苯并噻唑杀线虫活性机理研究

【作者】 朱启义； 范海燕； 朱晓峰； 王媛媛； 刘晓宇； 赵迪； 杨宁； 段玉玺； 陈立杰；

【机构】 沈阳农业大学植物保护学院； 沈阳农业大学生物技术学院； 沈阳农业大学理学院； 沈阳农业大学分析测试中心；

【摘要】 根结线虫(Meloidogynespp.)对全球农业构成重大威胁,近年来,东北设施蔬菜种植为南方根结线虫(M.incognita)越冬提供有利环境条件,促使根结线虫病害发生日益严重。针对线虫病害的安全高效药剂很少,而且生产中常用的阿维菌素已逐渐产生抗药性,线虫的多重耐药性的发展使这一问题更加严重,因此专注于开发或利用环保的小分子抑制剂至关重要。苯并噻唑是一种潜在的杀线虫剂,被报道对线虫有趋避作用。本团队前期研究发现橘绿木霉Snef1990发酵液中的苯并噻唑代谢物对南方根结线虫具有毒杀作用,然而,其作用模式和作用机制尚不完全清楚。本研究旨在通过体外毒性试验,酶活性检测和计算机模拟阐明杂环化合物苯并噻唑对南方根结线虫的杀线虫机制。在苯并噻唑毒性试验中,苯并噻唑表现出快速有效的杀线虫活性,浓度达到1.5μL/mL时,线虫体内出现大量空泡, 2 h内可快速杀死南方根结线虫二龄幼虫(J2s)。此外,苯并噻唑通过破坏卵块的完整性显著抑制卵孵化,同时对新孵化的南方根结线虫二龄幼虫具有强烈的致死作用。结合显微镜观察和线虫角质层物质含量检测显示,与1.5μL/mL苯并噻唑孵育2 h后,线虫体内出现大量空泡化结构,孵育48 h后,空泡化数量增多,体积变大,同时观察到J2s内蛋白质和碳水化合物水平显著降低。值得注意的是,浓度为1.5μL/mL的苯并噻唑显著抑制谷胱甘肽S-转移酶(GST)的活性,导致活性氧(ROS)的积累,最终导致线虫迅速死亡。分子对接和动力学模拟表明,苯并噻唑与GST形成稳定的复合物,从而破坏其抗氧化功能。此外,在盆栽试验中,苯并噻唑可有效减少南方根结线虫在番茄根部形成的根结数,对番茄植株无植物毒性。本研究为利用苯并噻唑开发杀线剂作为控制根结线虫的替代方法奠定了理论基础,并为新型杀线虫剂的开发提供了重要参考。更多还原