《高效农药目标物壳寡糖席夫碱衍生物的合成及应用》

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针对小麦、玉米发病普遍、危害严重的真菌病害以及烟草花叶病等主要病害,该项目以价廉、易得的生物源多糖降解物壳寡糖为基本原料,通过合理结构设计,利用生物电子等排、活性亚结构拼接等,以简便的路线,合成了壳寡糖衍生物;通过生物活性筛选,获得对农业病原菌具有高效抗性的壳寡糖衍生物;利用其制备了稳定的纳米银溶液,显著提高了广谱抗病性;在生物活性筛选和结构优化的基础上,创制了3种具有推广前景的新型、高效、广谱、兼具杀菌和抗病毒作用的多功能绿色农药制剂,拓展了壳寡糖这一宝贵的生物资源利用的深度和广度。

1.合成了6个系列的壳寡糖衍生物:包括壳寡糖香豆素硫脲席夫碱、壳寡糖席夫碱、壳寡糖膦酸酯、壳寡糖席夫碱金属配合物、壳寡糖季铵盐衍生物以及壳寡糖吡啶基硫脲席夫碱配合物,其中壳寡糖香豆素硫脲席夫碱、壳寡糖季铵盐以及壳寡糖吡啶基硫脲席夫碱配合物为首次合成。利用现代波谱技术等对所合成的壳寡糖衍生物进行了结构表征,证明了合成结构为目标结构。

2.纳米银溶液的制备:研究了利用壳寡糖席夫碱、壳寡糖膦酸酯以及壳寡糖季铵盐等制备纳米银的方法,通过对温度、浓度、pH值等条件试验,获得了简便制备稳定壳寡糖衍生物纳米银溶液的方法;利用现代波谱技术对所合成的纳米银溶液进行了结构表征,明确了银纳米粒子呈球形分布,粒径平均5~7nm,单分散性良好,在常温下放置稳定。

3.抗病效果研究:利用壳寡糖衍生物配制的药剂对农业病原菌如串珠镰刀菌、禾谷镰刀菌等典型病菌引起的小麦和玉米病害以及烟草花叶病毒进行离体和活体抑制活性试验,筛选出了3个候选多功能药剂:壳寡糖衍生物纳米银溶液、壳寡糖膦酸酯、壳寡糖席夫碱铜配合物。它们不仅抗真菌性良好,还具有良好的抗细菌和抗病毒特性。其中纳米银溶液对小麦条绣病、白粉病等和玉米的苗枯病、茎腐病以及烟草花叶病综合表现出最好的抗病效果,对烟草花叶病的防效达到78%。通过在小麦病害、玉米苗期病害以及烟草花叶病的大田防治效果试验,明确了壳寡糖衍生物制剂防病增产效果显著。在2015-2016年间于河南濮阳等小麦、玉米地示范推广应用21万亩,增收节支2013万元;在2015-2017三年间将应用成果与植物生长调节剂配伍建成了“壳寡糖衍生物多抗植物生长调节剂”生产线,销售产品310吨,新增销售额4867万元,新增利润341万元,产生了显著的社会经济效益。

4.初步研究了药剂对TMV的抗性机制:以壳寡糖膦酸酯以及壳寡糖衍生物纳米银溶液为代表,研究了药剂具有提高感病烟叶中防御酶POD、CAT、PAL和PPO等活性的作用,推测药剂中壳寡糖结构中的活性基团与新引入基团能够协同发挥抑制病原菌生长和激发防卫反应的功能,从而使烟草产生抗病能力。

5.科研论文情况:共发表论文13篇,其中SCI期刊论文6篇,授权发明专利1件。

成果说明

自2014年以来,将项目研究成果对该省主栽作物小麦、玉米、烟草开展大田抗病性效果研究,重点进行小麦的条锈病和白粉病、玉米的苗枯病、茎腐病以及烟草花叶病抗病推广应用,其中在2015-2016年间仅小麦、玉米应用面积达到31万亩,结果表明壳寡糖衍生物纳米制剂防病增产效果显著,两年取得社会经济效益2013万元,进一步推广应用前景广阔。另一方面,在2015-2017年间,在郑州郑氏化工产品有限公司应用该成果建成了“壳寡糖衍生物基植物生长调节剂”生产线,并销售了310吨产品,累计新增利润341万元。

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