琥珀酸脱氢酶抑制剂类杀菌剂抗性研究进展

作用于琥珀酸脱氢酶复合体的新型杀菌剂-琥珀酸脱氢酶抑制剂 (succinate dehydrogenase inhibitors, SDHIs) 已逐步成为继Qo位点呼吸抑制剂类 (QoIs) 和麦角甾醇生物合成抑制剂类(EBIs)杀菌剂之后的世界第3大类杀菌剂。近年来,SDHIs杀菌剂的市场占有份额逐年增加,新品种不断涌现,在植物病害化学防治中发挥着重要作用。然而,由于该类杀菌剂作用位点单一,抗药性已成为制约该类杀菌剂创制发展与科学应用的重要科学问题。本综述归纳了琥珀酸脱氢酶抑制剂类杀菌剂的开发、品种、抗性发生发展、抗性分子机制与应用现状,并结合作者研究团队的最新研究成果对其靶标生物学及应用技术研究进行了总结,以期为更高活性的SDHIs杀菌剂创制和应用提供参考。     

杀菌剂氟苯醚酰胺的创制

琥珀酸脱氢酶 (succinate dehydrogenase, SDH) 是重要的杀菌剂靶标之一,而很多植物病原菌对靶向SDH的杀菌剂已经产生了较为严重的抗药性,因此新型靶向SDH的杀菌剂设计显得尤为重要。基于药效团连接碎片的虚拟筛选 (PFVS) 是一种独立于生物物理技术的高通量药物发现方法,采用PFVS方法成功获得了靶向SDH的新型杀菌剂候选化合物—氟苯醚酰胺。本文主要从PFVS原理、先导化合物的发现、取代基的修饰以及杀菌活性研究等方面对氟苯醚酰胺的创制进行系统分析。氟苯醚酰胺创制的案例分析可为农药研究工作者提供新思路和新方法。     

杀菌剂毒力及其生物测定

杀菌剂毒力是化合物具有开发和应用价值的固有生物学性状，不仅是农药登记部门予以注册登记的前置条件，而且也是反映杀菌剂生物活性及其安全性和有效性的关键技术参数。本文明确了杀菌剂毒力术语的定义，强调了杀菌剂可能的未知作用方式及通过与病原菌、寄主和环境因子相互作用的病害及流行防控效力在杀菌剂毒力评价中的重要性。深入分析了化合物与受体蛋白相互作用的结构特异性和精确性及干扰靶标蛋白功能的毒理学机制，揭示了杀菌剂毒力的选择性原理。综述了杀菌剂毒力生物测定及其结果分析方法，分析了可能影响毒力测定结果评价的常见因素。本文所述内容可为从事农药创制、加工、应用、毒理与抗性及分子互作科研工作者提供参考。     

复合物Ⅱ抑制剂的作用机制和研究进展

复合物II是线粒体电子传递链上重要功能复合物,已经成为农用杀菌剂方面的关键靶标。该类杀菌剂在植物病原真菌保护中发挥着重要的作用。本文在综述复合物II结构和泛醌结合位点作用机制的基础上,总结了复合物II抑制剂的类型和结构特征,介绍了最新的研究进展,旨在为开发新的复合物II抑制剂提供思路。     

基于农药穿透生物学的杀菌剂生物测定

杀菌剂的生物测定是进行新品种筛选及抗性监测的重要手段。杀菌剂的生物活性是药剂、病原、环境间相互作用的结果。药剂在植物体的吸附、穿透和代谢是影响其生物活性的重要因子。基于农药穿透生物学的基本原理,通过对杀菌剂的作用特点、病原菌入侵行为、杀菌剂作用方式、传导方式以及杀菌剂的应用环境的分析,指出杀菌剂的生测离不开靶标寄主的参与,生物测定方法应尽可能真实地反映药剂在应用实践中的行为学特点,才有可能准确地表征化合物的生物活性或抗药性变化程度。     

杀菌剂抗性分子检测技术的研究进展

靶标病菌基因突变是许多内吸性杀菌剂出现抗性的根本原因,检测与抗药性相关的靶标病菌基因突变对阐明抗药性发生的分子生物学机制及进行早期诊断具有重要意义。目前已成功用于检测靶标病菌抗药性菌株的分子检测技术有6种:等位基因特异性扩增、限制性片段长度多态性、等位基因特异性寡核苷酸杂交、单链构象多态性、实时定量PCR、变性高效液相色谱分析。这些技术能够快速、灵敏地检测田间早期出现的抗药性或抗药性种群的发展动态,在病害的可持续管理系统中科学使用杀菌剂方面发挥着重要作用。     

