CN117603154B - 一种FolAbaA基因靶向剂及其应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种FolAbaA基因靶向剂及其应用。所述FolAbaA基因靶向剂为化合物G305‑0126,这种化合物能够与FolAbaA蛋白的K82,F83,N93和M94位点相互作用结合。本发明经实验验证,FolAbaA基因靶向剂可以通过影响FolAbaA基因编码的FolAbaA蛋白的正常功能,达到显著抑制多种病原菌包括尖孢镰刀菌、灰葡萄孢菌、大丽轮枝菌和稻瘟病菌产孢的作用,最终达到防治多种植物病害流行的目的。另外,FolAbaA基因靶向剂使用方法简单,且对植物生长没有影响,安全可靠,具有广阔的应用前景。
Description
技术领域
本发明属于植物基因工程领域,具体涉及一种FolAbaA基因靶向剂及其应用。
背景技术
由尖孢镰刀菌番茄专化型(Fusarium oxysporum f. sp. Lycopersici, Fol)引起的番茄枯萎病是一种严重的土传病害,在我国番茄种植区大面积发生。番茄枯萎病多发生在番茄开花结果期,主要危害茎部和根部引起维管束病害,局部受到病菌侵染后,随后全株显病。发病早期番茄植株下部叶片变黄、萎蔫,逐渐整株叶片发黄变褐,最后全株枯死。植株发病早期症状不明显,发病严重时横剖病茎维管束呈褐色至红色,湿度高时,致病菌的分生孢子梗和分生孢子在死株茎基部常布粉红色霉层。另外,番茄植株根系生长不良,土壤干旱及粘重,土壤中线虫量大更易加重番茄枯萎病,造成病害大发生,防治困难,损失惨重。
引起番茄枯萎病的尖孢镰刀菌是一种在世界范围内广泛存在的土传病原真菌,寄主范围广泛,既可以侵染植物造成植物发病又可以在土壤中生存,为兼性寄生菌。尖孢镰刀菌属半知菌类(Imperfecti fungi)、从梗孢目 (Moniliales)、瘤座孢科(Tuberculariaceae)、镰刀菌属 (Fusarium)。尖孢镰刀菌在自然条件下或人工培养条件下可产生小型分生孢子、大型分生孢子和厚垣孢子三种类型的孢子。尖孢镰刀菌存在种下分化,寄主范围广,可侵染瓜类、茄科、水稻、香蕉和棉花等1000多种植物,具有多种专化型,并且同一专化型下又有许多生理小种。
我国番茄种植面积广大,以大棚种植为主,在生产过程中一旦被病原菌侵染极易造成病害大发生。并且尖孢镰刀菌可在土壤中长期生存、传播,并且通过不断适应逆境分化出了多个专化型和生理小种使得番茄枯萎病的防治更加困难。根据番茄枯萎病的发生特点和尖孢镰孢菌的传播途径,目前在生产上还没有发现高效的防治措施,以化学防治手段为主。长时间使用同一种化学药剂防治病害会导致病原菌抗药性水平升高,综合防治水平低下,并且药物残留量大,危害人畜健康,污染环境。因此,寻找新型、高效、低毒、低残留的化合物和杀菌剂是防治植物病原菌亟待解决的问题,对未来农业的发展有着重要的意义。
发明内容
本发明提供了一种FolAbaA基因靶向剂及其应用。所述FolAbaA基因对于尖孢镰刀菌至关重要,为产孢相关基因,本发明通过以FolAbaA蛋白为靶标筛选得到一个化合物,并将其做作为FolAbaA基因靶向剂,实验证实,该化合物对多种植物病原菌产孢具有明显抑制作用。
为实现以上发明目的,本发明通过以下方案予以实现:
本发明提供了一种
FolAbaA
基因靶向剂,其为化合物G305-0126;所述化合物G305-0126的化学结构式为:
。
进一步的,所述FolAbaA基因的核苷酸序列如SEQ ID NO.1所示。
进一步的,所述FolAbaA基因编码的FolAbaA蛋白的氨基酸序列如SEQ ID NO.2所示。
进一步的,所述FolAbaA基因靶向剂能够与FolAbaA蛋白结合,从而起到靶向FolAbaA基因的作用。
进一步的,所述FolAbaA基因靶向剂能够与FolAbaA蛋白的K82,F83,N93,M94位点相互作用结合;其中N93有氢键,其他都是疏水相互作用。
本发明还提供了所述的FolAbaA基因靶向剂在抑制植物病原菌中的应用。
