分离自商陆的根际真菌SL-30杀灭钉螺作用研究

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钉螺是日本血吸虫的唯一中间宿主,因此杀灭钉螺是预防和控制血吸虫病流行的重要措施之一。目前使用的灭螺药物不同程度地存在成本高昂、选择性较弱、持久性差、易造成环境污染等不足,限制了其广泛应用。本研究从植物根际环境筛选杀螺活性微生物,旨在寻找高效安全的微生物来源杀螺活性成分,并探索杀螺活性微生物可行的原位应用方式,以补充化学灭螺药物的不足。主要结果如下:1、对14种具有杀螺活性的药用植物的根际土进行微生物分离,最终从商陆根际分离筛选到一株具有显著杀螺活性的真菌菌株SL-30,其4%发酵液24 h杀螺率达100%,且该浓度下对鱼虾等非靶生物无明显毒性,且发酵液具有一定的热稳定性和光照稳定性。结合菌落特征、分生孢子头形态以及rDNA-ITS序列分析,初步将菌株SL-30鉴定为烟曲霉(Aspergillus fumigatus)。2、以杀螺活性为检测指标,通过单因素试验和Plackett-Burman试验确定可溶性淀粉用量、蛋白胨用量和初始pH是发酵液杀螺活性的主要影响因子,结合响应面分析法,得到菌株SL-30的优化发酵条件为:可溶性淀粉16.40 g/L,蛋白胨3.76g/L,磷酸二氢钾0.5 g/L,硫酸镁0.25 g/L,接种量0.5%,装液量50 ml/250 ml,初始pH 3,培养温度28℃。经6批次发酵,结果证实该优化条件准确可靠。3、菌株SL-30发酵液经系统分离和杀螺活性检测筛选到乙醚极性部位,经硅胶柱层析纯化得到具有高效杀螺活性的主要成分MI,其杀灭钉螺的24 h LC50值为0.101 mg/L,48 h LC50值为0.062 mg/L,72 h LC50值为0.022 mg/L,24 h LC90值为0.355 mg/L,48 h LC90值为0.121 mg/L,72 h LC90值为0.066 mg/L。经HPLC.IFR.LC/MS/MS.1H-NMR.13C-NMR.1H-1H COSY和1H-13C HSQC等研究方法分析确定MI为胶霉毒素(gliotoxin).且杀螺活性成分MI在有效杀螺浓度下不引起鱼和蛙类(蝌蚪)等非靶水生生物的死亡,对蚯蚓和土壤微生物等非靶陆地生物均为低毒。4、经过钉螺组织细胞Hoechst 33342染色核形分析,显示诱导细胞凋亡不是MI致钉螺中毒和死亡的主要途径。5、经光学显微镜和透射电镜观察,结果显示MI可引起钉螺组织形态和细胞超微结构改变,正常的组织形态和细胞结构是维持机体正常生命活动的结构基础,其发生改变可导致组织和细胞功能异常、代谢功能障碍等,与钉螺的中毒和死亡有一定关联。6、经聚丙烯酰胺凝胶电泳分析,显示MI影响钉螺肝脏酯酶同工酶的活性和组成,干扰钉螺的解毒功能,当MI浓度超过其解毒能力时,可导致钉螺中毒和死亡7、经酶活性测定,结果显示MI显著增加钉螺MDH、Na+K+-ATPase和Mg2+-ATPase的活性;显著降低CHE活性;对AKP和GPT活性的影响为先升高后降低;SDH活性先降低后升高;LDH为头足部酶活性增强,肝脏部位酶活性降低。可见,MI对钉螺机体造成很大损伤,影响钉螺体内神经介质传递,致神经之间的信息传递功能异常;对无氧呼吸、有氧呼吸位点均有作用,引起糖代谢加快使得体内贮存消耗加速,ATP的过度利用加速能量耗竭,能量代谢的异常和各项生理功能紊乱和丧失,是引起钉螺死亡的重要原因之一。8、通过急性毒性测试,显示菌株SL-30的分生孢子对水体、斑马鱼和河虾安全,对小鼠经口、大鼠经皮和大鼠吸入急性毒性属于低毒级,初步得出其具有较好的生物安全性。经根周土浸提液杀螺活性检测,菌株SL-30接种至未灭菌的非根际土壤后第20 d开始呈现杀螺活性,第40 d杀螺活性基本消失;而抗性突变株Nysr-2接种至根周,至第90 d仍可检测到一定程度的杀螺活性,且接种后60 d内可较稳定地定殖于根周。可见,菌株SL-30在土壤环境可发挥一定的杀螺活性,且在根际环境杀螺活性维持的时间更长。
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