新型哒嗪类白化除草剂的研究

基于某一作用靶标的生物合理设计是世界农药研究的前沿课题。以"候选药物与候选靶标"为基本立足点，开展分子靶标导向的农药创新研究是当今研究热点。本项目在前期课题组系统研究植物光系统II抑制剂的基础上，以我们发现的超高效全新结构的哒嗪类候选白化除草剂（1-5克/亩）为研究对象。首先开展靶标验证研究，以便确认它们是光系统II中那类抑制剂；其次在靶标确证基础上，初步开展该类候选除草剂和靶标的结合模式研究，以便确认作用位点，建立该类除草剂设计新模型；再次根据模型和前期对该类除草剂的研究经验，设计合成新的化合物，研究除草活性，全面系统总结构效关系。总之，希望通过本项目的研究工作，能确认该类候选除草剂的作用靶标和作用位点，能更加系统全面揭示植物光系统II抑制剂，为发现全新的除草剂先导结构奠定理论基础。

本项目在前期课题组系统研究植物光系统II抑制剂的基础上，以我们发现的超高效全新结构的哒嗪类候选白化除草剂（1-5克/亩）为研究对象。离体测试结果表明：该类哒嗪类白化除草剂对原卟啉原氧化酶 (PPO)无抑制作用；希尔反应研究表明：哒嗪类白化除草剂对PSII电子传递没有明显作用；而对提取的八氢番茄红素脱氢粗酶（PDS）测试结果表明，哒嗪类先导结构对PDS酶具有明显的抑制活性。为了得到纯化的PDS酶，本项目开展了PDS酶表达、纯化研究工作，实现了PDS酶在大肠杆菌原核细胞中的高效表达，并分离得到了纯度较好的PDS酶蛋白。其次采用生物合理设计方法及在计算机辅助下开展了针对哒嗪类白化除草剂先导结构设计合成及构效关系研究。研究结果表明：该类哒嗪先导化合物中取代苯氧基取代基的空间位阻大小决定化合物的除草活性；苯环上的取代基的位置和大小决定了间三氟甲基苯环与取代苯环间的二面角大小，该二面角的大小决定所设计合成的化合物是否具有白化活性及活性大小。并设计合成了用其它杂环替代先导中的哒嗪环的新结构，但白化活性远低于哒嗪类先导化合物，目前研究结果表明哒嗪环是这类先导结构白化必备的环。再次开展了我们发现的高活性化合物应用开发研究，进入实用性研究阶段，有希望成为新的除草剂品种。该项工作对于创制对环境友好的新型除草剂，具有理论和应用价值。