进一步的,所述FolAbaA基因靶向剂的使用方法为:将FolAbaA基因靶向剂调配至使用浓度,给予植物灌根或喷洒的处理。
进一步的,所述FolAbaA基因靶向剂的使用浓度为8 µM~20 µM。
进一步的,所述病原菌包括尖孢镰刀菌、灰葡萄孢菌、大丽轮枝菌和稻瘟病菌。
进一步的,所述植物包括番茄、绿豆、小麦和棉花。
进一步的,所述FolAbaA基因靶向剂通过显著抑制植物病原菌的产孢量,达到防治植物病害的作用。
与现有技术相比,本发明的优点和有益效果是:
1、本发明通过构建FolAbaA蛋白的3D结构定向筛选到一个小分子化合物:G305-0126,其可以与FolAbaA蛋白的K82,F83,N93,M94互作,N93为氢键,其他都是疏水相互作用,进而达到靶向FolAbaA基因的目的,能够成为FolAbaA基因靶向剂。
2、本发明经过实验验证,化合物G305-0126能够通过影响FolAbaA蛋白的功能,来显著抑制尖孢镰刀菌、灰葡萄孢菌、大丽轮枝菌和稻瘟病菌等多种植物病原菌产孢,最终达到防治多种植物病害,比如番茄枯萎病的目的,且使用方法简单,对植物生长没有影响,安全可靠。因此,该小分子化合物G305-0126对多种植物病原菌具有很好的防治效果,具有广阔的应用前景。
附图说明
图1是化合物G305-0126与FolAbaA蛋白的结合模式图。
图2是化合物G305-0126在8µM浓度下显著抑制尖孢镰刀菌的产孢,其中Mock是未做任何处理的阴性对照,产孢在PDB液体培养基中进行测定。
图3A是化合物G305-0126在8 µM浓度下显著抑制灰葡萄孢菌产孢;图3B是化合物G305-0126在8 µM浓度下显著抑制稻瘟病菌产孢;图3C是化合物G305-0126在8 µM浓度下显著抑制大丽轮枝菌产孢;其中Mock均是未做任何处理的阴性对照。
图4是化合物G305-0126在20 µM浓度下对寄主植物生长无明显的影响;其中图4A是番茄喷施20 µM化合物;图4B是绿豆喷施20 µM化合物;图4C是小麦喷施20 µM化合物;图4D是棉花喷施20 µM化合物;其中Mock均是未做任何处理的阴性对照,左侧是寄主植物继续生长两周后的照片,右侧是对植物株高进行测量和统计。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明的技术方案作进一步详细的描述。
下述实施例中的实验方法如无特殊说明,均为常规方法。下述实施例中所用的实验材料、药品、仪器等,如无特殊说明均为市售商品。下述实施例中的定量统计,均为三次重复实验,并取平均值。
实施例1:以FolAbaA为靶标筛选尖孢镰刀菌的有效药剂
FolAbaA基因的核苷酸序列如SEQ ID NO.1所示,其编码的FolAbaA蛋白的氨基酸序列如SEQ ID NO.2所示。
利用MODELLER 9.11软件构建了FolAbaA的3D结构,利用该3D结构定向筛选ChemDiv数据库,结果显示化合物G305-0126可与FolAbaA蛋白结合。其中,化合物G305-0126的具体化学结构如下所示:
具体结果如图1所示,所述化合物G305-0126与FolAbaA蛋白的K82,F83,N93,M94互作,其中N93为氢键,其他都是疏水相互作用。
实施例2:G305-0126对尖孢镰刀菌产孢的抑制试验
打取在PDA培养基上培养4天的野生型尖孢镰刀菌Fol的菌饼,置于10 mL PDA液体培养基中摇培,培养基中添加终浓度为8µM的G305-0126,同时以添加同体积DMSO的处理为阴性对照。在25℃,180 rpm条件下培养12h,收集分生孢子并在显微镜下计数。结果见图2,与对照组相比,8 µM的G305-0126显著抑制尖孢镰刀菌的产孢量。
实施例3:G305-0126抑制灰葡萄孢菌、大丽轮枝菌和稻瘟病菌的产孢试验
将灰葡萄孢菌接种于添加8 µM G305-0126化合物的PDA培养基,DMSO为空白对照,培养7天后,收集PDA培养基上的分生孢子并计数。
将在PDA上培养的大丽轮枝菌接种于液体Czapek Dox培养基中,添加G305-0126化合物,使其终浓度为8 µM。25℃,180 rpm条件下培养24h,收集分生孢子并计数。
