喜树碱杀虫活性优化及新靶标杀虫剂筛选体系的建立

创制具有高效、低毒、污染小、选择性高等优点的"环境和谐农药"或"生物合理性农药"对生产无公害农产品及维护人类生存环境的生态平衡是十分重要的。以天然产物为先导化合物创制新农药的研究已成为世界农药发展之热点。本项目以来源于植物的生物碱- - 喜树碱为先导化合物，以优化其杀虫活性为目标，在喜树碱7位、9位以及10位引入基团或具有杀虫活性的化合物，合成系列喜树碱衍生物，以细胞毒性测定方法对其生物活性进行初筛，再以甜菜夜蛾等活体为测试对象，对具有高活性化合物的活性进行验证确认，评价其在生产上的应用前途。同时，以甜菜夜蛾DNA拓扑异构酶I为作用靶标，比较分析所合成化合物的活性大小，揭示喜树碱衍生物活性的构效关系；通过克隆甜菜夜蛾DNA拓扑异构酶I基因、插入荧光探针并在Sf21细胞中表达纯，构建害虫DNA拓扑异构酶抑制剂快速筛选体系。项目研究内容对开发具有独特作用靶标的高效、低毒新农药具有重要的研究意义。

随着人们生活质量的不断提高和人类对美好生存环境的追求，生产绿色无公害农产品和保护环境不受污染破坏受到世界各国普遍重视。来自植物、微生物等生物源活性物质因符合这种趋势而备受关注。本项目以优化喜树碱杀虫活性为目标，参照目前医药生产上成熟的喜树碱衍生物合成路线，以喜树碱（1）以及10-羟基喜树碱（2）为母体合成18个喜树碱衍生物，包括10个菊酯类喜树碱衍生物（3-12），1个氨基甲酸酯喜树碱衍生物（13）和7个氨基酸喜树碱衍生物（14-20）；采用甜菜夜蛾为测试对象测定其生物活性，并以细胞毒性筛选技术评价细胞增殖抑制活性。同时以甜菜夜蛾DNA拓扑异构酶I为作用靶标，评价其对靶标的抑制活性，发现5个化合物8（C29H24ClF3N2O6），13（C32H36N4O8），15（C32H34N4O10），16（C31H33N5O9），18 （C30H33S1N3O7）具有深入开发价值，揭示喜树碱20-OH是影响其拒食活性的重要基团，但对其触杀活性影响不大；引入基团越小，衍生物活性越高，化合物的活性与其空间位阻大小相关。利用喜树碱对DNA Topo I解旋活性的抑制作用机理，选用具有超螺旋结构的质粒PBR322为底物，建立Topo I体外解旋反应体系，该体系可以检测喜树碱类衍生物对甜菜夜蛾Topo I粗酶和纯酶Topo70的抑制效果，该方法快速、简单，能同时测定大量化合物对Topo I 的抑制效果。本项目研究内容对开发具有特异性作用靶标的高效、低毒新农药具有重要的研究意义，为进一步开发以喜树碱为先导化合物的新型高效低毒农药提供新思路。