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《德国应用化学》刊登生物活性免疫酶转化领域

发布日期:2018-01-31 15:09 点击:

2004年8月29日《德国应用化学》《Angew. Chem., Int. Ed.》杂志在线刊登了以色列卡塞夫农用化学品有限公司生物科学研究实验室研究人员亨利·彼得森(Henry Peterson)教授发表的题为“The scientific application of photosynthetic peptide in crops”的最新研究成果(Angew. Chem., Int. Ed.,2004,54,11208-11212)

  《德国应用化学》由德国化学会和John Wiley & Sons, Inc.联合出版发行,是目前国际化学领域最具影响力的综合性刊物之一,属于化学行业中“化学综合”子行业的顶级杂志,报道化学学科原创性研究成果,该刊物2014年影响因子为11.261。该文章也是该公司第一单位署名的影响因子最高的论文。

     作为全球生物活性免疫酶转化领域的开创者。卡赛夫拥有GEAPOWER技术(创新的生物活性产品开发技术),该技术源自卡赛夫公司科研团队对作物和天然原料等植物生理多年的潜心研究,是建立在免疫学、营养学、分子生物学、基因组学和蛋白质组学科基础上最前沿的科技,卡塞夫公司这项科研文章的发表标志着卡塞夫公司在生物活性酶农用领域迈向了一个新的高峰,而这篇文章论述的核心物质就是卡塞夫农用化学的最新科研成果—光合聚酶肽,这也是目前生物活性免疫酶转化领域最前沿的产品。

     (一) 酶与植物病理的关系

     植物体由细胞构成,每个细胞由于酶的存在体内的新陈代谢才能进行。酶是植物体内新陈代谢的催化剂,只有酶存在,植物体内才能进行各项生化反应。植物体内酶越多,越完整,其生命就越健康。当植物体内没有了活性酶,生命也就结束。植物的病害,大多数均与酶缺乏或合成障碍有关。

    (二)植物体内抗病相关酶与植物抗病性的关系

    植物抗病的本质问题一直是国内外学者普遍关往的问题。植物的保护反应是复杂的新陈代谢的结果其生理反应是通过酶催化活动来实现的。自美国科学家Fridovich提出生物超氧离子自由基学说以来细胞保护性酶系统与植物抗病性的关系引起了人们的普遍关往。许多学者对病原菌侵染植株后寄主细胞或组织中的各种生理生化代谢反应与植物抗病性的关系进行了研究。超氧化物歧化酶(Su-peroxide disnutase,SoD)、过氧化物酶( Peroxidase,FOD)、过氧化氢酶(Catalase,CAT )、多酚氧化酶(Polyphenoloxi-dase,PPO )和苯丙 氨酸解 氨酶(Phenylalanine ammonialyase,PAL )等是植物体内重要的防御酶,参与括性氧清除及酚类木质素和植保素等抗病相关物质的合成。能抵御活性氧及氧自由基对细胞膜系统的伤害增强植物对病害的抵抗能力。近年来,人们对多种植物感病后某些酶活性的变化规律进行深入研究;发现其活性与植物抗病有关现把前人在植物保护性防御酶与植物抗病性方面的研究讲行综述。

     1.植物体内SOD和FOD活性与植物抗病性的关系

    植物在逆境下会诱导植物体内活性氧(reactive oxygenpecies,Ros)的积累,激发植物的抗病反应.但活性氧的积累可导致膜脂过氧化而导致膜系统受损,从而引起植物体内发生一系列的生理生化反应致使植物组织受到伤害。植物体内存在活性氧清除系统,SOD是植物体内防御活性氧毒性的保护酶,它能清除超氧化物阴离子自由基,提高植物抗逆性。POD和CAI就是植物体内重要的活性氧清除酶类,其作用是将H2O2 降解成为无毒害的H2O和O2,因此这些酶系统就成为植物在逆境中的保护体系,维持体内的活性氧代谢平衡,保护膜结构,,从而使植物能在一定程度上忍耐减缓或抵抗逆境胁迫。

