选择性ABA类似物的创制及作为脱落酸受体功能化学探针的研究

Abscisic acid is a kind of natural phytohormone with significant prospects for agricultural applications. Based on our early works and the newest insights about ABA receptor and ligand researches, three novel classes of ligands are rationally designed and will be synthesized in this project. Meanwhile they are going to be used as chemical probes for dissection of functions by affinity measurement of them binding to abscisic acid receptors, and also for dissection of ABA responses in planta. Thus one-to-one correspondence should be set up between special receptor and its biological function. This combined with structure-activity research will provide a structural basis for designing the specific and agricultural usable agonist of certain ABA receptor. The study is of great economic and environmental values for reducing the use of chemical pesticides and reducing agriculture's dependence on water resources, and also of important theoretical significance in ABA signalling pathway study.

脱落酸类植物激素是一类具有重大农业应用前景的化学物质。本课题在前期工作基础上，结合脱落酸受体和配体的最新研究成果，设计了3类新的化合物，并将其作为小分子探针，通过它们与不同脱落酸受体的相互作用，探索其对这些受体的不同亲合性能，并通过与活体生物活性测定相结合，试图厘清其受体亲和性与生物活性的关系，从而明确这些受体在植物中的具体功能。在此基础上，通过受体结构和构效关系研究结果，合理设计并开发新的单一受体的专一性抑制剂，为农业生产服务。本研究对于减少化学农药的使用和降低农业种植业对水资源的依赖度具有重大的经济和环境价值，对于脱落酸的信号通路研究也具有重要的理论意义。

脱落酸是一类重要的天然植物激素，在农业上具有重大的潜在应用价值。本课题立足于本领域发展前沿和课题组研究基础，设计合成了苯并异脱落酸、萘酮磺酰胺和芳磺酰胺等3类小分子探针，从表观生理影响到与受体的结合及对PP2C磷酸酶的抑制等几个层次研究探索了它们的作用规律，以探讨脱落酸受体的功能，取得了如下重要的研究结果：(1) 明确了苯并异脱落酸是一个完全的脱落酸功能类似物；(2) 2’或3’位的季碳是iso-PhABA维持类脱落酸活性的关键因素；(3) 与脱落酸一样，苯并异脱落酸的甲酯或苯酯活性更高；(4) 2’,3’-杂环并异脱落酸也是一类优秀的脱落酸功能类似物，具有开发价值；(5) 6’-烷氧基取代化合物是一类脱落酸受体激动/拮抗的开关，对于研究脱落酸与受体的结合和脱落酸受体功能研究意义重大；(6) 1’-甲基化产物是研究单体受体和二聚体受体差异性的良好探针，我们推测单体受体对生长抑制方面比二聚体重要，而在气孔和抗旱方面反之；(7) 萘酮磺酰胺类似物探针1’-位的不饱和化可能是该类化合物保持活性的关键；(8) 基于官能团翻转的研究证明了quinabactin类化合物磺酰胺结构在与受体结合中的关键作用；(9) quinabactin上O原子的硫代和苯环上的四氟代探出了该类化合物与受体口袋结合时的边际，即硫代和四氟代同时发生时将改变其结合模式，并使活性大为降低。这些研究结果初步揭示了不同结构的小分子探针在与脱落酸受体结合时的相同点和差异性，以及不同受体与表观活性间的关系，对于进一步研究脱落酸类激素的作用机理，脱落酸各受体的功能差异，以及脱落酸受体激动/拮抗控制方法和生理学作用都将具有深远的影响，对推动脱落酸类激素在农业上的全面应用具有重要意义。