氨基酸介导下杀菌剂在植物韧皮部的传导性研究

内吸性杀菌剂在植物维管束病害和根部病害防治中发挥了巨大作用，但由于大多数内吸性杀菌剂只能顶向传导，常用作土壤施药。而土壤施药导致药用成本高、药效低和严重的环境问题。针对目前能通过韧皮部传导的杀菌剂完全不能满足农业生产需要的现状，本研究提出利用植物自身氨基酸的运载系统实现杀菌剂韧皮部传导的思路。通过直接化合和衍生合成的方法，合成含氨基酸官能团的杀菌剂藕合物，并通过生物活性测定和传导性试验，得到系列能在植物韧皮部传导的杀菌剂；通过QSAR分析的方法研究化合物结构与传导性的关系，探索适合在韧皮部传导的杀菌剂分子模型；利用悬浮培养的植物细胞试验，建立化合物进入细胞的动力学方程，探索化合物进入细胞的能量要求，并初步确定运载化合物进入细胞的载体类型。从而初步探索能被氨基酸的输导载体运载的杀菌剂分子结构特点及传导机理，为新型杀菌剂的分子设计提供理论指导。

本研究将改善杀菌剂在植物韧皮部的传导性作为首要目标，以“具有何种结构特点的氨基酸-杀菌剂耦合物能在植物韧皮部传导”为需要解决的关键问题。选定谷氨酸、甘氨酸、丙氨酸、苯丙氨酸、缬氨酸、丝氨酸、脯氨酸、甲硫氨酸、亮氨酸、异亮氨酸、酪氨酸、苏氨酸、色氨酸等氨基酸为导向基团，分别以拌种灵、噁霉灵、噻菌灵为活性成分，合成了未见文献报道的新化合物100余种，并进行了结构表征。分别以水稻纹枯病菌、小麦赤霉病菌、油菜菌核病菌为供试菌种，试验了所合成化合物的室内杀菌活性，发现氨基酸—杀菌剂耦合物均在一定程度上保留了杀菌剂本身的杀菌活性，其中谷氨酸-拌种灵、丙氨酸-拌种灵、甘氨酸-拌种灵、缬氨酸-拌种灵、天门冬氨酸-拌种灵、丙氨酸-噁霉灵、甘氨酸-噁霉灵、脯氨酸-噁霉灵耦合物完全保留了原来农药的毒力。.　　进一步分别试验了具有杀菌活性的耦合物在烟草植株上的传导性，结果表明，谷氨酸-拌种灵耦合物在烟草植株上的传导性最佳，叶面用药后24 h时顶端生长点谷氨酸-拌种灵含量达到最大值，为3.73 μg/g（鲜重），36 h时根中检测到的含量为2.88 μg/g（鲜重）。.　　关于传导机理方面，本研究利用化合物进入悬浮培养的大豆细胞进行了初步试验。在设定的5 h试验时间内，拌种灵在细胞内的量与外界浓度和培养的时间正相关。而谷氨酸-拌种灵进入细胞的量分别在培养1 h时达到最大值，为56.36 μg/g（鲜重），显著地高于营养液中20 mg/L的浓度。当含有20 mg/L的谷氨酸-拌种灵藕合物的营养液中加入50 mg/L的丙氨酸后，谷氨酸-拌种灵进入细胞内的量降低到11.98 μg/g（鲜重）；当加入50 mg/L的解偶联剂2,4-二硝基苯酚后，细胞内的量降低到3.25 μg/g。这一结果意味着谷氨酸与拌种灵耦合后由酸性氨基酸变成了中性氨基酸，可以利用中性氨基酸的载体进入细胞内，这是一个主动吸收的过程，需要消耗能量。.　　在本项目的资助下，共发表论文33篇，其中有项目标注24篇，在SCI刊源发表12篇。培养研究生8人，其中毕业1人。申请国家发明专利2项，授权实用新型专利1项。项目实施期间参加国际学术会议6人次，国内学术会议4人次。