新型十六元大環(huán)內(nèi)酯化合物殺蟲活性及機理開題報告學習教案

1、會計學1新型新型(xnxng)十六元大環(huán)內(nèi)酯化合物殺十六元大環(huán)內(nèi)酯化合物殺蟲活性及機理開題報告蟲活性及機理開題報告第一頁，共23頁。1.1.選題依據(jù)選題依據(jù)(yj)(yj)及意義及意義 浙江省是全國重點產(chǎn)竹省份，竹林面積約占全國的六分之一。全省竹林面積為 81.93 萬 hm2，占森林面積的13.8%。國家林業(yè)局統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示， 2012年，中國竹業(yè)總產(chǎn)值達195億美元，從業(yè)人員達到775萬人 。2011年，浙江省竹產(chǎn)業(yè)總產(chǎn)值實現(xiàn)300億元，近40個縣（市、區(qū)）的竹業(yè)產(chǎn)值超過億元。 浙江省竹產(chǎn)業(yè)產(chǎn)品品種豐富，應用領(lǐng)域不斷拓展(tu zhn)，涉及建筑、家具、造紙、 包裝、運輸、食品、 醫(yī)藥、保健

2、、紡織、旅游、環(huán)保等行業(yè)，成為從資源培育到加工利用和出口貿(mào)易的新興朝陽行業(yè)。第1頁/共22頁第二頁，共23頁。1.1.選題選題(xun t)(xun t)依據(jù)及意義依據(jù)及意義 竹林的經(jīng)營培育已告別傳統(tǒng)方式， 向規(guī)?；?集約化、 現(xiàn)代化方向發(fā)展(fzhn)。 目前中國竹產(chǎn)業(yè)存在的問題主要在產(chǎn)量向產(chǎn)值的轉(zhuǎn)換和病蟲害防治方面，傅懋毅說。當下竹產(chǎn)業(yè)要突破的一個方向，是在保證生態(tài)保護的前提下實現(xiàn)高產(chǎn)竹類作物推廣。當前全國范圍內(nèi)，高產(chǎn)竹只占種植面積的10。氣候因素？純林潛在威脅。 第2頁/共22頁第三頁，共23頁。竹農(nóng)為了(wi le)生產(chǎn)效益， 廣泛使用高度農(nóng)藥，如敵敵畏，毒死蜱等，造成高殘留的同時，

3、殺死害蟲天敵，造成生態(tài)環(huán)境的破壞。尚未有正式林藥登記。1.1.選題依據(jù)選題依據(jù)(yj)(yj)及意義及意義 第3頁/共22頁第四頁，共23頁。防治難題：防治難題：1）缺乏安全有效防治方法，又不敢使用農(nóng)藥）缺乏安全有效防治方法，又不敢使用農(nóng)藥(nngyo)，造成嚴重減產(chǎn)；，造成嚴重減產(chǎn)；2）亂用藥，造成農(nóng)藥）亂用藥，造成農(nóng)藥(nngyo)殘留，危害食品安全，嚴重影響價格、出口和生產(chǎn)前景，對產(chǎn)業(yè)的持續(xù)發(fā)展形成了嚴重威脅。殘留，危害食品安全，嚴重影響價格、出口和生產(chǎn)前景，對產(chǎn)業(yè)的持續(xù)發(fā)展形成了嚴重威脅。3）天維菌素保留了十六元內(nèi)酯環(huán)的主體結(jié)構(gòu)和）天維菌素保留了十六元內(nèi)酯環(huán)的主體結(jié)構(gòu)和C13位二糖基，

4、其螺縮酮基團和米爾貝霉素相同。國內(nèi)外文獻未見報道，是一種新的十六元大環(huán)內(nèi)酯類化合物。位二糖基，其螺縮酮基團和米爾貝霉素相同。國內(nèi)外文獻未見報道，是一種新的十六元大環(huán)內(nèi)酯類化合物。 對鱗翅目、鞘翅目幼蟲、線蟲、螨蟲具有較好的生物活性。對鱗翅目、鞘翅目幼蟲、線蟲、螨蟲具有較好的生物活性。1.1.選題選題(xun t)(xun t)依據(jù)及意義依據(jù)及意義 第4頁/共22頁第五頁，共23頁。o 本論文將在十六元環(huán)內(nèi)酯化合物5、13位等碳原子上，應用化學合成、生物合成等手段，構(gòu)建結(jié)構(gòu)新穎、多樣的十六元環(huán)內(nèi)酯衍生物，以供試生物為供試生物，系統(tǒng)測定各化合物的殺蟲活性；克隆供試生物的谷氨酸配體門控氯離子通道（G

