植物几丁质酶及其应用研究进展_张志忠

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几丁质酶在植物病害生物防治中的应用

几丁质酶在植物病害生物防治中的应用摘要主要对几丁质酶的特性、功能及其在植物真菌病害防治中的应用进行了综合论述。

在此基础上,对几丁质酶在植物病害生物防治中的应用前景进行了展望。

关键词几丁质酶;生物防治;植物病害;应用ApplicationofChitinasesonBiocontrolofPlantDiseasesXU Meng-qiuZHONG Zeng-mingGONG YanXIE Xiang-ming *(College of Life Science and Technology,Beijing Forestry University,Beijing 100083)AbstractIn this paper,characteristic,function and prevent plant diseases of chitinase were summarized. On this basis,the prospects of chitinase applications in biocontrol of plant disease were promised.Key wordschitinase;biocontrol;plant diseases;application几丁质酶广泛存在于各种植物、动物及微生物细胞和组织中,参与多种生理过程[1]。

几丁质酶可以有效降解几丁质,在自然界的物质循环中起着不可替代的作用。

几丁质是构成大多数真菌细胞壁的主要成分,在自然界中存在数量巨大,它能在几丁质酶系作用下被分解成N-乙酰氨基葡萄单糖(NAG)。

在环境保护、医药、食品和基础生命科学研究中具有巨大的潜在应用价值[1]。

在目前的研究中,将细菌及植物几丁质酶基因转入烟草、番茄、大豆、马铃薯、莴苣和甜菜等植物中,获得的转基因植物高效表达几丁质酶的生物活性,可显著抵抗真菌病害[2],此外将几丁质酶基因转入生防真菌中,也能显著提高生防真菌拮抗植物病害的能力[3]。

几丁质酶及其在植物保护中的应用

几丁质酶及其在植物保护中的应用
刘培斌;薛英志;于凤泉;李志强
【期刊名称】《辽宁农业科学》
【年(卷),期】2004(000)004
【摘要】随着越来越多的几丁质酶基因被克隆,目前几丁质酶在植物保护上的应用日益受到重视.简述了几丁质酶的5个方面的生物学作用及其在植物保护中应用的研究进展.
【总页数】2页(P39-40)
【作者】刘培斌;薛英志;于凤泉;李志强
【作者单位】辽宁省农业科学院植物保护研究所,辽宁,沈阳,100161;沈阳市农业高新技术开发区管理委员会,辽宁,沈阳,110164;辽宁省农业科学院植物保护研究所,辽宁,沈阳,100161;辽宁省农业科学院植物保护研究所,辽宁,沈阳,100161
【正文语种】中文
【中图分类】Q814.9
【相关文献】
1.几丁质酶在植物保护中的研究与应用 [J], 孙强;王颖;李玉鹏
2.生物信息学在几丁质酶研究中的应用 [J], 万娟;宋小康;倪红
3.几丁质酶在植物保护中的研究与应用进展 [J], 韦新葵;雷朝亮
4.计算机技术在植物保护中的应用——评《现代植物保护信息技术实验》 [J], 秦彩宁
5.昆虫几丁质酶及其在植物保护中的应用 [J], 吴青君;张文吉;张友军
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几丁质酶在植物病害生物防治中的应用

利用。
几丁质酶的分子结构主要包括信号肽序列、丁质酶几催化区、丁质结合区域、几Ｃ端区域。中几丁质酶催化区其（２个高度保守区，ｌ（）ＡｐＤ）基高度保守）几具ＧｕＥ和ｓ（残、丁质结合区域（物几丁质酶的几丁质结合区主要含有半植胱氨酸残基，生物几丁质酶的几丁质结合区主要含有色氨微酸残基）化区域相似的几丁质酶，催它们的几丁质结合区域
部分水解的几丁质均可以诱导几丁质酶的产生，几丁单但糖（ＡＧ）不能。种诱导物对不同微生物的诱导作用亦Ｎ则各有所不同，且几丁质酶的诱导可被过量的可溶性代谢物并所阻遏。是分泌性，生物所产的几丁质酶多是分泌型三微
几丁质酶广泛存在于各种植物、物及微生物细胞和组动织中，参与多种生理过程１几丁质酶可以有效降解几丁质，１。在自然界的物质循环中起着不可替代的作用。丁质是构成几
大多数真菌细胞壁的主要成分，自然界中存在数量巨大，在
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植物几丁质酶及其基因工程研究进展

收稿日期：０９１ — ８２０—０２
作者简介：爱葵，，东兴宁人，东教育学院生物系教授．陈女广广
・
４８・
广东教育学院学报
第３卷０
还能催化转糖基反应．引
１２植物几丁质酶的抗病作用机理．
通过现代组织化学技术结合荧光显微镜和电镜技术观察到真菌的菌丝顶端及其侧壁里层有几丁质的存
在［．６几丁质是一种广泛分布于多数真菌细胞壁上的主要成分．］它是Ｎ乙酰一．一Ｉ葡萄糖胺以１４），一糖苷键连接的多聚物．物中的Ｎ一植乙酰葡萄糖胺以糖酯键形式存在，而非线性同聚物，即植物中缺少该酶的有效底物．所以几丁质酶可以降解病原真菌细胞壁中的几丁质，破坏细胞新物质的沉积致使病原体死亡，而且产生的细胞壁碎片具有诱导作用，从而刺激寄主植物的抗病反应＿．７大量研究表明，］几丁质酶抑制菌丝生长，使其顶端细胞壁变薄进一步引发气球状突起，终导致原生质膜破裂［．最８］
陈爱葵，庄文宋，陈冬梅
（东教育学院生物系，广东广州５００）广１３３
摘要：丁质是构成大多数真菌细胞壁的主要成分．丁质酶广泛存在于植物、物及微生物几几动细胞和组织中，参与多种生理过程．究发现，多微生物都可以产生几丁质酶，研许几丁质酶的生物活
第３卷Ｏ
第３期
广东教育学院学报

