三类壳寡糖衍生物的制备及对南方根结线虫杀灭活性初步研究

论文摘要

根结线虫是一类重要的土传性植物病原线虫,广泛分布于世界各地。根结线虫寄主范围十分广泛,其二龄幼虫能进入植物根部形成根结,破坏根系功能,导致植物对水分和养分的吸收困难,严重影响植物的正常生长和发育,危害的植物种类超过3000多种,每年造成农产品的产量损失为10%-30%,严重时甚至绝收,已经成为我国农业生产的重要威胁之一。根结线虫病害发生于隐蔽的地下,易通过水土、植物残体等传播,难以根除,且易与其他细菌、真菌、病毒等形成复合侵染,导致防治难度大。现有的杀线虫剂品种少且大多数存在毒性高、对非靶标生物和环境危害严重等缺点。因此,研制开发新型高效低毒的环保型杀线虫剂是当务之急。我国海洋生物资源十分丰富,海洋生物中含有许多陆地生物所没有的、具有特殊功能的活性物质,以海洋活性物质开发新型绿色农药,具有十分广阔的应用前景。本课题以海洋源活性物质壳寡糖为原料,通过亚结构拼接原理,接枝不同活性基团,设计、合成了氨基脲类壳寡糖衍生物、胍类壳寡糖衍生物和马来酰化类壳寡糖衍生物。通过红外光谱、核磁共振氢谱、核磁共振碳谱和元素分析等表征手段对这些衍生物进行了结构表征。并以南方根结线虫为受试对象,对这三类壳寡糖衍生物的体外杀线活性进行了测试和评价。得到的主要结果如下:1.壳寡糖与1,2-二溴乙烷、水合肼通过两步反应制备了肼乙基壳寡糖衍生物,再以其为底物,借助碳酸二甲酯通过两次氨解反应,将肼乙基壳寡糖与三种二胺类物质相结合,得到了三种氨基脲类壳寡糖衍生物。对其进行的体外杀线活性测试的结果表明,氨基脲类壳寡糖衍生物对于根结线虫二龄幼虫的杀灭活性相对于壳寡糖有一定程度的提高。其中邻氨苯基脲胺乙基壳寡糖衍生物在浓度为4mg/mL时对二龄幼虫的72 h校正致死率为27.13%,其72 h半数致死浓度(LC50)为6.888 mg/mL,而壳寡糖的LC50（72 h）为13.821 mg/mL。2.通过尿素与硫酸二甲酯的反应制备了甲基化尿素,将其与壳寡糖以及壳寡糖的两种多氨基衍生物进行反应,制备了三种胍类壳寡糖衍生物。对其进行的体外杀线活性测试的结果表明:胍类壳寡糖衍生物对二龄幼虫的杀灭活性相对于壳寡糖也有所提高。其中胍基化肼乙基壳寡糖衍生物在浓度为4 mg/mL时对二龄线虫的72 h校正致死率为58.34%,其LC50（72 h）为3.421 mg/mL。3.壳寡糖与马来酸酐直接反应,得到壳寡糖的马来酰化产物,并通过增加壳寡糖分子中的氨基接枝位点,进一步得到了两种多马来酰基的壳寡糖衍生物。对这三种壳寡糖衍生物进行体外杀线活性测试,结果表明马来酰化类壳寡糖衍生物相对于壳寡糖的体外杀线活性有了显著提高。其中马来酰化聚胺乙基壳寡糖衍生物在浓度为1 mg/mL时对二龄幼虫的杀灭活性达到100%,其LC50（72 h）为0.072 mg/mL,明显低于壳寡糖,并且接近阳性对照噻唑磷。同时,马来酰化类壳寡糖衍生物对南方根结线虫卵的孵化也有很强的抑制作用,其中马来酰化聚胺乙基壳寡糖衍生物在浓度为0.2 mg/mL时即能完全抑制南方根结线虫卵的孵化。本论文通过不同接枝方法制备了三类新型壳寡糖衍生物,所得衍生物相对于壳寡糖的杀线活性有不同程度的提高,并以马来酰化类壳寡糖衍生物的活性最强,具有较好的应用潜力。以壳寡糖为原料进行修饰改性制备杀线虫活性衍生物,不仅拓宽了壳寡糖的应用领域,也对新型杀线虫剂的开发具有一定的借鉴意义。

