海带石油醚相活性物质对番茄溃疡病菌的抑菌机理

doi:10.11924/j.issn.1000-6850.casb20191200930

中国农学通报 ›› 2020, Vol. 36 ›› Issue (33): 127-133.doi: 10.11924/j.issn.1000-6850.casb20191200930

所属专题：园艺

海带石油醚相活性物质对番茄溃疡病菌的抑菌机理

杜贝贝¹(), 谢树莲¹, 王梦亮², 蔡瑾²()

¹山西大学生命科学学院,太原 030006
²山西大学应用化学研究所,太原 030006

收稿日期:2019-12-10 修回日期:2020-01-13 出版日期:2020-11-25 发布日期:2020-11-18
通讯作者: 蔡瑾
作者简介:杜贝贝,女,1995年出生,山西临汾人,硕士研究生,研究方向：植物抗菌物质作用机理。通信地址：030006 山西省太原市小店区坞城路92号,Tel：0351-7018390,E-mail： kaoyandubeibei@163.com。
基金资助:
国家自然科学基金青年基金项目“红蓼抗马铃薯环腐病菌天然先导化合物的发掘及其基于脂质体模型的作用方式研究”(31601677);山西省应用基础研究青年基金面上项目“红蓼活性物质抑制马铃薯环腐病菌DNA复制的机理研究”(201701D221179);山西省高等学校科技创新项目“红蓼活性物质抑制番茄溃疡病菌DNA复制的机理研究”(2016117);山西省1331工程“重点实验室功能分子化学”(晋教科[2017]14号)

Antibacterial Mechanism of Active Substances from Laminaria japonica Petroleum Ether Phase Against Clavibacter michiganensis subsp. michiganensis

Du Beibei¹(), Xie Shulian¹, Wang Mengliang², Cai Jin²()

¹School of Life Science, Shanxi University, Taiyuan 030006
²Institute of Applied Chemistry, Shanxi University, Taiyuan 030006

Received:2019-12-10 Revised:2020-01-13 Online:2020-11-25 Published:2020-11-18
Contact: Cai Jin

摘要/Abstract

摘要：

旨在揭示海带活性物质抑制番茄溃疡病菌的作用机理,为绿色抑菌剂的开发提供理论依据。以活性追踪法获得海带抗菌成分,从扫描电镜、膜电位、活性氧、胞内蛋白、细胞周期多角度进行机理研究。追踪检测结果表明,海带石油醚萃取相抑菌效果最佳(P<0.05),其抑菌圈直径为26.00 mm。抑菌机理研究结果表明,海带活性物质作用后番茄溃疡病菌细胞形态发生明显变化、膜两侧电位与对照组相比下降可达17.49%~56.60%、胞内活性氧含量增长1.19~3.98倍、胞内蛋白含量显著减少(P<0.05)、处于细胞分裂期的番茄溃疡病菌占比明显降低。研究结果揭示出海带活性物质主要作用病菌细胞膜,造成自由基累积、阻滞正常传代,最终达到杀灭病菌的效果。

关键词: 番茄溃疡病菌, 海带活性物质, 扫描电子显微镜, 流式细胞仪, 抑菌机理, 细胞膜

Abstract:

The aim is to clarify the mechanism of Laminaria japonica active substances inhibiting Clavibacter michiganensis subsp. michiganensis, and to provide a theoretical basis for the development of green antibacterial agents. Antibacterial components of L. japonica were detected by the tracking method. The study of the mechanism was carried out from multiple perspectives, including electron microscopy (SEM), membrane potential, reactive oxygen species, soluble proteins, and cell cycle. The results showed that the petroleum ether phase of L. japonica had the best bacteriostatic effect (P<0.05), and the diameter of inhibitory zone was 26.00 mm. The study of mechanism showed that cell morphology of C. michiganensis subsp. michiganensis changed significantly, the potential of membrane decreased by 17.49%-56.60%, the content of intracellular active oxygen increased by 1.19-3.98 times, intracellular protein content reduced significantly (P<0.05), and the proportion of C. michiganensis subsp. michiganensis in the cell division stage reduced significantly. The results indicate that active substances of L. japonica mainly act on the cell membrane, causing accumulation of free radicals, blocking normal passage, and ultimately achieving the effect of killing bacteria.

