近日,石河子大學綠洲農業有害生物防控與植物資源利用重點實驗室韓小強教授、張國強副教授團隊圍繞天然源綠色農藥開發、病蟲害分子靶標解析開展系統研究,兩項原創成果分別刊發于《Advanced Agrochem》(中國科技期刊卓越行動計劃新刊項目,IF 9.2)和《Journal of Agricultural and Food Chemistry》(中科院1區,IF 6.7),為新疆棉花、辣椒等特色作物病蟲害綠色防控提供新先導化合物與理論依據。
成果一:創制樟腦基新型殺菌劑,靶向鐮刀菌麥角固醇合成關鍵酶ERG13
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針對鐮刀菌土傳病害抗藥性突出、傳統農藥環境風險高的產業難題,團隊依托新疆天然樟腦資源,設計合成一系列全新氧代苯乙酰胺酯衍生物。室內活性篩選發現化合物3y抑菌效果最優,對尖孢鐮刀菌、禾谷鐮刀菌EC??分別為15.732 mg/L、19.348 mg/L;辣椒盆栽試驗證明,該藥劑可顯著減輕根腐病發生,防效良好。
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研究結合轉錄組、分子對接、DFT理論計算揭示作用機制:3y能夠高親和力結合真菌麥角固醇合成限速酶ERG13,阻礙細胞膜關鍵組分麥角固醇生成,誘發胞內氧化應激、破壞細胞膜完整性,最終抑制菌絲生長與孢子萌發。該化合物作用靶點區別于傳統唑類藥劑,選擇性高、風險低,是極具開發潛力的殺菌劑先導結構。碩士研究生劉浩和銀悅嵐為共同第一作者,韓小強教授和張國強副教授為共同通訊作者,趙思峰教授、王春娟副教授和馬鋌副教授參與了指導。
成果二:解析棉鈴蟲兩類幾丁質酶功能,闡明植物源藥劑ZQ-8殺蟲機理
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棉鈴蟲是新疆棉田重大害蟲,幾丁質代謝通路是綠色殺蟲劑理想靶標。團隊首次克隆棉鈴蟲HaChi2、HaEchi兩個幾丁質酶基因,生物信息學分析表明二者屬于高度保守的GH18家族,主要在五齡幼蟲頭部富集表達,參與幼蟲蛻皮過程。
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研究結果顯示,萜類化合物ZQ-8會擾亂昆蟲海藻糖、幾丁質正常代謝,造成蛻皮畸形、發育受阻。分子對接證實ZQ-8與內切幾丁質HaEchi結合親和力更強,為核心作用靶標;借助殼聚糖納米載體開展RNA干擾試驗,進一步驗證沉默兩個基因均可顯著抑制棉鈴蟲生長。該研究明晰棉鈴蟲幾丁質酶功能分化,為新型昆蟲幾丁質酶抑制劑、RNA納米防控制劑研發奠定理論基礎。碩士研究生葉思瑩為論文第一作者,韓小強教授和王春娟為論文通訊作者,趙思峰教授和張國強副教授參與了指導。
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