课题基金 / 基金详情

木霉菌抗真菌物质Harzianic Acid的合成机制及其应用研究

批准号:
32072674
项目类别:
面上项目
资助金额:
58.0 万元
负责人:
张建
依托单位:
学科分类:
植物营养基础
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
张建

项目摘要

结项摘要

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中文摘要
在前期通过基因敲除确定木霉菌NJAU 472中聚酮类Harzianolide的合成基因簇过程中,获得一株异常插入突变子NJAU 5688,分泌大量的黄色物质,表现出对多种植物病原真菌更强的拮抗能力。通过代谢组和核磁共振确定NJAU 5688中积累的黄色物质物质是Harzianic Acid;结合转录组数据分析和基因敲除,初步确定Harzianic Acid的合成基因簇。本项目将完全解析Harzianic Acid合成机制,为提高工程菌株合成Harzianic Acid水平和工业化大规模发酵Harzianic Acid奠定基础。其次,解析Harzianic Acid抑制真菌机制,为Harzianic Acid的应用阐明理论基础;再次,分析施用Harzianic Acid对植物根际微生物群落结构变化,研究其对尖孢镰刀菌侵染植物根系的影响,并结合木霉菌强化构建抑制尖孢镰刀菌生长的微生物群落结构。
英文摘要
In the previous research, an abnormal mutant NJAU 5688, which secreted a large amount of yellow pigment and showed stronger antagonism against a variety of plant pathogenic fungi was obtained in verifying the synthetic gene cluster of harzianolide by gene knockout, The molecular weight of the accumulated compound was determined by metabolomics. The structure of Harzianic acid was determined by nuclear magnetic resonance in extracts of NJAU 5688. With transcriptomic and gene deleting, the biosynthesis cluster of Harzianic Acid was preliminarily fixed. This project will completely explore the biosynthesis mechanism of Harzianic Acid, in order to improve the production of Harzianic acid in engineering strain and work for industrialized large-scale fermentation of Harzianic acid. Secondly, analyzing antifungal mechanism of Harzianic acid against pathogenic fungi will provide scientific reference for the application. Thirdly, plant rhizosphere microbial community and structure will be investigated, supplemented with Harzianic acid. We will study the effect of Harzianic acid on Fusarium oxysporum infecting plant roots, for establishing microbial community that inhibites the growth of Fusarium oxysporum.
本研究项目为了提高在复杂环境下木霉生物防治效果,以木霉菌天然活性代谢产物为基础研发新型植物保护剂,并结合木霉菌,可综合防治土传病害。木霉属的次生代谢产物同其他丝状真菌一样,合成次生代谢产物的基因簇在实验室环境大多数处于沉默,目前对其合成机制、功能以及应用潜力的研究较少。.本项目拟解析Harzianic Acid合成基因簇,为提高工程菌株合成Harzianic Acid水平和工业化大规模发酵Harzianic Acid奠定基础。其次,解析Harzianic Acid抗真菌机制;再次,解析了Harzianic Acid促生和诱导植物抗性机制,为Harzianic Acid的应用阐述理论基础。 通过项目实施我们通过水溶性产物代谢试验验证哈茨木霉NJAU 4742突变株具有拮抗病原真菌能力,利用HPLC以及NMR分析出水溶性代谢产物中的主要活性物质为Harzianic Acid。在阐明了生物合成途径的基础上,通过合成Harzianic Acid的生物合成基因簇组装,并将其最后导入构巢曲霉实现生产,将Harzianic Acid产量提升到了19.66 mg/L。Harzianic Acid对病原真菌有着显著的抑制作用。结合显微镜观察和转录组分析,研究了Harzianic Acid通过破坏细胞膜抑制真菌的生长;低浓度 Harzianic Acid处理能诱导番茄幼苗对灰霉病的抗性,显著降低灰霉病的发病率和发病速率,并解析其通过茉莉酸(JA)、水杨酸(SA)以及乙烯(ET)途径提高番茄的抗性。通过研究哈茨木霉菌中具有活性功能的次生代谢产物及其合成基因簇,对于开发新型农药和肥料,为未来的农业生产提供更为安全有效的生物防治手段具有重要意义。
木霉Harzianolide的合成途径和生物学功能研究
  • 批准号:
    31701992
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    24.0万元
  • 批准年份:
    2017
  • 负责人:
    张建
  • 依托单位:
国内基金
海外基金