农药学重点实验室开放实验教学与创新人才培养探索实践

重点实验室是国家科技创新体系的重要组成部分,是高等院校进行科研活动的主力军。贵州大学绿色农药与农业生物工程国家重点实验室培育基地和教育部重点实验室充分利用我国西南山区特色资源,在绿色农药设计与合成、靶标发现与作用机制研究、有机合成方法学研究、有害生物持续控制研究等研究方向上形成了自己的特色和优势,取得了一批重要的研究成果,已成为我国新农药创制、农作物重大病虫害防控技术研究与人才培养的重要基地。围绕国家和地方经济建设对创新人才的迫切需求,充分利用实验室的项目优势、平台优势和技术力量,面向省内本科生和研究生开放,取得了良好的效果。本文通过对近几年实验室开放实验教学工作的总结,探讨了重点实验室开放实验教学在创新人才培养所起的作用。

绿色MOFs基固体酸低温催化制备生物柴油

生物柴油是重要的可再生能源,有希望代替化石燃料满足世界的能源需求。开发具有高Lewis酸性位点的多孔材料用于催化酯化反应制备生物柴油是当下的热门领域。以无溶剂法,通过生物质基2,5-呋喃二甲酸(FDCA)与氧氯化锆的简易组装,制备了介孔-金属有机杂化物FDCA-Zr,并通过油酸与甲醇进行酯化反应生成脂肪酸甲酯(FAME)的反应过程验证了其催化活性。采用XRD、FT-IR、BET、SEM、TEM、STEM-Mapping、热重分析、吡啶红外等方法对FDCA-Zr进行了详细的结构和性质分析。结果表明:FDCA-Zr具有良好的颗粒尺寸和优秀的催化性能,与传统的固体酸催化剂以及液体酸催化剂相比,在长烷基链脂肪酸的酯化反应中表现出相当或优越的催化效果,FAME的收率可达到98%。此外,FDCA-Zr在连续循环使用过程中结构稳定,在6次循环后FAME的收率仍保持在90%,重复利用性良好。

N-(苯基)噻唑酰胺类衍生物的合成及杀菌活性

为了寻求以天然产物为先导结构的绿色、高效新型杀菌剂,以苯甲腈、3-溴丙酮酸乙酯和不同取代苯胺为原料,通过活性亚结构拼接合成了12个N-(苯基)噻唑酰胺类衍生物(6a~6l)。产物结构均经过^(1)H NMR、^(13)C NMR和HR-MS(MSI)表征。杀菌活性结果显示:该类化合物对水稻纹枯病菌、白芨白绢病菌和水稻稻瘟病菌有良好的抑制作用。化合物6c和6l对水稻稻瘟病菌的EC_(50)值分别为0.015 mmol/L和0.020 mmol/L,优于对照药剂申嗪霉素(EC_(50)=0.031 mmol/L),其作为以天然产物为先导结构的新型杀菌剂,值得进一步探索研究。

Zonarol类天然混源萜的合成及其生物活性研究进展

天然产物是药物先导研发的重要资源。基于混合生源途径的drimane醌/氢醌类天然产物因独特的结构和多样的生物活性而引起化学家和生物学家的广泛兴趣。这类天然产物由drimane或重排的drimane与醌或氢醌通过C(sp^(2))-C(sp^(3))链接,其中代表性的天然产物zonarol在分离之初被报道具有抗真菌活性,随后被证明具有拒食活性、抗肿瘤活性、抗炎活性和杀藻活性,具有较好的药物先导开发潜力。本文介绍了zonarol及其类似物的合成、结构优化及生物活性,可为合成结构多样的drimane醌/氢醌类化合物以及进一步的药理研究奠定基础,对农药先导创新具有有益的启发作用。

新型杨梅素衍生物S2-1-5的合成及抗肿瘤活性研究

目的:评价新设计合成的杨梅素衍生物S2-1-5对人肝癌SMMC-7721细胞的抗肿瘤活性,以期为杨梅素衍生物的结构优化和抗肝癌药的进一步研发提供依据。方法:以杨梅素为母体,通过化学反应合成S2-1-5,并用核磁共振(NMR)和高分辨质谱(HRMS)进行结构和定量分析,再验证其抗肿瘤活性:将不同浓度的S2-1-5和阳性对照药吉西他滨作用于SMMC-7721细胞,DMSO作为阴性对照组,通过MTT实验和形态学观察检测S2-1-5对SMMC-7721细胞的增殖抑制作用,划痕实验检测SMMC-7721细胞迁移能力,流式细胞术检测SMMC-7721细胞周期和细胞凋亡。结果:NMR和HRMS确定了2-氟苄基4-((3-((5,7-二甲氧基-4-氧代-2-(3,4,5-三甲氧基苯基)-4H-色烯-3-基)氧基)丙基)(甲基)氨基)哌啶-1-二硫代羧酸(S2-1-5)的分子结构,其化学式为C_(37)H_(43)FN_(2)O_(8)S_(2)。S2-1-5的抗肿瘤活性实验表明:与对照组相比,不同浓度下,S2-1-5的抑制活性更高,差异均具有统计学意义(P<0.05);S2-1-5能抑制SMMC-7721细胞迁移(P<0.05);S2-1-5使SMMC-7721细胞的细胞周期阻滞在S期(P<0.05);S2-1-5能诱导SMMC-7721细胞凋亡(P<0.01)。结论:成功合成S2-1-5,其能通过抑制SMMC-7721细胞增殖和迁移,诱导细胞周期阻滞和凋亡发挥其体外抗肿瘤作用。

