7月23日,貴州大學綠色農藥全國重點實驗室碩士研究生婁明書作為第一作者、宋寶安院士作為通訊作者在1區Top期刊Engineering(影響因子IF=10.1)在線發表了題為“Pesticide Engineering from Natural Vanillin: Recent Advances and a Perspective”的學術論文,首次全面總結了香草醛轉化為農用化學品的創新研究,深入討論了這些香草素衍生物的設計合成、作用機制和生物安全性,并提出了進一步探索這種物質的可能發展方向。這篇關于香草醛的論文可為那些尋求從天然物質中獲得創新想法的研究者提供思路與路徑。
香草醛是一種于1858年首次從香草當中提取出來的天然產物,被廣泛應用于烘焙食品、糖果和乳制品等一系列食品中,是全球最受歡迎和廣泛使用的食品添加劑之一,其來源豐富多樣。以該天然產物開發綠色農藥具備高效性、安全性和經濟性,是開發綠色農藥的一個理想的先導。重要的是,其原藥來源易且成本及售價十分低廉。此外,盡管香草醛在食品工業和醫學領域很受歡迎,但這種物質直到最近才被本文作者探索用于農用化學品的開發,并已顯示出極大的潛力。
天然產物香草醛得益于極其簡單的骨架,其結構包含兩個具有高反應活性和可修飾性的官能團(圖1),這極大地有利于后續的改造和優化。
自從首例基于香草醛衍生的抗植物病毒劑“香草硫縮病醚”被本文作者創制出來和首次報道以來,香草醛在農藥設計中的巨大潛力引起了廣泛關注。本文列舉并探討了一些成功衍生香草醛的案例,如將甲氧基丙烯酸酯、介離子、喹唑啉酮以及葡萄糖苷等結構引入香草醛中進一步提升生物活性并擴展其抗農業有害生物譜(圖2)。
本文概述了香草醛衍生農藥在抗植物病毒方面的作用機制、農藥安全性的評估以及可能作為殺蟲劑和除草劑的發展方向(圖3)。作用機制方面的研究表明,這類衍生物可能作為新型的植物免疫誘抗劑,具有調控相關抗病通路和增強植物對病毒感染抵抗力的能力。并且,它們還可能與病毒的功能蛋白直接發生相互作用,導致其失活,進而影響病毒生物學的重要過程如:復制、組裝和運動等;安全性評估研究表明香草醛仿生農藥是一種易于降解的農藥,對人畜和非標生物安全。
作為天然食品添加劑的香草醛不僅具有廣泛的生物活性和原料來源容易和使用成本低廉,更有著得天獨厚的安全性優勢,這使得基于該物質的衍生物在綠色農藥的開發中具有很高的前景。
總的來說,本文總結并深入探討了基于天然香草醛的農藥先導在分子設計、合成方法、生物活性測試、作用機制和安全性評價方面的最新進展。這篇綜述旨在為農藥與植保研究人員提供有價值的實證研究結果。預計未來將開發出大量源自天然成分的綠色農藥,更好地服務于農業的綠色可持續發展。
本文第一作者婁明書為貴州大學碩士二年級研究生,曾作為團隊成員參加第十八屆“挑戰杯”全國大學生課外學術科技作品競賽并獲得特等獎,研一期間獲得學業獎學金。本研究工作得到國家自然科學基金重點項目資助。
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