二甲基三硫抑制黄曲霉菌生长和产毒的分子机制研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    31701740
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    25.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    C1401.植物病理学
  • 结题年份:
    2020
  • 批准年份:
    2017
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2018-01-01 至2020-12-31

项目摘要

Aspergillus flavus and the produced highly carcinogenic aflatoxins cause great damage to crop production and human health. Nowadays the control of this pathogen and aflatoxins at pre- and post-harvest has been being a hot research topic. Acetyl-CoA carboxylase (ACC) catalyzed the carboxylation of acetyl-CoA to produce malonyl-CoA, which is the first and speed-determining step in fatty acid biosynthesis pathway (for cell membrane biosynthesis) and aflatoxins biosynthesis pathway. ACC plays an important role in the growth and aflatoxins production of A. flavus. It has been proved that one marine bacterial strain YM8 was effective in inhibiting the growth of A. flavus and aflatoxins production by the emitting of volatile dimethyl trisulfide (DMTS). DMTS can dramatically inhibit the enzyme activity of ACC, and significantly reduce the expression of ACC and other important genes in fatty acid biosynthesis pathway and aflatoxins biosynthesis pathway, and further prevent the growth and aflatoxins production. Hence, the enzyme activity of ACC is the potential inhibitory mechanism of DMTS. Based on that we will construct the mutant of ACC enzyme, and reveal the same changes at the characters of phenotype, cell ultra-structure, gene expression, enzyme activity and metabolite production activity with the A. flavus treated with DMTS. Finally, we will reveal that ACC enzyme is the main inhibitory mechanism of DMTS against A. flavus and aflatoxin. The completion of this project will be helpful for the exploitation of novel biocontrol agents.
黄曲霉菌及其产生的强致癌性黄曲霉毒素对粮食生产和人类健康危害严重,其田间和储藏期的安全防控是目前研究的热点。乙酰辅酶A羧化酶(ACC酶)催化乙酰辅酶A转化为丙二酰辅酶A,是脂肪酸生物合成(细胞膜合成)和黄曲霉毒素生物合成通路的首步反应和限速步骤,在黄曲霉菌的生长和产毒中至关重要。海洋细菌YM8产二甲基三硫(DMTS),可高效抑制储藏期黄曲霉菌的生长和黄曲霉毒素的产生,酶活性与转录组学分析表明,DMTS显著抑制了ACC酶的活性,及其参与的脂肪酸生物合成和黄曲霉毒素生物合成中关键基因的表达,ACC酶活性受抑制是黄曲霉菌停止生长和产毒的关键原因,为DMTS抑菌的潜在分子机制。本项目通过构建黄曲霉菌ACC酶功能缺失突变体,验证其与DMTS处理黄曲霉菌,在表型、细胞结构、基因表达、酶活性和代谢水平的相同变化规律,揭示ACC酶为DMTS抑菌的关键分子靶点,本项目的完成为新型生防菌剂的研发提供重要依据。

结项摘要

黄曲霉菌可侵染粮食和油料作物,并产生强致癌性黄曲霉毒素,对食品安全和人类健康危害严重,其安全防控,是目前急需解决的关键问题。研究结果显示,乙酰辅酶A羧化酶(Acetyl-CoA carboxylase, ACC)催化乙酰辅酶A转化为丙二酰辅酶A,是脂肪酸生物合成和黄曲霉毒素生物合成的首步反应和限速步骤,对黄曲霉菌的生长(细胞膜合成)和毒素的产生至关重要。海洋菌 YM8 产生的小分子物质二甲基三硫(DMTS),能够结合ACC酶,使酶活性由377.62降至191.42U/g ,显著下调脂肪酸生物合成和黄曲霉毒素生物合成途径中的关键基因表达量,并最终抑制菌丝生长和毒素的合成。由此推断,ACC酶可能为DMTS抑制黄曲霉菌生长和产毒的作用靶点。实验证明ACC基因为致死基因,在黄曲霉菌和禾谷镰刀菌中无法获得基因缺失突变体,进而采用同源建模和分子对接实验,证明DMTS与ACC酶存在互做,有5个结合位点,41个潜在的互做氨基酸靶点,且多数氨基酸位点在多种不同真菌生物中具有高度保守性,与DMTS的广谱抑菌性相验证。互做氨基酸位点的获得,为鉴定DMTS抑菌分子靶点的提供数据支持.此外,课题组5株新型的抑制储藏期黄曲霉菌生长和产毒的功能微生物,并鉴定功能活性物质,验证抑菌作用效果,相关成果已发表论文并申请国家发明专利,为新型生物抑菌剂的开发和应用提供新的材料。

项目成果

期刊论文数量(6)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(3)
枯草芽胞杆菌WY8-7的溶磷、抑菌及促生长作用
  • DOI:
    10.7685/jnau.201811031
  • 发表时间:
    2019-07
  • 期刊:
    南京农业大学学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    宫安东;孔宪巍;翟新可;路亚南;文淑婷;张静柏
  • 通讯作者:
    张静柏
Antifungal activity of volatile emitted from Enterobacter asburiae Vt-7 against Aspergillus flavus and aflatoxins in peanuts during storage
阿氏肠杆菌Vt-7挥发物对花生贮藏期间黄曲霉和黄曲霉毒素的抑菌活性
  • DOI:
    10.1016/j.foodcont.2019.106718
  • 发表时间:
    2019-12-01
  • 期刊:
    FOOD CONTROL
  • 影响因子:
    6
  • 作者:
    Gong, An-Dong;Dong, Fei-Yan;Liao, Yu-Cai
  • 通讯作者:
    Liao, Yu-Cai
吡咯伯克霍尔德菌WY6-5产二甲基二硫对储藏期花生黄曲霉及毒素的抑制作用
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    中国农业科学
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    宫安东;董飞燕;吴楠楠;孔宪巍;赵倩;闫建丽;Cheelo DIMUNA
  • 通讯作者:
    Cheelo DIMUNA
Inhibitory Effect of Volatiles Emitted From Alcaligenes faecalis N1-4 on Aspergillus flavus and Aflatoxins in Storage
粪产碱菌N1-4挥发物对贮藏中黄曲霉和黄曲霉毒素的抑制作用
  • DOI:
    10.3389/fmicb.2019.01419
  • 发表时间:
    2019-06-25
  • 期刊:
    FRONTIERS IN MICROBIOLOGY
  • 影响因子:
    5.2
  • 作者:
    Gong, An-Dong;Wu, Nan-Nan;Liao, Yu-Cai
  • 通讯作者:
    Liao, Yu-Cai
吡咯伯克霍尔德菌WY6-5的溶磷、抑菌与促玉米生长作用研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    中国农业科学
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    宫安东;朱梓钰;路亚南;万海燕;吴楠楠;CheeloDimuna;龚双军;文淑婷;侯晓
  • 通讯作者:
    侯晓

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其他文献

上海地区小麦赤霉病菌群体分析
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    上海农业学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    张建周;郜振;吴楠楠;杨宪立;张静雅;宫安东;王建华
  • 通讯作者:
    王建华

其他文献

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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

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          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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