Key words: Clavibacter michiganensis subsp. michiganensis, Laminaria japonica active substance, scanning electron microscope, flow cytometer, antibacterial mechanism, cell membrane

中图分类号:

杜贝贝, 谢树莲, 王梦亮, 蔡瑾. 海带石油醚相活性物质对番茄溃疡病菌的抑菌机理[J]. 中国农学通报, 2020, 36(33): 127-133.

Du Beibei, Xie Shulian, Wang Mengliang, Cai Jin. Antibacterial Mechanism of Active Substances from Laminaria japonica Petroleum Ether Phase Against Clavibacter michiganensis subsp. michiganensis[J]. Chinese Agricultural Science Bulletin, 2020, 36(33): 127-133.

图/表 6

图1. 海带活性组分追踪检测结果 ANOVA进行0.05水平下的显著性差异分析,以不同字母表示

图2. 海带活性物质作用下番茄溃疡病菌扫描电子显微镜观察结果 a组为对照(10000×),不加入海带活性物质仅加入浓度为0.5%的DMSO。b(10000×)、c(10000×)、d(10000×)加入海带活性物质的浓度为0.15 mg/mL、0.30 mg/mL、0.45 mg/mL

图3. 不同浓度海带活性物质作用下番茄溃疡病菌的膜电位水平 a组为对照,不加入海带活性物质仅加入浓度为0.5%的DMSO。b、c、d加入海带活性物质的浓度为0.15、0.30、0.45 mg/mL

图4. 不同浓度海带活性物质作用下番茄溃疡病菌的ROS水平 0 mg/mL为对照,每组实验重复3次;实验数据以ANOVA进行0.05水平下的显著性差异分析,以不同字母表示

图5. 不同浓度海带活性物质作用下番茄溃疡病菌胞内蛋白含量 0 mg/mL为对照,每组实验重复3次;实验数据以ANOVA进行0.05水平下的显著性差异分析,以不同字母表示

图6. 不同浓度海带活性物质作用下番茄溃疡病菌的细胞周期 a组为对照,不加入海带活性物质仅加入浓度为0.5%的DMSO。b、c、d加入海带活性物质的浓度为0.15 mg/mL、0.30 mg/mL、0.45 mg/mL。 I代表合成前期,R代表DNA合成期

