新型苯并咪唑类化合物对棉花枯萎病菌的毒力测定

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　　摘要：采用菌落直径法，测定了12种新型苯并咪唑类化合物对棉花枯萎病菌的抑菌活性。结果表明：在测定浓度为200 μg/mL的情况下，12种新型苯并咪唑类化合物对棉花枯萎病菌的抑菌率达32.5%～89.45%。其中，化合物N-（3-甲基苄基）- 1H-苯并咪唑、N-（3-氯苄基）-1H-苯并咪唑、N-（3-溴苄基）-1H-苯并咪唑对棉花枯萎病菌的抑菌率较高，分别为80.1%、89.45%、80.3%，它们对棉花枯萎病菌的EC50值分别为66.1 μg/mL、38.1 μg/mL、86.3 μg/mL，具有良好的抑菌活性;其他9种化合物抑菌活性均低于80%。
　　关键词：苯并咪唑;棉花;枯萎病菌;毒力测定
　　中图分类号：S481.9    文献标识码：A    文章编号：2095-3143（2020）04-0040-05
　　DOI：10.3969/j.issn.2095-3143.2020.04.009
　　Abstract： The inhibiting activity of twelve kinds of novel benzimidazole derivatives against Fusarium oxysporum was investigated by method of colony diameter. The results showed that the inhibition rate of 12 benzimidazoles to Fusarium oxysporum was 32.5%～89.45% in the concentration of 200 μg/mL. Among them， N-（3-methylbenzyl）-1H-benzimidazole， N-（3-chlorobenzyl）-1H-benzimidazole， N-（3-bromobenzyl）-1H-benzimi -dazoe had higher inhibiting activity rates against Fusarium oxysporum（80.1%， 89.45% and 80.3%， respectively）. The EC50 values of them against Fusarium oxysporum were 66.1μg/mL， 38.1 μg/mL and 86.3 μg/mL， respectively， showing good inhibiting activity. The inhibiting activity of the other 9 compounds was lower than 80%.
　　Key words：  Benzimidazole; Cotton; Fusarium oxysporum; Toxicity test
　　0  引言
　　棉花枯萎病病原為尖孢镰刀菌（Fusarium oxysporum），属于半知菌亚门镰孢属。棉花枯萎病是世界性病害，给棉花生产造成了严重损失[1]。在自然条件下，只侵染棉花、秋葵和麻红等少数植物;在温室或病圃接种条件下，可侵染麦类、豆科、茄科、瓜类和烟草等多种植物[2]。棉花枯萎病从子叶期开始就可发病，病株矮小，蕾铃脱落率高，单株结铃数下降，铃质量减轻，棉纤维强度下降，从而影响棉花的产量和品质[3]。枯萎病在我国各大棉区已普遍发生。目前，关于棉花黄萎病的研究很多，而枯萎病的研究很少[4]。棉花枯萎病在植物病害中土壤侵染和抗逆性强，容易变异产生抗药性，防治效果有待进一步提高。因此，研究开发安全、环保、高效的新型杀菌剂，对棉花枯萎病的防治具有重要意义。
　　苯并咪唑是含有两个氮原子的芳香杂环化合物，该结构可以与生物体内的受体、酶形成氢键，与金属离子配位以及发生疏水作用。对苯并咪唑的研究在化学和医学领域一直备受关注[5]。苯并咪唑及其衍生物因其广谱的活性，如抗菌、抗癌、抗寄生虫等，在农业和医学上得到广泛的应用[6]。苯并咪唑类化合物在农药方面的应用主要是抑菌杀菌作用。多菌灵（Carbendazim）、噻菌灵（Thiabendazoie）、苯菌灵（Benumyl）作为3种具有代表性的商品化苯并咪唑类杀菌剂取得了广泛应用。作者测定武汉工程大学化工与制药学院合成的12种新型苯并咪唑类化合物对棉花枯萎病菌的杀菌生物活性，旨在为棉花枯萎病防治农药新品种的开发研究提供科学依据。
　　1  实验方法
　　1.1  供试药剂
　　丙酮（Acetone），分析纯AR，国药集团化学试剂有限公司生产;质量分数为50%多菌灵可湿性粉剂（50%Carbendazim WP，商品名：品翠），武汉科诺生物科技有限公司生产;供试的12种新型苯并咪唑类化合物的编号及其化学名称与结构式见表1。这些化合物由武汉工程大学绿色化工过程教育部重点实验室巨修炼教授化学合成与提供。
　　1.2  供试菌株
　　棉花枯萎病菌（Fusarium oxysporum），由华中农业大学生命科学技术学院提供。
　　1.3  实验培养基
　　实验用培养基为PSA培养基。
　　1.4  药剂抑菌率测定方法
