微生物源农药申嗪霉素的研制与应用

申嗪霉素是中国自主研发的一种新型微生物源农药,具有高效、安全、广谱等特点,其主要成分是甜瓜根际促生菌M18产生的次级代谢产物吩嗪-1-羧酸。文章重点就申嗪霉素产生菌M18的分离及其代谢产物的鉴定、申嗪霉素生物合成及调控机理最新研究进展、申嗪霉素高产工程菌株的构建和产业化、以及申嗪霉素大田防病试验结果及推广应用情况等进行详细综述,并对其抗菌作用机理进行探讨,旨在为申嗪霉素的生物合成机理研究、遗传和代谢改造以及推广应用提供参考。     

含1,3,4-噻(噁)二唑吩嗪-1-甲酰胺类衍生物的合成与杀菌活性

对广泛存在于链霉菌和铜绿假单胞菌中的一种天然活性物质——申嗪霉素进行了结构修饰,合成了一系列高活性的含1,3,4-噻(噁)二唑的申嗪霉素衍生物 I ₁ ~ I ₂₈ 。杀菌活性测定结果表明:所有目标化合物对禾谷镰刀菌具有较好的杀菌活性,均明显优于母体申嗪霉素。离体杀菌活性测定结果显示,化合物 I ₈ (EC₅₀ = 33.25 μg/mL)和化合物 I ₂₂ (EC₅₀ = 46.52 μg/mL)对禾谷镰刀菌的杀菌活性是申嗪霉素 (EC₅₀ = 128.54 μg/mL)的3~4倍。活体杀菌活性显示,在500 μg/mL质量浓度下,化合物 I ₈ (58.69%)和化合物 I ₂₂ (55.37%)对禾谷镰刀菌的抑制率是申嗪霉素 (25.14%) 的两倍。构效关系分析结果表明,在苯环上引入吸电子基团对化合物的活性不利;而引入给电子基团则有利于提高其杀菌活性。同时,同一取代基在苯环上的取代位置依据活性的高低排列顺序为:邻位>对位>间位。这些结果可用于指导该类化合物的进一步结构改造。     

高效液相色谱法快速测定黄瓜和土壤中申嗪霉素的残留

建立了一种用高效液相色谱法分析黄瓜和土壤中申嗪霉素残留量的方法。样品用乙腈(1%乙酸)混合溶剂提取,吸取上清液,过有机滤膜,最后选择DAD检测器用250nm波长测定。该方法条件下,申嗪霉素的最小检出量为:0.2ng,在黄瓜和土壤中最低检测浓度为0.01mg/kg,申嗪霉素在黄瓜和土壤样品中的添加回收率为79.8%~100.5%,变异系数为1.5%~4.8%,满足农药残留分析要求。     

申嗪霉素对油菜菌核病菌生物学活性的初步研究

申嗪霉素是一种新型微生物源杀菌剂,主要成分为吩嗪-1-羧酸。测定了申嗪霉素对油菜菌核病菌菌丝生长的抑制作用。结果表明,申嗪霉素对油菜菌核病菌51个菌株菌丝生长的平均有效抑制中浓度(EC50值)为3.31±0.77 μ g/mL,并且与常规杀菌剂多菌灵、菌核净无交互抗性关系。离体叶片和田间药效试验表明,申嗪霉素对油菜菌核病的防治效果随其处理剂量增加而提高,用有效成分200 μ g/mL药液处理时,抑制离体叶片发病的效果可达到67.08%,田间防效可达83.29％,优于对照药剂异菌脲。     

分批发酵和补料分批发酵生产木霉素的研究

为了提高木霉素的发酵产量,以哈茨木霉Trichoderma harzianum Rifai菌株LC2为生产菌,在10L发酵罐中对分批发酵和补料分批发酵工艺进行了研究。结果表明,在分批发酵工艺中,在8%接种量、4L/min通气量和200r/min搅拌转速条件下,发酵72h时木霉素产量达到最大值149.6mg/L。在间歇补料分批发酵工艺中,分6次补料,使培养基中各成分的终浓度与分批发酵相同,木霉素的发酵产量提高到182mg/L,比分批发酵提高21.7%。     

申嗪霉素在辣椒和土壤中的液相色谱残留分析方法

建立了一种用高效液相色谱仪分析辣椒和土壤中的申嗪霉素残留量方法。样品以丙酮和冰醋酸混合溶液提取,辣椒样品过SPE小柱净化,土壤直接浓缩、定容,最后用液相色谱DAD检测器测定。该方法条件下,申嗪霉素的最小检出量为:0.2ng,在辣椒和土壤中最低检测浓度分别为0.001mg/kg,申嗪霉素在样品中的回收率为78.9～101.8%,变异系数为0.99～8.29%,满足农药残留分析要求。     