论文目录

摘要

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第1章绪论

1.1 根结线虫病概述

1.2 根结线虫病的发病条件及传播途径

1.2.1 根结线虫病的发病条件

1.2.2 根结线虫病的传播途径

1.3 根结线虫病的防治

1.3.1 根结线虫病的防治难点

1.3.2 根结线虫病防治措施

1.3.2.1 农业防治

1.3.2.2 物理防治

1.3.2.3 生物防治

1.3.2.4 化学防治

1.3.2.5 生物源农药防治

1.4 壳聚糖与壳寡糖概述

1.5 壳聚糖和壳寡糖及其衍生物在农业上的应用

1.6 壳聚糖和壳寡糖在防治线虫病害上的研究与应用

1.6.1 壳聚糖及其衍生物作为杀线剂载体用于线虫防治

1.6.2 壳聚糖和壳寡糖本身的抗线虫病害活性

1.6.3 壳聚糖和壳寡糖抑制线虫病害的机理

1.7 选题目的与思路

1.8 选题意义

1.9 选题内容

第2章壳寡糖衍生物的制备与表征

2.1 氨基脲类壳寡糖衍生物的制备与表征

2.1.1 材料与仪器

2.1.1.1 原料

2.1.1.2 仪器

2.1.2 实验方法

2.1.2.1 氨基脲类壳寡糖衍生物的合成路线

2.1.2.2 氨基脲类壳寡糖衍生物的制备方法

2.1.2.2.1 肼乙基壳寡糖衍生物的制备

2.1.2.2.2 氨基脲类壳寡糖衍生物的制备

2.1.2.3 结构表征

2.1.2.3.1 红外光谱表征

2.1.2.3.2 核磁共振表征

2.1.2.3.3 元素分析表征

2.1.2.4 水溶解度测定

2.1.3 结果与讨论

2.1.3.1 红外光谱分析

2.1.3.2 核磁氢谱分析

2.1.3.3 核磁碳谱分析

2.1.3.4 元素分析、取代度和水溶解度

2.2 胍类衍生物的制备与表征

2.2.1 材料与仪器

2.2.1.1 原料

2.2.1.2 仪器

2.2.2 实验方法

2.2.2.1 胍类壳寡糖衍生物的合成路线

2.2.2.2 胍类壳寡糖衍生物的制备方法

2.2.2.2.1 聚胺乙基壳寡糖衍生物的制备

2.2.2.2.2 胍类壳寡糖衍生物的制备

2.2.2.3 结构表征

2.2.2.3.1 红外光谱表征

2.2.2.3.2 核磁共振表征

2.2.2.3.3 元素分析表征

2.2.2.4 水溶解度测定

2.2.3 结果与讨论

2.2.3.1 红外光谱分析

2.2.3.2 核磁碳谱分析

2.2.3.3 元素分析、取代度与水溶解度

2.3 马来酰化类壳寡糖衍生物的制备与表征

2.3.1 材料与仪器

2.3.1.1 原料

2.3.1.2 仪器

2.3.2 实验方法

2.3.2.1 马来酰化类壳寡糖衍生物的合成路线

2.3.2.2 马来酰化类壳寡糖衍生物的制备方法

2.3.2.3 结构表征

2.3.2.3.1 红外光谱表征

2.3.2.3.2 核磁共振表征

2.3.2.3.3 元素分析表征

2.3.2.4 水溶解度测定

2.3.3 结果与讨论

2.3.3.1 红外光谱分析

2.3.3.2 核磁氢谱分析

2.3.3.3 核磁碳谱分析

2.3.3.4 元素分析、取代度与水溶解度

2.4 小结

第3章三类壳寡糖衍生物的体外杀线活性

3.1 材料与仪器

3.1.1 原料

3.1.2 仪器

3.2 实验方法

3.2.1 南方根结线虫的获得

3.2.1.1 南方根结线虫虫卵获得

3.2.1.2 南方根结线虫二龄幼虫获得

3.2.2 壳寡糖衍生物体外抗根结线虫活性测试

3.2.2.1 样品溶液配制

3.2.2.2 南方根结线虫二龄幼抑制实验

3.2.3 数据处理

3.3 结果与分析

3.3.1 氨基脲类壳寡糖衍生物对南方根结线虫二龄幼虫致死活性

3.3.2 胍类壳寡糖衍生物对南方根结线虫二龄幼虫致死活性

3.3.3 马来酰化类壳寡糖衍生物对南方根结线虫二龄幼虫致死活性

3.3.4 马来酰化类壳寡糖衍生物对南方根结线虫卵孵化抑制活性

3.4 讨论

3.5 小结

本文结论

创新点

参考文献

附录

致谢

作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 朱俊

导师: 李鹏程

关键词: 根结线虫,壳寡糖,衍生物,杀线虫活性

来源: 中国科学院大学(中国科学院海洋研究所)

年度: 2019

分类: 基础科学,农业科技

专业: 生物学,农业基础科学,植物保护

单位: 中国科学院大学(中国科学院海洋研究所)

分类号: S432.45

总页数: 80

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