(哈尔滨科学技术大学)
摘要:通过不同浓度硫酸铜和混合氨基酸铜络合物对病菌细胞膜通透性及马铃薯淀粉酶、大豆脲酶作用后的活性测定,阐明了混合氨基酸铜络合物的杀菌作用机理。在混合氨基酸铜络合物中,起杀菌作用的主要是铜离子,氨基酸可以增加铜离子对植物病菌细胞膜的通透性。而杀菌作用的方式是干扰含巯基酶的活性。
关键词:混合氨基酸铜络合物,通透性,酶
1引言
通过对混合氨基酸铜络合物杀菌活性的测定和研究确认了起主要杀菌作用的成分是谷氨酸铜、甘氨酸铜、丙氨酸铜和苏氨酸铜。本文针对这种新型杀菌剂的杀灭病原菌的机理进行了研究。
2病菌细胞膜通透性的测定
2.1供试菌种
小麦白粉病病原菌一由中国农科院植保所提供;
水稻稻瘟病病原菌一由中国农科院原子能所提供,
小麦根腐病病原菌一由黑龙江省农科院植保所提供;
黄瓜枯萎病病原菌一由黑龙江省农科院园艺研究所提供。
2.2实验方法
培养30天的稻瘟病病原菌和小麦根腐病病原菌孢子用无菌水洗下,配成孢子/ml的悬浮液;将培养两周的白粉病病原菌孢子轻轻弹入烧杯中,用无菌水配成孢子/ml的悬浮液。将各种悬浮液分为三等份,其中一份加入混合氨基酸铜络合物,使其浓度达到10-3mol/L(以铜计算);另一份加入硫酸铜,使其浓度达到10-3mol/L;第三份作为对照。前两份在27℃下培养16h,离心分离,除去上清液,用0.1mol/L盐酸洗涤两次,再用无菌水洗涤两次。在电炉上慢慢烘干,再提高温度烧至白炽,保持温度30min,待试管中孢子变成白色粉末时,取出冷却,用3ml、6mol/L的HAC溶出Cu2+,用PAN做显色剂,比色测定其中含铜量。第三份空白液同时进行如上操作,所得结果见图1。
用上述方法测得谷氨酸铜、天冬氨酸铜、甘氨酸铜、丙氨酸铜、丝氨酸铜和苏氨酸铜对黄瓜枯萎病病原菌细胞膜的通透性,结果见图2。
2.3结果分析
实验结果表明,混合氨基酸络合铜透过植物病原菌细胞膜,并在其内部积累的能力远远大于硫酸铜,说明被氨基酸络合的铜离子更容易进入细胞内部。铜在病菌细胞内的积累与氨基酸铜络合物的毒力相关,即起杀菌作用的是细胞内部积累的那部分铜。
3混合氨基酸铜络合物对某些酶活性的抑制作用
3.1对淀粉酶活性的影响
取10g马铃薯,加0.2mol/L的磷酸缓冲液10ml,用研钵研碎,再25ml磷酸缓冲液冲洗,转入ml容量瓶中,用蒸馏水稀释至刻度。各取50ml上述稀释液置于4个ml的容量瓶中,其中一个在电炉上加热至沸(破坏淀粉酶);另一个加入一定浓度的硫酸铜溶液;第三个加入一定浓度的混合氨基酸铜络合物。第四个原样做为全酶样本。在每一容量瓶中加入2%的淀粉溶液20ml,40℃下培养2h。2h后,在每一容量瓶中加入浓度为8%的草酸溶液8ml,在水溶上煮沸15min,冷却后中和至中性,用蒸馏水稀释至刻度.取10ml上述稀释液,加入10ml碱性铜溶液,再煮沸15min,冷却,分别加入5ml草酸——硫酸混合液,然后用。2mol/L硫代硫酸钠滴定。用消耗的硫代硫酸钠的量计算酶反应生成的还原糖的量。以先煮沸过的样本的酶活性为0,没做任何处理的样本的酶活性为1,求出加入各种浓度药剂的样本的相对活性。结果见表1。
3.2对大豆脲酶活性的影响
取0.2g大豆种子用蒸馏水浸泡16h,加入3ml,pH值为7的磷酸缓冲液,在研钵中研碎。转入ml容量瓶中,用蒸馏水稀释至刻度。各取10ml上述稀释液分别置于4支试管中,其中一支加入2ml、浓度为4%的磷钨酸,另一支加入一定浓度的硫酸铜溶液,第三支加入一定浓度的混合氨基酸铜络合物,第四支保持原样作为全酶样本。向四支试管中分别加入2ml、浓度为5%尿素溶液,混匀。用秒表计算时间,在室温下停放5min。5min后加入2ml、浓度为4%的磷钨酸溶液,将上层清液转入干燥试管中。为测定所形成的氨态氮量,取1ml上清液置于试管中,用蒸馏水稀释至10ml,加入0.5ml正丁醇,搅动使其溶解,然后加入2ml浓度为4%的麝香草酚,再加入3ml次溴酸钠,混匀,静置10min,然后加入3ml正丁醇,搅拌。静置10-15min,使其分层。用移液管将上层醇溶液全部吸入一个10ml量简中,用正丁醇稀释至5ml,用1cm比色池在nm波长下测定其光密度,并在事先做好的工作曲线上求得其氨态氮含量。以先加磷钨酸沉淀酶蛋白的样本的酶活性为0,以未加任何试剂的样本的酶活性为1,求出各实验样本的相对酶活性(结果见表2)。
3.3实验结果分析
淀粉酶的活性中心主要是由氨基组成,而脲酶的活性中心是由几十个巯基组成的。从表1表2中的数据可以看到,混合氨基酸铜络合物对这两种酶的抑制作用是不同的。10-5mol/L的混合氨基酸铜络合物可使脲酶完全失活,而10-4mol/L的相同药液对淀粉酶却无抑制作用,这是因为巯基与铜的结合力大于氨基酸铜络合物,所以巯基的存在加剧了氨基酸铜络合物的解离,同时使巯基失去它原来在酶中所起的作用。而胺基与铜的结合力与氨基酸铜络合物大体相当,所以它使氨基酸铜络合物解离的作用要小得多,因而它本身受到的毒害也小些。
4结论
综上所述,在混合氨基酸铜络合物中起杀菌作用的主要是铜离子。氨基酸的作用是增加铜离子通过植物病菌细胞膜的能力。其杀菌作用的方式是进入植物病菌细胞内部的铜离子毒害含巯基的酶,使由这些酶控制的生化活动终止而杀死病菌。
参考文献(略)
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