几丁质酶在农作物免疫防御中的应用研究进展

Food Science And Technology And Economy粮食科技与经济2023 年4月第48卷第2期Apr. 2023Vol.48, No.4随着世界人口的日益增长，粮食的需求量随之上升，导致农作物在全球的种植面积需求越来越大，而农作物病虫害的发生是造成农作物产量和质量降低的最主要因素，每年因病虫害造成粮食（农作物）减产20％～40％，直接损失超过2 000亿美元[1]。

目前在病虫害防治方面，主要还是依靠化学防治的方式和手段[2]，然而过度依赖化学防治方式会造成环境生态污染。

为了生态环境的可持续发展，降低化学试剂对土壤环境的影响，生物技术在农业建设过程中的应用逐渐被重视。

将生物技术应用于农业病虫害防治中，能够有效减少传统的化学农药防治方法给环境带来的负面影响，推动绿色农业的可持续发展[3]，而几丁质酶在农作物生物防治方面具有巨大的潜在应用价值。

几丁质酶（Chitinase, EC 3.2.1.14）是水解几丁质的酶，能够催化几丁质的β-1,4-糖苷键，将其降解成N -乙酰葡糖胺（N -actyl glucosamine, NAG ），并能由各种微生物，包括病毒、细菌和真菌，以及昆虫、高等植物和动物合成[4]。

几丁质由β-1,4-糖苷键将N -乙酰-D -氨基葡萄糖（Be -ta -1,4-linked Repeating N-acetylaminoglucose Units, GlcNAc ）分子连接而成，以结构多糖的形式存在于真菌细胞壁、节肢动物的外骨骼、甲壳纲动物的外壳以及寄生线虫的外壳中，但尚未在植物体内鉴定出几丁质的存在[5]。

几丁质酶能够通过降解真菌性病毒细胞壁中的几丁质和破坏昆虫及线虫的消化膜等方式达到抗病虫害的效果，且不会对植物体产生伤害。

同时，几丁质酶也是植物防御系统中重要的防卫因子，可以增强植物的防御系统，在抵御病原真菌以及病虫害中发挥着重要作用[6]。

植物几丁质酶及其应用研究进展_张志忠

几丁质酶存在于各种植物中 , 有广泛的功能 , 对于不同类型几丁质酶的各种功能进行研究 , 一方面可以加深对几丁质酶的了解、扩大其应用范围 , 另一方面也使在具体应用过程中对不同类型的选择更具目的性 .下面对此加以介绍 . 2.2.1 参与植物抗胁迫反应现已证实几丁质酶是主要的植物病程相关蛋白之一 , 不过大多数几丁质酶也可受某些非生物因素的诱导 , 这说明几丁质酶的诱导表达是植物对逆境的一般反应 .Hongetal[ 11] 的研究表明 , 病原诱导几丁质酶表达过程中 ABA、NaCl和干旱等因素也有着重要的作用 .Schneideretal[ 12] 进一步发现 , 病原和水杨酸诱导的几丁质酶活性上升与植物体内的 Ca2 +密切相关 .Ca2 +是植物体内重要的第二信使 , 广泛地参与了植物逆境胁迫过程中的信息传导 , 这一研究成为上述推断的有力佐证 .
综上所述 , 植物几丁质酶的功能是十分广泛的 , 但不同植物中的几丁质酶的功能是不尽相同的 , 有的在抗病方面的作用明显 , 有的则主要与发育有关 .几丁质酶在不同方面的作用可能是相关联的 , 如前文所述几丁质酶参与共生固氮作用 , 同时几丁质酶在植物发育的信号产生或传导中起作用 , 而这两者可能具有相关性 , 因为这都涉及到对信号分子的作用 .因此 , 植物几丁质酶像许多其它植物防御蛋白一样 , 不仅在植物抗病性方面具有十分重要的作用 , 而且也有许多其它方面的作用 , 存在着广泛的应用前景 .目前有关植物几丁质酶抗病作用的研究较多 , 今后的研究中应加强几丁质酶表达调控的研究 , 以阐明在植物发育与病程中的作用 ;弄清几丁质酶诱导信号途径及其反应元件、酶结构与其功能的关系、各种几丁质酶的抑菌谱及其选择性抑菌机理等 , 便于对其进行正确的选择利用 , 这些研究将在很大程度上影响其实用意义 .

