天然醌类化合物对植物寄生线虫的杀线活性及其作用机制研究

本研究针对化学杀线剂的环境与健康风险问题，通过筛选60种天然醌类化合物，发现5,8-二羟基-1,4-萘醌（DHNQ）对松材线虫（B. xylophilus）、水稻白叶枯线虫（A. besseyi）和甘薯茎线虫（D. destructor）具有显著杀线活性（LC50 为6.4–7.7 μg/mL），并揭示其通过诱导活性氧（ROS）积累、抑制摄食繁殖及上调细胞色素P450代谢基因等机制发挥作用，为开发新型环保杀线剂提供了先导结构。

　　

植物寄生线虫（PPNs）是全球农业生产的隐形杀手，每年造成高达1570亿美元的经济损失。松材线虫（B. xylophilus）引发的松材线虫病被称为“森林癌症”，水稻白叶枯线虫（A. besseyi）导致水稻减产，而甘薯茎线虫（D. destructor）甚至可造成甘薯绝收。传统化学杀线剂如甲基溴虽效果显著，却因高毒性被逐步禁用。在这一背景下，贵州大学绿色农药国家重点实验室的研究团队将目光投向天然醌类化合物——这类具有结构多样性和环境友好特性的分子，或将成为破解线虫防治难题的新钥匙。

研究团队通过体外活性筛选、生理生化分析和转录组学技术，系统评估了60种醌类化合物的杀线潜力。关键实验技术包括：1）基于显微观察的线虫死亡率测定；2）活性氧（ROS）和脂质含量检测；3）线虫摄食、繁殖及卵孵化抑制实验；4）差异基因表达分析。

研究结果

1. 体外杀线活性：在200和50 μg/mL浓度下，萘醌类化合物表现最优，其中5,8-二羟基-1,4-萘醌（DHNQ）对三种线虫的48小时LC₅₀
   值低至6.4–7.7 μg/mL，显著优于对照药剂。
2. 形态学效应：DHNQ处理导致松材线虫体表干瘪皱缩，角质层出现明显空洞，提示其直接破坏线虫体壁结构。
3. 生理干扰：DHNQ显著抑制线虫摄食、繁殖及卵孵化，同时诱导ROS和脂质含量升高，引发氧化应激。
4. 分子机制：转录组分析显示，DHNQ上调细胞色素P450（CYP450）介导的外源代谢基因，干扰核糖体蛋白合成通路，导致线虫生理功能紊乱。

结论与意义
该研究首次揭示DHNQ通过多靶点作用机制（物理损伤、氧化应激及基因调控）高效杀灭线虫，其活性优于已知天然醌类如胡桃醌（juglone）。尽管具体信号通路仍需深入探索，但DHNQ作为环保杀线剂的先导结构已展现出巨大潜力。论文发表于《Pesticide Biochemistry and Physiology》，为农业可持续发展提供了兼具科学价值和应用前景的解决方案——以天然分子之力，守护全球粮食安全与生态平衡。