苝醌类真菌毒素的作用及其致病机制研究进展.docx

花酿类真菌毒素的作用及其致病机制研究进展花配类真菌毒素是由真菌产生的一类具有光敏性并且能帔产生活性氧的有色化合物，包括被用于医学、农业、材料科学以及在自然界中具有重要功能的化合物。近年来随着对其研究的深入，在尾抱屈、链格电屈及加圆抱屈等引致植物病害的重婴病原菌中发现花酿类真菌毒素在病原菌与植物U作过程中发挥着重要的致病作用和毒力作用，为病原菌在植物体内获得营养及病原菌的定植起到重要作用。1花醍类化合物概况1.1 茏酸类化合物简介非醍类化合物(Pery1.enequinonoid»PQ)具有相同的3.10-二羟基-4.9-花能结构(图1),由于花酸为五环共挽生色团结构，因此又被称为羌鼠类色素，广泛分布于植物、动物和微生物体内,其中大部分由子囊阈门，半知菌类等真菌产生(表1)1.2b依据母环结构侧链上官能团的取代位置及其化学形式可将花根类色素分为弗来菌素型27,交链胞毒素型及其他类型.弗莱菌素型在花酹母环2,6.7,I1.位有甲菜基取代,或在6,7位由次甲氟基取代，在I、2位上有(W链,在12a和12b之间存在双键结构，包括梯牧草叶岗病菌CbdoSPoriUmPhtei所产生弗莱菌素(PhIeiChmme)、痂囊腔菌素(E1.sinochromes,ESO28、尾抱菌素(CerCo$Porin)22和竹红菌素(HyPgIinC35等.交链抱毒素型在母体1，12a,12b位有羟基取代，或者在I,2,II,12位连有氧桥结构，包括交链饱褥毒素(AhCmarin)、交链抱花醇(A1.ternario1.)等3.4.5其他类型包括存在于黄叶金丝桃Hypericumperforatum)和小连懑(.Hyperioimissampsonii)花中的金丝桃烹(HyperiCin).其中链格抱菌属、尾抱菌属和痂囊腔的属等作为植物上近要的致病曲，其产生的北醍类化合物在致病过程中发挥也要作用而统称为花配类真菌毒素2)。H1.在墨握足的许多菲合物和类似中髭存在和M的3。.二BS4.93Q发色团F.1.Structuresoffunga1.perIeiKquinonetoxhts.1.2 花酿类化合物理化性质；花酸类真菌毒素大都为红色或紫红色晶体，在有机溶剂中的溶解度不同，大都程橙色-红色，发出红色荧光，还原态时呈黄球色，并发出强烈的绿色荧光6,7)。红外光谱(1R)、核磁共振光谱(NMR)和X-射线衍射试验均证明该类化合物中含有酚羟基，并且存在分子内氢键，遇碱变为绿色，加入酸性溶剂后又恢笑红色，颜色反应灵敏.可被用作酸碱指示剂8。在对花鼠类或菌毒素的结构研究过程中发现，其共挽体系中存在兀-内跃迁和分子内的质子传递，由此在紫外可见光谱中有460nm,530nm和57()nm三个特征吸收峰,表1-1真曲产生的光敏性3E龌化合物THbIC1-1PhO1.CaCIiVaICdPCryICnCqinnOnePrOdUCCdbyfun?iPCry1.CnCqUinOnCSFunga1.speciesHOJiU'eco1.ogica1.nicheA1.teichinA1.HriC<in<A1.teniariasp.Pathogensofmanyhost：endophytes;saprophytes;AhcrtoxinsStemphy1.iumhottyosunost-harvcsfruitro<tcrsCercosporinISOcerwSpOrinAcc1.h1.isoccrcosporinCerwsporu$pp.Sco1.eaUrichionraminisStagnos×)raconvo1.vu1.iPathogensofmu1.tip1.ep1.anthos1.szBiok>gica1.contro1.agentQfweedsCa1.phostinCCIadosfHfriufHcucunierinitmWheatpathogenC1.adochromeEnt-isoph1.eichrnePh1.cichronicC1.(uiosXfrhunc1.adsHfrioidesC1.adosw11unhcrb<rmC1.adosponumph1.eiPathogensofp1.ants:timothygrass,cucurbits,sugarbeet;saprophytesndeadp1.an1.materia1.E1.sinochromcsE1.sinoespeciesStagnosporaconvo1.vu1.iPathOgCnjiofcitrus:1.khcnHypocrc1.hnsIsohypiKrdIinHypocrc1.1.abambxaeShiraiab<nbusico1.aPathogensofbamboo：Chinesemedicina1.fungus：1.ichcnHypornycinAGraphichetnaiexShiraiachromcsHypontycesspp.StenhyhoxinsShiraiaIHintbusicoIaMedicina1.herba1.;1.ichenOtherStem>hy1.iumbotryosunequinoncsBu1.gariainquinans2花醍类真菌毒素的光敏机制研究2.1光数剂的作用形式光敏作用(photosensitization)是指在染料和氧气的作用下，生物学过程中或细胞受可见光照射后产生的变化、损伤甚至死亡的现象，化学上表现为物质受到氧化而降解，又称为光动力学作用(photodynamicaction),在光敏作用过程中直接吸收光的染料称为光敏剂(photosensitize!).