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天名精内酯酮属于倍半萜内酯类化合物,广泛分布于天名精属的多种植物中。西北农林科技大学无公害农药中心首次报道了该化合物的农用活性,并通过系统测试表明该化合物具备开发为新型杀菌剂的潜质,但该化合物的作用机理尚不明确。亚细胞定位对于揭示杀菌剂的作用机理具有重要的指导作用。本研究以小麦全蚀病菌Gaeumannomyces graminis var.tritici(Ggt)为供试靶标菌,采用荧光示踪技术、免疫荧光技术以及免疫胶体金技术研究天名精内酯酮的靶向细胞器,并在此基础之上,测定其对靶标菌氧化胁迫与细胞凋亡的诱导,以期初步明确天名精内酯酮的作用机理。主要研究结果如下:1、设计合成天名精内酯酮荧光标记物TTY,以线粒体探针MitoTrackerR Green FM和细胞核探针RedDot?为共定位探针,研究TTY在小麦全蚀病菌内的亚细胞分布。结果表明,TTY在菌丝内的分布区域与MitoTrackerR Green FM探针很好的重叠,其皮尔森共定位系数为0.83。因此,推测天名精内酯酮作用的细胞器是线粒体。2、制备天名精内酯酮多克隆抗体TPAbs-4,以线粒体探针MitoTrackerR Red CMXRos作为共定位探针,采用免疫荧光法研究天名精内酯酮在靶标菌内的亚细胞定位。结果表明,荧光二抗Anti-Mouse IgG(whole molecule)-FITC在菌丝细胞内的分布和线粒体探针(MitoTrackerR Red CMXRos)能够很好的重叠,其皮尔森共定位系数为0.86。由此推断,天名精内酯酮分布于线粒体。3、制备天名精内酯酮单克隆抗体F2B4,该抗体对天名精内酯酮敏感性强,其IC50为2.05 ng/mL,且特异性好,与天名精内酯醇交叉反应率仅为1.8%,与γ-苯基-α-亚甲基-γ-丁内酯无明显交叉反应。随后,采用免疫胶体金法观察天名精内酯酮在靶标菌内亚细胞定位,结果表明:(1)经天名精内酯酮孵育30 min,细胞膜上有大量的胶体金颗粒排列;1 h后,胶体金颗粒向细胞质和线粒体迁移,细胞膜、细胞质及线粒体均有分布;2 h后,胶体金颗粒主要分布在线粒体上,其它细胞器未见分布。(2)经天名精内酯酮孵育2 h,线粒体的脊清晰可见,而孵育6 h、12 h线粒体的脊逐渐变得模糊,孵育48 h线粒体脊消失且出现空泡化。这些结果再次证明了天名精内酯酮作用的细胞器为线粒体。4、检测天名精内酯酮对靶标菌氧化胁迫的诱导,结果表明:(1)经天名精内酯酮孵育3 h,菌丝内出现活性氧迸发,且6 h后线粒体膜电位明显降低。(2)天名精内酯酮能够抑制线粒体内超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)和谷胱甘肽还原酶(GR)的活性,同时促进谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-PX)的活性,从而使谷胱甘肽(GSH)含量显著降低,导致ROS消除通路受阻,ROS蓄积,造成氧化胁迫。(3)抗氧化系统中,GR对天名精内酯酮最敏感,其IC50值低于3.125μg/mL,由于天名精内酯酮能够与其活性中心起催化作用的半胱氨酸残基反应,推测该酶可是天名精内酯酮的潜在靶标作用靶标之一。5、检测天名精内酯酮对靶标菌细胞凋亡的诱导,结果表明,经天名精内酯酮孵育2h,可检测到磷脂酰丝氨酸(PS)外翻;孵育6 h DNA明显受损,TUNEL检测结果为阳性,DNA电泳条带200 bp处出现明显弥散状,且弥散区域随着时间延长变大。同时,相关基因Ggmet1和Ggmet2的表达量显著上调。以上结果证明天名精内酯酮可诱导小麦全蚀病菌的细胞凋亡。综上所述,天名精内酯酮作用细胞器为线粒体,该化合物可以诱导靶标菌产生氧化应激与细胞凋亡。结合前期研究结果推测其作用机理为:天名精内酯酮进入靶标菌后在线粒体内逐渐富集,影响线粒体复合酶III的活性,阻断线粒体呼吸链电子传递,影响能量生成;同时对GR等抗氧化酶的抑制作用导致ROS蓄积,使线粒体膜通透性增加,激活线粒体介导的细胞凋亡通路,最终使得菌体死亡。