostocine A)和氟維奧A(Fluviol A)還具有抗菌、抗病毒、抗腫瘤、延緩動脈粥樣硬化等活性,具有成藥潛力。 重要的是,本研究發(fā)現(xiàn)Pseudoiodinine對多種植物病原黃單胞菌均具有抑制作用,其中包括柑橘潰瘍病菌(X. citri subsp. citri)、大豆斑疹病菌(X. axonopodis pv. glycines)、棉花角斑病菌(X. campestris pv. malvacearum)、麥類黃單胞菌(X. translucens pathovars)、辣椒斑點病菌(X. campestris pv. vesicatoria)等。對白葉枯病菌和條斑病菌的抑菌活性最強,MIC值分別為0.5 μg mL−1和4 μg mL−1,EC50值分別為0.17 μg mL−1和1.36 μg mL−1。對稻瘟病菌的EC50為4.48 μg mL−1。溫室和田間防控試驗顯示,923菌株和pseudoiodinine在病害預(yù)防和治療方面,均能對白葉枯病和條斑病進行有效防控,防病效果達70%以上(圖2、圖3)。 圖片3.jpg 圖片4.jpg 這些研究結(jié)果為利用摩氏假單胞菌923菌株生物防治作物細菌和真菌病害提供了一種新思路,并且吡唑三嗪(pseudoiodinine)作為一種新型綠色生物農(nóng)藥或先導(dǎo)化合物用于植物細菌和真菌病害的防控,或者未來動物腫瘤治療藥物研發(fā),均具有潛在的重大應(yīng)用價值。 上海交通大學(xué)農(nóng)業(yè)與生物學(xué)院博士后楊瑞環(huán)和生命科學(xué)技術(shù)學(xué)院博士后石清為論文的共同第一作者,鄒麗芳副教授和陳功友教授為論文的共同通訊作者。上海交通大學(xué)生命科學(xué)技術(shù)學(xué)院林雙君教授和黃婷婷副研究員指導(dǎo)了該項研究,上海交通大學(xué)農(nóng)業(yè)與生物長聘教軌副教授范江波博士參與了該項研究。該研究得到了國家重點研發(fā)計劃(2022YFD1400200, 2017YFD0200400)、國家自然科學(xué)基金重點項目(31830072)和上海市科技興農(nóng)項目(2020‐02‐08‐00‐08‐F01462)的資助。 論文鏈接:https://doi.org/10.1038/s41467-023-36433-z 作者:楊瑞環(huán) 供稿單位:農(nóng)業(yè)與生物學(xué)院 |

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