几丁质酶及其在农业生产中的应用

几丁质酶及其在农业生产中的应用
几丁质酶是一种多功能的酶，它们可以分解几丁质，是一种有效的水解酶。

它们在农业生产中有着广泛的应用，主要有以下几点：
1. 几丁质酶可以改善土壤的质量，增加土壤的肥力，促进植物的生长发育，提高作物的产量。

2. 几丁质酶可以提高植物的抗性，增强植物的抗病能力，减少因病虫害引起的损失。

3. 几丁质酶可以提高植物的抗旱能力，改善耐旱性，提高作物的抗旱能力。

4. 几丁质酶可以提高植物的抗寒能力，增强植物的耐寒性，提高作物的抗寒能力。

5. 几丁质酶可以改善植物的生长环境，促进植物的生长发育，提高作物的产量。

几丁质酶的活性改良及固定化研究

几丁质酶的活性改良及固定化研究几丁质酶是一类催化水解几丁质及其衍生物中的β-1,4糖苷键,产生N-乙酰胺基葡萄糖的糖基水解酶。

几丁质被几丁质酶水解后,能产生多种不同聚合度的几丁寡糖。

这些几丁寡糖具有多种生物活性,比如抗细菌和真菌活性,调控机体免疫能力及抗癌等功能。

而且,几丁质酶能破坏植物寄生线虫肠道和病原真菌细胞壁中的几丁质成分。

因此,几丁质酶在医药领域、环保领域和农林业中具有十分广泛的应用价值。

本研究是针对实验室先前克隆的几丁质酶基因pachi,通过易错PCR技术构建pachi基因的随机突变库,采用96深孔板和T7噬菌体结合的高通量筛选技术,以1%可溶性壳聚糖为底物,DNS为指示剂,对随机突变库进行筛选。

从大约12000个突变株中筛选到一株活性明显提高的突变体PachiN35D,与野生型进行氨基酸序列比对发现,突变体的第35位氨基酸残基由原来的天冬酰胺替换成天冬氨酸。

比较分析野生型几丁质酶Pachi和突变体PachiN35D的酶学性质发现,对于可溶性壳聚糖底物,突变体PachiN35D的最适温度为50℃,比野生型Pachi的60℃下降了10℃。

野生型Pachi在60℃水浴1 h后,还能保持76%的活性,而突变体PachiN35D 在55℃水浴1 h后几乎完全丧失活性。

分析野生型和突变体的动力学常数,野生型Pachi的Km是36.1 mg/mL,突变体PachiN35D的Km是13.3 mg/m L,突变体对于可溶性壳聚糖底物的亲和力提高了63%;野生型的kcat/Km值是0.37mL/mg/min,而突变体的kcat/Km值是1.14 mL/mg/min,表明突变体PachiN35D的催化效率比野生型Pachi提高了2.1倍,并且突变体PachiN35D的比活力是49.9U/mg,相比野生型Pachi的22.3 U/mg提高了1.2倍。

将几丁质酶突变体用于秀丽隐杆线虫的生物测定,突变体的半致死浓度LC50为309.6μg/m L,比野生型的387.3μg/m L降低了20%,因此,突变体的杀线虫活性提高了20%。