受作用的物版为基质(substrate)光敏剂在光动力作用过程中是核心部分,摩尔消光系数、三重量子产率、三21态的寿命以及光量子产率决定其效率的高低。光敏剂早在1900年于实验室染料如口丫呢和贴吨可以在可见光卜.杀死草履虫而被发现1.05光敏剂的种类繁多，在植物、动物、原牛.动物和微生物中发现的许多天然产物均为光敏剂ni,包括叶绿素，吓咻和核黄素,香豆素和聚乙焕，以及常用的染色剂如口Y呢橙,亚甲基蓝和玫瑰红等。光敏剂在光存在卜转化为桎定性更高，寿命更长的三线态，可通过自由基或能量转移两种类型的作用机制与生物分子12反应。“I型反应”中，三线态光敏剂与还原性基底反应转为还原态，随后与细胞大分子（脂质，蛋白质或核酸）反应，引起氧化损伤、脂质过氧化物以及其它化合物的产生17。还原态的光敏剂还可以与乳反应，产生超氧化物（O?）,过氧化氢（H22）或羟基（OH-）o*11型反应”中光敏剂可以通过能量转移直接与氧反应，可产生高毒性的单线态氧（1.Ch）（5.Sciishv,SenIiecRadica1.sVTyFiScn,心"A,O.orOJSubstrateo.or5s°1.ven,SubstrateOxygenaiedOxygenatedProdUaMproducts图2商科加加MFk2花酿类真菌毒素是非常有效的Q生产用具有高mf产率。CerCOSPOrin,E1.sinochroineA和Hypocre1.1.insA、B的Ch量子产率分别为0.81-0.97,0.98,0.82和0.7613,14,15,16.在对其的研究中发现它们均可通过I型和I1.型两种机制进行反应并产生和02,与3.IP二胫基4.9-二蔡配活性研究的重要性一致17。Ccrcosporin和E1.sinochronicA作为尾胞属和痂圆抱属病原菌致病过程中的重要因子与其光敏作用过程中产生的有毒性的单线态辄和超氧阴离子密不可分。在细胞中，由光板作用导致的损伤类型是由光敏剂分子定位的18,脂溶性光敏剂通常引起膜损伤，而定位于细胞核中的那些则直接损伤DNA。2.2活性氧在病程中的作用研究活性氧（ROS）在植物和微生物之间的相互作用起到多或相关的角色。如在细胞发病机理过程中，NADPH氧化醉（NOX）信号诱导氧爆发以及程序性细胞死亡的反应是植物对入侵病原体的中央防御反应。病原菌入侵过程中，植物痂膜结合的NOX活性提高，导致包括过氧化笈（HQ2）在内的活性氧快速枳累，随后扩散进入细胞并激活植物防御241最有特色的植物防御反应是由ROS积累和ROS清除陶的抑制产生的程序性细胞死亡（过敏性坏死反应）。ROS也参与防御的其他模式，如形成细胞壁的氧化交联的障碍以及抑制病原体侵入25。但高含量的活性氧同时对植物有一定的毒害作用，以高产垃活性氧的CeeoSPOrin及c1.sinochromcs为代表的花鼠类或曲毒素已经成为研究热点26。Cercosporin的光敏作用于1975年首次发现，可产生Q,和。3等活性氧,光下心的产生Uf直接从Ccrcosporin及其培养基中检测到“9.20.21)。为证实CP在Ccrcosporin毒性中起到主要作用，通过向烟草细胞添加1.4-二新杂双环辛烷(DABCO)和类胡萝卜素等单线态氧淬灭剂，发现CeKx>sporin毒性被抑制，细胞死亡率明显降低22用表达超氧化物歧化前的转化株对ccrcosp<>rin和C.betic<>1.a的抗性增加，表明O2,在CCrCOSPorin棒性中也起到血要作用23。E1.sinoefawcetiii分离侏在培养过程中可产生红/橙色的e1.sinochrones,对柑橘原生质体进行毒性测定发现，只有当细胞暴露于光时CkinOChrOmeS可以快速杀死柑橘原生质体，与其他光敏化合物的作用方式致29.30。当将抗氧化剂类胡萝卜素、14二氮杂双环辛烷(DABeo)加入到培养物中时，e1.sinochro1三的细胞毒性显若减弱，这意味若活性乳物历，特别是O2的在致病过程中的亚要作用。类胡萝卜素是有效的单线态氧猝灭剂31类胡萝卜素通过能量转移机制淬灭Q"32,并在反应中缓慢消耗。14.二城杂双环辛烷(DABCO)也被称为有效的单线态氧猝灭剂，与类胡萝卜素不同，DABCO通过化学反应淬灭QJ并在K)?存在下快速消耗33。这些现象证明EISin(KhgmCS通过产生活性轨物质而对植物细胞表现出细胞毒性。3花酿类真菌毒素的致病机制植物病害是植物与病原菌相互作用的结果，病原菌若要成功侵入植物引致病害，必须突破植物体内重重防御反应，例如植物先天所具有的物理障碍，角肠层和细胞壁，以及植物感知化学信号后引发局部细胞死亡的过敏性坏死反应等。而病原菌在与植物长期的进化和更杂的互作过程中，已经演变了无数策略以逃避免疫防御，并逐渐形成对植物致病的复杂机制。长期以来在对植物病原菌的致病机制的研究过程中发现，病原菌可产生激素、毒素、酹类和蛋白类等致病因子，对病原菌的侵入、定植有着至关重要的作用，而近年来对病原菌毒素的作用方式、与病原菌间的相互作用以及利用毒素进行植物抗病性品种鉴定成为植物病理学研究的热点。植物病原真菌毒索是病原与植物互作过程中，由病原菌所产生的次生代谢物，在植物病程中起着决定因子的有毒物质。自20世纪40年代首次发现以来，已有大量关于毒素的报道,而有关毒素在触发植物细胞死亡和植物病害中的作用仍是亟待解决的植保问题34。3.1雷力因子作用目前所研究的植物病原真菌毒素中最有趣的是具有光敏活性的花酸类毒素Cercosporin为尾胞菌属病原菌产生的一类具有光敏致毒作用的花醛类毒素，大量实验结果都证明了CerCo$Porin在疾病发展中的重要作用。例如