帕克素是由嗜线虫致病杆菌(Xenorhabdus nematophila)产生的广谱抗生素,其结构为含有氨基酸与羧酸杂合体的苯并吡喃酮衍生物,对大多数G+菌和少数G?菌及多种真菌具有较好抑制作用。在农业上,帕克素对疫霉属真菌有强烈的抑制作用,能有效控制辣椒疫霉、马铃薯疫霉等真菌病害,具有良好的应用前景。因此,有必要对帕克素的作用机理进行研究;该机理的研究将不仅为帕克素在农业病害防治中的应用提供理论指导,而且也有助于了解帕克素结构与功能的关系,并为此类衍生物的设计、合成及结构改造提供理论依据。本文以辣椒疫霉菌为研究对象,同时借助抗生素研究的模式菌枯草芽孢杆菌,从细胞、亚细胞、分子水平上对帕克素作用机理进行了研究,实验结果如下:1.结合辣椒疫病发生的特点,从植物病理学和微生物学的角度研究了帕克素治疗辣椒疫病的作用机理,发现帕克素不仅能够显著地抑制辣椒疫霉菌菌丝的生长,并且对辣椒疫霉菌孢子囊的产生、游动孢子的释放、游动孢子的游动性、休眠孢子的萌发及致病性均有不同程度的抑制作用,能有效地治疗疫病。2.在帕克素的作用下,辣椒疫霉菌菌丝生长缓慢,菌落稀疏,生长明显受到抑制,光学显微镜观察发现帕克素处理后的辣椒疫霉菌菌丝普遍缢缩、菌丝分支间距加大、质壁分离明显、原生质体凝集。透射电镜下亦见明显的质壁分离现象、细胞内成份固缩成团块状、细胞壁的电子密度降低。3.帕克素处理辣椒疫霉菌菌丝后,细胞膜的通透性没有改变,说明帕克素的靶标不是细胞膜。帕克素对辣椒疫霉菌菌丝的呼吸作用有一定影响,但作用较弱。4.由于辣椒疫霉菌的基因组未知,而抗生素作用机理研究的模式菌一般为枯草芽孢杆菌,因此,本文采用基因芯片技术研究了帕克素对枯草芽孢杆菌168基因表达谱的影响。芯片杂交得到的数据分析得到上调2倍以上的基因480个,下调2倍以上的基因479个。以这859个基因作为研究对象,分析帕克素对枯草芽孢杆菌168的作用方式;该859个基因与Hutter等研究的37个抗生素的相应基因的表达数据的聚类分析结果表明,帕克素与蛋白合成抑制剂基因表达情况相似。进一步对这些基因的功能进行分析,发现帕克素导致下调的基因主要涉及氨基酸合成、物质转运及氨酰tRNA合成酶以及类型I热激蛋白,上调的基因主要涉及趋化反应及嘌呤核苷酸。根据芯片数据我们推测,帕克素作为竞争性抑制剂抑制精氨酰tRNA合成酶的活性,进而影响蛋白质的合成。选取了6个代表不同生物过程的基因,用Real-time RT-PCR技术验证其在枯草芽孢杆菌中的表达量,结果表明Real-time RT-PCR结果与基因芯片分析结果一致。综上所述,帕克素能引起辣椒疫霉菌质壁分离、细胞质凝聚及菌丝分支距离增加等形态变化,影响辣椒疫霉菌孢子囊的产生、游动孢子的释放、游动孢子的游动性、休眠孢子的萌发及致病性,对辣椒疫霉菌菌丝的呼吸作用有一定的影响;从帕克素对枯草芽孢杆菌基因表达的分析,推测帕克素是一种蛋白质合成抑制剂,其靶标为精氨酰-tRNA合成酶。