4种三唑类杀菌剂对香蕉枯萎病菌的抑制效果及其差异性

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4种三唑类杀菌剂对香蕉枯萎病菌的抑制效果及其差异性

2024-07-13 17:04| 来源: 网络整理| 查看: 265

目前,有关不同三唑类杀菌剂抑菌活性差异作用机制,尤其是不同分子结构与其靶标的互作模式仍缺乏进一步研究。本研究中,三唑类杀菌剂处理可引起Foc TR4菌丝中细胞色素P450酶活性上升,表明4种三唑类杀菌剂对细胞色素P450酶具有诱导作用。动植物或真菌中都不只含有1个CYP51基因[22]。如烟曲霉(Aspergillus fumigatus)[23]以及稻瘟病菌(Magnaporthe oryzae)[24]中均含有2个同源CYP51基因,尖孢镰刀菌(Fusarium oxysporum)[19]、禾谷镰刀菌(Fusarium graminearum)[25]以及黄曲霉(Aspergillus flavus)[26]中则均含有3个CYP51基因。对细胞色素P450基因的异源表达和调控的研究结果证明,P450有广泛的底物诱导特性[27],如戊唑醇可诱导禾谷镰刀菌[25]和亚洲镰刀菌(Fusarium asiaticum)[28]的CYP51A和CYP51B基因的过量表达;三唑类杀菌剂可诱导稻瘟病菌[24]和指状青霉菌(Penicillium digitatum)[29]中CYP51A基因表达量上调。同样地,本研究中,与对照组相比,4种三唑类杀菌剂可诱导Foc TR4中CYP51-1和CYP51-3的表达量显著性上调,表明靶标基因CYP51的较高表达是4种三唑类杀菌剂诱导的结果。许多研究指出,CYP51在病原菌对三唑类杀菌剂的敏感性中发挥着重要作用。如与野生型菌株相比,ΔCYP51A的稻瘟病菌和禾谷镰刀菌菌株对三唑类杀菌剂的敏感性显著增加;稻瘟病菌的CYP51A基因被敲除后,其对多种三唑类杀菌剂敏感性提高[24-25]。以病原菌靶标CYP51的三维结构为基础,解析其与三唑类杀菌剂互作的分子机制,有助于进一步阐明Foc TR4对三唑类杀菌剂敏感性差异的机制。Foc TR4的3个CYP51中,CYP51-3和镰刀菌Fusarium musae的CYP51B氨基酸序列一致性高达98.67%[30],在已报道的丝状真菌中,CYP51B被认为主要负责编码甾醇14α-脱甲基酶[31]。基于此,本研究选取了CYP51-3氨基酸序列进行同源建模,并进一步对4种杀菌剂与靶标CYP51-3的分子对接模式进行分析。结果表明,4种杀菌剂与CYP51的结合自由能分别为 -33.79 kJ/mol(丙硫菌唑)、-34.92 kJ/mol(戊唑醇)、-34.08 kJ/mol(腈菌唑)和-36.59 kJ/mol(丙环唑),其中CYP51与丙环唑的亲和力最强,与丙硫菌唑的亲和力最弱,但不同杀菌剂之间的结合自由能无显著性差异。因此本研究进一步采用SPR手段对4种杀菌剂与CYP51蛋白进行亲和力检测。结果发现,4种杀菌剂均显示出较好的结合力。与分子对接结果相一致,与戊唑醇和丙环唑相比,丙硫菌唑与CYP51的结合模式不同,表现为“快上快下”模式,且结合能力较弱,其亲和动力常数为2.87×10-7 mol/L。该结果与对CYP51基因表达量的研究结论一致,丙硫菌唑对CYP51-1和CYP51-3基因表达的诱导水平显著小于戊唑醇和丙环唑。4种杀菌剂中,丙硫菌唑的作用效果优于其他3种杀菌剂。推测原因可能是与其他三唑类杀菌剂相比,丙硫菌唑与CYP51的作用方式存在特异性,戊唑醇和丙环唑是非竞争性抑制剂,而丙硫菌唑是竞争性抑制剂。PARKER等[32]的研究结果表明,当戊唑醇、三唑醇、丙环唑与禾生球腔菌(Mycosphaerella graminicola)的CYP51(MgCYP51)紧密结合时,产生强的Ⅱ型差异光谱(峰值在423~429 nm波长处,波谷在406~409 nm波长处),表明形成了典型的低自旋六配位体复合物。而丙硫菌唑和MgCYP51蛋白质的结合具有不同的吸收峰,且结合能力比戊唑醇等其他杀菌剂低800多倍[32],该研究结果也很好地证实了上述推测。



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