微生物几丁质酶的特性及其应用的研究进展

微生物几丁质酶的特性及其应用的研究进展李丽;杨雪松;刘红全【摘要】几丁质酶可以降解几丁质,其降解产物可以用于抗虫、医药、化工、食品等领域.目前已从微生物中获得多种几丁质酶并克隆其几丁质酶基因.本文主要对产几丁质酶微生物的分类及其分布特点、微生物几丁质酶的性质、结构、基因调节及应用等进行综述.【期刊名称】《广西民族大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2011(017)001【总页数】5页(P92-96)【关键词】几丁质酶;微生物;分类;特性;应用【作者】李丽;杨雪松;刘红全【作者单位】广西民族大学化学与生态工程学院,广西南宁530006;广西民族大学化学与生态工程学院,广西南宁530006;广西民族大学化学与生态工程学院,广西南宁530006【正文语种】中文【中图分类】Q936几丁质又称为甲壳素，它是由N-乙酰-D-氨基葡萄糖以β-1,4-糖苷键连接而成的长链多聚物[1]，也是自然界中第二丰富的多聚糖[2].每年自然界中产生的几丁质数量极其巨大，几丁质及其降解产物作为重要的有机碳源和氮源参与生态系统的物质交换和能量流动[3].几丁质酶能催化分解几丁质，产生几丁寡糖和几丁二糖.几丁质酶的水解产物低聚糖有抗菌作用，可以调节生物体的免疫力，还可以抑制肿瘤细胞的生长等.几丁质酶对植物真菌病害的防治也有作用.因此，几丁质酶在食品、医药、农业以及化妆品等行业具有独特的使用价值[4].目前，在植物、动物和微生物中都发现了几丁质酶.绝大多数高等植物中都可以产生几丁质酶，几丁质酶主要分布于植物根、茎、叶和愈伤组织中[5]，在感染了真菌的时候，这些部位几丁质酶的含量明显增高，从而避免植物遭受某些真菌或害虫的侵害[6].一些细菌和真菌能够利用几丁质，说明在这些细菌和真菌中存在几丁质酶 [7].近年来，微生物几丁质酶的研究受到人们的重视.Cottrell认为至少10%的海洋可培养细菌能水解几丁质，Wang等认为有25%～50%的土壤链霉菌能产几丁质酶[5].现已从多种微生物中分离出了几丁质酶[8]，对微生物几丁质酶的分布、定位、结构、性质、基因克隆、诱导表达以及调控机制等多方面的研究均取得了一定进展.1 产几丁质酶微生物的分类及其分布特点近年来研究发现，产生几丁质酶的微生物主要有细菌、放线菌、真菌和病毒等[9].细菌主要有杆菌属的环状芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、蓝黑紫色杆菌、巨大芽孢杆菌、成团肠杆菌；沙雷氏菌属的液化沙雷氏菌、粘质沙雷氏菌；单胞菌属如嗜水气单胞菌、交替单胞菌属O-7株；弧菌属的哈氏弧菌、弗氏弧菌、创伤弧菌；梭菌属的类腐败梭菌、产气荚膜梭菌、热纤维梭菌；还有蚀几丁质贝内克氏菌、铜绿假单胞、黄单胞菌属、嗜麦芽假单胞菌等.放线菌主要有褶皱链霉菌、灰色链霉菌、天蓝色链霉菌、浅天青链霉菌、热紫链霉菌、浅青紫链霉菌、淡紫灰链霉菌、橄榄绿链霉菌、葱绿毛链霉菌等.真菌主要有白僵菌、构巢曲霉、少孢根霉、木霉属酿酒酵母、白色扁丝霉、白色念珠菌等.病毒类有小球藻病毒PBCV-1、苹果蠹蛾颗粒体病毒(CpGV)、棉铃虫单核衣壳核多角体病毒(HaSNPV)、苜蓿银纹夜蛾多核型多角体病毒(AcMNPV)、杆状病毒等[8].微生物产生几丁质酶的形式并不是单一的，已发现的几丁质酶产生细菌都可以同时产生几种不同的几丁质酶，并且这些几丁质酶的类别、组成和性质等是不同的[10].例如酿酒酵母能产生2种内切几丁质酶cts1和cts2；粘质沙雷氏菌可以产生相对分子质量为21000～57000不等的5种几丁质酶；交替单胞菌属O-7株能产生chiA、chiB、chiC和chiD四种不同的几丁质酶；所以，微生物产生几丁质酶具有多样性的特点，这也使微生物适应环境的能力有所提高.产几丁质酶的微生物分布很广泛.细菌中G+和G-菌中大部分能产生几丁质酶.自然界中，海洋、河流和土壤中都分布着大量几丁质酶产生菌，其中一些滩、海水、盐碱地、盐场、温泉是碱性几丁质酶产生菌理想的分布场所.几丁质酶产生菌分布广泛这一特点，为研究几丁质酶提供了更广阔的空间[7].2 微生物几丁质酶的分类几丁质酶可以依据它的结构和性质进行分类.根据反应的所需的最适pH值，可分为酸性、中性和碱性几丁质酶.根据底物作用部位和产物的不同，可以分为外切几丁质酶和内切几丁质酶.外切几丁质酶的作用部位是底物寡糖链的非还原性末端，将单糖一次切下来；内切几丁质酶的作用部位是底物寡糖的糖苷键，所获得的水解产物是几丁寡糖和几丁二糖.根据分泌性质的不同，可以分为胞外几丁质酶和胞内几丁质酶，相当部分的微生物能够产生胞外酶.按照国际酶学的标准，根据氨基酸序列的同源性，几丁质酶又可以分为18和19两个家族.微生物几丁质酶主要是18家族，19家族主要是指植物几丁质酶.3 微生物几丁质酶的基本性质微生物几丁质酶的分子量大小有很大的差异性，大小一般在20～100 KD之间[11]，通常放线菌产几丁质酶的分子量多在30 KD[12]，而细菌、真菌所产酶分子量变化较大.一种微生物不只产生一种几丁质酶，可以同时产生几种分子大小的几丁质酶，例如粘质沙雷氏菌(Serratia marcescens )可以同时产生5种分子大小的几丁质酶，分别为21、36、48、52、57 KD[13].