乙酰乳酸合成酶及其抑制剂研究新进展

乙酰乳酸合成酶(AHAS)是支链氨基酸生物合成途径中的一个关键酶,是绿色除草剂的重要作用靶标。由于此生物合成过程只存在于植物和微生物体内,因此该类抑制剂对哺乳动物具有生物安全性。近年来,随着AHAS三维结构的阐明,人们不仅深入了解了已有抑制剂的作用机制,并且依此设计开发了一些新型的抑制剂,拓展了其在抑菌活性方面的生物学功能。文章对近年来AHAS及其抑制剂的最新研究进展进行了综述,重点就AHAS的酶学特征、结构特征及结合方式,以AHAS为靶标的新颖除草活性化合物的设计开发以及AHAS抑制剂的抗菌生物活性研究进展等问题详细进行了总结,以期为设计开发靶向AHAS的新型除草剂或抗菌药物提供参考。     

分子插件法及其在农药分子设计中的应用

新农药创制是一项艰难复杂的系统性工程,而新农药分子的设计是该工程的源头,也是最重要的一环。文章对传统的农药分子设计方法进行了简单的归纳总结,并在课题组多年新农药创制实践的基础上提出了一种新的设计方法——分子插件法,并以吡啶二芳酮和芳氧吡啶乙酮为例,介绍了分子插件的设计及其在新农药创制中的应用。该方法的优点在于可将功能基团模块化,便于快速衍生和筛选,从而大大缩短农药的创制周期,满足对速度竞争的要求。     

农药研发领域摘得两项国家科学技术进步奖

<正>1月9日,2014年度国家科学技术奖励大会在北京人民大会堂隆重举行,"防治农作物病毒病及媒介昆虫新农药研制与应用"和"新型天然蒽醌化合物农用杀菌剂的创制及其应用"两项农药创制和应用的相关项目荣获科学技术进步奖二等奖。"防治农作物病毒病及媒介昆虫新农药研制与应用"     

基于RNA干扰的杀菌剂开发及其对化学杀菌剂的影响

RNA干扰(RNA interference, RNAi)是真核生物中高度保守的基因沉默现象，在医药与植物保护领域展现出广阔的应用潜力，相关产品已进入或即将进入医药与杀虫剂市场。近年来，科研工作者在基于RNAi技术的植物病原微生物的防控方面开展了大量研究，取得了进展，但仍无法实现基于RNAi防治植物病原真菌技术的商业化应用。本文概述了RNAi研究从1990年至今的发展历程，从细胞生物学、分子生物学角度提出了RNAi病害防控技术产品化瓶颈问题的新见解，同时讨论了基于RNAi的杀菌剂对传统化学杀菌剂的影响，可为RNAi杀菌剂的创制和应用提供参考。     

植物病原真菌对杀菌剂抗性的研究进展

科学施用杀菌剂是植物病害综合治理的重要措施之一, 然而由于杀菌剂的长期使用, 病菌抗药性问题逐渐加重, 严重影响药剂的防治效果和使用寿命。近年来, 随着分子生物学技术的快速发展, 人们对杀菌剂抗性机制有了更深入的理解, 并开发出了病菌抗药基因型快速检测的方法。本文总结了植物病原真菌对苯并咪唑类杀菌剂(BZD)、肌球蛋白合成抑制剂、甾醇脱甲基抑制剂(DMI)、QoI类抑制剂、琥珀酸脱氢酶抑制剂（SDHI）和二甲酰亚胺类杀菌剂(DC)的抗药性现状与抗性机制。在此基础上, 介绍了聚合酶链反应(PCR)、限制性片段长度多态性(RFLP)、等位基因特异性PCR和环介导等温扩增(LAMP)技术在杀菌剂抗性快速检测方面的研究进展。此外, 对抗药性治理对策进行了讨论和展望。     

桃褐腐病菌抗药性分子机理研究进展

桃褐腐病是严重危害桃生产的重要病害之一。在实际生产中,该病害的控制主要以化学防治为主。由于杀菌剂的大量使用,桃褐腐病菌已对几类常用的杀菌剂产生了不同程度的抗药性。本文就桃褐腐病菌(Moniliniaspp.)对生产上使用的几大类杀菌剂的抗药性情况及抗药性分子机制研究进展进行简单概述和分析,以供国内同行借鉴与参考。     

Target and non-target site mechanisms of fungicide resistance and their implications for the management of crop pathogens

Fungicides are indispensable for high-quality crops, but the rapid emergence and evolution of fungicide resistance have become the most important issues in modern agriculture. Hence, the sustainability and profitability of agricultural production have been challenged due to the limited number of fungicide chemical classes. Resistance to site-specific fungicides has principally been linked to target and non-target site mechanisms. These mechanisms change the structure or expression level, affecting fungicide efficacy and resulting in different and varying resistance levels. This review provides background information about fungicide resistance mechanisms and their implications for developing anti-resistance strategies in plant pathogens. Here, our purpose was to review changes at the target and non-target sites of quinone outside inhibitor (QoI) fungicides, methyl-benzimidazole carbamate (MBC) fungicides, demethylation inhibitor (DMI) fungicides, and succinate dehydrogenase inhibitor (SDHI) fungicides and to evaluate if they may also be associated with a fitness cost on crop pathogen populations. The current knowledge suggests that understanding fungicide resistance mechanisms can facilitate resistance monitoring and assist in developing anti-resistance strategies and new fungicide molecules to help solve this issue. © 2023 Society of Chemical Industry.     

