新型双靶点杀虫药物的设计合成与生物学评价

抗性是病虫草害化学防治中引起药效下降的主要原因之一。双靶点农药是可同时作用于病虫草害的两个不同靶点，达到协同增效且可克服抗性的双功能性农药。本研究拟通过同源建模的虚拟筛选方法，筛选作用于昆虫烟碱乙酰胆碱(nACh)受体的季铵片段和作用于昆虫γ-氨基丁酸(GABA)受体的苯基吡唑片段，再利用分子对接的虚拟筛选方法，筛选对昆虫GABA受体和nACh受体高亲和性连接型分子的合适连接臂。在合成双靶点杀虫药物的基础上，重点用配基结合实验研究化合物结构与昆虫GABA受体和nACh受体双靶点的构效关系和膜片钳技术阐明化合物对昆虫神经细胞膜上不同离子通道之间的协同增效机理。在此基础上，构建同时作用于昆虫GABA受体和nACh受体双靶点杀虫药物，达到协同增效，克服抗性，提高药效的目的；同时可减少农药使用量，改变农民用药习惯，有效解决农药导致的"3R"问题，引导农药向多靶点，超高效，低抗性的方向发展。

按照项目计划，为开发作用于昆虫 GABA 受体和 nACh 受体双靶点杀虫药物打下基础，开发的杀虫药物具有协同增效，克服抗性，提高药效的目的。我们首先建立昆虫烟碱乙酰胆碱(nACh)受体和γ -氨基丁酸(GABA)受体模型，采用分子对接的方法，筛选出苯基吡唑、香豆素和咔唑三种药效团骨架。并通过化学合成方法，合成了系列苯基吡唑内盐化合物和香豆素-咔唑偶合物，生物测定表明部分化合物表现出优异的杀虫活性，含共轭结构的苯基吡唑内盐化合物 2-33 表现出最优的生物活性，LC50为5.09 μg•mL-1，而对照药剂氟虫腈为24.93 μg•mL-1。配基结合实验表明，化合物 2-33 对家蝇 γ-GABA 受体和 nACh 受体竞争抑制率 IC50 分别为3.84 nM和28.91 nM；双电极电压钳检测化合物 2-33 对 Xenopus laevis 表达的 nACh 受体的 Ach 电流抑制率为81.97%和 GABA 受体电流 IC50 为0.09435 µM，表明设计的化合物可同时作用于昆虫 nACh 受体和 GABA 受体，且与第二靶点 nACh 受体作用方式与商品化新烟碱类杀虫剂不同。.并根据昆虫钠离子通道阻断剂茚虫威产生抗性的小菜蛾对作用γ-氨基丁酸受体药剂氟虫腈更敏感的现象，以昆虫钠离子通道蛋白晶体结构为模板，建立作用于昆虫开发的钠离子通道快/慢失活阶段双功能阻断剂模型，筛选出噁二嗪药效团骨架。并通过化学合成的方法合成系列含噁二嗪和拟除虫菊酸偶合物，生物测定和 Xenopus laevis 表达的 BgNav1-1a 通道电流抑制率表明，化合物 9h2（噁二嗪-氰戊菊酸极性大手性偶合物）LC50 为 3.68 mg•L-1，高于母体化合物 DCJW，LC50为6.94 mg•L-1。且合成的化合物可作用于昆虫钠离子通道慢失活阶段，拟除虫菊酸构型影响化合物的生物活性。为开发可同时作用于昆虫 GABA 受体和钠离子通道双靶点杀虫剂打下基础。