5、luCl）基因，將其轉(zhuǎn)入COS-7細胞，采用全細胞膜片鉗技術(shù)，研究十六元環(huán)內(nèi)酯衍生物對供試生物GluCl的激活能力（IC50）。以化合物的結(jié)構(gòu)參數(shù)、殺螨活性LC50及LC90值，以及與GluCl親和力IC50值，建立QSAR模型，解析十六元環(huán)內(nèi)酯衍生物殺蟲活性的分子機制(jzh)，并建立以谷氨酸配體門控氯離子通道（GLuCl）為靶標的化合物高通量篩選平臺。項目將為新一代大環(huán)內(nèi)酯殺蟲殺螨劑開發(fā)提供技術(shù)支撐和理論依據(jù)。論文論文(lnwn)(lnwn)設(shè)計思路設(shè)計思路第5頁/共22頁第六頁，共23頁。o（1）在十六元環(huán)內(nèi)酯化合物5、13位碳原子上，應用化學合成、生物合成等手段，構(gòu)建結(jié)構(gòu)新穎、多樣的衍

6、生物6080個。以竹螟等為供試生物，系統(tǒng)測定各化合物的殺蟲活性，得到各化合物對供試生物的LC50及LC90。o（2）克隆供試生物的谷氨酸配體門控氯離子通道（GluCl）基因，將其轉(zhuǎn)入COS-7細胞，構(gòu)建起轉(zhuǎn)GluCl基因的細胞株。o（3）采用全細胞膜片鉗技術(shù)，測定十六元環(huán)內(nèi)酯化合物對供試生物GLuCl的激活能力（IC50），構(gòu)建以谷氨酸配體門控氯離子通道（GLuCl）為靶標的化合物高通量篩選平臺，建立起以化合物與受體作用的定量參數(shù)指導化合物結(jié)構(gòu)改造的技術(shù)體系。o（4）以化合物的結(jié)構(gòu)參數(shù)、殺蟲活性LC50及LC90值和與GluCl親和力IC50值，建立QSAR模型(mxng)；從化合物結(jié)構(gòu)與Gl

7、uCl特征解析十六元環(huán)內(nèi)酯化合物殺蟲活性的分子機制。得到以十六元環(huán)內(nèi)酯化合物為基礎(chǔ)的新農(nóng)藥分子模板。2.2.研究目標研究目標(mbio)(mbio)及內(nèi)容及內(nèi)容第6頁/共22頁第七頁，共23頁。o本論文研究內(nèi)容o1）十六元環(huán)內(nèi)酯化合物的衍生合成o2）十六元環(huán)內(nèi)酯化合物對供試生物(shngw)活性測定o3）供試生物(shngw)GLuCl基因克隆o4）GLuCl基因cDNA真核表達載體pcDNA3.1的構(gòu)建o5）轉(zhuǎn)GLuCl基因COS-7細胞株的建立及檢測o6）全細胞膜片鉗技術(shù)測定十六元環(huán)內(nèi)酯化合物與GLuCl蛋白親和力測定o7）建立基于殺蟲活性及與GLuCl蛋白親和力的天維菌素衍生物(shng

8、w)的QSAR模型2.2.研究目標研究目標(mbio)(mbio)及內(nèi)容及內(nèi)容第7頁/共22頁第八頁，共23頁。o3.1十六元環(huán)內(nèi)酯化合物的設(shè)計十六元環(huán)內(nèi)酯化合物的設(shè)計o系列（系列（1）應用生物電子等排的分子設(shè)計思路，在糖基的）應用生物電子等排的分子設(shè)計思路，在糖基的4-位引入甲氧基、氟、位引入甲氧基、氟、氯，氨基、巰基、三氟甲基等簡單官能團，考察其取代基電性、取代基數(shù)目、取氯，氨基、巰基、三氟甲基等簡單官能團，考察其取代基電性、取代基數(shù)目、取代位置代位置(wi zhi)的變化對殺蟲活性的影響；初步設(shè)計的變化對殺蟲活性的影響；初步設(shè)計20個化合物；個化合物；3.3.研究研究(ynji)(ynj