　　采用生长速率法中的菌落直径含毒介质培养法[7]测定药剂的杀菌活性。在无菌操作台上，先配制一定浓度的待测药剂溶液，再用移液枪吸取1 mL配制好的溶剂溶液加入7.5 cm培养皿中，用灭菌蒸馏水做空白对照，然后用灭菌过的10 mL玻璃注射器注入9 mL融化好的PDA培养基，使药液与培养基在培养皿中混合均匀，待冷却到室温后，再在培养皿正中间位置接种直径5 mm的棉花枯萎病菌菌块，每个处理做3个重复，最后将接种好的培养皿放入28℃的恒温培养箱中培养（棉花枯萎病菌约5～7 d），待空白对照接近长满时，用直尺测量菌落直径，每个培养皿用十字交叉法测量2次，取平均值，最后计算药剂的抑菌率[8-9]。其计算公式：抑菌率（%）=[（对照菌落直径-处理菌落直径）/对照菌落直径]×100。 　　1.5  毒力回归分析
　　首先对棉花枯萎病菌的抑菌活性进行初筛，选取抑菌活性较大的化合物。然后将待测目标化合物用丙酮配制成2000 μg/mL的母液，分别稀释成5个不同的浓度梯度，分别测定其抑菌率。以药剂质量浓度的对数值为自变量X，以菌丝抑菌率机率值为因变量Y，通过SPSS软件处理，得到其抑菌回归方程，相关系数r，EC50值。
　　2  结果与分析
　　2.1  目标化合物对棉花枯萎病菌的生长抑制作用
　　对12个目标化合物进行了抑菌活性测试，结果如表2所示。
　　实验结果表明：在200 μg/mL浓度下，12个新型苯并咪唑类化合物对棉花枯萎病菌的抑菌率为32.5%～89.45%，多菌灵的抑菌率为100%。其中，化合物a、e、g对棉花枯萎病菌具有很高的抑菌活性，抑菌率分别为80.1%、89.45%、80.3%;化合物c、k也具有较高的抑菌活性，抑菌率为55%、52.9%;其它8个化合物抑菌率均低于50%，其中化合物d、i的抑菌率较低，分别为31.78%、32.5%，也具有一定的抑菌活性。
　　从结构上看，苯并咪唑衍生物3位取代的化合物均表现出很高的抑菌活性，如化合物a、c、e、g，分别为80.1%、55%、89.45%、80.3%，其中3-氟取代化合物抑菌活性表现最弱为55%，3-氯取代化合物抑菌活性表现最强为89.45%，3-甲基取代与3-溴取代化合物抑菌活性相当，分别为80.1%、80.3%;苯并咪唑4位取代的化合物均表现出较低的抑菌活性，如化合物b、d、f、h，分别为44.7%、31.78%、40.38%、42.13%，其中4-氟取代化合物相较于其它3种4位取代化合物抑菌活性表现最弱为31.78%;在多位取代的化合物中，3，4-二氯取代与2，4-二氯取代化合物抑菌活性相当，分别为42.9%、42.3%，3，5-二氯取代化合物抑菌活性较强，为52.9%，2，4-二羟基取代化合物抑菌活性最低，为32.5%。
　　2.2  目标化合物对棉花枯萎病菌的毒力回归分析
　　表3显示a、e、g化合物對棉花枯萎病菌的抑菌活性，3个化合物均表现出较高的抑菌活性。根据EC50值的大小，EC50值越小，表明毒力越大，其中化合物e的毒力最大，为38.1 μg/mL，化合物g的毒力最小，为86.3 μg/mL，其对棉花枯萎病菌的毒力大小排序为e>a>g。
　　3  讨论
　　棉花枯萎病是棉花的主要病害，几乎遍布世界，在我国棉区较重，病菌顽强，传播蔓延快，危害严重[10]。苯并咪唑类杀菌剂是以有杀菌活性的苯并咪唑环为母体的一类有机杀菌剂，几乎所有这类化合物均显示出内吸杀菌活性[11]。但是，由于近年来这类杀菌剂的长期使用，出现了致病微生物的抗药性增强，杀菌效果降低。因此，本实验以多菌灵为对照药品，进行新型苯并咪唑类化合物杀菌活性测定，旨在为新型高效苯并咪唑类杀菌剂的研制与开发提供依据。
　　国际上用于新型杀菌剂筛选的标准测试浓度为200 μg/mL，在该浓度下，对武汉工程大学化工与制药学院合成的12种新型苯并咪唑类化合物进行了棉花枯萎病菌的抑菌活性测定，发现其中3个化合物N-（3-甲基苄基）- 1H-苯并咪唑、N-（3-氯苄基）-1H-苯并咪唑和N-（3-溴苄基）-1H-苯并咪唑对棉花枯萎病菌具有较高的抑菌活性，其中化合物N-（3-氯苄基）-1H-苯并咪唑抑菌活性最高，其EC50值为38.1 μg/mL，值得下一步进行深入研究。
　　参考文献
　　[1]冯洁，孙文姬. 我国棉花枯萎菌生理小种特异性DNA扩增片段的筛选及序列测定[J]. 植物病理学报，2000，30（1）：35-41.
　　[2]朱贵平. 油菜栽培[M]. 北京：中国农业科学技术出版社，2007.
　　[3]纪文飞，高智谋. 棉花枯黄萎病菌菌丝生长和产孢量的影响因素研究[J]. 安徽农业科学，2006，34（17）：4330-4331.
　　[4]刘冬梅. 棉花枯萎病菌培养条件的研究[J]. 天津农业科学，2016，22（4）：108-111.
　　[5]孟江平，耿荣霞，周合成，等. 苯并咪唑类药物研究进展[J]. 中国新药杂志社，2019，18（16）：1505-1514.
　　[6]张英，杨松，宋宝安，等. 苯并咪唑类化合物杀菌活性的研究进展[J]. 农药，2008，47（3）：164-170.
　　[7]黄章欣. 植物化学保护实验指导[M]. 北京：中国农业出版社，1998：52-59.
　　[8]齐兵，冯磊，陈达，等. 水杨酸衍生物的合成及生物活性测定[J]. 武汉工程大学学报，2010，32（1）：49-52.
　　[9]吴引超，王乔，韩新才，等. 氯胺磷与井冈霉素对草坪褐斑病联合毒力测定[J]. 武汉工程大学学报，2010，32（1）：53-55.
　　[10]张惠琴，朱贵平，吴增琪，等. 不同施肥配方对油菜产量的影响研究[J]. 湖北农业科学，2011（19）：3945-3947.
　　[11]周少方. 新型苯并咪唑类化合物的设计合成及抑菌活性研究[D]. 泰安：山东农业大学，2012.
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