参考文献 28

[1]	Francis D, Kabelka E, Bell J, et al. Resistance to bacterial canker in tomato (Lycopersicon hirsutum LA407) and its progeny derived from crosses to L. esculentum[J]. Plant Disease, 2007,85(11):1171-1176. doi: 10.1094/PDIS.2001.85.11.1171 URL pmid: 30823162
[2]	朱洁倩, 邹路路, 魏蜜, 等. 检疫性病害番茄溃疡病的发生危害与检测技术[J]. 园艺与种苗, 2017(11):1-3.
[3]	高娃, 张冬梅, 刘丹, 等. 番茄溃疡病防治药剂的筛选[J]. 安徽农业科学, 2018,46(20):137-140.
[4]	Werner N A, Fulbright D W, Podolsky R, et al. Limiting populations and spread of Clavibacter michiganensis subsp. michiganensis on seedling tomatoes in the greenhouse[J]. Plant Disease, 2002,86(5):535-542. doi: 10.1094/PDIS.2002.86.5.535 URL pmid: 30818678
[5]	Ozawa T, Yamamoto J, Yamagishi T, et al. Two fucoidans in the holdfast of cultivated Laminaria japonica[J]. Journal of Natural Medicines, 2006,60(3):236-239. doi: 10.1007/s11418-006-0046-2 URL pmid: 29435888
[6]	周青松. 一种用于食品的环保保鲜剂及保鲜方法:CN201710425250.3[P]. 2017-09-15.
[7]	钱卓权, 殷皓臻, 黄晓林, 等. 三种海藻抑菌活性和抗氧化活性[J]. 浙江农业学报, 2014,26(2):384-387.
[8]	宋奕霖. 海洋植物抑菌活性初步研究[J]. 时代报告(下半月), 2012(6):323.
[9]	Cai J, Feng J, Zhao X X, et al. Antimicrobial activity of Laminaria japonica extracts against bacterial canker of tomato disease agent Clavibacter michiganensis subsp. michiganensis[J]. Journal of Applied Botany and Food Quality, 2017,90:183-190.
[10]	Cai J, Feng J, Wang F, et al. Antibacterial activity of petroleum ether fraction from Laminaria japonica extracts against Clavibacter michiganensis subsp. sepedonicus[J]. European Journal of Plant Pathology, 2014,140(2):291-300. doi: 10.1007/s10658-014-0462-1 URL
[11]	张军, 田子罡, 王建华, 等. 有机酸抑菌分子机理研究进展[J]. 畜牧兽医学报, 2011,42(3):323-328.
[12]	史娜艳, 刘芳洁, 张思雨, 等. 番茄溃疡病的接种方法及微生物防治菌剂筛选[J]. 中国蔬菜, 2018(9):42-46.
[13]	谢家仪, 董光军, 刘振英. 扫描电镜的微生物样品制备方法[J]. 电子显微学报, 2005(4):440.
[14]	许愈, 赵莉, 刘海泉, 等. 酸性电解水对副溶血性弧菌和单核细胞增生李斯特氏菌杀菌效果的比较研究[J]. 食品安全质量检测学报, 2018,9(16):4223-4228.
[15]	Ding T, Xuan X T, Li J, et al. Disinfection efficacy and mechanism of slightly acidic electrolyzed water on Staphylococcus aureus in pure culture[J]. Food Control, 2016,60:505-510. doi: 10.1016/j.foodcont.2015.08.037 URL
[16]	Han Q, Song X, Zhang Z, et al. Removal of foodborne pathogen biofilms by acidic electrolyzed water[J]. Frontiers of Microbiology, 2017(8):1-12.
[17]	唐辉, 张观飞, 陈荣豪, 等. 黑胡椒石油醚相提取物对铜绿假单胞菌的抑制机理[J]. 中国食品学报, 2018,18(11):65-71.
[18]	Zou L, Hu Y Y, Chen W X. Antibacterial mechanism and activities of black pepper chloroform extract[J]. Journal of Food Science and Technology, 2015,52(8):8196-8203. doi: 10.1007/s13197-015-1914-0 URL
[19]	乔支红, 程永强, 鲁战会, 等. 乳酸对三种食源性致病菌的抑菌及杀菌作用[J]. 食品科技, 2008(10):187-191.
[20]	Dwyer D J, Kohanski M A, Collins J J. Role of reactive oxygen species in antibiotic action and resistance[J]. Current Opinion in Microbiology, 2009,12(5):482-489. URL pmid: 19647477
[21]	Santos A L, Gomes N C, Henriques I, et al. Contribution of reactive oxygen species to UV-B-induced damage in bacteria[J]. Journal of Photochemistry and Photobiology B: Biology, 2012,117:40-46. doi: 10.1016/j.jphotobiol.2012.08.016 URL
[22]	Zhao L, Zhang H Y, Hao T Y, et al. In vitro antibacterial activities and mechanism of sugar fatty acid esters against five food-related bacteria[J]. Food Chemistry, 2015,187:370-377. doi: 10.1016/j.foodchem.2015.04.108 URL pmid: 25977039
[23]	苏冠芳, 郝刚, 李莉蓉, 等. 抗菌肽buforinⅡ衍生物抑制细菌核酸合成的机制研究[J]. 中国抗生素杂志, 2012,37(3):190-195.
[24]	张宏飞. 喹赛多对大肠杆菌的抗菌作用研究[D]. 武汉:华中农业大学, 2012.
[25]	王秀玲, 唐蕊. 植物源杀菌剂研究进展[J]. 湖北农业科学, 2005(2):108-111.
[26]	王彦柠, 李迎宾, 黄小威, 等. 辣根素对常见植物病原菌的抑菌活性研究[J]. 中国科技论文, 2018,13(6):692-697.
[27]	杨鹤. 人参茎叶皂苷对几种蔬菜主要病虫害的抑菌驱虫活性研究[D]. 长春:吉林农业大学, 2018.
[28]	Kotan R, Dadasoǧlu F, Karagoz K, et al. Antibacterial activity of the essential oil and extracts of Satureja hortensis against plant pathogenic bacteria and their potential use as seed disinfectants[J]. Scientia Horticulturae, 2013,153:34-41. doi: 10.1016/j.scienta.2013.01.027 URL

