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病原真菌和细菌不仅能够感染人类,引起各种感染性疾病,严重威胁人类的身体健康,而且还会侵染植物,引起作物大规模减产,给农业生产带来重大的经济损失。因此,抗菌药物的研发是人们不可忽视的重点工作。然而,随着现有抗菌药物的大量滥用,越来越多的真菌和细菌对其产生了严重的耐药性,使得病原真菌和细菌引起的病害变得更加难以控制。天然产物由于其多种多样的骨架结构和丰富的药理活性一直是新药研发的重要宝库。通过天然产物寻找具有新颖骨架的新型抗菌药物是避免耐药性产生的有效方法之一。因此,本课题以天然产物吴茱萸（次）碱和小檗碱为先导结构,通过生物电子等排、骨架跃迁以及结构简化等策略对其进行结构改造,以期获得活性更强的新型抗菌活性骨架。在此基础上,对所得高抗菌活性骨架进行结构修饰,探讨其构效关系,以得到活性最优的抗菌化合物,并进一步研究其抗菌作用机制,为开发以生物碱为先导的抗菌剂奠定基础。其主要研究内容如下:1.吴茱萸碱与吴茱萸次碱类似物的设计合成及其杀菌活性评价吴茱萸碱和吴茱萸次碱是从传统中草药吴茱萸中分离获得的两种生物碱,具有广泛的生物活性。为了探索吴茱萸碱、吴茱萸次碱及其衍生物的潜在抗菌活性,本文设计合成了9种吴茱萸碱和吴茱萸次碱衍生物,并进一步评价了它们对立枯丝核菌、灰葡萄孢、禾谷镰刀菌、尖孢镰刀菌、核盘菌和稻瘟病菌等六种植物病原真菌的抗菌活性。在此基础上,本文进一步合成了一系列咪唑类吴茱萸次碱衍生物,以探讨其构效关系。体外抗真菌活性结果表明,吴茱萸次碱衍生物WZY-A1具有广谱抗菌活性,对立枯丝核菌、灰葡萄孢、禾谷镰刀菌、核盘菌和稻瘟病菌的EC50值分别为1.97、5.97、12.72、2.87和16.58μg/m L。在活体实验中,化合物WZY-A1在400μg/m L的浓度下,对核盘菌所引起油菜病害的治疗效果为94.7%,优于阳性对照药嘧菌酯,且对油菜叶片没有显示出明显的药害作用。初步的机理研究表明,化合物WZY-A1可以导致核盘菌菌丝异常、线粒体扭曲和肿胀,并抑制其菌核的形成和萌发。同时,体外抗菌活性测试结果表明,吴茱萸次碱衍生物（WZY-A1～WZY-A17）对所测试水稻白叶枯病菌ACCC 11602,柑橘溃疡病菌和马铃薯黑胫菌ACCC 19901等植物病原细菌,以及大肠杆菌ATCC25922,金黄色葡萄球菌Newman和白色念珠菌ATCC 24433等人类致病细菌和真菌均未表现出显著的抗菌活性。2.小檗碱类似物的设计合成及其杀菌活性评价小檗碱是一种从中草药黄莲中分离获得的异喹啉生物碱,具有抗炎、抗微生物、抗帕金森病、抗肿瘤以及抗病毒等多种药理作用。本文以小檗碱为先导模型,设计合成了7种不同类型的小檗碱衍生物,并评价了它们对立枯丝核菌、核盘菌、灰葡萄孢、禾谷镰刀菌、稻瘟病菌和辣椒疫霉菌等六种植物病原真菌的抗菌活性。实验结果表明,小檗碱衍生物XBJ-E1对立枯丝核菌表现出良好的抗菌活性,EC50值为1.77μg/m L;小檗碱衍生物XBJ-F1和XBJ-G1表现出较为广谱的抗菌活性,对所测的六种植物病原真菌的EC50值在4.43～42.23μg/m L之间。为了探究小檗碱衍生物的构效关系,寻找更高抗菌活性的先导化合物,小檗碱衍生物XBJ-E2～XBJ-E29,XBJ-F2～XBJ-F19以及XBJ-G2～XBJ-G9被进一步合成出来进行抗菌活性测定。其中,化合物XBJ-E20对立枯丝核菌的EC50值为0.065μg/m L,且在50μg/m L下对其它测试真菌没有明显抑制作用,具有较高的选择性。活体实验中,XBJ-E20在5μg/m L浓度下对立枯丝核菌所引起的苹果病害的保护效果为97.31%,优于阳性对照药噻呋酰胺。初步的机理研究表明,XBJ-E20可导致立枯丝核菌菌丝皱缩,细胞膜破损,线粒体异常,活性氧累积,最终导致其细胞死亡。同时,体外抗菌活性测试结果表明,所合成的小檗碱衍生物对水稻白叶枯病菌ACCC 11602,柑橘溃疡病菌和马铃薯黑胫菌ACCC 19901等植物病原细菌,以及大肠杆菌ATCC 25922,金黄色葡萄球菌Newman和白色念珠菌ATCC24433等人类致病细菌和真菌均未表现出明显的抗菌活性。3.源于小檗碱结构简化的3-芳基异喹啉衍生物的设计合成及其杀菌活性评价在前期的工作基础上,我们对小檗碱的四环结构进行开环简化,设计合成了47个3-芳基异喹啉衍生物,并评价了它们对六种植物病原真菌的抗菌活性。其中,化合物YKL-41、YKL-42、YKL-46和YKL-47表现出较为广谱的抗菌活性,尤其是化合物YKL-46对于立枯丝核菌的EC50值为5.55μg/m L。活体实验中,化合物YKL-46在100μg/m L浓度下对立枯丝核菌所引起的苹果病害的治疗效果和保护效果分别为52.29%和38.75%,弱于阳性对照药甲基硫菌灵。初步的机理研究表明,化合物YKL-46可以影响立枯丝核菌的细胞膜完整性,但对于其线粒体功能影响较小。此外,3-芳基异喹啉衍生物对于所测植物病原细菌,人类致病细菌和真菌均未表现出显著的抗菌作用。