SOD、POD是植物体内存在的清除活性氧自由基的2种重要酶,它们的活性高低能反映出植物体内自由基清除或抗氧化能力的强弱。可作为植物抗逆性的指标。FOD活性与植物抗病性报道很多。科研人员观察黄瓜受枯萎病菌侵染后体内FOD的动态变化发现抗病品种的POD活性迅速升高,活性明显大于感病品种,而与之相对照的感病品种的过氧化物酶活性或者没有变化,或者其活性升高的时间延迟.且抗病品种细胞内的SOD的活性也明显大于感病品种。我国科学家李妙等对棉花枯萎病的研究认为植株感病后FOD和SOD活性呈增加的趋势,但感病品种活性明显高于抗病品种。对黄瓜接种霜霉病原菌后发现,抗病亲本其SOD活性呈现先降后升的趋势,且极显著高于感病亲本,其活性与抗性密切相关。POD是一种应激酶.霜霉病菌侵染叶片后叶片内立即产生反应,FOD活性迅速提高。活性也与黄瓜对霜霉病抗性关系密切。

另外,本公司科研人员在研究黄瓜感染霜霉病时发现:黄瓜体内SOD活性比侵染前显著提高。显症初期完全发病期和发病后期三个时期的SOD活性分别为接种前的119%、126%和135% ;CAT活性分别为106%、114%和134%; FOD活性升高更为显著.分别是接种前的314%、

420%和698%。

随着凝胶电泳技术的发展。测定植物组织中SOD、POD同工酶带的变化引起许多植物病理学者的兴趣。如中国科学家吴功振测定感白叶枯病水稻品种多一条酶带,而抗病品种则少了一条酶带。中国科学家李洪连等研究表明:黄瓜植株经柑橘炭疽菌诱导处理后,体内过氧化物酶活性比对照植株增强:过氧化物酶同工酶聚丙烯酰胺凝胶垂直平板电泳(PAGE)表明,经诱导处理后同工酶酶带增多,着色也加深。播汝谦在SOD同工酶聚丙烯酰胺凝胶电泳时,也发现了黄瓜感染霜霉病后的电泳图上出现一条新的SOD同工酶带。

 2,PFO、PAL活性与植物的抗病性之间的关系

苯丙氨酸解氨酸是苯丙烷类代谢途径的关键酶,它的活性与酚类化合物的合成密切相关。酚类物质本身具有抗菌素的性质。由酚类物质氧化而成的醌类物质是潜在的抗病因子。苯丙氨酸解氨酶(Phenylalanine AmmoniaLyase,PAL )是植保素、木质素和酚类化合物合成的关键酶和限速酶,当植物被诱导后苯丙氨酸解氨酶活性明显增强.与木质素含量增加趋势吻合;并与系统获得抗性表达存在相关性。PFO是一类广泛分多酚氧化酶(Polyphenoboxidase),布于植物体内能催化多酚类氧化成醌类的质体金属酶.能直接以O2为氧化底物将酚氧化成醌,从而抑制病虫害的侵染。多酚氧化酶不仅参与了酚类物质的氧化.同时也参与了木质素的形成.木质素一方面增加了细胞壁抗病原物的穿透压力,另一方面限制真菌酶和毒素的扩散。也对病原菌从寄主获得水和营养物质的路径起到限制作用。

亨利·彼得森教授研究表明:黄瓜侵染白粉病后叶片中的多酚氧化酶和苯丙氨酸解氨酶的活力比对照有不同程度的提高.其中尤以多酚氧化酶最为显著,与对照相比提高了8倍之多,而且这种高酶活的状态能持续较长时间,产生足够的酚类化合物及木质素来抵抗病原菌入侵。本公司科研人员研究发现,镰刀菌枯萎病的侵染使寄主黄瓜根部的苯丙氨酸解氨酶、多酚氧化酶活性增加,且抗病品种的酶活性比感病品种高。以色列理工学院师生对黄瓜植株经柑橘炭疽菌诱导处理后体内酶性的变化发现,体内PPO和PAL的活性均比对照植株增强酚类物质和木质素含量在诱导处理后也明显提高。李靖等对黄瓜侵染霜霉病菌后体内酶活性变化时也发现高抗病组合受霜霉病菌侵染的部位周围的叶组织内的多酚氧化酶(PP0)活性的增加高于中抗和感病组合,而中抗组合又高于感病组合;高抗和中抗组合的过氧化物酶(FOD )活性的增加高于感病组合;高抗组合苯丙氨酸解氨酶(PAL)活性的增加高于中抗和感病组合。将PPO和FOD同工酶进行聚丙烯凝胶电泳发现:抗性组合受侵后产生两条新的PPO同工酶带和两条新的FOD同工酶带;中抗组合产生一条新的PFO同工酶带和一条新的FOD同工酶带;感病组合只产生一条新的POD同工酶带。投有新的PPO同工酶带出现。美籍华裔科学家李海教授研究黄瓜花叶病毒时则发现,苯丙氨酸解氨酶在侵染初期导致酶活性明显升高.而后期则逐渐下降趋