| 单词 | 棉花黄萎病菌致萎毒素 |
| 释义 | 【棉花黄萎病菌致萎毒素】 棉花黄萎病在世界上植棉国家和地区均有分布，我国长江和黄河流域棉区普遍发生，危害严重。该病菌属轮枝菌属。Vericilium SPP棉花黄萎病是一种广谱的真菌病害，它能危害40个科中的数百种植物，受其危害的主要农作物有棉花、马铃薯、番茄、苜蓿等。 70年代以前人们就认识到是Coricilium．spp产生的植物毒素导致植株的黄化、萎蔫以及死亡。科学工作者为寻找致萎的毒素，弄清其化学成分以便进行有效的防治，进行了多方面的探索研究。1965年Krasilinikov等，用醋酸戊酯从培养液中提取出了耐热、耐酸毒素。当将棉花插条放到含有这些毒素的溶液中时，感病品种的插条比抗病品种的插条萎蔫得更快。1969年Chepenko等，用电泳法分离扶一种小分子毒素，它们含有氨基酸，具有螯合性，而且在光照下是强氧化剂。关于致萎毒素的化学成分，争论最多的还是内多聚半乳糖醛酸酶(内PG)，在几乎所有的Vericillium培养液中都能找到这种物质。1970年，Mussell发现从Vericillium albo-atrum菌的一个棉花落叶型分离菌中提纯的内PG引起叶子褪绿、坏死、干枯等症状与受黄萎病菌侵染的棉花症状相似，并发现该酶对棉花产生毒性需要二价阳离子参与。在更准确的研究中用色谱、超离心的电泳法从Vericillium albo-atrum的培养液中分离到纯的内PG，发现内PG在浓度达到100ug／ml时对棉花插条或离体叶片无明显症状。类似研究发现，在内PG作用下，棉花维管褐变，但不表现症状。1970年，Keen提出培养滤液对棉花插条的选择毒性是由于病菌产生的脂多糖所致，而不是内PG。他发现从对数生长期培养液中提纯的一种脂多糖含有等量的脂类物质、蛋白质和多糖，引起棉花感病品种发生严重萎蔫，中度感染品种发生中间症状，抗病品种发生轻微症状。自从1968年Malyshla首先从Vericillium．dahliae的培养液中分离得到一种具毒作用的含酸性蛋白质-脂多糖复合成分后，人们对棉花黄萎病菌致萎毒素的研究才趋于一致。但更为精细的研究工作是1972年Keen所进行的，他采用微孔膜过滤、45℃真空干燥浓缩、DEAE－纤维素层析、琼脂糖凝胶过滤等方法也从Vericillium．albo-atrum的培养液中分离出含蛋白质－脂多糖复合物(PLP)，并发现该毒素引起与植物病原真菌危害相同的症状。随后，美国、日本、以色列、新西兰、荷兰、前苏联和中国的研究人员也用同样的方法从棉花、番茄、马铃薯、茄子、西瓜、橄榄、鳄梨等作物上得到了这种毒素。我国关于棉花黄萎病致萎毒素化学成份的最早报道，是1988年吕金殿、甘莉等采用超滤、高速离心的方法从Vericillium dahliae的培养液中分离出的致萎毒素，这也是一种PLP，其中大部分为糖蛋白。为了说明经过培养而产生的产物在寄主中的作用，确定从感染组织中所检测到的抗原物质与后来由培养过程中所产生的V．dahiae毒素是否相同，1989年Buchner等采用反相高效液相色谱法分别从V．dahliae培养液和被真菌感染的马铃薯茎部萃取液分离的PLP中分别提纯了一种植物肽毒素，这两种来源不同的肽毒素分子量均为1000Da，它们的高效液相色谱图、氨基酸组成、生物活性和抗原交叉反应活性等方面均非常相似，无论那一种肽毒素注射进离体的马铃薯叶片后，均可观察到与真菌引起的同样的黄萎病症状，高纯化毒素在浓度为lug／ml可使细胞导致相同的结果，引起细胞的大量死亡。为了探讨析花黄萎病菌的不一致病性与致萎毒素的关系，1986年Nachmias用高效液相色谱法分别从番茄V．dahlias的1号和2号分离种培养液的PLP中分离的肽毒素与1号V．dahliae病菌一样，能使缺乏Ve基因的番茄产生黄萎病症状，而不能使带有Ve基因的番茄产生黄萎病症状。但从2号种的PLP中分离的肽毒素不但与2号V．dahlae病菌一样使缺乏Ve基因的番茄表现严重的黄萎病症状，而且也同样使带有Ve基因的番茄植株表现其症状。这种能对携带Ve基因番茄植株致病的肽毒素与前者不同，尽管这两种肽毒素在高效液相色谱中分离时其保留时间非常相似，但氨基酸组成却不相同。来自2号种的肽毒素与1号相比含有较多的天冬氨酸和酪氨酸残基，但却少一个谷氨酸和缺乏甘氨酸。