烟草CYP82E4v1基因调控降烟碱的生物合成

为明确烟草烟碱去甲基酶基因CYP82E4v1在降烟碱生物合成中的调控作用,通过农杆菌介导,将含CYP82E4v1超量表达的植物表达载体pLF-35S-CYP和干涉表达的植物表达载体pLF-35S-CYPi分别遗传转化烟草品种K326,共获得转基因植株61株,其中超量表达植株42株,干涉表达植株19株。HPLC测定表明,超量表达植株降烟碱含量比对照烟草品种K326高88.9%,而干涉表达植株降烟碱含量比对照烟草低61.1%,表明CYP82E4v1的超量表达能提高烟草降烟碱含量,该基因的表达受到抑制时降烟碱合成受阻。Real-Time PCR分析结果表明,超量表达植株中CYP82E4v1基因的表达为对照烟草的20倍以上,在干涉表达植株中其表达量仅为对照烟草的6%。同时,在干涉表达植株中其他降烟碱合成基因,如CYP82E5v2和CYP82E10等也受到不同程度的抑制。此外,在构建植物表达载体时,引入衰老基因SAG12启动子驱动重组酶基因FLP的"Gene-deletor"表达元件,在烟草叶片发育后期以清除转基因植株中外源GUS∷NPT II基因,从而获得了降烟碱含量低且不含筛选标记基因的转基因烟草植株。

灰色关联度分析法筛选贵州玉米苗期抗旱种质

选取32种贵州地方玉米自交系和地方品种古33611、T 32等为试验材料,通过测定其苗期干旱胁迫处理下苗高、茎粗等农艺指标和光合速率、气孔导度等光合指标,运用灰色关联度分析法对玉米苗期抗旱性鉴定指标进行筛选。发现叶片相对含水量、根总吸收面积和气孔导度等指标与玉米抗旱性关系较为密切,根鲜重与抗旱的关联度最小。同时隶属函数分析结果显示西山121、丹寨白糯和交51等种质抗旱性较强。

1-芳基-3-(3-(4-氧香豆素基)苯基)硫脲衍生物的合成及抑菌活性

为了筛选出具有较高抑菌活性的含香豆素的硫脲类衍生物,本文以4-羟基香豆素为原料,经氯化、醚化、异硫氰酸化和加成反应合成了一系列1-芳基-3-(3-(4-氧香豆素基)苯基)硫脲衍生物,其结构经红外光谱(IR)、核磁共振谱(NMR)和质谱(MS)等技术手段进行了表征。结果表明,目标化合物对水稻白叶枯菌和柑橘溃疡菌均具有较好的抑制活性。其中化合物4k、4l、4m和4n抑制水稻白叶枯菌活性EC_(50)值分别为137.42、131.05、129.23和117.43 mg/L,优于对照药剂噻菌铜的活性(195.24 mg/L);化合物4k、4l、4m和4n抑制柑橘溃疡菌活性EC_(50)值分别为97.02、94.31、102.28和90.52 mg/L,优于噻菌铜的活性(120.25 mg/L)。

农药学创新型人才培养体系的构建与实践

针对贵州省高端创新人才匮乏的现状以及农药学学科涉及多个学科门类、横跨从实验室基础理论创新到工厂生产一直到田间应用的多个环节、基础和应用结合紧密、工业转化和农业推广需求强烈的综合性交叉学科的特点,以培养高质量的农药学创新人才为目标,在农药学创新性人才培养的指导思想、教学理念、培养机制和培养模式、课程体系和教学内容、师资队伍建设、培养平台建设、产学研用人才培养基地建设、教学方法改革等方面进行了一系列的改革和实践,形成了"本硕博贯通、化生农一体、农理科分设、多学科融合"的人才培养体系建设指导思想,构建了"化生农一体、农理科分设、多学科融合"的农药学人才培养体系,大力推进了化学、生物学与农学学科的交融、渗透、协调发展。提出了"搭建平台引人才、项目纽带聚团队、基础应用同发展、面向产业重转化、示范推广助市场"的办学特色和人才培养核心理念,建立"高端人才指导,重大项目牵引,基础应用并重,工厂农田结合"的农药学创新人才培养机制,形成了特色鲜明、优势突出、涵盖新农药创制、农药开发与转化、农药环境安全、农药应用示范推广的完整学科体系和人才培养体系。

