多级联合筛选及表观遗传修饰策略下海洋真菌新颖抗青枯菌产物研究

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    41806194
  • 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:
    D0604.生物海洋学与海洋生物资源
  • 结题年份:
    2021
  • 批准年份:
    2018
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2019-01-01 至2021-12-31

项目摘要

Marine fungi have been a hotspot for study of new antibacterial biopesticides, as they can produce secondary metabolites with novel structures and potential bioactivities endowed by the unique marine environment. Bacterial wilt is an important soil-borne disease on plants caused by Ralstonia solanacearum, and it is desiderate to develop new type of antibacterial pesticides toward bacterial wilt, as there are no very effective agents to control the disease. In our previous work, a marine-derived fungal strain, Fusarium equiseti D39, attracted our attention because the extract of the fungal culture showed obvious antibacterial activity against R. solanacearum, and the structures of the secondary metabolites were novel. In this research proposal, based on the exiting work, bioassay-LCMS-NMR multistage-combinatorial screening and epigenetic modification will be applied to improve the discovery probability and efficiency of the antibacterial new compounds. Epigenetic modification and fermentation optimization should be performed on the target strain, and multistage-combinatorial screening should be used to choose the optimal fermentation conditions with the selected modification agent. The secondary metabolites will be isolated and identified from the fermentation broth, and be evaluated for their antibacterial activity. The bioactive compounds will be modified by chemical methods in order to discuss their structure-activity relationships. The antibacterial mechanisms of bioactive compounds will be preliminary investigated at last. The above research will provide basic material for the discovery of new antibacterial pesticides toward bacterial wilt with high efficiency and low toxicity.
海洋独特的水体环境赋予了栖息其中的海洋真菌能够产生结构新颖、活性多样的次级代谢产物,已成为抗细菌生物农药研发的新热点。青枯病是由青枯雷尔氏菌引起的一类十分严重的细菌性植物土传病害,目前尚无有效的防治药剂,亟需研发新型抗青枯病农药。我们在前期工作中筛选获得了一株海洋真菌Fusarium equiseti D39,其发酵粗提物具有显著的抗青枯菌活性,且次级代谢产物结构类型新颖。本项目拟在已有的工作基础上,采用bioassay-LCMS-NMR多级联合筛选及表观遗传修饰策略,提高活性新化合物的发现概率和效率。对目标菌株进行表观遗传修饰和发酵优化,运用多级联合筛选策略确定最优发酵条件;进而开展新颖抗菌活性化合物的分离鉴定和活性测定;对活性化合物进行结构修饰并系统分析构效关系;最后,初步探讨活性化合物的抗菌作用机制。本项工作可为新颖高效低毒抗青枯病农药的发现提供基础资料。

结项摘要

海洋独特的水体环境赋予了栖息其中的海洋真菌能够产生结构新颖、活性多样的次级代谢产物,已成为生物农药研发的新热点。本项目采用Bioassay-LCMS-NMR的多级联合手段,筛选出3株抗菌活性显著的海洋真菌Fusarium equiseti D39,Aspergillus sp. D40和Aspergillus versicolor D5,对其次级代谢产物进行研究,并评价其抗青枯菌等植物病原细菌、真菌及除草等农用生物活性。同时,对F. equiseti D39进行了表观遗传修饰,在添加最优试剂丁酸钠的条件下进行了规模化发酵。从3株海洋真菌及其表观遗传修饰发酵产物中共分离鉴定化合物60个,其中新化合物14个,结构类型包括聚酮、生物碱、甾体、脂肪酸和核苷等。首次获得了含有三环[7.2.1.02,7]十二烷骨架和6/6/5环体系的3-decalinoyltetramic acid(3DTA)类化合物decalintetracids A和B,并通过HPLC-ECD、ECD计算、NMR计算的方法确定了化合物的绝对构型。同时,推测了该类化合物的生物合成途径和互变机理。针对结构新颖的fusarisetins类化合物,采用VCD计算和X-Ray单晶衍射的方法确定了其极具挑战性的绝对构型。在生物活性测试中,14个化合物表现出了不同程度的抗菌和除草活性。其中,新骨架化合物decalintetracids A和B对绿苋和反枝苋的种子生长具有明显的抑制作用。Equisetin类化合物不仅具有显著的除草活性,同时能够破坏细菌细胞的超微结构,发挥抗菌活性。针对强活性equisetin,开展了OSMAC发酵优化,使其产量达到59.85 mg/L。呋喃酮类化合物penicillic acid具有显著的抗植物病原细菌活性,对烟草青枯病菌等6种细菌均有不同程度的抑制作用,IC50为11.6–58.2 μg/mL。喹啉生物碱3,6-O-dimethylviridicatin具有显著的抗植物病原细菌活性,对青枯雷尔氏菌和野油菜黄单胞菌的MIC分别为50和100 µg•mL-1。Xanthone类化合物versicone L对灰葡萄孢的最小抑菌浓度达到152 µM;Sterigmatocystin对灰葡萄孢的最小抑菌浓度达到38.3 µM,活性是多菌灵的30倍。本研究为新型生物农药的开发提供了化合物基础。