大部分微生物几丁质酶是酸性蛋白，等电点一般是3.6～8.6，最适pH值范围一般为3～11.如红霉素链霉菌(S.erythraeus)产几丁质酶的pI为3.7，而烬灰红链霉菌(S.cinerecruber)产几丁质酶的pI为8.6 [12].微生物几丁质酶对热比较稳定，在4℃～60℃之间都具有酶活性，有些酶的活性温度甚至接近于100℃.例如激烈热球菌的几丁质酶在98℃～100℃仍然有活性，地衣芽孢杆菌的几丁质酶在100℃处理10 min后仍有一半多活性[7].大部分微生物几丁质酶的产生需要在相应几丁质的诱导下产生，通常几丁质、脱乙酰几丁质以及几丁质水解产物对几丁质酶的产生均有诱导作用，但几丁单糖没有诱导作用.微生物几丁质酶的活性，还会受一些金属离子的影响.一些金属离子如K+、Na+、Mg2+、Ca2+等对微生物产几丁质酶活力没有抑制作用，而具有激活作用，例如1～40 mmol/L的Mg2+；Fe3+对Bt几丁质酶有一定的抑制作用，在浓度12 mmol/L时可使酶活力降低54.6 %[14].一些重金属离子如Hg2+、Pb2+、Cu2+等对几丁质酶一般有抑制作用，它们可使酶变性而导致失活[9,11].4 微生物几丁质酶的结构不同几丁质酶差异较大，多数微生物几丁质酶的基因以单拷贝形式存在，包括启动子、SD序列、结构基因和终止子，这与原核生物的基因结构相似.在相应的蛋白结构上从N端到C端依次为信号肽、几丁质酶催化区、几丁质酶结合区和一个C端区域.信号肽在该基因结构中占很大比重，因为大多数微生物几丁质酶是胞外分泌酶，所以信号肽起着很大的作用[15].信号肽的断裂位点通常在两个Ala之间，但是有些微生物几丁质酶基因的表达体发生变化时，其信号肽的断裂位点会发生变化，断裂位点可能在Ala与另一种氨基酸之间发生.有些微生物信号肽可能会出现表达载体中无法进行分泌表达的现象.信号肽的长短因微生物的不同而不同，如果同源性高那么信号肽的相似性就比较高.有些细菌的几丁质酶基因转移到宿主细胞以后，几丁质酶基因的信号肽的断裂位点会发生改变，可能是由于不同的细菌对蛋白的输出机制不同引起的[5].几丁质酶发挥催化作用的关键部位是催化区，这一部分的同源性很高，它们都含有两个高度保守的区段.有的微生物几丁质酶有两个催化区，这样可以增强酶活性.结合区起到识别并结合相应的底物的作用，它不会增加酶催化的效率.结合区具有保守的6个半胱氨酸的结构，结合区对于酶催化不可溶的几丁质是必需的，而对于可溶的几丁质底物，结合区则不是必需的[16].结合区中的6个半胱氨酸是必需基团，任何一个半胱氨酸的缺失都会导致结合功能的丧失[17].N 端和C端合区的结合速度是不同的，一般N端催化底物结合的速度比C端快.N端表现的是外切酶的活性，C端表现的是内切酶的活性，并且有实验证明其内切活性要比外切活性高.目前对于18家族几丁质酶研究发现，催化区都含有2个Asp和1个Glu，可能是18家族几丁质酶发挥活性的关键氨基酸.位于18家族β3和β4链上的两段氨基酸序列是高度保守的.18家族几丁质酶蛋白质的三级结构是相似的，都具有由α螺旋和β折叠构成的圆桶形结构，中心是由平行的β折叠结构组成的内桶.β1～β8依次由α螺旋结构连接，β折叠和α螺旋由一段无规卷曲连接起来.19家族几丁质酶的三级结构和溶菌酶的三级结构比较相似.18和19家族的水解产物有所不同，18家族的水解产物是β异构体，19家族的水解产物是α异构体，催化水解产物的不同是由催化机理的差异产生的[8].5 微生物几丁质酶基因的表达调控微生物几丁质酶基因的表达调控是抑制物/诱导物的双向调控.几丁质或其降解物对表达起到诱导作用，而一些易被利用的碳源如葡萄糖常起到抑制剂的作用.例如在木霉的培养基中加入几丁质发现有高活性的几丁质酶表达，加入纤维素、壳聚糖则不能增加几丁质酶的合成，反而还会阻遏几丁质酶的合成.在这种抑制物/诱导物体系中，N-乙酰葡萄糖胺和葡萄糖的存在都会抑制几丁质酶的高水平表达，但培养基中仍有少量几丁质酶的表达.还有人发现在高诱导物存在的情况下，即使有抑制物的存在仍有少量几丁质酶表达.因此，有人推测产几丁质酶的微生物中有一部分几丁质酶是组成型表达的[8].有研究发现，微生物几丁质酶基因的调控系统对自身可能有一定保护作用.在所有的培养过程中，壳二糖酶的表达总是伴随着几丁质酶的表达，壳二糖酶的作用是对起抑制作用的几丁质酶降解产物-N-乙酰葡萄糖胺进行有效降解.那么具有这种系统的产几丁质酶微生物可能是为了满足自身营养需要，而抑制物/诱导物系统能够防止几丁质酶过量表达对微生物自身伤害[8].由于几丁质的多样性，所以产生的几丁质酶各异，不同几丁质酶可以同工酶的形式分泌并相互有顺序的进行调节，构成了几丁质酶基因调节的多样性[7].对大多数产几丁质酶的微生物来说，葡萄糖能够抑制几丁质酶的高表达.例如18家族和19家族的几丁质酶有相似与葡萄糖有关的调控系统，他们启动子区有一对相似的直接重复序列同几丁质的诱导及葡萄糖的抑制有关.该调控系统和菌体的能量代谢系统有关，且受分解代谢产物的阻遏.6 微生物几丁质酶的应用6.1 微生物几丁质酶基因在植物抗病方面的研究应用病虫害是植物所面临主要病害之一，生物防治可以有效的减少传统农药在农业病害防治中所带来的环境污染等负面影响[18].近年，许多科学家开始关注生物防治农业病害，研究出许多具有强抗虫特性的转基因植物，由于几丁质酶的抗虫特性，利用几丁质酶基因防治植物病虫害也成为人们关注的热点[19-22].