新型吡唑酰腙类化合物的合成及其生物活性

以取代肼和取代乙酰乙酸乙酯为起始原料,依次经闭环、氯酰化、氧化、酯化及取代反应制得1,3-取代-5-氯-4-吡唑甲酰肼(7a,7d,7g和7j);7分别与取代呋喃或噻吩甲醛经加成反应合成了12个新型的吡唑酰腙类化合物(9a^9l),其结构经1H NMR,13C NMR,IR和元素分析表征。初步的生物活性测试结果表明:在500μg·m L-1浓度下,部分化合物对烟草花叶病毒(TMV)具有一定的抑制活性,其中1-苯基-3-三氟甲基-5-氯-4-(2-噻吩)-腙基羰基吡唑(9k)的治疗活性、保护活性和钝化活性分别为63.6%,85.7%和93.1%,与对照药宁南霉素(65.9%,86.4%和97.8%)相当;在50μg·m L-1浓度下,部分化合物表现出一定的抑菌活性,其中1,3-二甲基-5-氯-4-(2-噻吩)-腙基羰基吡唑(9b)与1-甲基3-三氟甲基-5-氯-4-(2-噻吩)-腙基羰基吡唑(9e)对小麦赤霉病菌(Gibberella zeae)的抑制率分别为42.5%和46.8%。

抗草甘膦水稻突变体osgr-1 EPSPS基因克隆及生物信息学分析

为深入研究抗草甘膦水稻突变体osgr-1中编码5-烯醇式丙酮酸莽草酸-3-磷酸合成酶基因EPSPS的结构与功能,利用生物信息学分析方法对EPSPS基因结构进行分析,对其编码产物功能进行预测。对克隆的EPSPS基因序列分析表明,osgr-1突变体EPSPS基因中CDS序列发生了3个位点的突变,分别为第226位核苷酸残基C变为G,引起编码蛋白226位脯氨酸(Pro)变成丙氨酸(Ala);第301位核苷酸残基G变为T,导致编码产物311位丙氨酸(Ala)变为丝氨酸(Ser);第311位核苷酸残基A变为C,导致编码蛋白中多少位的谷氨酸(Glu)变为丙氨酸(Ala)。该突变基因编码蛋白含511个aa,Mr为53,823kDa,分子式为C_(2373)H_(3867)N_(659)O_(721)S_(23),等电点为8.33,为疏水性蛋白,定位于叶绿体上且不存在信号肽;其二级结构中β-转角、α螺旋和无规则卷曲分别占31.6%、17.7%和0.7%;三级结构呈单聚体,由2个亚基组成,有4个氯离子、3个镁离子、1个磷酸根离子的结合位点和2个结构域。

除草剂2,4-D对土壤微生物类群的影响

为了评价除草剂2,4-D对土壤生态系统的影响,采用构建人工微生态的方法,在42d内动态评估供试土壤中微生物类群的变化。结果表明:当2,4-D使用浓度为5mg/kg时,对土壤细菌及放线菌均没有显著影响,对真菌的影响也可以较快地恢复;浓度为25mg/kg和50mg/kg的处理,细菌和真菌总数均表现下降,但细菌的适应性更强;放线菌总数则表现出一定的波动性。2,4-D处理浓度越高,对真菌的抑制作用也越强。因此,建议将土壤中真菌总数作为评估除草剂2,4-D污染土壤生态环境效应的敏感指标。

转基因技术在农业病虫害防治上的应用研究进展

转基因技术在农业病虫害防治方面有着广泛的应用,目前为止,已发现不少具有抗除草剂、抗虫及抗病基因,开发了不少转基因作物。对转基因技术在农业病虫害防治上的应用进行了概述,并对其发展前景作了进一步的展望。

磁性磺酸催化生物质基呋喃“一锅多步”合成N-取代吡咯

生物质衍生物2,5-二甲基呋喃可与一系列芳胺化合物经过酸催化开环、Paal-Knorr缩合等反应“一锅法”合成2,5-二甲基-N-芳基吡咯。在所设计优筛的酸催化材料中,一种新型磁性碳基磺酸固体催化剂(WK-8)表现出较优异的催化性能(可达约90%的产率),并且易于通过外加磁场分离回收。同时,呋喃开环被证实为上述“一锅多步”转化过程的决速步骤,但是水的加入可显著提升上述基元反应。此外,系列表征手段证实该磁性磺酸催化剂在含水反应氛围中具有良好的稳定性。

