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生命与环境科学学院武海波博士在化学生态学研究领域取得新进展

【来源: | 发布日期:2020-08-16 】

植物寄生线虫可通过复杂且高度敏感的化学感受系统感知寄主植物释放的化学信号物质,从而完成对寄主植物的寄生和侵染。究竟植物寄生线虫感知的化学信号物质的种类和特点如何?中央民族大学生命与环境科学学院武海波博士利用模拟土壤三维透明的Pluronic胶系统,以南方根结线虫(Meloidogyne incognita)为材料,进行了根结线虫对萌发的番茄种子的趋化性研究。研究发现萌发的番茄种子对根结线虫具有较强的引诱作用。进而采用活性追踪方法对其渗出物中所含物质进行了提取分离和鉴定,获得了线虫感知寄主植物的关键化学信号物质。2020年8月6日,该研究结果以“Constituents Leached by Tomato Seeds Regulate the Behavior of Root-Knot Nematodes and Their Antifungal Effects against Seed-Borne Fungi”为题在国际著名学术期刊Journal of Agricultural and Food Chemistry(SCI农林科学大类一区)在线发表。文章链接:https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.jafc.0c01797

图1.自制的两向选择式嗅觉仪与活性检测

本研究通过自制的两向选择式嗅觉仪,证明番茄种子在萌发时能够引诱线虫,且是通过萌发时释放的化合物来实现的。线虫可通过感知种子萌发时的分泌物进一步侵染胚根,使其更早寻找寄主。通过活性追踪、结合天然产物提取分离和结构鉴定,从种子渗出物中得到了18个化合物。生物活性研究结果表明,酯类、脂肪酸和酚酸类化合物对线虫具有较强的引诱活性,是线虫感知寄主植物的重要化学信号物质。生物碱类化合物对线虫有较强的趋避活性,是植物抵御线虫侵染的重要防御物质。此外,一些酚酸和生物碱类化合物还会影响种传真菌的定殖。

本研究的创新性在于:发现番茄种子在萌发时释放的化合物可以引诱线虫,并鉴别出线虫感知宿主植物的关键化学信号物质。研究结果可为开展寄生线虫感知寄主植物的化学生态学机制研究提供可借鉴的模式。

图2.鉴定的化学信号物质及其对线虫行为的影响

本研究工作有3位学院2017级化学专业本科生参与完成,其中匡明山同学为该论文第一作者,武海波博士为通讯作者。本研究得到国家自然科学基金项目(31800278)的资助。

武海波老师的本、硕、博皆就读于中央民族大学生命与环境科学学院,目前在学院实验中心工作。2018年加入植物生态学科研创新团队,主要从事化学生态学、天然产物化学等研究工作。2019年入选学校优秀青年培育人才。现主持国家自然科学基金项目1项,以第一作者或通讯作者发表SCI一区论文4篇。