9、i)方法及試驗方法及試驗方案方案（ 4位）位）R1 = NH2, OCH3, H, NO2,F,Cl,CF3,SH等 取代基OOCH3OOOHCH3OHOHHHH3COHOOCH3H3COOOCH3H3CHORR=CH3或 C2H5OOCH3OOOHCH3OHOHHHH3COHOOCH3H3COOOCH3H3CR1RR=CH3或 C2H5第8頁/共22頁第九頁，共23頁。o系列系列(xli)（2、3）天維菌素的）天維菌素的4位的異腈構(gòu)建或位的異腈構(gòu)建或13-位的異腈構(gòu)建位的異腈構(gòu)建 3.3.研究方法及試驗研究方法及試驗(shyn)(shyn)方案方案OOCH3OOOHCH3OHOHHHH3CH

10、OHROOCH3OOOHCH3OHOHHHH3CHROOCH3OOOHCH3OHOHHHH3COHCHNHROOCH3OOOHCH3OHOHHHH3CCNHR基于異腈參與的多組分反應多樣性導向合成（ 4位）位）13-位位Chemical Papers, 2011, 65 (5), 739742 Tetrahedron Letters, 2009, 50, 19821985Organic Preparations and Procedures International Volume, 2003, 35, 4第9頁/共22頁第十頁，共23頁。o系列系列(xli)（2、3）基于異腈參與的多組分反應

11、多樣性導向合成天維菌素衍生物；初步設(shè)計）基于異腈參與的多組分反應多樣性導向合成天維菌素衍生物；初步設(shè)計30個化合物；個化合物；3.3.研究方法及試驗研究方法及試驗(shyn)(shyn)方案方案胺源變化的胺源變化的Ugi and Passerini 反應反應(fnyng)： 胺基組分的變化：哌嗪、哌啶、一級胺、二級胺、羥胺（肟）、肼（腙）、磺酰胺、氨基酸。胺基組分的變化：哌嗪、哌啶、一級胺、二級胺、羥胺（肟）、肼（腙）、磺酰胺、氨基酸。 第10頁/共22頁第十一頁，共23頁。o系列（系列（4）o 4-位引入醚、酯、酰胺、脒、脲、硫脲、磺?；?、磷酰基等活性單元位引入醚、酯、酰胺、脒、脲、硫脲、磺

12、酰基、磷酰基等活性單元(dnyun)，構(gòu)建結(jié)構(gòu)多樣的天維菌素分子，以期在保留原有先導活性的基礎(chǔ)上，降低其毒性，增加其滲透性和生物體內(nèi)的傳導或改變其活性譜和提高其選擇性和理化性能。初步設(shè)計，構(gòu)建結(jié)構(gòu)多樣的天維菌素分子，以期在保留原有先導活性的基礎(chǔ)上，降低其毒性，增加其滲透性和生物體內(nèi)的傳導或改變其活性譜和提高其選擇性和理化性能。初步設(shè)計20個化合物；個化合物；3.3.研究研究(ynji)(ynji)方法及試驗方法及試驗方案方案OOOCH3H3COOOCH3H3CHNHNROOOOOCH3H3COOOCH3H3CHOOOOCH3H3COOOCH3H3CHNHNRSOOOCH3H3COOOCH3H3

13、CHNSROONHR1NR2R3nOOOCH3H3COOOCH3H3CHNOOOCH3H3COOOCH3H3CHNPR1XR2OOOCH3H3COOOCH3H3CXRX=NH,O,S第11頁/共22頁第十二頁，共23頁。o3.2十六元環(huán)內(nèi)酯化合物殺蟲活性測定十六元環(huán)內(nèi)酯化合物殺蟲活性測定o 供試昆蟲：選取竹螟、竹金針蟲、竹筍夜蛾幼蟲供試昆蟲：選取竹螟、竹金針蟲、竹筍夜蛾幼蟲(yuchng)等試蟲為等試蟲為供試昆蟲。供試昆蟲。o 供試藥劑：合成的十六元環(huán)內(nèi)酯系列化合物供試藥劑：合成的十六元環(huán)內(nèi)酯系列化合物o 活性測定方法：采用葉碟法等測定供試化合物對試蟲的毒殺活性。活性測定方法：采用葉碟法等測定