N-取代苯基-5-三氟甲基-4-吡唑酰胺类化合物的合成及抗植物真菌生物活性研究

吡唑酰胺类化合物是一类具有独特作用机制的化合物,为了发现更高活性的吡唑酰胺类化合物,设计并合成了9个结构新颖的N-取代苯基-5-三氟甲基-4-吡唑酰胺类化合物。采用生长速率法,测试了化合物对5种植物病原真菌:小麦赤霉病菌(Fusarium graminearum)、辣椒枯萎病菌(Fusarium oxysporum)、茄子黄萎病菌(Verticillium dahliae)、水稻纹枯病菌(Thanatephorus cucumeris)和油菜菌核病菌(Sclerotinia sclerotiorum)的抑制活性。初步生物活性表明:在100μg/mL浓度下,部分目标化合物对测试真菌有一定的抑制作用,其中化合物5d对茄子黄萎病菌和水稻纹枯病菌的抑制率分别为51.5%和65.8%,为进一步结构优化提供参考。

具有除草活性的三元杂环衍生物研究进展

三元杂环衍生物具有广谱生物活性而引起广泛的关注,在农药的应用中只有重要地位。按照不同结构进行分类,对三元杂环衍生物在除草剂中的应用作了综述,并对它的发展前景作了进一步展望。

聚焦农药创制热点,研发具有国际竞争力的农药新品种

1绿色农药创新国际现状与态势1.1国际绿色化学农药及靶标研究创新现状一直以来,以巴斯夫、拜耳、先正达等领衔的跨国集团引领着全球绿色农药创制前沿,通过技术、资金、市场的优势,在创新方面不断取得新进展和新突破。他们通过近年来的兼并重组不断强化其在全球农药行业的领先优势和垄断效应。2001年至2017年,全球农用农药市场销售额从257亿美元增长至542亿美元,年均增4.2%,而巴斯夫、拜耳、先正达等跨国大公司垄断了全球销售市场的75%以上。目前,新靶标及化学实体的持续创新依然是绿色农药创制的重要途径,农药品种和技术都发生了新的变化,以靶标导向的高效低毒、低风险新产品创制取得了重要进展。

贵州地方水稻品种对双草醚的敏感性及其ALS基因的克隆与分析

为了解贵州地方水稻品种平塘黑糯、从江香禾、从江红皮糯及从江黑糯谷对除草剂双草醚的敏感性,以及从分子水平了解造成其敏感性的原因,利用不同浓度双草醚对贵州地方水稻品种进行处理,并克隆和分析比较乙酰乳酸合酶基因ALS序列。结果表明:4种水稻品种对双草醚的敏感程度不同,其ALS基因不含内含子,N-末端有信号肽序列,ALS蛋白的亚细胞定位说明其在叶绿体中发挥功能,基因编码多肽的氨基酸序列存在差异。

新型4-(5-N-取代-1,3,4-噻二唑-2-巯基)-苯并[4,5]呋喃[3,2-d]嘧啶类衍生物的合成及其抗癌活性

将5-取代胺基-2-巯基-1,3,4-噻二唑引入苯并[4,5]呋喃[3,2-d]嘧啶中,设计并合成了10个新型的4-(5-N-取代-1,3,4-噻二唑-2-巯基)-苯并[4,5]呋喃[3,2-d]嘧啶类衍生物(3a～3j),其结构经1H NMR,13C NMR,IR和MS确认。用MTT法测定了3a～3j对人胃腺癌细胞体(MGC)的体外增殖活性。结果表明,3a～3j均具有不同程度的抑制MGC的活性,其中4-(5-N-2'-甲氧基苯基-1,3,4-噻二唑-2-巯基)-苯并[4,5]呋喃[3,2-d]嘧啶(3j)在10μmol·L-1的浓度下对MGC的抑制率为86.4%。

贵州地方稻种来拢大粒突变体bs-1鉴定及品质分析

本研究通过对化学诱变剂甲基磺酸乙酯(Ethyl methyl sulfone,EMS)处理贵州地方水稻品种来拢所构建的突变体库进行筛选,得到一份能稳定遗传的大粒突变体bs-1。对该突变体进行形态学和细胞学观察、光合生理特性研究及稻米品质分析,结果表明:与野生型(wild type,WT)相比,bs-1突变体表现出节间数增加一节,各节间长度缩短,节间细胞增长,谷粒长和谷粒宽增大。野生型和突变体在生长发育的前中期光合速率均逐渐增加,但各时期bs-1突变体净光合速率较野生型高。bs-1突变体的籽粒16种氨基酸、蛋白质、粗纤维及微量元素铁含量减少,直链淀粉、苯丙氨酸和微量元素硒含量增加,其胶稠度、碱消值、微量元素锌含量与野生型差异不明显。