Sr18菌代謝產物對松材線蟲蛋白質和酶活力的影響

侯金麗+馮欣

摘要：基于Sr18菌（Syncephalastrum racemosum）代謝產物在8 h內具有顯著的殺線蟲活性，測定了其在8 h內對松樹線蟲體內總蛋白質含量、SOD、CAT、TChE和ATP酶活性的影響。結果表明，4 h時處理組總蛋白質的含量陡增至0.544 2 mg/mL，顯著高于對照組0.429 1 mg/mL，Sr18菌代謝產物干擾了線蟲體內蛋白質的代謝；在8 h內，處理組的SOD、CAT、TChE和ATP酶這4種酶活性均低于對照組，Sr18菌代謝產物對線蟲體內這4種酶都有不同程度的影響。這一結果為利用Sr18菌代謝產物研究和開發微生物源殺線劑奠定了理論基礎。

關鍵詞：Sr18菌（Syncephalastrum racemosum）代謝產物；線蟲；蛋白質含量；酶活

中圖分類號：S433.89 文獻標識碼：A 文章編號：0439-8114（2014）19-4604-03

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2014.19.025

Effects of Sr18 Fungi Metabolites on the Protein Content and the Enzyme

Activities in the Nematode

HOU Jin-li1，FENG Xin2

（1.Henan Industry and Trade Vocational College， Department of Food Engineering ， Zhengzhou 451191， China；

2.Tianjin Key Laboratory of Animals and Plants Resistance， Tianjin Normal University， College of life science， Tianjin 300387， China）

Abstract： Based on Sr18 fungi metabolites with significant nematicidal activity in 8 h， the effects of this extract were evaluated on the content of total protein， the enzyme activities of SOD， CAT， TChE and ATP in 8 h. The results showed that in 4h， the content of total protein in the treatment group increased sharply to 0.544 2 mg/ml， significantly higher than that of the control group（0.429 1 mg/ml）， indicating that Sr18 fungi metabolites were interfered with the nematode protein metabolism. In 8 h， the enzyme activities of SOD， CAT， TChE and ATP of the treatment group were lower than that of the control group， indicating that Sr18 fungi metabolites had different effects on these four kinds of enzyme in the nematode. It will provide a theoretical basis for developing nematicides with microbial resources.

Key words： Sr18（Syncephalastrum racemosum） fungi metabolites； nematode； protein content； enzyme activities.

植物寄生線蟲是一類世界性分布的重要植物病原體，其寄生范圍廣，不僅對林木的危害十分嚴重，對全世界農作物的生產也構成了嚴重威脅。據統計，全世界植物寄生線蟲不僅造成年經濟損失超過1 000億美元，還給人類和動物帶來嚴重的疾病[1-4]。目前應用最廣泛的化學藥劑產生了環境污染和增強了線蟲抗藥性等諸多問題，化學殺線劑的應用受到一定的限制。隨著人類環保意識的提高，生物防治成為線蟲防治的主導[5]。絲狀真菌Sr18（Syncephalastrum racemosum）是本課題組從土壤中篩選出的一株生防菌，其代謝產物在8 h內具有極強的殺線蟲活性[6]。為進一步明確Sr18對線蟲的毒殺機理，本研究在此基礎上，選定松材線蟲（以下簡稱“線蟲”）為試驗對象，研究了Sr18菌代謝產物在8 h內對線蟲體內總蛋白質含量、保護酶（SOD、CAT）活性、神經系統關鍵酶（TChE）活性和能量產生關鍵酶（ATP酶）活性的影響，為利用該菌研究和開發微生物源殺線劑奠定理論基礎，同時為生物防控線蟲提供了新的途徑和技術支撐。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

Sr18菌種由天津師范大學生命科學學院提供。27 ℃，在PS液體培養基中震蕩培養4 d后，過濾去掉菌體，收集培養液。線蟲由中國林科院森環森保所提供。線蟲用以察氏培養基培養的灰葡萄孢菌 （Batrytis cinerea， BC菌） 避光（26±1） ℃飼養5～7 d。

1.2 試驗方法

1.2.1 線蟲處理方法 采用浸漬處理法。在（26±1）℃的環境下，67 mL Sr18菌代謝產物中加入約100 000條線蟲，然后分別處理0、2、4、6、8 h。在相應PS液體培養基中加入等量的線蟲作為對照。

1.2.2 生理生化指標的測定 分別于試驗設定的時間內將浸漬處理后的線蟲離心收集，置于預冷的滅菌勻漿器中，加入4 mL預冷勻漿緩沖液，反復凍融3次[7]，然后冰上勻漿15 min，漿液進行超聲破碎（破碎條件為超聲破碎10 s，間隔30 s，共30次，功率400 W[8]）。破碎產物以3 000 r/min，4 ℃離心20 min，收取離心后的上清液即為總蛋白質樣品。