MfSre1基因参与调控桃褐腐病菌对外源渗透的胁迫和对DCFs杀菌剂敏感性

 美澳型核果链核盘菌(Monilinia fructicola)引起的褐腐病是严重威胁桃生产的重要真菌性病害。为揭示该病原菌的抗药性机制和发掘新的药剂靶标,本研究利用同源重组分割标记法对MfSre1基因进行了敲除,并研究了该基因的生物学功能。与亲本甾醇14-α-脱甲基化酶抑制剂(DMI)抗性菌株Bmpc7相比,敲除转化子的菌落形态、菌丝生长速率、产孢能力和致病力没有显著变化(P>0.5),对DMIs杀菌剂的敏感性、过氧化氢和高浓度甘油渗透胁迫也没有显著性区别。但对金属离子、糖类、细胞壁/细胞膜破坏剂的敏感性明显降低,对二甲酰亚胺类杀菌剂(DCFs)的抗性水平显著上升。这些结果表明,MfSre1参与调控对部分外源渗透的胁迫和对DCFs杀菌剂的敏感性。     

20世纪80年代以来世界杀菌剂新品种开发进展及发展趋势

综述了近20年来世界杀菌剂新品种的开发进展，并介绍了杀菌剂工业发展的一些新特点。     

杀菌剂混剂的增效作用

作用机制不同或相同的杀菌剂混合后能产生增效作用的理论与实践是开发新的杀菌剂混剂的基础。本文讨论了杀菌剂混剂增效作用的评价方法，不同类型杀菌剂混合后的增效作用，混剂在个体和群体水平下的增效作用以及杀菌剂混剂增效作用的机制，为杀菌剂混剂的开发提供理论依据。     

Genetic correlations in resistance to morpholine and piperidine fungicides inPyrenophora teres populations

Highly significant genetic variation (P<0.001) in resistance to the morpholine fungicides fenpropimorph, tridemorph and dodemorph and the piperidine fungicide, fenpropidin was found in different populations ofPyrenophore teres in North America and Europe which had not been previously exposed to these fungicides. Resistance phenotypes were continuously distributed for each fungicide in each population. Cross resistance relationships were determined by estimating genetic correlation coefficients in resistance to all pairwise combinations of fungicides. The majority of the correlation coefficients were highly positive for all fungicide combinations in all populations; eight of 36 (22%) coefficients were not significantly different from 1 (P>0.05). This result is consistent with the hypothesis that many of the same genes, or genes in gametic disequilibrium, control resistance to more than one fungicide in most populations ofP. teres and that these fungicides comprise a single cross resistance group. Three of 36 (8%) correlation coefficients were not significantly different from 0 (P>0.05) indicating that, in these populations, independent genes controlled resistance to these fungicides. The results of this study indicate that although most of the same genes control resistance to morpholine and piperidine fungicides inP. teres, differences in frequencies of these genes among populations can result in different cross resistance relationships from one population to another.     

Effects of fludioxonil and pyrimethanil, two fungicides used against Botrytis cinerea, on carbohydrate physiology in Vitis vinifera L

In Vitis vinifera L, photosynthesis and photosynthate partitioning are affected in the presence of fludioxonil and pyrimethanil, two fungicides commonly used in vineyards against Botrytis cinerea Pers. However, the effects were found to be different according to the model studied: plantlets (cv Chardonnay) grown in vitro, fruiting cuttings (cv Chardonnay) and plants grown in vineyards (cvs Chardonnay, Pinot noir and Pinot Meunier). In the plantlets grown in vitro, both fungicides decreased gas exchanges, photosynthetic pigment and starch concentrations in the leaves, whereas soluble carbohydrates transiently accumulated, suggesting that plantlets mobilised starch in response to photosynthesis inhibition caused by fungicides. In the fruiting cuttings, the fungicides did not affect photosynthesis, although fludioxonil caused starch decrease in parallel with sucrose accumulation, suggesting that the fungicide effects were of lower intensity than in vitro. Conversely, in vineyard, the two fungicides stimulated photosynthesis and increased pigment concentrations in the three vine cultivars tested. In the meantime, glucose, fructose and starch levels of the leaves declined after fungicide exposure, whereas sucrose accumulated, indicating that sucrose synthesis increased in the leaves following the fungicide treatment. Among the three varieties, Chardonnay was the most sensitive to the fungicides as revealed by the intensity of the responses and the longer period for recovery. In vineyard, the results suggested that the two fungicides, in addition to inhibiting B cinerea development, had a beneficial effect on vine physiology through the stimulation of leaf carbon nutrition, which may further enable the plant to rapidly make use of its defence reactions.