昆虫的体表以及部分消化系统的成分含有几丁质，几丁质酶将昆虫的几丁质成分水解，昆虫因无法正常的生长发育而死亡，这种方法高效性强.一些科学家将真菌的几丁质酶基因转入植物增加了植物的抗病虫性，已经获得成功的转基因植物包括烟草、马铃薯、矮牵牛、大豆、棉花、水稻和玉米等[23-26].在害虫防治方面，几丁质酶还具有增效作用.比如几丁质酶对苏云金芽孢杆菌制剂有增效作用.主要原因是许多昆虫围食膜的主要成分是几丁质，围食膜是昆虫防止病原细菌或病毒感染的一道天然屏障.少量几丁质水解昆虫幼虫肠中的几丁质后，对于苏云金芽孢杆菌制剂侵染害虫幼虫起到辅助作用.从而加速幼虫患病，提高幼虫死亡率[27,28].6.2 几丁质酶的水解产物可作为生长促进因子几丁质酶的某些水解产物还是促进生长的生长因子.N-乙酰几丁寡糖可促进肠道内有益菌的增殖，同时可以抑制大肠杆菌及肠道内病原菌是生长[28].对于双歧杆菌促进因子(Bifidus factors, BF)的研究结果显示，几丁寡糖和壳寡糖是BF的重要种类，它们可以促进双歧杆菌的生长，调节动物肠道内微生物的代谢活动，改善肠道内微生物的分布.这些水解产物对于提高动物的免疫系统及营养物质的吸收发挥了重要作用.6.3 在调节生命代谢活动中的应用几丁质酶降解几丁质可获得具有生物活性的寡糖片段-氨基寡糖素.氨基寡糖素在调节植物细胞生命代谢活动中起着重要的作用.作为植物功能调节剂，可以调控植物基因的关闭与开放，还可以诱导植物产生抗性酶，调节植物的生长和增强植物对病原真菌的抗性.6.4 其他方面应用的研究进展现在的环境污染问题是全球关注的焦点问题，将产几丁质酶微生物应用于治理环境污染方面的研究进来有所进展.人们的日常生活会产生很多几丁质废弃物，例如一些蟹壳、虾壳等生活废弃物，以及这些废弃物造成水体污染都会带来很大的环境污染问题[29].当然，除了生活污染还有工业带来的污染问题.为了很好的解决这些环境问题，人们开始大量研究用产几丁质酶微生物处理几丁质来解决它所带来的污染问题.产几丁质酶微生物应用前景是相当广泛的，它们的分布和种类优势是进行相关研究的有利条件.同时，还可以进行于生物制剂生产的研究.目前，很多关于产几丁质酶微生物以几丁质作为碳源的研究有了一定进展，这一研究还可以应用于它们的抑菌研究.7 展望随着几丁质酶基础理论和应用研究日益受到重视，几丁质酶研究已成为几丁质科学中的一个重要分支，其应用前景十分广阔，可应用于医药、化工、功能食品、纺织、印染、造纸及环境保护等诸多工业部门和领域.我国对几丁质酶的研究起步较晚，但近年来国内对几丁质酶基因的研究也日益重视，目前已经分离出了多种几丁质降解菌，并已从多种微生物克隆出了几丁质酶基因.目前，虽然对几丁质酶及其基因的研究报道较多，但由于其多样性、调控机理的复杂性，再加上从自然界中分离到的酶活性不是太高，因此距离工业应用的要求还有一定距离.今后应进一步加强对几丁质酶基础理论的研究，并利用现代生物学技术对现有的几丁质酶进行定向改造或筛选出新的活性更强的几丁质酶，以适应工业化生产的需要.[参考文献]【相关文献】[1]Wen-Teish Chang, San-Lang Wang. Ming-Lun Chen.An antifungal chitinase producedby Bacillus subtilis using chitin waste as a carbon source[J].Berkely RCW. Chitin, chitosan and their degradative enzymes, World J Microbiol Biotechnol, 2010, 26: 945-950.[2]Nicol S. Life after death for empty shells[J].New Sci, 1991, 129:46-48.[3] Leake J R, Read D J. Chitin as a nitrogen source for mycorrhizal fungi[J].Mycological Res, 1990, 94: 993-995.[4]夏文水, 吴焱楠. 甲壳素/壳聚糖水解酶的研究进展[J].中国海洋药物, 1997, 16 (2): 31-35.[5]蔡培原, 陈祥贵.微生物几丁质酶研究概况及其在食品工程中的应用[J].四川食品与发酵, 2008, 44 (3): 41-42.[6]Chang WT, Chen YC, Jao CL Antifungal activity and enhancement of plant growth Bacillus cereus grown on chitin wastes[J]. 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Yan, R.D. Tyagi, J.R. Valéro, R.Y. Surampalli. Induced production of chitinase to enhance entomotoxicity of Bacillus thuringiensis employing starch industry wastewater as a substrate[J].Bioresource Technology 100 ,2009,5260-5269.。

