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植物病原线虫可以寄生于植物各种组织,严重影响作物的生长,已成为农业生产上的第二大病害,其防治迫在眉睫。植物源农药源于自然,对环境影响较小且不易使线虫产生抗药性,如印楝素、除虫菊酯、鱼藤酮等已用于农业生产。因此,从植物中分离提取结构新颖且杀线虫活性好的小分子化合物并将其开发成绿色农药,对于线虫病的防治具有重要意义。本论文利用模式生物秀丽隐杆线虫(Caenorhabditis elegans),对所在课题组分离得到的790个植物源化合物进行杀线虫活性筛选,希望发现一些对病原线虫毒性高,对非靶标生物毒性低的植物源农药先导分子,并探索重点化合物的杀线虫活性机制,为推动绿色农药的发展奠定基础。结果共发现11个活性化合物,并对重点分子1,4-萘醌(1,4-naphthoquinone,1,4-NQ)进行杀线虫机理研究,发现1,4-NQ可以通过刺激机体产生氧化应激并激活胰岛素信号通路进而发挥其杀虫活性。论文共分三章: 第一章植物源化合物杀线虫活性筛选。以L4期C.elegans为模型对所在研究组分离得到的790个植物源化合物进行杀线虫活性筛选,得到活性较好的化合物11个。对其中的4个化合物2014023、2014027、2014028和2013026进行J2期南方根结线虫(Meloidogyne incognita)杀虫活性以及C.elegans虫卵孵化抑制活性筛选。根据化合物活性及获取难易程度,最终确定2014028(1,4-萘醌)为进一步研究的目标小分子活性化合物。 第二章1,4-萘醌杀线虫机理研究。通过将L1、L2-L3、L4期线虫与1,4-NQ共培养,发现1,4-NQ对L1期线虫毒性最强,故选取L1期线虫作为机理研究模型展开研究。首先利用活性氧检测试剂Carboxy-H2DCFDA对1,4-NQ处理后的L1期线虫体内活性氧含量进行检测,发现相对于空白和阳性对照(甲萘醌),1,4-NQ可以快速刺激机体产生大量的活性氧,并且1,4-NQ处理过的线虫体内活性氧消除速率要低于甲萘醌处理的线虫。然后对1,4-NQ处理后线虫体内与活性氧消除相关的超氧化物歧化酶(Superoxide Dismutase,SOD)以及过氧化氢酶(Catalase,CAT)的活性进行检测,发现1,4-NQ处理会干扰线虫体内SOD和CAT活性,从而影响活性氧的消除。体内过多的活性氧会导致机体产生氧化应激,引起蛋白损伤。通过qRT-PCR实验,发现与损伤蛋白修复相关的热休克转录因子信号通路相关基因(hsf-1、hsp-16.1、hsp-16.49、sip-1以及daf-21)均表达上调,说明1,4-NQ激活了热休克转录因子信号通路,同时也间接说明了线虫体内蛋白稳态受到损害以及氧化应激的存在。最后利用qRT-PCR技术以及线虫突变株,还发现胰岛素信号通路与1,4-NQ杀虫活性相关,1,4-NQ可以通过激活胰岛素信号通路,抑制DAF-16下游抗性基因的表达,从而削弱线虫对1,4-NQ的抗性,发挥杀线虫活性。综上所述,1,4-萘醌很可能是通过诱导机体产生氧化应激并激活胰岛素信号通路进而发挥其杀虫活性。 第三章杀线虫植物研究进展。对杀线虫植物资源种类、不同类型植物源杀线虫化学活性成分以及印楝素、鱼藤酮、除虫菊酯等的杀虫机理研究进展进行了综述。