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紫茎泽兰（Eupatorium adenophorum Spreng）是一种世界性的外来入侵恶性杂草,目前仍没有找到有效的方法来控制它。令人振奋的是强胜等在1999年从紫茎泽兰致病型链格孢菌（Alternaria alternata（Fr.） Keissler）中分离得到了一种毒素（命名为AAC-toxin）,这种毒素能够引起包括紫茎泽兰在内的许多杂草的褐斑病。这为紫茎泽兰的防除提供了巨大的新的希望.后来证明AAC-toxin就是细交链格孢菌酮酸（Tenuazonic acid,TeA）。自从1957年首次从链格孢菌菌株上分离以来,已经先后在橄榄、向日葵、柑橘、胡椒、高梁、烟草、水稻和紫茎泽兰上发现了这种TeA毒素。长期以来,关于TeA的研究主要集中在来源和动物毒性方面,关于植物活性方面研究十分少见,更没有关于除草活性方面的报道.我们的前期研究表明TeA对广泛的寄主表现出很高的生物活性,能够迅速杀死许多单双子叶植物,这些寄主植物既有杂草也有作物。本论文主要研究TeA的作用靶标和它引起叶片坏死的机理,目的是为利用TeA开发生物源除草剂提供理论依据。首先,我们利用TeA的粗毒素研究了TeA和光合作用之间的关系。结果表明在叶片出现明显的外观伤害之前,TeA处理使叶片的光合放氧速率和表观量子效率明显降低。进一步研究发现TeA主要作用于光合作用光反应的光系统Ⅱ（PSⅡ）,能够完全抑制PSⅡ电子传递活性,对光Ⅰ（PSⅠ）活性影响不大。而且,TeA对光合作用暗反应关键酶RuBPcase、叶绿素含量和叶片总可溶性蛋白含量则没有明显的影响。叶绿素荧光试验结果表明TeA抑制了PSⅡ受体侧电子的传递从而导致PSⅡ光化学效率的降低,但对PSⅡ供体侧的天线色素分子和放氧复合体没有明显的影响。另外,TeA能够强烈的降低叶绿体Mg2+-ATPase活性,对线粒体并没有影响。因此,可以推断PSⅡ受体侧和叶绿体ATPase可能是TeA的2个最重要的作用靶标。这也意味着TeA可能是一个PSⅡ抑制剂。为了进一步研究TeA在PSⅡ上的精确作用靶标,我们应用了快速叶绿素荧光动力学和同位素标记光亲合技术。纯TeA毒素能够完全抑制紫茎泽兰类囊体PSⅡ电子传递活性,半抑制浓度是238μM。来自不同植物的快速叶绿素动力学结果表明TeA在PSⅡ上有几个作用位点.首先,TeA处理导致OJIP曲线发生的最大变化在于TeA加速了J点的快速上升,这一点和传统的PSⅡ除草剂敌草隆作用方式是相同的。这说明TeA最关键和最重要的作用是阻断PSⅡ受体侧电子向QA以后的位置传递。而且进一步证实了TeA对PSⅡ供体侧的天线色素分子和放氧复合体没有影响。与经典的PSⅡ除草剂不同的是TeA处理导致了热反应中心的上升。另外,TeA也可能对FNR活性产生抑制作用。此外,来自碳14标记阿特拉津的竞争结合试验证据表明:TeA和阿特拉津在QB绑定区域上作用的方式是不同的,虽然它们有着共同的作用靶标-QB绑定区域。这说明TeA可能是一种新的天然的PSⅡ抑制剂。除了最主要的位点QB绑定区域外,TeA也可能对叶绿体ATPase和FNR的活性产生一定的抑制作用。十分有意思的是,在链格孢菌引起寄主植物发病过程中为什么它产生的是TeA而不是其它的TeA类似物呢?在植物体内有20多种氨基酸可供选择去合成TeA的吡咯环,然而链格孢菌却利用异亮氨酸合成了这个在5位是异丁基长链的物质—TeA。这个问题要得到解决,我们必须先弄清除TeA在PSⅡ上精确靶标的分子基础。因此我们选择了莱茵藻（包括野生型和5个psbA突变体）这种除草剂靶标研究和光合作用研究的模式材料来探讨TeA同QB绑定区域相互作用的分子基础。叶绿素荧光试验显示TeA抑制了光合电子在PSⅡ受体侧QA到QB之间的传递。来自莱茵藻D1蛋白突变体的证据表明在TeA和QB位点相互作用过程中D1蛋白上的256位氨基酸起着关键的作用。从碳14标记阿特拉津的竞争结合实验、JIP-test分析和D1系列突变体实验结果可以看出:在同QB绑定位点相互作用的过程中,TeA与其它已知的PSⅡ抑制剂有着不同的绑定行为,进一步证明了TeA可能是一种新型的PSⅡ抑制剂。TeA和它的类似物生物活性试验表明3-酰基-5-烷基吡咯烷酮甚至四氨酸或许提供了一种新型光合抑制剂的结构骨架。在植物病害和许多非生物胁迫中细胞死亡总是伴随着活性氧（ROS）的产生而发生。为了进一步阐明TeA引起叶片坏死的机理,我们进行了一系列试验来探究在TeA致病过程中TeA、活性氧产生和细胞死亡的关系。我们的结果表明在TeA引起紫茎泽兰叶片发病的过程中的确产生了活性氧。激光共聚焦的试验结果表明TeA诱导叶肉细胞活性氧产生的最初位点在叶绿体,这个结果在细胞化学染色（CeCl3染色）试验中得了到进一步证实。电子自旋共振（EPR）和活性氧清除剂试验结果表明TeA激发的叶绿体活性氧的最初种类是羟自由基（OH）、单线态氧（1O2）、超氧自由基(O2.-)和过氧化氢（H2O2）。最初产生的活性氧首先对叶绿体结构造成伤害,但没有对细胞中其他细胞器造成氧化伤害。随着ROS弥散到细胞,高浓度的活性氧能够与细胞中许多重要的生物分子象膜脂、色素、蛋白质和氨基酸等发生反应,接着一系列氧化伤害如膜脂过氧化、叶绿素降解、染色质浓缩、细胞结构和功能丧失等相继发生,最终导致细胞坏死。象经典的光合作用除草剂一样,TeA所引起的光氧化伤害是细胞死亡和叶片坏死的主要原因。总之,TeA是一种新型的天然的光合作用抑制剂。TeA能够通过与QB位点结合而诱发叶绿体活性氧的爆发,进而直接导致叶片快速坏死,这个过程主要是一个光氧化损伤的过程。TeA对叶绿体ATPase和FNR活性的影响可能也参入了这个过程。相对于敌草隆和百草枯等单一位点的传统光合作用除草剂而言,一旦TeA进入叶肉细胞后,它的这种多位点作用机制也许能够导致细胞在短时间内产生更多种类和更高水平的活性氧,从而迅速毁坏细胞而杀死杂草。