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科研进展:张利辉教授团队在天然产物农药及靶标分子设计领域取得系列进展
发布时间:2023/11/02 18:17:09   来源:   

张利辉教授带领的“天然产物农药及靶标分子设计”创新团队主要从事天然产物中农药活性物质的挖掘与生态制剂创制、高活性天然产物的作用机理、基于靶标的分子设计与合成等方面的研究工作,团队近期在该领域取得系列进展。

天然产物中农药活性物质的挖掘与生态制剂创制方面:2023年10月31日,团队在经典期刊Pest Management Science(一区Top, IF 4.10)在线发表了题为:“2,4-Di-tert-butylphenol and 7-hydroxy-3-(2-methylpropyl)-2,3,6,7,8,8ahexahydropyrrolo[1,2-a]pyrazine-1,4-dione: two natural products from Serratia marcescens Ha1 and their herbicidal activities” 的研究论文,该研究从Ha1菌株中分离鉴定出两个除草活性化合物DB和HPD,其对反枝苋和马唐的幼根幼芽均具有较强的抑制作用,为新农药的创制提供了活性先导。我校马树杰副教授和硕士研究生赵含为论文第一作者,张利辉教授和董金皋教授为通讯作者。同日,团队在Industrial Crops and Products(一区Top, IF 5.90)在线发表了题为:“Preparation of nanoliposomes containing the extracts of Eleocharis dulcis corm-peels and ascertaining their aphidicidal activity against Megoura crassicauda and Acyrthosiphon pisum 的研究论文,该研究基于团队前期发现的荸荠皮杀蚜活性成分4H(Pest Management Science, 2023, 79: 1295-1304),成功制备了荸荠皮纳米脂质体,与乳油相比提高了对蚜虫(豌豆修尾蚜和豌豆蚜)的杀蚜毒力,且延长了持效期,促进了纳米技术在植物源农药领域的应用。我校硕士研究生李萌萌李晶晶(已毕业)为论文第一作者,张利辉教授、曹志艳教授和马树杰副教授为通讯作者。

高活性天然产物的作用机理方面:团队在经典期刊Journal of Agricultural and Food Chemistry(一区Top,IF 6.10;2023, 71: 276-287)发表了题为:“Herbicidal active compound ferulic acid ethylester affects fatty acid synthesis by targeting the 3-ketoacyl-acyl carrier protein synthase I (KAS I)”的研究论文,该研究以阿魏酸衍生物FAEE为研究对象,采用生物素标记的亲和层析、DARTS等方法鉴定了除草剂新靶标KAS I,为新农药的创制提供了靶向资源。我校马树杰副教授和硕士研究生贾然(已毕业)为论文第一作者,张利辉教授和董金皋教授为通讯作者。此外,团队在明确天然产物桥氧三尖杉碱除草活性和致毒症状的基础上(Journal of Integrative Agriculture, 2023, 22: 2-13),采用CETSA MS、转录组学、差异蛋白质组学、荧光淬灭等技术发现并鉴定了除草剂靶标SkDH,论文“Natural product drupacine acting on a novel herbicidal target shikimate dehydrogenase”发表在Pesticide Biochemistry and Physiology(一区Top,IF 4.70;2023, 194: 105480)上,我校硕士研究生于化龙(已毕业)为论文第一作者,张利辉教授、董金皋教授和马树杰副教授为通讯作者。

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基于靶标的分子设计与合成方面:2023年11月1日,团队在Journal of Agricultural and Food Chemistry(一区Top, IF 6.10)发表了题为“Identification of triazolo-quinazolinone derivatives as novel and potent chitinase OfChi-h inhibitors based on structure-based virtual screening”的论文。几丁质酶OfChi-h特异性地存在于鳞翅目昆虫中,是一种极具潜力的绿色害虫防治靶点。研究基于前期结构虚拟筛选和合理分子优化的方法(Journal of Agricultural and Food Chemistry, 2022, 70:12203-12210),获得了偶氮氨基嘧啶衍生物和三唑-喹唑啉酮骨架化合物,不仅对OfChi-h具有纳摩尔抑制活性,还显著抑制小菜蛾和玉米螟的生长发育,杀虫活性优于氟铃脲。分子对接实验揭示了这类化合物具有高活性的原因,并为后续分子优化提供了方向。研究首次表明偶氮氨基嘧啶类和三唑-喹唑啉酮骨架具有结构简洁、高效的特点,可作为防治鳞翅目害虫的潜在农药进一步开发,为害虫绿色防治提供了方向。我校董利利副教授为论文第一作者,张利辉教授和董金皋教授为通讯作者。

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上述研究得到了国家自然科学基金(32102247/ 32202335)、国家重点研发计划 (2022YFD1901300)、国家玉米产业体系(CARS-02)、华北作物改良与调控国家重点实验室自主研究课题(NCCIR2022ZZ-18/NCCIR2022ZZ-19/NCCIR2023ZZ-9)、河北省重点研发计划(21326511D/ 22326508D)和河北省优秀青年基金(C2021204071)等项目的资助。

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