海洋研究所在利用海洋生物多糖改造傳統農藥方面獲突破

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時間:2017-05-03  來源:實驗海洋生物學重點實驗室文本大小:【 |  | 】  【打印

  近日,中國科學院海洋研究所海洋生物制品研究团队在改造有机铜农药方面取得新突破,合成了一系列结构新颖且具有显著活性的新型大分子铜制剂——壳聚糖席夫碱铜复合物,部分样品在低浓度下(200ppm)對辣椒疫黴病菌(Phytophthora capsici)抑制率可達100%,遠高于市售産品噻菌銅等銅制劑。相關研究成果在高分子科學期刊《Carbohydrate Polymers》發表。 

  波爾多液是一種具有上百年曆史的傳統農藥。1878年植物學家米拉德Pierre-Marie-Alexis Millardet在法國葡萄酒著名産地波爾多偶然發現由熟石灰與硫酸銅溶液混合配制而成的懸濁液可有效防治使葡萄大量減産的黴葉病。1885年他將研究成果公之于衆並推廣使用,大獲成功,從此波爾多地區變成了“葡萄園世界”,這種懸濁液也成爲著名農藥——波爾多液,爲全世界農業增産做出了巨大貢獻。但是這種無機銅制劑長期使用缺點明顯:由于其呈堿性,不能與其他酸性農藥混用;硫酸銅有毒,易産生藥害;貯存和使用不方便,只能現用現配、不能用金屬容器貯存等。許多科學家一直試圖研發有機銅制劑替代品,但進展不大。 

  该論文阐明了壳聚糖席夫碱铜复合物离子络合方式及构效关系并对抑菌机理做了探讨,设计合成了一种水溶性大分子壳聚糖席夫碱及其铜复合物,通过结构计算以及光谱表征发现,铜复合物中壳聚糖长链侧基中苯环与碳氮p-π共轭集团形成了大π键,而不同的苯环取代基所带来的空间位阻导致铜离子与大π键中的碳原子形成了配位键。空间位阻还会影响大π键的内角角度,从而影响共轭效果,较大的内角角度会降低配位键的键能,提高铜离子的释放效果,进而显著增强抑菌效果。由于该类铜复合物为有机螯合态含铜杀菌剂,相比传统含铜杀菌剂具有作用效果快速直接、不易産生藥害、稳定性好、易储存等优点,有望被开发为新一代有机铜杀菌剂。该研究使用的化合物表征方法为大分子有机金属配合物的结构分析提供了一个新的研究方向,也为传统农药改造提供了新的思路。 

  本研究得到了国家自然科学基金项目和青岛海洋科學技术国家实验室项目资助,第一作者是刘卫翔博士,通讯作者是李鹏程研究員。该成果已获得两项国家发明專利授权。 

  文章鏈接:doi: 10.1016/j.carbpol.2016.12.040 

1  中科院海洋所在利用海洋生物多糖改造傳統農藥方面獲得突破

圖2  合成路线

 

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