杀菌剂作用机制研究及新型杀菌剂分子设计方面取得重要进展

作者:中国农药工业协会 2024/12/4 15:26:29
粮食安全是国家安全的重要基础。近年来农作物真菌病害的重发频发对粮食生产构成严重威胁。据估计,全球每年因植物病虫害造成的农作物损失超过2200亿美元。杀菌剂是防控农业病原真菌最经济有效的手段。甲氧基丙烯酸酯类(strobilurin)杀菌剂是继苯并咪唑类、三唑类之后第三类具有重要里程碑意义的农用杀菌剂。该类杀菌剂作用于线粒体呼吸链bc1复合物(复合物III)的Qo位点,在细胞色素bL血红素附近结合,
粮食安全是国家安全的重要基础。近年来农作物真菌病害的重发频发对粮食生产构成严重威胁。据估计,全球每年因植物病虫害造成的农作物损失超过2200亿美元。杀菌剂是防控农业病原真菌最经济有效的手段。甲氧基丙烯酸酯类(strobilurin)杀菌剂是继苯并咪唑类、三唑类之后第三类具有重要里程碑意义的农用杀菌剂。该类杀菌剂作用于线粒体呼吸链bc1复合物(复合物III)的Qo位点,在细胞色素bL血红素附近结合,从而阻断细胞色素bc1之间的电子传递,影响三磷酸腺苷(ATP)产生,干扰病原菌体内的能量循环。该类杀菌剂具有广谱、渗透、快速分布等特点和较好的环境相容性,且耐雨水冲刷,持效期长,被广泛应用于真菌和卵菌的防治。吡唑醚菌酯(PyraclostrobinPYR)和嘧菌酯(AzoxystrobinAZO)是该类代表性的杰出代表,其年销售额均超过15亿美元。然而,由于作用位点单一,植物病原菌对strobilurin类杀菌剂的抗药性日益严重,杀菌剂抗性行动委员会将该类杀菌剂归为高抗性风险杀菌剂。MetyltetraproleMET)是由巴斯夫和住友化学共同开发的四唑啉酮类杀菌剂,被FRAC归为单独的一类新型Qo位点抑制剂。MET可用于防治对甲氧基丙烯酸酯类杀菌剂已产生抗性的病原菌,对多种真菌病害有较好的防效,包括重要的麦类病害(如小麦叶枯病)。然而,MET的作用模式和反抗性机制尚不明确。
近日,绿色农药全国重点实验室(华中师范大学)杨光富教授团队在国际著名期刊《Journal of the American Chemical Society》上发表了题为“Cryo-EM Structures Reveal the Unique Binding Modes of Metyltetraprole in Yeast and Porcine Cytochrome bcComplex Enabling Rational Design of Inhibitor”的研究论文。该研究采用冷冻电镜技术阐明了MET在真菌及哺乳动物复合物III中不同的结合模式。将METstrobilurin类杀菌剂PYR的结合模式进行比对,首次从原子水平上阐明了MET的反抗性机制,揭示了四唑啉酮类新型药效团的重要性。在此基础上,通过计算化学方法对MET进行了结构优化,设计出了活性和选择性均更高的新型抑制剂YF23694
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