14、供試化合物對試蟲的毒殺活性。3.3.研究研究(ynji)(ynji)方法及試方法及試驗方案驗方案o3.3十六元環(huán)內(nèi)酯化合物殺蟲殺蟲構(gòu)效關(guān)系分析與研究十六元環(huán)內(nèi)酯化合物殺蟲殺蟲構(gòu)效關(guān)系分析與研究(ynji) o定量構(gòu)效關(guān)系（定量構(gòu)效關(guān)系（QSAR）：以合成的衍生物的殺蟲活性為依據(jù)，結(jié)合化合物結(jié)構(gòu)）：以合成的衍生物的殺蟲活性為依據(jù)，結(jié)合化合物結(jié)構(gòu)上的變化，首先用上的變化，首先用Hyperchem軟件中的軟件中的MM+分子力學方法對分子的結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化分子力學方法對分子的結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化，然后用，然后用Mopac軟件中的半經(jīng)驗量子化學方法軟件中的半經(jīng)驗量子化學方法AM1對分子的結(jié)構(gòu)進行進一步的優(yōu)對分子的結(jié)

15、構(gòu)進行進一步的優(yōu)化。將計算結(jié)果輸入到化。將計算結(jié)果輸入到CODESSA程序，計算化合物的各種結(jié)構(gòu)參數(shù)，然后用啟發(fā)程序，計算化合物的各種結(jié)構(gòu)參數(shù)，然后用啟發(fā)式回歸方法建立這些化合物的結(jié)構(gòu)與其生物活性之間的定量函數(shù)關(guān)系，解釋分子式回歸方法建立這些化合物的結(jié)構(gòu)與其生物活性之間的定量函數(shù)關(guān)系，解釋分子的結(jié)構(gòu)與活性之間的定量關(guān)系。并推測理想的高活性化合物的模型，指導新分子的結(jié)構(gòu)與活性之間的定量關(guān)系。并推測理想的高活性化合物的模型，指導新分子的設(shè)計合成。的設(shè)計合成。第12頁/共22頁第十三頁，共23頁。3.3.研究研究(ynji)(ynji)方法及試驗方法及試驗方案方案o3.4十六元環(huán)內(nèi)酯高活性化合物的毒

16、力、作用方式及作用十六元環(huán)內(nèi)酯高活性化合物的毒力、作用方式及作用機理的進一步系統(tǒng)測定機理的進一步系統(tǒng)測定o以建立的以建立的QSAR模型為依據(jù)，選取模型為依據(jù)，選取4-5個高活性化合物，個高活性化合物，通過觀察其對多種試蟲表現(xiàn)出來的活性高低，確定該類通過觀察其對多種試蟲表現(xiàn)出來的活性高低，確定該類化合物的毒力、殺蟲譜，同時，對不同化合物的毒力、殺蟲譜，同時，對不同(b tn)的試蟲的試蟲采用適當?shù)慕o藥途徑和活性試測方法，進一步明確高活采用適當?shù)慕o藥途徑和活性試測方法，進一步明確高活性化合物對試蟲的作用方式。性化合物對試蟲的作用方式。第13頁/共22頁第十四頁，共23頁。3.3.研究方法研究方法(

17、fngf)(fngf)及試驗方及試驗方案案o以GLuCl為靶標的殺蟲機理研究o 根據(jù)其他生物的GLuCl基因保守區(qū)域設(shè)計引物，提取供試生物RNA，擴增供試生物GLuCl基因的中間部分序列，采用5-RACE和3-RACE策略，擴增供試生物GLuCl基因的5末端和3末端，拼接獲得供試生物GLuCl基因cDNA全長，根據(jù)cDNA全長序列，設(shè)計引物，以供試生物RNA為模板進行反轉(zhuǎn)錄，擴增獲得供試生物GLuCI基因的cDNA。將GLuCl基因cDNA插入真核表達載體pcDNA3.1，通過脂質(zhì)體轉(zhuǎn)染技術(shù)將此重組表達載體導入COS-7細胞，SDS-PAGE檢測驗證(ynzhng)GLuCl基因在COS-7細