豆科植物几丁质酶的研究

678
几丁质酶有抑制昆虫生长的作用，而且将菜豆几丁质酶基因导入马铃薯中，蚜虫取食后生殖力明显降低了6"58。
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豆科植物几丁质酶的可诱导性
植物几丁质酶的诱导与表达几丁质酶的产生
可分为组成型和诱导型。在正常情况下有些植物体内就有几丁质酶，但含量较低。在受到外界因素诱导下，几丁质酶基因大量表达，迅速积累。植物几丁质酶可受多种因素的诱导，包括生物和非生物因素。生物因素如真菌、细菌、病毒、类病毒等；非生物因素如机械损伤、虫伤、真菌细胞壁及其组成成分、乙烯、水杨酸、紫外光、重金属盐等。豆科植物中的几丁质酶会受到病原物及其激发子、乙烯、水杨酸、紫外光及重金属等的诱导，在豆科植物体中，特别是豆科植物顶部幼嫩部分，几丁酶活性很低，而被诱导后此酶活性迅速提高。乙烯对几丁质酶的诱导作用在 ;’<)= >,< ?@
分离纯化的豆科植物几丁质酶的性质
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来源菜豆鹰嘴豆扁豆四季豆蚕豆豇豆豌豆
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杨虹琦等（ $&&6 ）（ $&66 ）（ !""" ）（ !""! ）（ $&6( ）（ $&&& ）

几丁质酶国内外研究现状和发展趋势

几丁质酶国内外研究现状和发展趋势几丁质酶是一种催化几丁质水解的酶类，其在生物学、医学、工业等领域有着广泛的应用价值。

本文将从国内外研究现状和发展趋势两个方面，对几丁质酶进行综述。

一、国内外研究现状1.国内研究现状自上世纪80年代初，我国开始研究几丁质酶，随着研究的深入，国内对几丁质酶的研究水平不断提高。

目前，我国已经取得了一些重要的研究成果。

（1）基础研究我国的一些研究机构对几丁质酶的分离、纯化、鉴定以及酶学性质等方面进行了深入的研究。

例如，华南农业大学的研究团队成功地从农杆菌中分离出了一株产生高效几丁质酶的菌株，这一发现为几丁质酶的研究提供了重要的材料基础。

（2）应用研究我国的一些研究机构还开展了几丁质酶在环境保护、制药、食品等方面的应用研究。

例如，北京大学的研究团队利用几丁质酶对废水中的几丁质进行降解，取得了良好的效果。

同时，几丁质酶在制药领域也有广泛的应用，例如可以用于制备抗菌药物、生物材料等。

2.国外研究现状相比于国内，国外对几丁质酶的研究已经比较成熟，取得了一些重要的研究成果。

（1）基础研究国外的一些研究团队对几丁质酶的分子结构、基因组学、酶学性质等方面进行了深入的研究。

例如，美国加州大学的研究团队利用X 射线晶体学技术解析了几丁质酶的分子结构，这一发现为几丁质酶的研究提供了重要的基础。

（2）应用研究国外的一些研究机构还开展了几丁质酶在食品、纸浆、纺织等领域的应用研究。

例如，欧洲的一些食品公司利用几丁质酶对食品中的几丁质进行降解，从而提高了食品的口感和质量。

二、发展趋势1.分子改良分子改良是提高几丁质酶催化效率和稳定性的重要途径。

目前，国内外的一些研究机构已经开始对几丁质酶进行分子改良，例如通过蛋白工程技术改良几丁质酶的催化效率和稳定性。

2.生物技术应用随着生物技术的不断发展，几丁质酶在生物制药、生物材料等领域的应用前景越来越广阔。

例如，几丁质酶可以用于制备抗菌药物、生物材料等，这些应用有望成为几丁质酶未来的重要发展方向。

植物几丁质酶及其应用研究进展

植物几丁质酶及其应用研究进展
张志忠;吴菁华;吕柳新;林义章
【期刊名称】《福建农林大学学报（自然科学版）》
【年(卷),期】2005(034)004
【摘要】几丁质酶是高等植物普遍存在的一种重要的病程相关蛋白,近年来被广泛应用于植物抗病基因工程的研究.本文概述了国内外有关植物几丁质酶的研究情况,介绍了几丁质酶的特性、结构、分类、细胞学定位和功能及几丁质酶基因的克隆与其在植物基因工程中的应用.
【总页数】6页(P494-499)
【作者】张志忠;吴菁华;吕柳新;林义章
【作者单位】福建农林大学园艺学院,福建,福州,350002;福建农林大学园艺学院,福建,福州,350002;福建农林大学园艺学院,福建,福州,350002;福建农林大学园艺学院,福建,福州,350002
【正文语种】中文
【中图分类】Q556
【相关文献】
1.昆虫杆状病毒几丁质酶及其应用研究进展 [J], 刘艳荷;方继朝;郭慧芳
2.植物几丁质酶及应用研究进展 [J], 谢树章;刘亚娟;秦平伟;张迷
3.微生物几丁质酶的应用研究进展 [J], 刘海燕;丁存宝;贾长虹;张秀军
4.昆虫杆状病毒几丁质酶及其应用研究进展 [J], 刘艳荷;方继朝;郭慧芳
5.昆虫几丁质酶功能研究、酶学性质及应用研究进展 [J], 李妍;李家磊;师献雪;张俊丽;胡淼
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几丁质酶在农业方面的应用研究概况