两种V．dahliae的不同致病性可能与它们产生不同肽毒素有关。与Buchnes等的结论相似，由V．dahliae的一种致病性马铃薯分离物中所产生的肽毒素在一种真菌的非致病性变异系中发生了改变或消失。这表明，在生物活性肽毒素中氮基酸组成上的微小差异会导致活性上的较大变化。然而这两种肽毒素与从番茄中分离的(1号，2号V．dahliae分离种)植物肽毒素的物理性质和化学性质都不相同。毒素间氨基酸组成和对携带Ve基因的番茄叶片的毒性均存在着一定差异。1990年，章元寿对5个不同致病类型的菌株毒素进行了测定，结果表明，各菌株都含有PLP，在强致病力菌种的毒素中蛋白质和多糖的含量及其在PLP中均高于致病力弱的菌株。以上几篇关于从PLP复合组分中分离到小分子肽毒素的报道，虽在PLP的基础上进行了进一步的深入研究，但遗憾的是，他们均未做毒素的致萎活力回收，从而无法说明这种小分子肽毒素在PLP的致萎活性中占有何种地位。1991年，陕西省植物保护所用Con．A-sephaeose4B亲和层析方法又从PLP复合物中进一步纯化出一种具有强致萎力的酸性糖蛋白毒素，该糖蛋白含19种氨基酸，其中酸性氨基酸含量较高，占18．4%，是碱性氨基酸的2倍多，其含糖约15%。该糖蛋白对棉苗的致萎能力比PLP复合物提高10～15倍，弃液和其他蛋白质对棉花的致萎力很小。用这种方法纯化的糖蛋白毒素的致萎活力回收为76%，说明该糖蛋白是棉花黄萎病菌分泌的主要致萎毒素(甘莉、吕金殿，1991)。棉花黄萎病菌致萎毒素极不稳定，易受各种环境因素的影响。1972年，Keen的试验证明PLP在高离子浓度条件下会发生降解，而在低离子浓度条件下易发生聚集沉淀。1989年，Bachnes从Vericillium dahliae培养液和马铃薯植株分离到的植物肽毒素中，也证实了在低离子浓度溶液中的这种聚集反应。甘莉1991年报道的从PLP中纯化的糖蛋白毒素，在不同离子浓度条件下也发生同样的降解和聚集现象。关于PLP的致萎活力目前尚未完全弄清。1991年，章元寿用蛋白水解酶和热处理PLP，其致萎活性丧失；用β－葡萄糖苷酶处理，则对致萎活性影响不明显。但甘莉1991年的报道则表明，用木瓜蛋白酶、α-淀粉酶、6NHCl分别处理PLP，毒素的活性分别下降7%、57%、93%，说明PLP中糖的部分对其致萎活性有较明显的影响。致萎毒素引起植株叶片黄化萎蔫的作用机理目前还不十分清楚。Gous和Dube采用丙酮沉淀的粗毒素制剂的试验发现，在感病的棉花叶片质膜中有对毒素敏感的K+、Na+离子转移系统。Buchnes用毒素处理马铃薯离体叶片也得出类似结果，感病品种的叶片经毒素处理2h后，放入无离子水中，4h后就测到不断增加的离子浓度，离子渗透率随着毒素的深度和时间的增加而增加。甘莉用糖蛋白毒素处理棉苗后，叶片薄壁细胞排列紊乱，毒素破坏细胞原生质体。经毒素处理后，易感病茄子和易感病番茄根的生长受阻，毒素对感病的马铃薯根细胞的生长有明显的抑制作用，感病的马铃薯根细胞比抗病品种的根细胞要小。毒素致萎机理的阐明还需作大量的工作。目前，尽管人们已从黄萎病菌中分离纯化得到了蛋白脂多糖复合物毒素、糖蛋白毒素和肽毒素、但棉花黄萎病菌所分泌的毒素含量很低，且不稳定，利用现有的研究方法和技术，得到一定量的高纯毒素，以进行其结构和功能的研究还十分困难，尚需选择更先进有效的方法。致萎毒素的作用机理及其对植株体内生理化的影响是此项研究中一具活跃的领域。进一步的工作是系统和深入的研究，推动其向细胞化学和分子水平发展。致萎毒素作为病原真菌的代用品，快速、简单、可靠地测定植物对病害的抗性已有尝试，但成功的研究结果并不多见，有待进一步成熟、完善，使致萎毒素用于植物品种资源抗性鉴定成为可靠的常规方法。用致萎毒素处理种子、愈伤组织、原生质体来选育抗病品种，是加速育种进程的良好措施，这也是一个十分有意义的课题。现代分子生物学技术突飞猛进的发展，使得了解致萎毒素的生物合成、毒素致萎毒力的遗传变化、毒素基因的结构、毒力基因文库的建立，已经成为可能。但棉花黄萎病菌致萎毒素在这些领域几乎还是空白，有待开拓。(陕西省植物保护研究所甘莉撰) |
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