18、胞中的表達，培養(yǎng)轉(zhuǎn)基因COS-7細胞備用。o化合物與供試生物GLuCl親和力測定方法o采用全細胞膜片鉗技術(shù)，測定天維菌素及其螺縮酮衍生物對腫瘤細胞GLuCl的IC50值，根據(jù)IC50值分析天維菌素及其螺縮酮上各種基團衍生基團對化合物與GLuCl蛋白的親和力的影響規(guī)律。第14頁/共22頁第十五頁，共23頁。第15頁/共22頁第十六頁，共23頁。 （1）十六元環(huán)內(nèi)酯螺縮酮等基團修飾是否是提高其殺蟲活性的關(guān)鍵。 （2）十六元環(huán)內(nèi)酯螺縮酮等基團不同碳原子上不同取代基的性質(zhì)對衍生物和GLuCl蛋白(dnbi)親和力的影響規(guī)律。 （3）建立以天維菌素為基礎(chǔ)的新農(nóng)藥分子模板，為十六元大環(huán)內(nèi)酯類化合物的結(jié)構(gòu)改

19、造及鏈霉菌基因改造提供方向。3.3.研究方法研究方法(fngf)(fngf)及試及試驗方案驗方案o3.7 擬解決的關(guān)鍵科學擬解決的關(guān)鍵科學(kxu)問題問題o 第16頁/共22頁第十七頁，共23頁。4.4.預期預期(yq)(yq)進展及成果進展及成果 預期進展：預期進展：2014.7-2015.1：天維菌素衍生物合成：天維菌素衍生物合成(hchng)，完成測定化合物活性，得到天維，完成測定化合物活性，得到天維菌素衍生物菌素衍生物60個以上；供試生物個以上；供試生物GLuCl基因克隆，獲得基因克隆，獲得GLuCl基因基因cDNA全長。全長。2015.2-2015.6：完成天維菌素衍生物構(gòu)效關(guān)系研

20、究；發(fā)表論文一篇；：完成天維菌素衍生物構(gòu)效關(guān)系研究；發(fā)表論文一篇；2015.7-2016.6：測定天維菌素及其衍生物對供試生物：測定天維菌素及其衍生物對供試生物GLuCl的作用機理；完成制劑的作用機理；完成制劑研制和大田應用研究。研制和大田應用研究。預期成果：發(fā)表文章預期成果：發(fā)表文章24篇，其中篇，其中SCI 2篇；篇； 申請專利申請專利12項。項。第17頁/共22頁第十八頁，共23頁。5.5.工作工作(gngzu)(gngzu)基礎(chǔ)基礎(chǔ)1. 產(chǎn)天維菌素工程菌的構(gòu)建產(chǎn)天維菌素工程菌的構(gòu)建 天維菌素是將對阿維菌素產(chǎn)生菌（除蟲鏈霉菌，保藏登記號天維菌素是將對阿維菌素產(chǎn)生菌（除蟲鏈霉菌，保藏登記號ATCC NO:31267）和米爾貝霉素產(chǎn)生菌（吸水鏈霉菌，保藏登記號）和米爾貝霉素產(chǎn)生菌（吸水鏈霉菌，保藏登記號CGMCC No.7677）相關(guān)基因進行改造后，構(gòu)建的工程菌產(chǎn)生的代謝產(chǎn)物。）相關(guān)基因進行改造后，構(gòu)建的工程菌產(chǎn)生的代謝產(chǎn)物。 2.天維菌素的毒性測定天維菌素的毒性測定 采用化合物對大鼠急性毒性測定方法，初步采用化合物對大鼠急性毒性測定方法，初步(chb)測定了天維菌素對測定了天維菌素對SD大鼠的毒性。在飼藥劑量為大鼠的毒性。在飼藥劑量為100mg/kg（體重）時，大鼠未出現(xiàn)死亡，大鼠僅表現(xiàn)出有體溫降低現(xiàn)象，無其他顯著變化。初步（體重）時，大鼠未出現(xiàn)死亡，大鼠僅表現(xiàn)出有體溫降