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本研究采用分离自染病黑麦草的瓜果腐霉(Pythium aphanidermatum)PA1菌株,对其液体发酵后的次生代谢产物进行了除草活性测定,发现瓜果腐霉的除草活性物质主要存在于菌丝体中,仅有少量分泌到PD培养基中。经过薄层层析、柱层析、高效液相色谱法(HPLC)进行分离,得到了纯度大于99%的除草活性物质组分。瓜果腐霉粗毒素在较低浓度下可以抑制马唐草的生长且作用明显,且马唐叶片颜色逐渐变为红色;在较高浓度下马唐植株在72 h内死亡。高效液相色谱法分析表明经过硅胶层析柱分离得到的组分主要有7个物质的吸收峰存在,其中编号为140827-3的物质含量最高。经过质谱和核磁分析表明该物质分子量为:691.44,其为:具有长脂肪链的醇酸类物质。 为了开发出新的具有除草活性的物质,本实验室对前期从瓜果腐霉中分离得到的具有强除草活性的阿魏酸进行分子改造。并采用小杯法、茎叶处理法,以马唐、马齿苋和播娘蒿为供试杂草对所合成的化合物进行了除草活性测定。本试验合成得到的化合物包括:4-羟基-3-甲氧基肉桂酸乙酯、4-羟基-3-甲氧基肉桂酸邻氯苯胺、4-羟基-3-甲氧基肉桂酸酰肼、4-羟基-3-甲氧基肉桂酸叔丁酯、4-乙酰氧基-3-甲氧基肉桂酸、2,3-二溴-3-(4-羟基-3-甲氧基苯基)丙酸、3-(4-羟基-3-甲氧基苯基)丙炔酸、5,7-二羟基-4-(4-羟基-3-甲氧基苯基)-2H-1-苯并吡喃-2-酮和3-(4-羟基-3-甲氧基苯基)丙炔酰氯共9种化合物,其回收率分别为96.81%、97.39%、82.20%、75.67%、98.29%、94%、62%、40%、52%。4-羟基-3-甲氧基肉桂酸酰肼和4-乙酰氧基-3-甲氧基肉桂酸对马齿苋胚根的抑制活性最强,IC50分别为87.5 mg/L和74.6mg/L,其余3种活性相对较弱;4-羟基-3-甲氧基肉桂酸乙酯和4-乙酰氧基-3-甲氧基肉桂酸分别在500 mg/L和1000 mg/L浓度下可完全抑制播娘蒿和马齿苋胚根、芽的生长,而4-羟基-3-甲氧基肉桂酸邻氯苯胺则在1000 mg/L浓度下可完全抑制播娘蒿胚根的生长。2,3-二溴-3-(4-羟基-3-甲氧基苯基)丙酸、3-(4-羟基-3-甲氧基苯基)丙炔酸、5,7-二羟基-4-(4-羟基-3-甲氧基苯基)-2H-1-苯并吡喃-2-酮和3-(4-羟基-3-甲氧基苯基)丙炔酰氯,4种物质的除草活性并不明显。试验结果说明在阿魏酸分子中的不同位点结合适当的基团结构可以提高或者降低阿魏酸分子的除草活性。 采用同位素相对和绝对定量技术(iTRAQ)测定了4-羟基-3-甲氧基肉桂酸乙酯对拟南芥(Arabidopsis thaliana)的原初作用蛋白。利用本体论数据库(GO数据库)、NCBI数据库和蛋白质碰撞诱导解离数据库(collision-induced dissociation,CID)的共同比较和分析表明4-羟基-3-甲氧基肉桂酸乙酯首先作用于拟南芥呼光呼吸系统,阻碍NAD的功能,使gi|222424504|蛋白水平显著降低;但造成拟南芥死亡的原因是由于4-羟基-3-甲氧基肉桂酸乙酯引起了拟南芥gi|24417236|蛋白质的上调,其上调程度为39.6倍。前者负责与植物细胞内微管相结合,主要促使微管解离抑制微管形成;后者主要通过与丝氨酸型内肽酶相结合降低相关酶活性、抑制磷脂的合成、促进蛋白质的水解。最终在蛋白质gi|222424504|、gi|24417236|的共同作用下造成了拟南芥植株的死亡。 本研究为天然产物除草活性物质的开发研究提供了前体分子结构、为新的除草活性位点的研究提供了物质基础、为新作用位点除草剂的开发提供了一定的指导意义。