杀菌剂代谢预测策略与方法

Pesticide is any substance or mixture of substances intended for preventing, destroying, or controlling any pest during or otherwise interfering with the production, processing, storage, transport of agricultures. Fungicide is one kind of pesticides, which is used to kill or inhibit fungi or fungal spores. It will be helpful for us to get satisfied result if we predict its metabolites and evaluate their influence in environment at the beginning stage of design. In addition, the prediction results of commercial fungicide metabolism, which has not been studied, will be helpful to prevent the human damage and environmental pollution caused by fungicides..Up to now, there are about 420 commercialized fungicides. Unfortunately, there are only 150 fungicides (about 34.8%) or less than that whose metabolites were reported. So, we can’t get the enough information about metabolites of all compounds, especially for compounds' not been studied, in databases. It is the limitation of database..The research work of this project is: study of prediction strategies and methods of fungicide metabolism based on metabolic knowledge of organic chemicals. The aim is to construct prediction strategies and methods of metabolic pathways and metabolites of fungicides, which will be used to develop the prediction system of metabolic pathways and metabolites of fungicides.

在农业生产和农作物存储过程中，农药是以任何形式的由一个或多个成分组成的混合物及其制剂，且具有杀死或控制有害生物、控制害虫的行为或生理状态的功能。杀菌剂是主要种类之一，主要用于杀死或抑制真菌或真菌孢子。如果在其设计阶段，预测其代谢，并判断这些代谢对环境的影响，将大大提高杀菌剂研发的效率和成功率。此外，预测正在使用，且尚无详尽代谢行为研究的杀菌剂的代谢，将有助于预防人类健康受到危害和环境受到污染的事件发生。.目前，已报道的进入杀菌剂商品化或已是商业的杀菌剂共约有420多个，其中，有代谢信息报道的不足150个，约占34.8%。可见，数据库方法在及时获取代谢信息上的局限性，尤其对无代谢研究报道的而言。.本项目将开展基于化合物代谢知识的杀菌剂代谢预测策略和方法研究，最终目标是建立具有自主知识产权的杀菌剂代谢途径及代谢物预测策略和方法，为建立具有自主知识产权的杀菌剂代谢途径/产物预测系统奠定基础。

项目背景.杀菌剂是农药主要种类之一，在农业生产中，主要用于杀死或抑制真菌或真菌孢子。了解它们的代谢信息，可有助于合理有效使用它们，且有益于保护环境。目前已有杀菌剂化合物约400多个，但并不是所有杀菌剂都已开展了代谢实验研究。由于代谢实验研究消耗极大，而预测方法既可以发挥实验数据的作用，还可以弥补实验研究的局限性。目前，国际上尚没有令人满意的代谢预测策略和方法，因此，开展这方面的研究，建立自主知识产权的策略和方法，并应用于杀菌剂设计、环境保护和材料设计等领域，有其特有的重要性。.主要研究内容.本项目的研究内容主要包含6部分：1)数据采集；2)数据规范化规则建立及数据规范化；3) 杀菌剂代谢数据库系统构建；4)杀菌剂代谢知识库建立；5)杀菌剂代谢途径的反应机理研究；6)代谢物及其性质预测。.重要结果.采集了460多个杀菌剂化合物信息，以及其中的231个杀菌剂化合物的8200多篇代谢研究报道；从7990篇代谢研究报道中，获得了139个杀菌剂化合物的代谢信息，建立了对应的数据规范化规则，完成数据规范化处理；建立了农药代谢信息检索系统，构建了杀菌剂代谢数据库系统；建立了杀菌剂代谢知识库，并与已建立代谢知识库集成为一体，这将提升预测性能；建立了以化学键能为依据的化合物稳定性识别方法，并已应用于生物材料设计工作；建立了水溶解度查询系统、水溶解度预测系统；以氰霜唑为例，研究了它的代谢反应机理，阐释了在环境中测得不同代谢物在量上出现差异的原因；预测了139个杀菌剂化合物的2200多个代谢物的水溶解度、急性毒性、AMES和致癌毒性。获3项软件著作权，发表5篇文章。.科学意义.杀菌剂的预测策略和方法的建立，可以从分子层面，阐释杀菌剂在各种条件下发生的变化的机理，从化学反应的角度，理解杀菌剂的代谢过程和代谢物对环境可能产生的影响。