蛋白質含量測定采用考馬斯亮蘭G250染色法；過氧化氫酶（Catalase，CAT）活性測定參照文獻[9]；乙酰膽堿酯酶（Acetylcholinesterase，AchE）、超氧化物歧化酶（Superoxidedismutase，SOD）、超微量ATP酶活性測定采用南京建成生物工程研究所生產的試劑盒。

2 結果與分析

2.1 Sr18菌代謝產物對線蟲體內蛋白質含量的影響

Sr18菌代謝產物在不同時間對線蟲體內蛋白質含量的影響見圖1。由圖1可知，在處理2 h左右，Sr18菌代謝產物處理的線蟲體內總蛋白質含量和對照相比沒有明顯差異，當處理時間延長到3～4 h，可以檢測到Sr18菌代謝產物處理的線蟲體內總蛋白質含量急劇升高至0.544 2 mg/mL，而且明顯高于正常培養情況下的線蟲體內總蛋白質含量0.429 1 mg/mL。在4～6 h，Sr18菌代謝產物處理的線蟲體內總蛋白質量急劇下降，與對照組線蟲的總蛋白質含量相比沒有明顯差異。隨著處理時間的延長，Sr18菌代謝產物處理的線蟲體內總蛋白質含量和對照組逐漸趨于一致。各項數據表明，在短時間內，線蟲對于Sr18菌代謝產物具有一個明顯的應激反應，這主要表現為短時間內蛋白質大量的合成和降解。

2.2 Sr18菌代謝產物對SOD活性的影響

Sr18菌代謝產物在不同時間對線蟲體內SOD活性的影響見圖2。由圖2可知，在0～4 h內，Sr18菌代謝產物處理的線蟲體內SOD活性沒有明顯的變化，但對照組的SOD活性有一個明顯升高和下降的改變。在4～8 h內Sr18菌代謝產物處理的線蟲體內SOD活性和相應對照組SOD活性的變化趨勢基本保持一致。從總體SOD活性高低來看，Sr18菌代謝產物處理的線蟲體內SOD活性在處理時間內明顯低于對照組。這表明，Sr18菌代謝產物具有抑制線蟲體內SOD活性的功能。

2.3 Sr18菌代謝產物對CAT活性的影響

Sr18代謝產物在不同時間對線蟲體內CAT活性的影響見圖3。由圖3可知，處理組和對照組線蟲體內CAT活性，隨處理時間的不同在8 h內的變化規律基本相似。即在0～2 h內呈上升趨勢，在2～8 h呈下降趨勢。在2～4 h內處理組與對照組相比CAT活性急速下降，說明Sr18菌代謝產物抑制了CAT的活性，但4 h后，CAT活性的下降趨于平緩，說明隨處理時間的增加CAT活性受抑制程度基本相同即達到了最大效果。

當線蟲體內的CAT活性被抑制時，會使線蟲體內廣泛存在的活性氧暴增，導致自由基增多，造成對細胞結構的損傷，特別是生物膜中不飽和脂肪酸的過氧化作用導致機體內過氧化脂質生成，致使細胞膜的流動性降低，核酸和染色體被破壞[10，11]。

2.4 Sr18菌代謝產物對TChE活性的影響

Sr18菌在不同時間對線蟲體內TChE活性的影響見圖4。由圖4可知，處理組和對照組的線蟲體內TChE活性的變化趨勢基本相同，維持在相對穩定的狀態。但處理的線蟲體內TChE活性始終低于對照的線蟲，這說明Sr18菌代謝產物對TChE有顯著的抑制作用，且隨著時間的變化，TChE活性受抑制程度基本相同。

2.5 Sr18菌代謝產物對線蟲體內ATP酶活性的影響

Sr18代謝產物在不同時間對線蟲體內ATP活性的影響見圖5。由圖5可知，處理組和對照組的線蟲，在0～6 h這段時間內，體內ATP酶活性維持在相對穩定的狀態。處理組線蟲體內ATP酶活性低于對照組，說明Sr18代謝產物抑制了ATP酶的活性。但處理的線蟲在8 h時，體內ATP酶的活性顯著降低，表明長時間處理能更大限度地抑制ATP酶地活性。

3 小結與討論

3.1 Sr18菌代謝產物對線蟲體內蛋白質含量有較大影響

Sr18菌代謝產物對線蟲體內蛋白質含量有重要的影響，在4 h時，處理組總蛋白質含量與對照組相比有顯著差異，4 h時處理組比對照組的線蟲明顯活躍，這可能與4 h時總蛋白質的含量陡增有關。而在其他時間則基本保持一致，在2～4 h這段時間內處理組線蟲在逆境情況下可能發生相應的應激反應，合成某些新的蛋白質來抵抗不利的外界環境，但隨著處理時間的增加含量逐漸降低，這可能是處理組線蟲體內的某些蛋白質在代謝產物處理過程中分解受阻，在體內大量積累，但隨著處理時間的加長蛋白質分解又恢復正常所造成的。有關更深層次的原因有待進一步研究。