项目成果

期刊论文数量(10)
专著数量(0)
科研奖励数量(2)
会议论文数量(0)
专利数量(2)
海洋真菌次级代谢产物在植物保护中的研究与应用
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    中国生物防治学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    王丹;芶剑渝;韩小斌;黄瑞环;刘京;彭玉龙;赵栋霖;张成省
  • 通讯作者:
    张成省
Bioactive 3-Decalinoyltetramic Acids Derivatives From a Marine-Derived Strain of the Fungus Fusarium equiseti D39
来自海洋来源的木贼镰刀菌 D39 菌株的生物活性 3-十氢化四酸衍生物
  • DOI:
    10.3389/fmicb.2019.01285
  • 发表时间:
    2019-06-07
  • 期刊:
    FRONTIERS IN MICROBIOLOGY
  • 影响因子:
    5.2
  • 作者:
    Zhao, Donglin;Han, Xiaobin;Zhang, Chengsheng
  • 通讯作者:
    Zhang, Chengsheng
Herbicidal and Antifungal Xanthone Derivatives from the Alga-Derived Fungus Aspergillus versicolor D5
来自藻类真菌 Aspergillus versicolor D5 的除草和抗真菌呫吨酮衍生物
  • DOI:
    10.1021/acs.jafc.0c04265
  • 发表时间:
    2020-10-07
  • 期刊:
    JOURNAL OF AGRICULTURAL AND FOOD CHEMISTRY
  • 影响因子:
    6.1
  • 作者:
    Zhao, Dong-Lin;Han, Xiao-Bin;Zhang, Cheng-Sheng
  • 通讯作者:
    Zhang, Cheng-Sheng
Potent Phytotoxic Harziane Diterpenes from a Soft Coral-Derived Strain of the Fungus Trichoderma harzianum XS-20090075
来自软珊瑚衍生真菌哈茨木霉 XS-20090075 菌株的强效植物毒性哈茨二萜
  • DOI:
    10.1038/s41598-019-49778-7
  • 发表时间:
    2019-09-16
  • 期刊:
    SCIENTIFIC REPORTS
  • 影响因子:
    4.6
  • 作者:
    Zhao, Dong-Lin;Yang, Lu-Jia;Wang, Chang-Yun
  • 通讯作者:
    Wang, Chang-Yun
Antifungal Nafuredin and Epithiodiketopiperazine Derivatives From the Mangrove-Derived FungusTrichoderma harzianumD13
来自红树林源真菌哈茨木霉 D13 的抗真菌萘呋定和环硫二酮哌嗪衍生物
  • DOI:
    10.3389/fmicb.2020.01495
  • 发表时间:
    2020-06-26
  • 期刊:
    FRONTIERS IN MICROBIOLOGY
  • 影响因子:
    5.2
  • 作者:
    Zhao, Dong-Lin;Zhang, Xi-Fen;Zhang, Cheng-Sheng
  • 通讯作者:
    Zhang, Cheng-Sheng

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其他文献

一株肉芝软珊瑚来源的真菌Alternaria sp.次级代谢产物及其抗菌活性
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    中国科技论文在线
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    郑彩娟;邵长伦;黄国雷;赵栋霖;王开玲;王长云
  • 通讯作者:
    王长云

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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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