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阿维菌素衍生物高效防治根结线虫
发布日期:2020-01-16 信息来源:植物科学最前沿

 

       作为最具破坏力的农业害虫之一,根结线虫通过侵染植物根部汲取关键养分,导致农作物的质量和产量降低,并且极易引起真菌和细菌的继发性感染,严重威胁粮食安全。

       目前,高效防治根结线虫病的措施有限,培育抗病品种、作物轮作以及生物防治等措施并不能取得理想结果,化学防治依然是最主要的防治措施。阿维菌素因对根结线虫具有极高活性而受到广泛关注与应用。然而,受限于自身的亲脂性,且水溶性差等特性,阿维菌素极易被土壤中的腐殖质和矿物质吸附,导致有效成分在土壤中不易迁移(图1),严重影响了阿维菌素对根结线虫病的防治效果。

       山东农业大学植物保护学院刘峰教授团队研究发现,利用苯基异氰酸酯修饰阿维菌素,可以显著改善化合物在土壤中的迁移能力,增加化合物对植物根部的保护范围,有效提高其对根结线虫病的田间防治效果。202018日,相关成果以《phenyl isocyanate modified avermectin b1a improves the efficacy against plant-parasitic nematode diseases by facilitating its soil mobility》为题在线发表于国际学术期刊《acs sustainable chemistry & engineering》(1区,影响因子6.970)。

阿维菌素衍生物在土壤中迁移性增加而提高对根结线虫病的防效

       本研究利用一系列苯基异氰酸酯对阿维菌素b1a进行修饰,共获得6种衍生物。通过傅里叶变换红外光谱仪(fitr spectrometer)、核磁共振(nmr)和液相色谱-质谱联用仪(lc-ms/ms)明确了衍生物的化学结构。

       进一步研究发现,相比于阿维菌素,衍生物的水溶性增加,且土壤对衍生物的吸附降低。这也是该系列衍生物在土壤中横向和纵向迁移能力增强(图2)的主要原因。随着在土壤中扩散能力的增强,衍生物对植物根部的保护区域也随之扩大。尽管该系列衍生物对根结线虫的生物活性略低于阿维菌素b1a,但是其在田间对根结线虫病的防治效果高达60%80%(阿维菌素的田间防效为40%)。

       本研究的修饰方法简单,成本低廉,通过改变化合物的理化性质提高阿维菌素衍生物的有效利用率,显著提高了药剂对根结线虫病的防治效果,并且将提高农药传递效率的概念引入农药分子的设计中,为开发高效新化合物提供了新的思路。

阿维菌素b1a衍生物在土壤中横向(a)纵向(b)迁移能力增强

       硕士研究生敬同坊和博士研究生张大侠为该研究的并列第一作者,刘峰教授为通讯作者。研究得到了国家自然科学基金(31972293)、山东省重点研发计划等项目的大力支持。

       (原文链接:https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acssuschemeng.9b07243

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