稀土功能配合物抑制黑稻病原菌量热学与植物生长调节功能研究

Black rice is nutritious and economically valuable. Rhizoctonia solani, Pyricularia grisea and Ustilaginoidea virens are the most harmful for its growing. To develop some new and effective bacteriostatic agents for curing the germs is extremely urgent. In this project, new functional complexes are synthesized with different pyrimidine derivities ligands and rare earth, and the structure of the title complexes are characterized by NMR, MS and single crystal X-ray diffraction analysis. Taking rhizoctonia solani, Pyricularia grisea and Ustilaginoidea virens as the target object, the growth metabolism inhibition mechanism of the three typical black rice pathogens will be studied by microcalorimetry, and the thermograms of bacteria growing is obtained. Through the analysis of the thermograms, the relationship between kinetic parameters, such as growth rate constant(k), activation energy (Ea) and inhibition ratio(I) , and concentration(c) are obtained. They provide calorimetry datas to predict the pathogen inhibition of black rice. The effects of rare earth complexes on the external morphology and microscopic structure of black rice, determination of chlorophyll content, photosynthesis efficiency and endogenous hormone level are studied. The relationship between structure and the property is also studied,wherewith to obtain new functional complexes which have antimicrobial and plant growth regulating function and providing experimental basic data for the functional complexes in pesticide research.

黑稻营养丰富，具有很高的营养和经济价值。但黑稻纹枯病、稻瘟病和稻曲病等已成为影响其种植的最大危害。研发新型高效抑菌剂用于其防治已迫在眉睫。本项目拟使用不同结构的嘧啶类衍生物与稀土金属作用，构筑系列新型功能配合物，并使用核磁共振、质谱、单晶-X射线衍射等确定其结构。以上述三种最典型的黑稻病原菌为作用目标，采用微量热法研究稀土配合物对病原菌生长代谢的抑制作用，获得病原菌生长热谱图。通过对热谱图的解析，得到病原菌的生长代谢速率常数k、激活能Ea，抑制率I等热动力学参数与浓度c的关系。为预测配合物对病原菌的抑制作用提供量热学依据。研究配合物对黑稻外部形态和显微结构的影响，测定叶绿素含量、光合作用效率及内源激素水平等。关联结构与性能关系，以期得到兼具杀菌和植物生长调节作用的新型功能配合物，为功能配合物农药研究提供实验依据。

本项目合成了三种主流高效含N杂环配体 (包括吡啶、嘧啶及喹啉等杂环化合物)，与多种稀土、过渡金属离子配位得到结构新颖、生物活性优异的系列金属配合物。采用核磁共振、质谱、单晶-X射线衍射等确定配合物的结构，研究配位方式和结构特征。. 针对黑稻种植中遇到的主要病毒害，进行了大量平皿抑制菌丝生长速率法实验，确定了对黑稻稻瘟病菌等五种植物病原菌有明显抑菌效果的配合物。结合微量热法进一步研究了菌体的生长曲线和配合物抑菌曲线，通过对比研究确定了抑菌效果，得到的配合物与病原菌相互作用的热谱图可为预测配合物对病原菌的抑制作用提供科学依据。从分子水平和热化学角度为配合物应用于黑稻病原菌的抑菌效应提供理论依据。. 采用平皿培养法，测定了嘧啶类酰基硫脲和哌啶类酰基硫脲及多羧酸配合物对水稻、大豆及油菜等农作物的植物生长调节活性，通过记录配合物对植物外部形态和显微结构的影响，得到作物的生物活性比率，明晰了配合物对植物体内源激素的代谢影响。该类配合物在低浓度时，对水稻根系发育和植株生长具有明显的促进作用，具有良好的开发应用前景。. 该项目运用配位化学、热化学和生物技术的研究手段开展交叉研究，以目前主流高活性杀菌配体出发制备功能配合物，获得了大量的研究成果，筛选出了较优配合物应用于黑稻抑菌和植物生长调节作用。本项目的研究为吡啶、嘧啶及喹啉等稀土配合物进一步的实际应用、黑稻病原菌的化学防治及植物生长调节作用做了前期基础工作。不仅可以丰富稀土和植物(类)生长素配位化学和热化学，为配合物农药研究提供实验依据，而且还可为陕南地方经济作物黑稻的生产和发展解决关键问题，具有较好的经济和社会效益。