单位文秘网 2021-08-18 08:58:30 点击: 次
摘要 几丁质酶可以降解大多数真菌细胞壁,阻止或中断真菌在植物体内的侵染、定殖和扩展,在抗真菌病害的研究方面受到广泛关注。本文综述了真菌源几丁质酶的特性,对真菌的抑制作用机制,转几丁质酶基因植株的抗性评价,产几丁质酶菌株和相关制剂在生物防治方面的应用,并对其在生产上的发展前景进行了展望。
关键词 几丁质酶基因;植物真菌病害;抗病转基因
中图分类号: S 476.19
文献标识码:A
DOI:10.3969/j.issn.05291542.2017.03.005
Applications of fungal chitinase in the fungal diseaseresistant plants
Cheng Xiaoxiao,Feng Zili,Feng Hongjie,Zhao Lihong,Shi Yongqiang,Li Zhifang,Zhu Heqin
(State Key Laboratory of Cotton Biology/Institute of Cotton Research of Chinese Academy of
Agricultural Sciences, Anyang455000, China)
Abstract
Chitinase, which can degrade most fungal cell walls, prevent or interrupt the fungal infection, colonization and expansion in plants, has attracted a lot attention in fungi disease resistance. In this paper, we reviewed the characteristics of chitinase originated from fungi, the inhibition mechanism to fungi,the resistance evaluation of the transgenic plants, the application of chitinaseproducing strains and related products in the biological control, and prospects for the development in the future.
Key words
chitinase gene;plant fungal disease;resistant transgenic plant
几丁质在自然界中广泛存在,又称甲壳素,化学名称为(1,4)2乙酰氨基2脱氧βD葡萄糖,是由N乙酰氨基葡萄糖通过β1,4糖苷键连接而成的含氮多糖类生物性高分子[1]。作为天然高分子,几丁质在地球上的蕴藏量仅次于纤维素,位居第二位。其主要来源于甲壳类动物的外壳、软体动物的器官、藻类和真菌细胞壁等等。真菌细胞壁的3%~60%是由几丁质构成的[2],几丁质以微纤丝的形式错落包埋于其基质中[3],可以被几丁质酶催化水解生成N乙酰葡糖胺。
几丁质酶是几丁质生物降解过程中的关键酶,广泛存在于各种生物中,并参與其中的多种生理生化过程[45]。几丁质酶水解几丁质后产生的生物活性物质几丁寡糖被广泛应用在农、医、化工、食品、环境保护等多个领域。真菌几丁质酶作为几丁质酶的重要成员,主要应用于生物防治植物病害或转基因抗性育种。从广泛的真菌资源中克隆出新的几丁质酶基因,并研究其体外表达产物的酶学性质以及对真菌的抑制和抗病相关活性对于植物病害的生物防治和转基因植物抗病的研究具有重要意义。
1几丁质酶及其特性
1905年,Benecke首次报道了微生物溶几丁质芽胞杆菌Bacillus chitinourous能够以几丁质作为营养物质[6],Karrer和Hofinann在蜗牛胃液中发现能水解几丁质的几丁质酶[7],随后人们逐渐关注并研究微生物几丁质酶。
目前,发现能产几丁质酶的微生物约有46个属近70种,其中真菌有绿色木霉Trichoderma viride、哈茨木霉T. harzianum、淡紫拟青霉Paecilomyces lilacinus、枯草毛霉Mucor subtilissimus、米曲霉Aspergillus oryzae、烟曲霉Aspergillus fumigatus、球孢白僵菌Beauveria bassiana、季也蒙假丝酵母Candida guilliermondii、橄榄假丝酵母Candida oleophila、疏绵状嗜热丝孢菌Thermomyces lanuginosus等等,它们都是应用广泛的重要生防菌[[812]。
根据在底物上作用位置不同可以把几丁质酶分为内切几丁质酶和外切几丁质酶。其中内切几丁质酶作用于同聚物内部β1,4糖苷键,随机剪切内部的糖苷键,产生几丁单糖和几丁二糖等;外切几丁质酶则作用于同聚物线性末端β1,4糖苷键,剪切几丁质链的非还原末端,产生几丁单糖。分析位于催化区的氨基酸序列,根据其氨基酸序列的同源性可以把几丁质酶分为18、19和20家族。18家族的几丁质酶大部分来源于细菌、真菌、病毒及少数植物。其中位于18家族β3和β4链上的两段氨基酸序列是高度保守的,其催化区含有2个Asp和1个Glu,可能是活性位点的关键氨基酸。18家族几丁质酶的水解产物为β异构体[13]。19家族的几丁质酶大部分来源于植物和部分链霉菌属真菌,水解产物是α异构体。18家族和19家族的几丁质酶的氨基酸序列没有同源性。20家族的几丁质酶则基本上来源于链霉菌属真菌与人类[14]。然而在最近几年少数几丁质酶也被鉴定为属于23家族和48家族[15]。
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