宁南霉素用于防治烟草花叶病毒TMV侵染机理的探讨

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农业病害主要分为真菌、细菌、病毒等病原物所引起的病害现象。由于植物没有动物那样完整的免疫代谢系统,因而一旦被病毒侵染,就终生处在被病毒危害的状态,这使得植物病毒病难于防治,也给抗植物病毒剂的研究开发带来困难,因此对植物病毒病的防治是国内外的研究热点,受到各国科学家的极大重视。烟草花叶病毒(TMV)是一种RNA病毒,是引起世界各烟区烟草花叶病的主要原因,是一种系统性、侵染性病害,其寄主十分广泛、危害大、防治困难。受TMV侵染的烟草代谢会受到严重影响,叶片枯黄、光合速率下降,植株生长矮小,干物质积累减少,因而造成极大的经济损失,是我国最主要的农业病害之一。近年来,国内外已有大量关于TMV预防和防治方面的研究报道,但是对烟草类囊体膜色素蛋白组成变化的研究却少见。宁南霉素是一种胞嘧啶核苷肽型新抗生素,具有广谱、高效、低毒、低残留的特点。但其防治烟草花叶病毒病的作用机理不清楚,为了进一步研究宁南霉素的作用机理,本文研究了TMV或宁南霉素处理对烟草叶片、类囊体膜和细胞间隙的蛋白组成的影响,以及叶片叶绿素含量、荧光光谱和DCIP光还原活性的变化,为烟草栽培、烟草花叶病毒的预防和防治提供理论依据。 实验结果显示,TMV侵染植株的叶片出现褶皱,而宁南霉素处理的植株生长旺盛;色素含量分析表明烟草叶片在受到TMV侵染后,叶绿素含量和类胡萝卜素含量发生降低,宁南霉素防治烟草叶片却正常。垂直板SDS-PAGE对TMV或宁南霉素不同处理的烟草样品的蛋白组成进行了分析,运用圆盘温和电泳对烟草样品类囊体膜的多肽组分进行了分析,结果表明:TMV侵染或钝化实验的烟草叶片中均出现TMV衣壳蛋白;但是与对照相比,TMV侵染叶片中Rubisco大亚基减少、小亚基增加,类囊体膜蛋白中psaA、psaB和33 kD蛋白含量减少。表明TMV侵染要同时影响叶片细胞核基因组和叶绿体基因组的基因表达,从而影响光合作用碳代谢和类囊体膜光系统I和H。而宁南霉素对TMV病毒短时间内具有钝化作用,而较长时间的作用效果降低,说明其钝化作用并非对病毒粒子本身的直接破坏,而有可能是诱导植物产生PR蛋白而起作用。进一步借助圆二色谱和室温荧光光谱考察了烟草样品类囊体膜蛋白的差异,运用DCIP测定了烟草样品类囊体膜的光还原活性。结果表明: TMV的侵染使类囊体PSll电子传递活性(DCIP光还原活性)降低,而宁南霉素的处理可以消除TMV的抑制作用。TMV侵染对PSI和PSll均造成影响,引起了荧光发射强度的增高,类囊体膜上Chla和Chlb的状态发生改变。宁南霉素对TMV防治实验表明,预防的时间在5天左右达到最佳,而治疗的时间越短,效果越好,并且喷施浓度与效果也有关系,防治1天的样品最佳的宁南霉素喷施浓度为100件g/mL;钝化试验显示,钝化的时间越长,TMV的作用越明显,对Psll中电子传递的影响也越严重。宁南霉素对TMV具有良好的抑制作用,本实验的研究为进一步探讨宁南霉素对TMV的防治机理打下了良好的基础。关键词:TMV:宁南霉素;烟草;类囊体膜;蛋白组成;防治机理
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