几丁质酶在农业方面的应用研究概况唐梦君，有利利，倪红※（湖北大学生命科学学院，湖北武汉 430062）摘要目前，合成类杀虫剂和杀真菌剂的滥用造成了严重的环境污染。

而几丁质酶有潜在的抗含几丁质的病原体的特性，因此在农业方面应用前景广泛。

综述了在几丁质酶抗植物病原真菌、杀虫、抗细菌和果蔬采后病害的防治等方面的应用研究情况。

在此基础上，对几丁质酶在生物农业上的应用前景进行了展望。

关键词几丁质酶；生物防治；农业；应用研究中图分类号：Q814.9；S476 文献标志码：A DOI ：10.19415/ki.1673-890x.2017.1.014知网出版网址：http://www /kcms/detail/50.1186.s.20170123.1758.023.html 网络出版时间：2017-1-23 17:58:00收稿日期：2016-09-22基金项目：湖北省科技厅计划项目（2014BCB031）。

作者简介：唐梦君（1993—），女，湖北襄阳人，湖北大学生命科学学院生物化学与分子生物学专业2014级在读硕士研究生，研究方向为农作物病虫害防治。

※为通信作者，E-mail: nh64@ 。

如今，控制害虫和植物疾病最常用的方法是使用化学试剂，但是这给环境造成了巨大影响。

几丁质是一种天然多聚物，是寡聚体N-乙酰葡糖胺由β-1,4-糖苷键连接而成的，几丁质广泛存在于昆虫等甲壳类动物的外壳、软体动物器官以及多数真菌的胞壁中。

几丁质酶是一种能够将几丁质水解成N-乙酰葡糖胺的糖苷酶[1]，它作为一种天然溶菌酶类，在抗植物病原真菌、杀线虫作用、抗细菌以及果蔬采后病害等的生物防治方面都有应用，再加上它具有可诱导性、安全无毒副作用[2]等特点，在农业上的应用范围正在不断扩大。

1 在抗植物病原真菌方面的应用由真菌病原体引起的植物疾病使全球重要的农作物损失巨大。

传统的合成杀菌剂对人体健康和环境有明显的不良影响。

而大多数真菌的细胞壁都含有几丁质，几丁质酶可以通过破坏植物病原真菌的细胞壁使其受损死亡[2]，即几丁质酶可以杀死一些真菌，且不良影响较小。

几丁质酶抑制化合物研究进展几丁质酶抑制化合物研究进展

几丁质酶抑制化合物研究进展几丁质酶抑制化合物研究进展【摘要】几丁质酶抑制化合物作为一种可开发成具有新型作用靶标的生物农药早已引起国内外生物学家地广泛关注。

近年发现几丁质酶抑制剂allosamidin对哮喘病具有一定疗效，为几丁质酶抑制化合物在医学领域的应用奠定了一定的基础。

本文就几丁质酶抑制化合物的种类、抑制机制，几丁质酶抑制化合物活性测定方法以及相关研究领域的发展前景等做一综述。

【关键词】几丁质酶抑制化合物抑制机制Advances in chitinase inhibitorsABSTRACT As a kind of novel pesticides, chitinase inhibitors have attracted many biologists′ interest. It was discovered that chitinase inhibitor, allosamidin, had certain therapeutic efficacy to asthma, which laid a foundation for chitnase inhibitorapplication in medical domain. This paper introduces several chitinase inhibitors and their repression mechanism, activity determination methods and looks forward to the development of the related research territory.KEY WORDS Chitinase; Inhibitor; Repression mechanism1 几丁质酶抑制化合物研究概况几丁质是乙酰氨基葡萄糖以β，4键连接起来的生物多聚物，是真菌细胞壁、细胞隔膜、昆虫外骨骼的主要组成成分［1］。

植物几丁质酶及其在抗真菌基因工程中的应用

植物几丁质酶及其在抗真菌基因工程中的应用
周淼平;陆维忠
【期刊名称】《江苏农业学报》
【年(卷),期】1998(014)003
【摘要】几丁质酶是高等植物普遍存在的一种与抗真菌病害有关的酶。

该文综合报道了国内外学者对这类酶的性质、分类、作用等的研究结果。

提出只要考虑病原菌本身习性的影响，选用２合适的几相质酶基因、同时辅以一种或几种抗真菌蛋白基因协同作用，几丁质酶基因在植物基因工程中会有很好的抗真菌应用前景。

【总页数】5页(P183-187)
【作者】周淼平;陆维忠
【作者单位】江苏省农业科学院农业生物遗传生理研究所;江苏省农业科学院农业生物遗传生理研究所
【正文语种】中文
【中图分类】Q78
【相关文献】
1.几丁质酶基因在植物抗真菌病基因工程中的应用 [J], 梁美霞;李景富;许向阳;张玉
2.植物几丁质酶及其在抗真菌病害中的应用 [J], 孟亮;崔德才
3.真菌源几丁质酶在植物抗真菌病害中的应用 [J], 程笑笑;冯自力;冯鸿杰;赵丽红;师勇强;李志芳;朱荷琴
4.植物几丁质酶在抗真菌病害基因工程中的应用 [J], 崔欣;杨庆凯
5.几丁质酶在植物抗真菌病害中的作用 [J], 张福丽;王占斌;王志英
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