基于LPS结构的新型植物激活剂的分子设计与合成及生物活性研究

寡糖植物诱导抗病激活剂可以诱导植物的防御系统在物理、化学和生理生化防御机制上产生持久、广谱的系统获得抗病性，同时因其高效、无毒、无残留而成为真正意义上的＂绿色农药＂。植物病原菌脂多糖（LPS）作为病原体相关模式分子（PAMP），在植物染病过程中起到关键作用，是一类重要的诱导抗病激活剂前体。本申请基于最新发现的LPS的结构信息，设计、合成新型寡糖类植物激活剂，并通过诱导抗病筛选体系对新的寡糖化合物进行抗黄瓜炭疽病或抗烟草花叶病毒的活性筛选，对活性化合物诱导后植物体内PAL酶活性变化以及病程相关蛋白进行测定，进行生理生化研究，确定其诱导抗病活性，再进行构效关系的研究以提高命中率并指导新型寡糖类诱导抗病激活剂的创制。本项目注重学科交叉和研究组之间的紧密合作，研究的结果可以丰富寡糖类植物防御系统激活剂的研究方法，项目的研究结果对我国新农药创制工作具有重要的指导意义。

本项目根据植物病原菌脂多糖及相关信号分子结构信息，开展新型激活剂分子设计合成与活性研究。项目研究目标为：设计合成基于农杆菌、假单胞菌等表面结构的新型寡糖植物免疫激活剂分子；设计合成糖基杂环结构的植物激活剂分子；建立寡糖化合物诱导抗病活性的测定模型，进行化合物活性研究及研究目标化合物的构效关系。.本项目如期完成了原计划全部研究内容，具体包括：.① 重点设计农杆菌(Agrobacterium)、假单胞菌(Pseudomonas) 以及固氮菌(Azospirillum)等表面的信号多糖的重复单元寡糖结构，先后完成复杂二糖~八糖寡糖激活剂结构30个的全合成工作。完成L-6-脱氧塔罗糖、氨基甘露糖等稀有糖的合成方法研究，完善烯丙氧羰基作为糖化学中高效保护基的方法，发展糖化学合成中“多羟基一锅偶联”合成策略；.② 设计、合成糖基含氮硫的杂环小分子120个、单糖糖基水杨酸化合物20个，糖基齐墩果酸衍生物50个，所有化合物的结构经过核磁氢谱、碳谱、质谱和高分辨质谱的确定；.③ 建立化合物活体诱导烟草抗烟草花叶病毒(TMV)的活性测定方法，并确定病程相关蛋白(PR-蛋白)提取检测以及苯丙氨酸解氨酶(PAL)的提取和测定标准操作。建立化合物的激活活性快速筛选模型，对项目合成的寡糖、糖基杂环以及糖基齐墩果酸等220个化合物进行活性测定。研究表明，大部分植物病原菌寡糖化合物具有一定的诱导活性，发现高活性化合物氨基糖五糖OL-13，其PAL酶诱导激活活性与Elicitor六糖相当，并且具有良好的促进植物生长活性；非植物病原菌寡糖、糖苷化合物的诱导活性较低；对糖基杂环化合物的活性研究表明，部分化合物具有一定的激活活性。大部分糖基杂环化合物表现出良好的杀菌活性，其中高活性杀菌化合物CAU-ZJ2011可作为先导进行深入研究。.④ 构效关系研究表明，番茄叶片PAL酶含量变化与植物病原菌寡糖结构（大小与重复单元数目）有着紧密关系，四糖以上的植物病原菌寡糖能够刺激PAL酶含量明显提高。.在项目资助下，在国内外高水平期刊上发表通讯作者标注论文8篇；(Pest Management Science 的论文已有网络版)； 多篇篇SCI文章正在准备和投稿中；申请国家发明专利6项，其中获授权1项；参加国内学术会议5次，发表会议论文6篇，其中2篇获优秀论文奖；课题执行过程中培养硕士研究生4名；博士研究生1名。