骆驼蓬中防治云南特色作物病毒病活性先导化合物的发现和结构改造及构效关系研究

This project will be executed to study the creation of virus disease controlagents for protecting the characteristic crops in Yunnan. Peganum Harmala contain a variety of alkaloid compounds with various bioactivites, the extraction of Peganum Harmala displayed great inhibiting effect on TMV. On basis of the isolation and purification of natural products from Peganum Harmala, the lead compound is discovered by the use of the assays for the antiviral activities againstTMV、CMV、BYMV、ORSV、TAV、ToMV、CymMV and so on.A total synthesis method will be achievded to synthesize the high active natural product, which will be optimized as the lead structure to attain a serious derivatives, moreover,thes structure-activity relationship of natural products and the derivatives will be investigated. The mechanism of the high effect compounds controlling plant virus will be studieded by the modern biological technology.

本申请项目拟以创制云南特色作物病毒病防治药剂为研究目标，以沙生植物--骆驼蓬为研究对象，骆驼蓬是是蒺藜科多年生草本植物，含有多种生物碱活性化合物，骆驼蓬的粗提物具有抗烟草花叶病毒活性。本项目将首先分离提取鉴定骆驼蓬中的化学成分，通过研究抗TMV、CMV、BYMV、ORSV、TAV、ToMV、CymMV等几种重要云南特色作物病毒病的生物活性来确定其活性分子；发展结构多样性的高活性天然产物合成方法，选择高活性天然产物作为先导结构设计合成衍生物，研究高活性化合物的化学结构与抗病毒活性之间的关系；利用生物学方法探索高活性化合物抗病毒机制。

植物病毒是一类由核酸和蛋白质组成的感染植物、藻类等真核生物的寄生病原物，可以在寄主细胞体内迅速增殖，而后遍及植物全身，形成系统性病变，已经成为世界性难题。鉴于抗病毒剂作用机制单一、研究不深入，已经严重制约了新型抗病毒药剂的创制，因此我们开展了抗病毒机制的研究。通过透射电镜观察药剂对TMV颗粒组装的影响，自组装形成完整的螺旋杆状的病毒颗粒之前要求TMV CP形成20s CP disk之后与核糖核酸识别。利用透射电镜观察药剂对TMV CP的影响，病毒衣壳蛋白一般是蛋白单体或寡聚体的形式，因此衣壳蛋白需要形成一定程度的多聚体，进而才能与核酸进行装配。研究结果表明，从电镜所示结果来看，在20℃下提取的蛋白单体孵育12h后形成20s CP disk，加入RNA会自动组装形成完整的病毒颗粒。空白对照的DMSO对20s CP disk的形成及病毒颗粒的组装无影响。NK0209致使20s CP disk和病毒颗粒数量明显减少，可能是影响TMV CP形成20s CP disk，抑制TMV。.发展了银铜协同催化的分子内环化/脱亚磺酰胺/脱氢反应用于取代咔唑的高效合成方法，具有很好的官能团的耐受性和广泛的底物适用范围。基于咔唑类化合物NK0209的作用机制及构效关系，设计合成了系列咔唑类目标化合物，生物活性测定结果表明，大部分化合物在500mg/L的浓度下抗TMV活性优于商品化品种病毒唑。开发了一种新的氮杂环脱氢的方法，通过钠/萘和氧气产生超氧阴离子自由基O2•−，O2•−能够通过氢原子转移的方式实现氮杂环四氢咔啉的脱氢芳香化,设计合成了系列四氢咔啉类目标化合物,目标化合物表现出很好的抗TMV活性,部分化合物抗TMV活性优于商品化品种病毒唑。创制了天然源β-咔啉类抗植物病毒药剂候选品种NK0209。田间试验测定了NK0209对香蕉束顶病（BBTV）和花叶心腐病(CMV)的活性及其安全性。结果表明：NK0209在使用浓度为500mg/L时对香蕉安全，对香蕉束顶病的防治效果分别为65.46%，对香蕉花叶心腐病的防治效果分别为70.85%，优于5%氨基寡聚糖素水剂和8%宁南霉素水剂，具有开发新型植物抗病毒药物的市场前景。本项目的实施对我国创制自主知识产权高效绿色农药和云南特色作物病毒病的绿色防控具有重要的理论和现实意义。