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[1]	张婷婷, 马贵龙, 谢晓宝, 高新馨, 蔡奇. 贝莱斯芽孢杆菌SX-45提取物对人参根腐病菌抑菌机理研究[J]. 中国农学通报, 2022, 38(33): 124-131.
[2]	孙佳平, 张福顺, 邳植, 周芹. 低温胁迫对甜菜抗氧化系统的影响[J]. 中国农学通报, 2022, 38(12): 26-32.
[3]	梁琪, 付歆崴, 李云鹏, 杨胜甫. 3种植物提取物对稻瘟病菌的抑菌活性及其抑菌机理研究[J]. 中国农学通报, 2021, 37(15): 120-127.
[4]	董鲜,马晓惠,古今,李维蛟,徐福荣. 尖孢镰刀菌侵染对香蕉幼苗叶片细胞结构的作用研究[J]. 中国农学通报, 2017, 33(6): 104-109.
[5]	于丹,宋福强,李冲伟,穆立蔷. 香菇栽培前后基质中纤维素结构的变化[J]. 中国农学通报, 2017, 33(34): 81-85.
[6]	陈晟,施木田,吴宇芬,李永裕. 硼胁迫对不同基因型西瓜部分生理指标的影响[J]. 中国农学通报, 2016, 32(16): 56-60.
[7]	田雪亮薛国正郎剑锋陆宁海刘鸣韬陈锡岭. 串珠镰刀菌粗毒素对玉米幼苗的胁迫作用研究[J]. 中国农学通报, 2012, 28(6): 39-42.
[8]	韦绍龙,林贵美,邹瑜,李小泉,李朝生,张进忠. 香蕉优良品种威廉斯B6组培生产培养基控制及耐SO2初探[J]. 中国农学通报, 2009, 25(3): 132-136.
[9]	陈莉. 生防细菌A178的分子鉴定及抑菌机理的研究[J]. 中国农学通报, 2009, 25(22): 0-0.
[10]	毕秋艳马志强张小风王文桥韩秀英田银萍. 福美双和戊唑醇增效与拮抗组合对小麦赤霉病菌细胞膜透性及内含物渗漏的影响[J]. 中国农学通报, 2009, 25(20): 222-227.
[11]	丁国华,池春玉,赵岩,李静怡,连永权. 水杨酸浸种对紫羊茅抗冷性的影响[J]. 中国农学通报, 2009, 25(14): 186-189.
[12]	纪仁芬,胡留申,李培环,顾志新,杨颖,黄蓉. 细胞膜透性和两种内源激素对硬肉桃果实成熟前后硬度变化的影响[J]. 中国农学通报, 2008, 24(10): 396-399.
[13]	. 柠檬酸和苹果酸对小白菜种子萌发和细胞膜透性的影响[J]. 中国农学通报, 2007, 23(9): 12-12.
[14]	sun980@.com. 野生地被蛇莓和甘野菊的抗旱性研究[J]. 中国农学通报, 2006, 22(5): 322-322.
[15]	刘建新. 锌对燕麦种子萌发和幼苗生长影响的研究[J]. 中国农学通报, 2003, 19(5): 72-72.