3、将稻瘟菌接种于添加8 µM G305-0126化合物的燕麦番茄培养基(OTA)上,DMSO为空白对照,培养10天后,收集OTA培养基上的分生孢子并计数。
结果见图3,与对照组相比,8 µM的G305-0126显著抑制灰葡萄孢菌、大丽轮枝菌和稻瘟菌的产孢量。
实施例4:G305-0126对寄主植物生长无明显影响
使用DMSO将化合物G305-012终浓度调整为20μM。对番茄、绿豆、小麦和棉花整个植株进行喷洒以及灌根处理。喷洒至叶片以及茎秆湿润,灌根体积为5mL,两周后拍照并测量植物的高度。结果如图4所示,与对照组相比,化合物G305-0126在20 µM浓度下对寄主植物番茄、绿豆、小麦和棉花的生长均无明显的影响,说明这种化合物不会影响植物的正常生长。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案,而非对其进行限制;尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明,对于本领域的普通技术人员来说,依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分技术特征进行等同替换;而这些修改或替换,并不使相应技术方案的本质脱离本发明所要求保护的技术方案的精神和范围。
Claims (6)
1.一种FolAbaA基因靶向剂在抑制植物病原菌中的应用,其特征在于,所述FolAbaA基因靶向剂为化合物G305-0126;所述化合物G305-0126的化学结构式为:;
FolAbaA基因的核苷酸序列如SEQ ID NO.1所示;所述FolAbaA基因编码的FolAbaA蛋白的氨基酸序列如SEQ ID NO.2所示;所述FolAbaA基因靶向剂能够与FolAbaA蛋白的K82,F83,N93,M94位点相互作用结合。
2.根据权利要求1所述的应用,其特征在于,所述FolAbaA基因靶向剂的使用方法为:将FolAbaA基因靶向剂调配至使用浓度,给予植物灌根或喷洒的处理。
3.根据权利要求2所述的应用,其特征在于,所述FolAbaA基因靶向剂的使用浓度为8 µM~20 µM。
4.根据权利要求1所述的应用,其特征在于,所述植物病原菌包括尖孢镰刀菌、灰葡萄孢菌、大丽轮枝菌和稻瘟病菌。
5.根据权利要求1所述的应用,其特征在于,所述植物包括番茄、绿豆、小麦和棉花。
6.根据权利要求1所述的应用,其特征在于,所述FolAbaA基因靶向剂通过显著抑制植物病原菌的产孢量,达到防治植物病害的作用。
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2023
- 2023-11-28 CN CN202311599812.8A patent/CN117603154B/zh active Active
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN112616847A (zh) * | 2021-01-26 | 2021-04-09 | 青岛农业大学 | 氯唑沙宗在制备用于防治由植物病原菌引起的植物病害的杀菌剂中的应用 |
CN114751878A (zh) * | 2022-03-29 | 2022-07-15 | 青岛农业大学 | 一种BcTol1基因靶向剂及其应用 |
Non-Patent Citations (1)
Title |
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802924-07-8;CHEMCATS;《REGISTRY》;20041227;第1-4页 * |
Also Published As
Publication number | Publication date |
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