发现结构新颖、选择性强、作用机制独特、环境友好的先导化合物是新农药原始创新的核心。植物诱导抗性激活剂通过激发高等植物自身的免疫系统达到抗病和自我防卫的目的,已然成为新农药开发中的研究热点之一。结合国内外的前沿动态,本项目以植物抗病诱导剂的重要靶点- - PR蛋白为切入点,以植物抗病诱导的重要信号分子- - 水杨酸为活性片段,采用有机合成,生物学评价,计算机辅助分子模拟等方法,进行糖基修饰水杨酸衍生物的合成及其抗病诱导活性研究。本项目的实施将对发现结构新颖的具有抗病诱导活性的糖基水杨酸类衍生物提供实验和理论依据。预期研究成果将进一步丰富基于生物内源小分子创制新农药的设计策略,为创制结构新颖的植物抗病诱导激活剂提供新的思路,并为我国新农药创制的基础研究做出贡献。
Salicylic acid derivatives;Glycosyl modification;Fungicidal activity;Activity of systemic acquired resistance;
本项目以植物抗病诱导的重要内源信号分子——水杨酸为活性片段,对其进行结构衍生和糖基修饰,并对其杀菌活性和抗病诱导活性进行研究。活性结果显示,2-氧代和2-羟基环烷基磺酰胺类化合物和2-取代酰氧基环己烷基磺酰胺类化合物均具有高效广谱的杀菌活性。同时,没有糖基修饰的水杨酰肼和巯基水杨酰肼显示出优良的离体杀菌活性,而经过糖基修饰后的(巯基)水杨酰肼衍生物的离体杀菌活性消失,但是表现出良好的活体杀菌活性和植物抗病诱导活性。进一步的分子生物学机理研究表示,该类糖基修饰的水杨酸衍生物对黄瓜叶片中PR1a和PR8基因的转录无诱导作用,而对LOX1和Cs-AOS2基因的转录在mRNA水平有迅速而且很强的诱导作用,在24小时内就开始诱导转录,并且能够持续一段时间(72 小时)。说明该类化合物是作用于茉莉酸调控的抗病诱导信号通路,而不是作用于水杨酸调控的抗病诱导信号通路。毒性预测结果显示,糖基修饰后的化合物毒性均有所降低,特别是乳糖修饰的化合物,急性毒性为微毒,而且致癌与致突变等慢性毒性均为阴性。糖基修饰后,化合物的溶解性也有了良好的改善,特别是增强了化合物的水溶性。实验结果显示所有化合物均对寄主植物安全无药害。 另外,经取代苯基呋喃甲酰肼与不同的单糖反应得到未见文献报道的含呋喃环糖基酰肼类化合物,其结构均通过了IR,1H-NMR和HRMS确认。利用核磁共振氢谱对目标化合物中单糖存在的环状半缩醛与非环结构进行了研究,结果表明只有葡萄糖以β—吡喃糖形式存在,其余单糖均以非环结构存在。活性测试结果显示,该类化合物具有良好的杀菌活性和抗肿瘤细胞活性。