[发明专利]萝卜硫素及其衍生物在作为细菌效应蛋白转录抑制剂中的应用

说明书

本发明公开了萝卜硫素及其衍生物在作为细菌效应蛋白转录抑制剂中的应用。本发明提供了萝卜硫素及其衍生物在如下1)‑7)中任一种中的应用：1)防治病原细菌；2)提高植物对病原细菌的抗性；3)抑制病原细菌的致病力；4)抑制病原细菌III型分泌系统的功能；5)抑制病原细菌III型分泌系统效应蛋白相关基因的表达；6)抑制病原细菌转录因子hrpL的表达；7)作为病原细菌效应蛋白转录抑制剂。通过实验证明：萝卜硫素及其衍生物可通过特异抑制病原细菌III型分泌系统的转录来抑制病原细菌III型分泌系统的功能，既可抵御病原细菌的入侵又不破坏植物与有益微生物的互作，在防治植物病原细菌中具有广泛的应用前景。

技术领域

本发明属于生物技术领域，具体涉及萝卜硫素及其衍生物在作为细菌效应蛋白转录抑制剂中的应用。

背景技术

植物与病原微生物长期协同进化过程中，逐渐形成了一系列复杂高效的保护机制来抵御病原微生物的侵染，其中植物的次级代谢产物发挥了重要的作用。植物免疫系统被激活后，会诱导其体内具有抗菌活性的次级代谢产物的合成和释放，帮助植物抵御病原微生物的入侵。参与植物天然免疫的次级代谢产物数量巨大且结构各异，根据合成机制及作用方式，将其分成两大类：植物体内组成型储存的抗菌次级代谢产物被称为phytoanticipins；而响应免疫信号重新合成的抗菌次级代谢产物被成为phytoalexins。

Phytoanticipins类抗菌次级代谢产物以活性或非活性前体形式储存在健康植物中，一旦植物受到病原微生物的入侵，就会将其释放出来并发挥作用。皂苷(saponins)、硫代葡萄糖苷(glucosinolates)和青苷(cyanogenic glycosides)是植物体内主要的phytoanticipin。皂苷是苷元为三萜或螺旋甾烷类化合物的一类糖苷，广泛存在于开花植物中。来源于燕麦的燕麦根皂苷(Avenacins)和来源于番茄的α-番茄苷(α-tomatine)在体外具有抑制真菌和卵菌生长的活性。硫代葡萄糖苷是十字花科植物的一类重要次级代谢产物，由不同氨基酸衍生而来，根据其侧链不同被分为脂肪族、芳香族和吲哚族三大类。异硫氢酸酯(isothiocyanate)是由甲硫氨酸衍生来的脂肪族硫代葡萄糖苷，在体外具有抑制真菌、细菌和昆虫等病原微生物生长的活性。同时，异硫氢酸酯在抵御拟南芥非寄主菌的侵染中也发挥重要作用。PEN2和单加氧酶CYP81F2是催化吲哚族硫代葡萄糖苷合成的关键蛋白，其双突变体表现出对大麦白粉菌(Blumeria graminis f.sp.hordei)、豌豆白粉菌(Erysiphe pisi)和大豆疫酶(Phytophthora brassicae)等病原微生物抗性缺失的表型。

Phytoalexins是植物受到病原微生物胁迫后重新合成的一类次级代谢产物。目前，十字花科植物中发现的phytoalexins约有44种，包括camalexin、spirobrassinin、rutalexin和brassinin等，其中对camalexin的合成通路及作用机制研究得比较深入。Camalexin是一种重要的植保素，多种病原微生物(如细菌、卵菌、真菌和病毒)都能诱导其产生，与吲哚族硫代葡萄糖苷类似，Camalexin也衍生于色氨酸且在抑制真菌等病原微生物在植物细胞内的生长及向周围细胞的扩展中发挥重要作用，其产生依赖于单加氧酶CYP71B15和CYP71A13。

尽管目前发现的植保素种类繁多，结构、合成途径及作用对象各异，但其基本作用机制类似，即通过抑制病原微生物的基本生命活动来杀灭病原菌，靶标单一。如：Camalexin是一类膜干扰素，能够破坏细菌和真核生物细胞膜的完整性，而brassinin是一种线粒体抑制剂和抗氧化剂，能抑制线粒体的功能。传统植保素的缺点在于对作用对象没有选择性，在杀灭病原微生物的同时也破坏了环境中的有益微生物，而且容易导致抗药性。