醉马草-内生真菌共生体生物碱的活性研究

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AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    31402132
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    24.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    C1602.草培育、保护与利用
  • 结题年份:
    2017
  • 批准年份:
    2014
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2015-01-01 至2017-12-31

项目摘要

Drunken horse grass (Achnatherum inebrians) is a toxic perennial bunchgrass, which is so-named because it is associated with the narcosis of grazing animals on native grasslands in the northwest of China. This species is usually infected by the fungal endophyte Neotyphodium gansuense. A series of experiments were conducted to study the biological activities of alkaloids extracted from the endophyte-infected (E+) grass. The alkaloid contents of Peramine, Loline and Lolitrem B were detected by high performance liquid chromatography (HPLC) and gas chromatography-mass spectrometry (GC-MS). Pure samples of these alkaloids from the E+ plants were isolated by extraction with ethanol and other solvents, column chromatography on silica gel, recrystallization, and single crystal cultivation. Structural determinations for these compounds were made on the basis of IR, MS, 1D-NMR, and 2D-NMR. The insect virulence measurements were carried out by using pure alkaloids for determining their respective minimum lethal concentrations by the slide-dip method. The relationship between the alkaloid concentrations and the mortality of the insects was analyzed to obtain a regression equation, then the median lethal concentration (LD50) was calculated by that equation. Insect response to the respective alkaloid concentrations at various locations on E+ plants were determined. Alkaloid contents were detected before or after pest stresses to investigate the effect of this stimulus on the levels of alkaloid production in E+ Achnatherum inebrians. The alkaloids were extracted in two stages using a two-phase solvent system and were quantified on an Agilient 1100 HPLC. The antifungal activities of the pure alkaloids from E+ plants were tested against Alternaria alternata, Bipolaris sorokiniana, Curvularia lunata, Fusarium avenaceum, Fusarium solani and Trichoderma viride. The alkaloids inhibited fungal mycelium growth, spore germination and the lengths of germ tube were also measured. The median inhibitory alkaloid concentration (IC50) on spore germination was calculated using a linear relation between the inhibitory rates and the concentration logarithm. The cytotoxicity of the pure alkaloids on animal smooth muscle cells were measured by the MTT method and enzyme-linked immunosorbent assay. The relationship between the alkaloid concentrations and the cell inhibition rates was analyzed to obtain a regression equation. The median lethal concentration (LD50) was then calculated from that equation. Future studies will determine cellular mechanisms for the insect toxicity of E+ drunken horse grass.
醉马草(Achnatherum inebrians)为禾本科芨芨草属的多年生草本植物,是我国北方天然草原主要的烈性毒草之一,与甘肃内生真菌(Neotyphodium gansuense Li et Nan)形成互惠共生体并且产生生物碱是其对家畜致毒的原因。本研究通过色谱和质谱等方法检测醉马草-内生真菌共生体中波胺(Peramine)、黑麦草碱(Loline)和Lolitrem B等生物碱的含量,结合乙醇提取、各种溶剂萃取、硅胶柱层析、重结晶、单晶培养等有机化学方法进行单体分离。通过玻片浸渍法进行昆虫毒力测定,明确纯品生物碱对供试害虫的最小致死浓度和中毒剂量,就生物碱浓度和昆虫死亡率进行回归分析并确定半致死浓度。明确生物碱对植物病原真菌菌落生长、孢子萌发和芽管伸长的抑制作用并确定其半抑制浓度。通过MTT染色法和酶标法测定纯品生物碱对正常动物细胞生长的抑制率并明确生物碱对正常细胞的半抑制浓度。