高效液相色谱法检测申嗪霉素在人参及其土壤中的残留

通过田间植株直接施药、定期采样后,采用高效液相色谱法检测人参及其土壤中申嗪霉素的残留量,研究了其在人参及田间土壤中的消解动态和最终残留量,并在室内模拟环境条件下,初步探讨了土壤类型及含水量、微生物、温度因素对其在土壤中降解的影响。结果表明:1%申嗪霉素悬浮剂在人参叶片及其田间土壤中的消解动态均符合一级动力学方程,消解半衰期分别为3.4和3.0d;以推荐高剂量有效成分用量18g/hm2(制剂用量为1.8kg/hm2)和推荐高剂量的1.5倍有效成分用量27g/hm2(制剂用量为2.7kg/hm2)2个施药剂量喷雾施药,距最后一次施药后7、14和21d采收的人参鲜根和干根中申嗪霉素的最终残留量均低于检测限(0.002mg/kg);室内模拟环境条件下,微生物作用增强、有机质含量高、温度升高和含水量增加,均可有效促进土壤中申嗪霉素的降解。     

申嗪霉素在水稻中的高效液相色谱残留分析方法

建立了一种用高效液相色谱仪分析稻苗、稻壳及糙米中的申嗪霉素残留量方法。样品以丙酮和乙酸混合溶液提取,稻苗样品过SPE小柱净化,稻壳和糙米直接浓缩、定容,最后用液相色谱DAD检测器测定。该方法条件下,申嗪霉素的最小检出量为0.2ng,在稻苗、稻壳、糙米中最低检测浓度分别为0.01、0.01、0.004mg/kg,申嗪霉素在样品中的回收率为76.6%～106.5%,变异系数为2.6%～11.5%,满足农药残留分析要求。     

6种杀菌剂对马铃薯黑痣病菌的毒力和拌种防效

为了探索马铃薯黑痣病高效防控技术,本研究选择240 g/L噻呋酰胺SC、20％嘧菌酯WG、10％苯醚甲环唑ME、0.3％四霉素AS、100万孢子/g寡雄腐霉WP、1％申嗪霉素SC等6种杀菌剂进行室内毒力测定和田间拌种防效试验.结果显示,6种杀菌剂对马铃薯黑痣病菌均有抑菌作用,其中1％申嗪霉素SC、20％嘧菌酯WG、0....     

申嗪霉素1％悬浮剂在水稻及稻田环境中的残留动态研究

采用高效液相色谱法测定了申嗪霉素在水稻及稻田环境中的残留动态。结果表明中嗪霉素l％悬浮剂在水稻田土壤、田水、稻杆、糙米和稻壳中的添加回收率为77．5％～108％。申嗪霉素在3地的稻秆和田水中的消解半衰期分别为1．96～2．53d、2．06～3．61d。14d稻杆、稻壳最终残留量〈0．01mg／kg（最低检出浓度）,稻米、土壤最终残留量〈0．004mg／kg（最低检出浓度）。     

含苯乙酮结构片段的吩嗪-1-羧酸酯类衍生物的合成及生物活性

为了提高吩嗪-1-羧酸 (申嗪霉素) 的生物活性,以吩嗪-1-羧酸和不同取代的苯乙酮为原料,通过溴化反应和亲核取代反应,合成了22个未见文献报道的含苯乙酮结构片段的吩嗪-1-羧酸酯类化合物 3a ～ 3c 和 6a ～ 6s ,其结构均得到核磁共振氢谱(1H NMR)、碳谱(13C NMR)和高分辨质谱确证。分别采用菌丝生长速率法和琼脂保湿浸叶法测定了目标化合物对6种植物病原菌的杀菌活性和对朱砂叶螨雌成螨的杀螨活性。杀菌活性测定结果表明:在0.2 mmol/L下大部分目标化合物对水稻纹枯病菌Rhizoctonia solani具有一定的抑制作用,其中 6b 和 6e 的抑制率分别为56.05%和65.37%,低于对照药剂吩嗪-1-羧酸 (86.83%)。杀螨活性测定结果表明:药后24 h,大部分目标化合物对朱砂叶螨Tetranychus cinnabarinus雌成螨具有良好的杀螨活性,在1 mmol/L下化合物 6k 和 6m 的校正死亡率分别为87.88%和90.82%,进一步测得其相应的LC₅₀值分别为0.25 和0.19 mmol/L。本研究所合成的新化合物不仅具有一定的杀菌活性,还具有较好的杀螨活性,这为吩嗪-1-羧酸的进一步结构改造提供了新思路。     

吩嗪-1-羧酸双酰肼衍生物的合成、杀菌活性及韧皮部的输导性研究

天然产物吩嗪-1-羧酸（PCA,申嗪霉素）及其衍生物吩嗪-1-甲酰肼具有独特的化学结构和优良的杀菌等生物活性,但均没有韧皮部输导性。本文以具有抑菌活性的吩嗪-1-羧酸和具有韧皮部输导性的马来酰肼为先导化合物,将马来酰肼中的双酰肼结构引入到吩嗪-1-羧酸中,设计、合成了17个新化合物,其结构均经过核磁共振氢谱、高分辨质谱及X-射线单晶衍射分析确证。初步生物活性测试表明:大部分目标化合物在50 mg/L下对水稻纹枯病菌Thanatephorus cucumeris表现出中等偏上的抑制活性,其中化合物6m的抑制率达92%。但输导性研究结果显示,目标化合物没有明显的韧皮部输导性。     

