白叶枯病菌PXO99A次级代谢产物的研究

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黄单胞属(Xanthomonas)细菌在自然界中普遍存在且对动植物都有很大的危害。通过直接杀死病原菌途径出现的防病、治病药物的有效期越来越短,这些现象的出现使人类生命健康受到巨大威胁。大量研究证明,微生物种内和种间都存在群体感应,它通过感知微生物自发产生、释放的一些特定信号分子的浓度变化调节微生物的群体行为,参与包括人类、动植物病原菌致病在内的多种生物学功能的调节,尤其是参与许多病原菌致病因子的表达。因此,控制疾病的一种极具吸引力的方法就是通过控制群体感应系统以达到治疗或辅助治疗的作用。近年在微生物中发现了一系列具有生物活性的物质,它们可作为药物先导化合物。目前对于黄单胞菌群体感应的研究主要集中于基因方面,而对黄单胞菌物质基础方面的研究报道相对较少。Xanthomonas oryzae pv.Oryzae PXO99A属于薄壁菌门、γ变形菌纲、黄单胞菌目、黄单胞菌科、黄单胞属细菌,是目前研究黄单胞菌的三大模式菌株之一。本课题选用它为研究对象,主要展开以下研究:第一部分文献综述本论文通过查阅76篇国内外关于微生物次级代谢产物、群体感应、抗肿瘤、抗感染方面的文献报道,对抗感染治疗现状、抗肿瘤治疗现状、群体感应等方面进行了总结,为微生物次级代谢产物进一步的深入研究和开发提供参考。第二部分Xanthomonas oryzae pv.oryzae PXO99A发酵液次级代谢产物研究本论文首先用Pet、CHCl3、EtOAc、n-BuOH对细菌发酵上清液萃取、减压浓缩得四个不同极性的浸膏,采用GC-MS对不同极性浸膏进行化学成分的分析,大体把握各层中含有的化学成分种类,然后采用重结晶、柱层析技术(正相硅胶柱层析、凝胶柱层析、大孔树脂柱层析、MCI柱层析等)对微生物次级代谢产物进行分离、纯化,并运用波谱学技术(ESI-MS、1H-NMR、13C-NMR、TOCSY、HMBC、HMQC等)和物理化学方法鉴定化合物的结构。从PXO99A细菌发酵上清液中共分离得到20多个化合物。通过核磁数据解析及文献对照,共鉴定出17个化合物的结构和一个混晶的可能结构。包括环二肽类化合物3个:环(脯氨酸-酪氨酸)(1)、环(L-脯氨酸-L-亮氨酸)(2)、环(L-色氨酸-L-酪氨酸)(3);酯类成分4个:邻苯二甲酸二甲酯(4)、吲哚-3-醋酸甲酯(5)、1,3-硬脂酸甘油酯(6)、柠檬酸三乙酯(7);醇类化合物2个:2,3-丁二醇(8)、苯乙醇(9);酰胺类化合物2个:芥酸酰胺(10)、油酸酰胺(11);单糖类化合物2个:β-D-呋喃果糖(12)、α-葡萄糖(13);长链脂肪酸1个:棕榈酸(14);酮类化合物1个:二丙酮醇(15);酚类化合物2个:对羟基苯乙醇(16)、苯酚(17)。混晶可能包含的化合物为环(天冬酰胺-异亮氨酸)(1’)、环(天冬酰胺-缬氨酸)(2’)、环(天冬酰胺-亮氨酸)(3’)、尿嘧啶(4’)。由于该混晶只溶于DMSO、量少且显色剂对其不显色,所以未能将其进行进一步分离。在所鉴定的17个化合物中化合物1-11、14-17为首次在PXO99A菌中发现。自白叶枯病菌PXO99A发酵液中分离得到的化合物主要为环二肽类(1、2、3)、酯类(4、5、6、7)和醇类(8、9)。其中环(脯氨酸-酪氨酸)(1)、环(L-脯氨酸-L-亮氨酸)(2)、环(L-色氨酸-L-酪氨酸)(3)文献报道具有一定的抗肿瘤和抗感染活性,对羟基苯乙醇(8)具有微弱的细胞毒和QS活性,苯乙醇(9)是具有特异性的QS信号分子,棕榈酸(14)具有抗肿瘤活性和诱导内皮细胞和胰岛β细胞的凋亡。创新点:本论文对白叶枯病菌PXO99A次级代谢产物进行物质基础探索,首次通过用四个不同极性对白叶枯病菌PXO99A发酵液进行萃取和分离,为进一步寻求新的、有生物活性的物质奠定基础,也为探索黄单胞菌属细菌次级代谢产物与其发病机理之间的关系提供一定的科学依据。
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