结项摘要

醉马草(Achnatherum inebrians (Hance) Keng)为禾本科(Gramineae)芨芨草属的多年生草本植物,是我国北方天然草原主要的烈性毒草之一,与甘肃内生真菌(Epichloё gansuensis Li et Nan)形成互惠共生体且产生生物碱是其对家畜致毒的原因。通过高效液相色谱(HPLC)法从醉马草-内生真菌共生体中检测到了Peramine及其同分异构体Homoperamine、Lolitrem B、Ergine、Ergonovine和Ergovaline6种生物碱。分离自醉马草-内生真菌共生体上的不同菌株(SN、XH和YZ)产碱种类和含量表现出多样性。从被内生真菌E. gansunensis侵染的醉马草中提取分离获得了纯品化合物,通过一系列的谱图(高分辨质谱、氢谱、碳谱、二维核磁等)以及X射线单晶衍射分析,最终确定其结构为麦角类生物碱及其同分异构体-异麦角新碱。结果表明这两种麦角生物碱有很好的杀虫活性,尤其是对禾谷缢管蚜(Rhopalosiphum padi) 和甘蓝蚜(Brevicoryne brassicae)有良好的杀虫效果,半致死浓度分别为0.125 和0.211 mM。麦角新碱和异麦角新碱对朱砂叶螨群体具有良好的杀虫效果,其半致死浓度分别为0.087 mM和0.069 mM。在大田条件下,醉马草-内生真菌共生体生物碱粗提液显示了良好的杀虫或者驱虫效果,初步的研究结果表明,试验小区的喷洒量达到200 mL/10m2时,醉马草提取液可以有效缓解朱砂叶螨和禾谷缢管蚜对寄主植物的危害。自醉马草植株提取的挥发油和生物碱提取液均对8种禾本科植物病原真菌的菌落生长、孢子萌发和芽管伸长均具有显著的抑制作用,其中生物碱对腐皮镰孢菌落生长、孢子萌发和芽管伸长的抑制率最大,分别达到63%、57%和68%。生物碱浓度与供试病原真菌孢子萌发抑制率和芽管伸长均呈显著正相关(P<0.05)。两种麦角生物碱对动物平滑肌细胞均具有明显的细胞毒活性,且生物碱浓度与细胞的抑制率呈显著正相关(P<0.05),回归方程分别为:Y麦角=0.0041x+0.205(R2=0.945,P<0.05)和Y异麦角=0.0032x+0.2672 (R2=0.9411,P<0.05),麦角新碱和异麦角新碱的半致死浓度分别为71.95 µg/mL和72.75 µg/mL。

项目成果

期刊论文数量(10)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Dahurelmusin A, a hybird peptide-polyketide from Elymus dahuricus infected by the Epichloë bromicola endophyte
Dahurelmusin A,一种来自 Elymus dahuricus 的混合肽聚酮化合物,感染了 Epichlo? bromicola 内生菌
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    Organic Letters
  • 影响因子:
    5.2
  • 作者:
    Song Qiuyan;Yu Haitao;Zhang Xingxu;Nan Zhibiao;Gao Kun
  • 通讯作者:
    Gao Kun
不同生境下Epichloë gansuensis 对醉马草根际土壤丛枝菌根真菌的影响
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    草业科学
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    钟睿;周晓蓉;张稚钦;夏超;李娜娜;张兴旭
  • 通讯作者:
    张兴旭
An Epichloë endophyte improves photosynthesis ability and dry matter production of its host Achnatherum inebrians infected by Blumeria graminis under various soil water conditions
在不同的土壤水条件下,Epichloê内生菌提高了被Blumeria graminis感染的寄主芨芨草的光合作用能力和干物质生产
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    Fungal Ecology
  • 影响因子:
    2.9
  • 作者:
    Xia Chao;Li Nana;Feng Yao;Zhang Xingxu;Christensen Michael John;Nan ZhiBiao
  • 通讯作者:
    Nan ZhiBiao
Effects of symbiotic Epichloë gansuensis endophyte on drunken horse grass (Achnatherum inebrians) growth and seed production
共生甘肃锦鲤内生菌对醉马草(Achnatherum inebrians)生长和种子生产的影响
  • DOI:
    10.1080/00288233.2014.978874
  • 发表时间:
    2015-01
  • 期刊:
    New Zealand Journal of Agricultural Research
  • 影响因子:
    1.8
  • 作者:
    Zhang Xingxu;Xia Chao;Nan Zhibiao
  • 通讯作者:
    Nan Zhibiao
Chemical composition and antifungal activity of the volatile oil from Epichloë gansuensis, endophyte-infected and non-infected Achnatherum inebrians
甘肃锦鲤、内生菌感染和未感染的醉马草挥发油的化学成分和抗真菌活性
  • DOI:
    10.1007/s11427-015-4837-0
  • 发表时间:
    2015-03
  • 期刊:
    Science China Life Sciences
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Zhang Xingxu;Xia Chao;Li Chunjie;Nan Zhibiao
  • 通讯作者:
    Nan Zhibiao

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其他文献

Die Nachkommenschaft aus amphimiktisch und apogam entstandenen Sporen von Chara crinita
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    --
  • 作者:
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  • 通讯作者:
    林丹华
亲子、同伴、师生关系与青少年主观幸福感关系的研究
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    10.16187/j.cnki.issn1001-4918.2019.04.09
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    张兴旭;郭海英;林丹华
  • 通讯作者:
    林丹华
内生真菌和丛枝菌根真菌互作对醉马草幼苗生长和镉耐性的影响
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
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  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    赵振锐;钟睿;张兴旭
  • 通讯作者:
    张兴旭

其他文献

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内生真菌提高醉马草抗旱性的机理研究
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AI项目解读示例

课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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