3.2 Sr18菌代謝產物對線蟲體內SOD、CAT活性的影響

Sr18菌代謝產物對線蟲體內超氧化物歧化酶（SOD）活性的影響結果看，處理組和對照組線蟲體內SOD活性在8小時內的變化規律基本相似，即先呈下降趨勢后呈上升趨勢。在整個變化過程中處理組SOD活性明顯低于對照組，表明菌代謝產物抑制線蟲體內SOD的活性。但由于處理后的線蟲體內的SOD活性受抑制，不能及時有效的清除氧自由基，從而造成超氧陰離子的大量堆積，對線蟲機體造成毒性，干擾細胞正常的生理代謝，從而破壞線蟲了抗氧化保護酶系[12]。

試驗結果表明，Sr18菌代謝產物能顯著抑制線蟲的SOD和CAT活性，對線蟲機體造成毒性，使線蟲體內廣泛存在的活性氧暴增，導致自由基增多，使細胞膜產生過氧化，導致細胞膜破壞和損傷[10，11]，最終導致線蟲死亡。

3.3 Sr18菌代謝產物對線蟲體內TChE、ATP酶活性的影響

在Sr18菌代謝產物對線蟲體內TChE活性試驗中，中毒線蟲起初表現為蟲體扭曲、顫抖、痙攣，接著線蟲游動緩慢、扭動身軀，最后反應遲鈍、偶爾扭動身軀，直至死亡，蟲體僵直。由此可以推測，Sr18菌代謝產物對線蟲體內TChE活性的顯著抑制，導致乙酰膽堿積累，造成突觸間隙的乙酰膽堿持續處于高濃度，使突觸后膜上的乙酰膽堿受體長時間處于活化狀態，從而阻斷了神經傳遞，引起中毒反應[13]。

從試驗結果看，在8 h時ATP酶活性具有突然顯著降低（ATP酶是能量轉換的關鍵酶，可分解ATP成ADP和Pi，放出大量的能量），有可能是由乙酰膽堿的積累造成線蟲機體過度興奮，能量供給不上，造成線蟲痙攣、麻痹，影響了線蟲體內的正常代謝，從而影響其生命力，嚴重時導致線蟲死亡。由此，可推測Sr18菌代謝物活性物質具有神經遞質抑制作用，這一點從Sr18菌代謝物活性物質的室內殺線蟲活性測定得到證實，因為作用于神經系統的物質，其毒殺作用的特點是快速擊倒和殺死作用，而Sr18菌代謝物活性物質對松材線蟲處理24 h死亡率達100%[6]。

綜上所述，Sr18菌代謝產物的活性物質對這4種酶都有不同程度的抑制作用，這說明Sr18菌代謝產物對線蟲的致死作用有可能是綜合性的，是通過不同方面和不同系統作用的結果，它們之間是相互關聯和相互影響，而有關更深層次的問題有待進一步研究。

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在Sr18菌代謝產物對線蟲體內TChE活性試驗中，中毒線蟲起初表現為蟲體扭曲、顫抖、痙攣，接著線蟲游動緩慢、扭動身軀，最后反應遲鈍、偶爾扭動身軀，直至死亡，蟲體僵直。由此可以推測，Sr18菌代謝產物對線蟲體內TChE活性的顯著抑制，導致乙酰膽堿積累，造成突觸間隙的乙酰膽堿持續處于高濃度，使突觸后膜上的乙酰膽堿受體長時間處于活化狀態，從而阻斷了神經傳遞，引起中毒反應[13]。

從試驗結果看，在8 h時ATP酶活性具有突然顯著降低（ATP酶是能量轉換的關鍵酶，可分解ATP成ADP和Pi，放出大量的能量），有可能是由乙酰膽堿的積累造成線蟲機體過度興奮，能量供給不上，造成線蟲痙攣、麻痹，影響了線蟲體內的正常代謝，從而影響其生命力，嚴重時導致線蟲死亡。由此，可推測Sr18菌代謝物活性物質具有神經遞質抑制作用，這一點從Sr18菌代謝物活性物質的室內殺線蟲活性測定得到證實，因為作用于神經系統的物質，其毒殺作用的特點是快速擊倒和殺死作用，而Sr18菌代謝物活性物質對松材線蟲處理24 h死亡率達100%[6]。

綜上所述，Sr18菌代謝產物的活性物質對這4種酶都有不同程度的抑制作用，這說明Sr18菌代謝產物對線蟲的致死作用有可能是綜合性的，是通過不同方面和不同系統作用的結果，它們之間是相互關聯和相互影響，而有關更深層次的問題有待進一步研究。

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綜上所述，Sr18菌代謝產物的活性物質對這4種酶都有不同程度的抑制作用，這說明Sr18菌代謝產物對線蟲的致死作用有可能是綜合性的，是通過不同方面和不同系統作用的結果，它們之間是相互關聯和相互影響，而有關更深層次的問題有待進一步研究。

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