光学活性噻唑类绿色农药先导的优化及其作用机制的研究

Optically active molecules with specific biological activity are the frontier and an important direction of novel pesticide development in plant protection, on the basis of systemic acquired resistance and substructures with induction activity, aimed at the key virus causing disease in China, novel optically active thiazole containing green pesticide leads and their derivatives were designed and sythesized by combination of theories of organic stereochemistry, pesticide molecular designation and principles of plant protection, piperidine is introduced to improve the pesticidability and physicochemical properties of the target molecules. Sbustructures with systemic acquired resistance are introduced to improve the effecacy of the plant protection and decrease the pesticide application for the agroenvironment protection by taking full advantages of plant innate systemic acquired resistance. The biological activities of all the novel target compounds will be screened for structure activity relationship studies. Studies on the elucidation of pro-elicitor is conducted according the principles of pesticide environmental toxicology. The mode of action and the target of the plant elicitor methiadinil and the highly active target compounds discovered in this proposal are stduied by microRNA researches.The results of this proposal will have important meanings to the integrated key virus disease control and make great contribution to the novel pesticide development and plant protection in theory and practice.

光学活性农药分子是植物保护领域新农药研究开发的前沿和重要发展方向之一。本项目结合立体有机化学的原理和农药分子设计的理论和植物保护的规律，针对我国重大病毒病害，基于植物系统获得抗病性和具有诱导抗病活性的亚结构单元，设计合成具有光学活性的噻唑类绿色农药先导分子及其衍生物，并引入哌啶环以调节目标分子的理化性质和成药性，引入具有诱导抗病活性的亚结构单元，充分利用植物自身的系统获得抗病性，提高植物保护的效率，同时减少农药的用量，保护农业生态环境；对高活性化合物进行系统的生物活性筛选和构效关系的研究，从农药环境毒理学的角度阐明前植物激活剂的原理。利用甲噻诱胺和本申请发现的高活性分子以microRNA技术开展诱导抗病作用机制的研究和作用靶标的探索。研究结果对我国重大病毒病害的综合防治和新农药创制以及植物保护具有重要的理论意义和实践价值。

立体异构尤其是光学活性农药分子是植物保护领域新农药研究开发的前沿和重要发展方向。本项目结合立体有机化学的原理和农药分子设计的理论及植物保护的规律，针对我国重大病毒病害和真菌病害，基于植物系统获得抗病性和具有诱导抗病活性的亚结构单元，设计合成具有光学活性的噻唑类绿色农药先导分子及其衍生物300多个；系统的生物活性筛选和构效关系的研究发现5个高活性化合物，其中2个化合物有望进入产业化开发阶段。构建了基于生命科学前沿技术开展创制农药作用机制和靶标研究的平台，基于具有自主知识产权的高活性化合物，利用多组学的方法发现1个全新的潜在杀菌作用新靶标丙酮酸激酶并进行了初步验证。本项目的研究成果发表17篇SCI论文；其中4篇以第一标注发表在本领域顶级期刊JAFC上，申请了中国国家发明专利12件，申请了4件PCT国际发明专利，1件美国发明专利，获得了20件中国国家发明专利授权；培养毕业了5名硕士生，3名博士研究生；培养1名博士后；获1项天津市人才项目、2项省部级奖励。项目的研究成果拓展了与俄罗斯专家俄罗斯联邦乌拉尔叶利钦大学Bakulev教授、Tatiana Glukhareva教授和美国加州大学滨河分校Thomas Eulgem教授的高层次国际合作研究，并获得了国家国际科技合作专项中俄国际合作项目(No.2014DFR41030)以及国家重点研发计划(No.2017YFD0200903)的后续资助。项目执行期间，应邀参加了2018年11月11-22在叶卡捷琳堡俄罗斯联邦乌拉尔叶利钦大学举办的全俄科学实践会议«植物保护的现代方法与途径»，并做大会邀请报告；2019年5月19-24参加在比利时根特举办的第14届IUPAC国际农药大会，并做分会报告。主持人课题组创制的我国第一个具有自主知识产权的植物激活剂甲噻诱胺包括96%甲噻诱胺原药和25%甲噻诱胺悬浮剂于2016年获得我国农业部颁发的新农药登记证；甲噻诱胺等农药系列新品种、绿色生态农药分子设计和系统优化重大共性关键技术2016年被工信部列为产业技术创新能力发展规划(2016-2020年)中石化和化学工业的重点发展方向；2018年其组合物获得我国新农药登记证。本项目注重了学科交叉，圆满完成了原定计划，研究结果对新农药创制和农药减量增效施用具有重要意义。