华南农业大学教授崔紫宁团队携手浙江省农业科学院副研究员王祥云团队、河南师范大学副教授史瑜团队,在梨火疫病菌防治研究领域取得重要进展。他们首次发现含1,3,4-噻二唑的芳基呋喃硫酯类化合物可显著抑制梨火疫病菌的生物活性,大幅降低其致病力,为绿色农药研发开辟了新路径。相关成果近日发表于《害虫管理科学》(Pest Management Science)。
论文共同通讯作者崔紫宁介绍,此次研究成功发现一类含1,3,4-噻二唑的芳基呋喃硫酯类化合物,该类化合物能够高效抑制梨火疫病菌的生物活性,进而显著降低其致病性,并且对非靶标生物安全性良好。这些重要发现为新型杀菌剂的研发提供了坚实的实验和理论依据。
梨火疫病由梨火疫病菌引发,是一种对苹果和梨等蔷薇科植物极具毁灭性的病害。自首次被发现以来,该病害已在全球广泛传播,给各国的苹果和梨产业带来了巨大的经济损失,加强防治工作刻不容缓。梨火疫病的症状具有明显的阶段性特征,受感染的花朵最初会出现水渍状病斑,随后迅速变黑枯萎,形成典型的“焦花”症状,具体表现为花萼先端褐变、花瓣萎蔫、整个花器碳化枯死但仍附着在花托上。在防治手段中,化学防治作为传统且应用广泛的方法,在控制梨火疫病的传播和蔓延方面发挥了关键作用。
崔紫宁团队在早期研究中,曾成功开发出一系列新型5-苯基-2-呋喃基衍生物,这些化合物对水稻白叶枯病和柑橘溃疡病具有显著的防治效果。基于这一研究基础,团队通过将1,3,4-噻二唑结构与5-苯基-2-呋喃骨架进行活性拼接,设计并合成了30个小分子化合物。
在1,3,4-噻二唑的芳基呋喃硫酯类化合物合成及活性评价方面,本研究首次对该类化合物对E. amylovora的体外抑菌活性进行了系统评估。研究团队成功合成了30个目标化合物,并对其抑菌效能进行了全面筛选。活性测试结果显示,化合物II-10对该病原菌表现出卓越的抑制作用,其半最大效应浓度为9.04μg/mL。
进一步的研究发现,化合物II-10能够诱导E. amylovora发生浓度依赖性细胞凋亡,并提高细胞内活性氧水平。通过扫描电镜观察发现,II-10会破坏E. amylovora的细胞膜,导致膜塌陷和皱缩。经化合物II-10处理后的花、枝、叶和果,其防治效果均得到显著提升,展现出良好的疗效和保护作用。此外,在毒性测试中,化合物II-10对非目标生物(斑马鱼、蚯蚓和蚕)表现出低毒性。
该研究成功合成了一系列含有1,3,4-噻二唑结构的芳基呋喃硫酯类化合物。其中,化合物II-10作为该系列中最有效的衍生物,展现出显著的抗菌活性。接种实验进一步证实,II-10具有显著的抑菌效果,能够有效防止翠冠梨花器、枝条和叶片受到病原菌的侵染。经II-10处理梨火疫病菌CFBP1430后,细菌活性氧水平上升,活菌数逐渐减少,菌体皱缩现象明显。II-10还表现出强烈的靶标特异性选择作用,对非靶标物种的生态毒性极低,几乎可忽略不计。这一特性在维持生态平衡的同时,有力地推动了可持续农药解决方案的发展。
相关论文信息:https://doi.org/10.1002/ps.70104
版权声明:凡本网注明“来源:中国科学报、科学网、科学新闻杂志”的所有作品,网站转载,请在正文上方注明来源和作者,且不得对内容作实质性改动;微信公众号、头条号等新媒体平台,转载请联系授权。邮箱:shouquan@stimes.cn。