手性三唑类杀菌剂氯氟醚菌唑选择性生物活性和毒性效应产生的分子机制被解析

近日，中国农业科学院烟草研究所烟草病虫害绿色防控创新团队系统解析了手性三唑类杀菌剂氯氟醚菌唑选择性生物活性和毒性效应产生的分子机制。相关研究成果发表在环境领域顶级期刊《环境科学与技术（Environmental Science & Technology）》（自然指数期刊，IF2022=11.4）上，对高效低风险农药的分子设计具有重要指导意义。

手性是自然界的一种基本属性。大量研究表明手性农药各对映体在生物活性或毒性方面存在较大差异。阐明手性农药选择性生物活性或毒性产生的分子机制有利于高效低风险农药的分子设计。

该团队以手性三唑类杀菌剂氯氟醚菌唑为研究对象，建立了其对映体的高效拆分方法，获得了光学纯手性单体R-氯氟醚菌唑和S-氯氟醚菌唑。在此基础上，系统研究了各对映体对靶标病原菌的生物活性差异以及对非靶标生物斑马鱼的毒性效应差异。研究发现，R-氯氟醚菌唑具有更高的抑菌活性，其对4种靶标病原菌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，研究发现S-氯氟醚菌唑更容易在斑马鱼体内蓄积并对斑马鱼的抗氧化系统和解毒系统产生更显著的影响。通过多组学联合分析和分子生物学验证，筛选出导致氯氟醚菌唑对映体之间产生选择性生物活性和毒性效应的关键分子靶标。通过分子对接技术进一步解析了R-氯氟醚菌唑和S-氯氟醚菌唑与关键分子靶标之间的选择性互作模式。筛选出与各对映体产生特异性结合的关键氨基酸残基，明确了化合物和氨基酸残基结构中的醚键（-C-O-C-）、羟基（-OH）和氨基（-NH2）等是导致选择性结合效应发生的关键基团。相关研究结果可为高效低风险农药的分子设计提供理论指导。

烟草所刘通特聘研究员为论文第一作者，王秀国研究员为论文通讯作者。该研究工作得到国家自然科学基金和烟草行业烟草病虫害监测与综合治理重点实验室经费的支持。