3,4,5-三羟基苯甲酸甲酯抑制茄青枯拉尔氏菌的机制研究

由茄青枯拉尔氏菌(Ralstonia solanacearum Yabuuchi et al.) 引起的植物青枯病是一种分布较为广泛的植物毁灭性病害，受害的作物一般造成减产10%-20%，严重时达50%，甚至绝收，给农业生产造成巨大的经济损失。植物青枯病的防治尚属世界性难题。目前，对于该病害有效的防治措施之一是施用化学农药，但供选择的农药品种较少，农业生产迫切需要提供新型防治作物青枯病的农药。本项目组在前期的研究工作中，从漆树科植物木腊树（Toxicodendron sylvestre）中分离出1种对植物青枯病菌有较强抑制作用的化合物-3 ,4 ,5-三羟基苯甲酸甲酯。本项目拟采用细胞学和分子生物学技术，从细胞与分子水平探讨该化合物的抑菌机制。研究结果将为此类物质的化学结构修饰及改造提供科学依据，为研发高效安全的防治植物青枯菌的新杀菌剂奠定理论基础。

从漆树科植物木蜡树（Toxicodendron sylvestre）中分离出1种对植物青枯病菌有较强抑制作用的化合物—3 ,4 ,5-三羟基苯甲酸甲酯（methyl gallate ，简称MG），在扫描电镜下可见该物质能够破坏茄青枯拉尔氏菌的细胞壁结构，导致菌体形态发生明显变化，并有胞质外溢现象。生化分析结果表明，MG对病菌菌体的蛋白质合成以及琥珀酸脱氢酶的活性有明显的抑制作用，病菌虽然可以借助提高Na+K+-ATP酶活性和产生大量胞外多糖等应激反应来抵抗该化合物的抑制作用而恢复生长，但因果胶酶和纤维素酶等胞外酶活性严重受抑而导致致病性丧失。高浓度的MG则通过抑制菌体呼吸作用干扰其能量代谢，从而表现出杀菌作用。用酚抽提法提取经MG处理后茄青枯拉尔氏菌的总蛋白，通过双向电泳确定了发生变异的蛋白，并将差异蛋白进行质谱鉴定。通过对鉴定出的蛋白进行生物信息学分析，初步确定PHB解聚酶、F0F1 ATP合酶亚基ε 以及精氨酸脱亚胺酶是MG抑制青枯菌作用中比较关键的几个蛋白。我们推测MG抑制R. Solanacearum的机制之一可能是MG破坏了R. Solanacearum正常的呼吸强度以及离子运输状态，剧烈的营养代谢和离子运输活动消耗了病菌过量的能量，新增的F0F1 ATP合酶亚基ε 又抑制了ATP的水解，使ATP不能水解为能量供病菌利用，菌体内的能量呈现匮乏状态，PHB解聚酶的缺失，使PHB无法分解产生能量补给菌体，最终导致病菌饥饿而死。本研究初步揭示了MG对R. Solanacearum的作用机制，为今后应用MG奠定了一定的理论基础。