4-(吩嗪-1-酰氧基)肉桂酸酯和N-吩嗪-1-甲酰基-N'-肉桂酰基乙二胺的合成及生物活性

以不同取代的肉桂酸为原料,通过酯化反应和酰基的亲核取代反应对天然产物吩嗪-1-羧酸(申嗪霉素)进行了结构修饰,合成了2个系列含肉桂酸结构片段的吩嗪-1-羧酸酯类衍生物5a～～5f和吩嗪-1-甲酰胺类衍生物10a～～10r,所有衍生物的结构均得到核磁共振氢谱(1H NMR)、碳谱(13C NMR)和高分辨质谱确证.分别采...     

吩嗪-1-羧酸及其类似物的合成研究进展

天然产物吩嗪-1-羧酸（PCA）作为重要的微生物代谢产物,在假单胞菌属（Pseudomonads）和链霉菌属（Streptomycetes）等微生物分泌物中广泛存在,具有医用抗肺癌活性及抗水稻纹枯病、西瓜枯萎病、辣椒疫病、小麦全蚀病、西瓜炭疽病和油菜菌核病等病原菌的广谱性农用抗菌活性,对人畜和环境无害,并具有独特的化学结构,是研发绿色农药的理想化合物。文章综述了吩嗪-1-羧酸及其类似物在微生物发酵及化学合成方面的研究进展,分析了各合成路线中的关键反应,讨论了各合成方法的优缺点。     

四种杀菌剂对两种赤眼蜂的毒性分析及敏感性比较

采用药膜法分别测定了95%三唑酮、99.5%肟菌酯、96.2%咪鲜胺和95%申嗪霉素4种杀菌剂对玉米螟赤眼蜂Trichogramma ostriniae和松毛虫赤眼蜂Trichogramma dendrolimi Matsumura的急性毒性。结果表明,4种供试杀菌剂对玉米螟赤眼蜂的直接接触毒性LC50值分别为0.822 0、48.70、12.94和24.25 mg/L, 对松毛虫赤眼蜂的LC50值分别为10.55、180.3、218.1和240.3 mg/L。 即4种杀菌剂对两种赤眼蜂的风险性存在差异,供试药剂对松毛虫赤眼蜂相对较为安全。由于玉米螟赤眼蜂比松毛虫赤眼蜂对供试杀菌剂更为敏感,因此以玉米螟赤眼蜂作为评价农药对赤眼蜂风险的供试生物更为适宜。     

嗜线虫致病杆菌SN313的次生代谢产物及其抑制植物病原真菌活性研究

通过化学与生物活性筛选从土壤中分离得到一株菌株,利用16S rDNA方法将其鉴定为嗜线虫致病杆菌Xenorhabdus nematophila并命名为SN313。采用微生物发酵、液相萃取、柱层析及半制备高效液相色谱等技术,对SN313的发酵液进行分离纯化,得到3个化合物。利用质谱和核磁共振等波谱技术并依据文献数据确定了这3个化合物分别是N-(2-羟基苯基乙酰) 色胺 ( 1 )、吩嗪-1-羧酸 ( 2 ) 和环(脯氨酸-色氨酸) ( 3 ),其中化合物 1 是一个新的β-吲哚基乙胺类衍生物。通过微量稀释法测定了3个化合物对4种植物病原真菌的抑制活性。结果表明:化合物 1 对辣椒疫霉Phytophthoa capsici和番茄灰霉病菌Botrytis cinerea具有明显的抑制作用 (IC₅₀值分别为11.20 μg/mL和28.94 μg/mL);化合物 2 对番茄灰霉病菌、辣椒疫霉、水稻纹枯病菌Thanatephorus cucumeris和小麦根腐病菌Bipolaris sorokiniana有明显的抑制作用 (IC₅₀ < 40 μg/mL);化合物 3 对番茄灰霉病菌具有较好的抑制效果 (IC₅₀ = 41.58 μg/mL)。从土壤微生物中获取化合物 2 ,为生物农药申嗪霉素有效成分的天然获取提供了一种新的途径。     

新型吡唑酰胺类化合物的合成及其工艺研究

以2,3,5-三氯吡啶肼,康宽酸为起始原料反应合成新型吡唑酰胺类化合物,该化合物对小菜蛾的生物活性较高。通过正交试验进行优化,确定了其合成的最佳工艺方案:以乙腈作为溶剂,用碳酸钾作为缚酸剂,在吡啶肼和康宽酰氯的摩尔比为1∶3时,产物的产率最高达到97.4%。试验的结果表明:摩尔比和温度是反应的主要影响因素。