近日，中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院煙草研究所煙草病蟲害綠色防控創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)系統(tǒng)解析了手性三唑類殺菌劑氯氟醚菌唑選擇性生物活性和毒性效應(yīng)產(chǎn)生的分子機(jī)制。相關(guān)研究成果發(fā)表在環(huán)境領(lǐng)域頂級(jí)期刊《環(huán)境科學(xué)與技術(shù)（Environmental Science & Technology）》（自然指數(shù)期刊，IF2022=11.4）上，對(duì)高效低風(fēng)險(xiǎn)農(nóng)藥的分子設(shè)計(jì)具有重要指導(dǎo)意義。

手性是自然界的一種基本屬性。大量研究表明手性農(nóng)藥各對(duì)映體在生物活性或毒性方面存在較大差異。闡明手性農(nóng)藥選擇性生物活性或毒性產(chǎn)生的分子機(jī)制有利于高效低風(fēng)險(xiǎn)農(nóng)藥的分子設(shè)計(jì)。

該團(tuán)隊(duì)以手性三唑類殺菌劑氯氟醚菌唑?yàn)檠芯繉?duì)象，建立了其對(duì)映體的高效拆分方法，獲得了光學(xué)純手性單體R-氯氟醚菌唑和S-氯氟醚菌唑。在此基礎(chǔ)上，系統(tǒng)研究了各對(duì)映體對(duì)靶標(biāo)病原菌的生物活性差異以及對(duì)非靶標(biāo)生物斑馬魚的毒性效應(yīng)差異。研究發(fā)現(xiàn)，R-氯氟醚菌唑具有更高的抑菌活性，其對(duì)4種靶標(biāo)病原菌A. solani、F. moniliforme、R. solani和C. nicotianae的生物活性是S-氯氟醚菌唑的4.6～43倍。此外，研究發(fā)現(xiàn)S-氯氟醚菌唑更容易在斑馬魚體內(nèi)蓄積并對(duì)斑馬魚的抗氧化系統(tǒng)和解毒系統(tǒng)產(chǎn)生更顯著的影響。通過多組學(xué)聯(lián)合分析和分子生物學(xué)驗(yàn)證，篩選出導(dǎo)致氯氟醚菌唑?qū)τ丑w之間產(chǎn)生選擇性生物活性和毒性效應(yīng)的關(guān)鍵分子靶標(biāo)。通過分子對(duì)接技術(shù)進(jìn)一步解析了R-氯氟醚菌唑和S-氯氟醚菌唑與關(guān)鍵分子靶標(biāo)之間的選擇性互作模式。篩選出與各對(duì)映體產(chǎn)生特異性結(jié)合的關(guān)鍵氨基酸殘基，明確了化合物和氨基酸殘基結(jié)構(gòu)中的醚鍵（-C-O-C-）、羥基（-OH）和氨基（-NH2）等是導(dǎo)致選擇性結(jié)合效應(yīng)發(fā)生的關(guān)鍵基團(tuán)。相關(guān)研究結(jié)果可為高效低風(fēng)險(xiǎn)農(nóng)藥的分子設(shè)計(jì)提供理論指導(dǎo)。

煙草所劉通特聘研究員為論文第一作者，王秀國(guó)研究員為論文通訊作者。該研究工作得到國(guó)家自然科學(xué)基金和煙草行業(yè)煙草病蟲害監(jiān)測(cè)與綜合治理重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室經(jīng)費(fèi)的支持。