近日，华南农业大学崔紫宁副教授课题组，对广泛存在于链霉菌和铜绿假单胞菌中的一种天然活性物质——申嗪霉素进行了结构修饰，合成了一系列高活性的含1,3,4-噻（噁）二唑的申嗪霉素衍生物，并对这些化合物的杀菌活性进行了测试，相关结果在《农药学学报》上发表。

　　吩嗪-1-羧酸（Phenazine-1-carbonic acid，PCA）是荧光假单胞菌（Pseudomonas fluorescens）从植物根部分离出来的生物活性产物，已在我国注册为防治水稻纹枯病的杀生物剂“申嗪霉素”。PCA在抑制真菌感染和促进生态平衡方面起着关键作用。PCA作为一种著名的微生物农药，申嗪霉素属于芳香杂环族吩嗪类化合物，该类化合物具有抗菌、抗肿瘤和抗寄生虫活性。其抗菌活性至少有2方面的机理：① 此类化合物在病原菌细胞内被还原的过程中会产生有毒的超氧离子和过氧化氢，能够氧化谷胱甘肽和转铁蛋白，产生高细胞毒性的羟自由基；② 由于吩嗪类化合物能够被NADH还原，成为电子传递的中间体，扰乱细胞内正常的氧化还原稳

态（NADH/NAD^＋比率等），影响能量的产生，从而抑制微生物的生长。由于其广谱的生物活性、低毒性和生态友好性，PCA在农业领域也得到了广泛的应用，如防治由尖孢镰刀菌（Fusarium oxysporum）、番茄丝核菌（Rhizoctonia solani）、番茄灰霉病（Botrytis cinerea）和禾谷镰刀菌（Fusarium graminearum）引起的真菌病禾本科植物氮-含有杂环，显示出极其广泛和优良的生物活性，一直是药物化学研究的热点。

1  申嗪霉素衍生物合成

　　在之前的研究中，1,3,4-噻二唑衍生物具有很好的杀菌活性。最有希望的候选菌株对马铃薯晚疫病菌的EC₅₀值为5.7 μg/mL，是多菌灵对照的20%。另外，关于1,3,4-噁二唑衍生物的另一项研究显示，在500 μg/mL时，对番茄灰霉病菌和番茄丝核菌具有体内杀菌活性很明显。课题组通过合理的结构优化和酰胺键连接方式，设计合成了两系列含1,3,4-噻（噁）二唑的PCA衍生物，以期获得更具前景的杀菌剂。化合物I1～I28的合成路线如图1所示。

图 1  化合物I1～I28的合成路线

2  体外杀菌活性检测

　　采用平板法（PDA培养基），对化合物I1～I28的体外杀菌活性进行了测定。用菌丝生长速率法测定了它们的相对抑制率。PCA在与阳性对照相同的条件下进行评估。菌丝生长完全后，测定菌丝直径，并根据公式计算抑菌率：I/%=(D₁-D₂)/D₁×100（I/%为抑制率，D₁为空白试验中菌丝的平均直径，D₂为菌体平均直径）以PCA为对照，对5种植物病原真菌禾谷镰刀菌、辣椒疫霉、番茄丝核菌、稻瘟病菌和番茄灰霉菌进行了体外初步筛选。初步生物测定结果见表1。结果表明，申嗪霉素衍生物对禾谷镰刀菌的杀菌活性的EC₅₀值在33.25～99.45 μg/mL之间，对禾谷镰刀菌的杀菌活性优于PCA（EC₅₀=128.54 μg/mL）。特别是化合物I8、I11和I22对禾谷镰刀菌具有更大的潜在杀菌活性，其活性约为PCA的3～4倍。

表 1  对稻瘟病菌、番茄灰霉病菌、辣椒疫霉、番茄丝核菌和禾谷镰刀菌的EC₅₀值（μg/mL）

　　虽然化合物对辣椒疫霉没有明显的抑制作用，但I22（EC₅₀=7.24 μg/mL）仍达到PCA（EC₅₀=7.26 μg/mL）的水平。此外，化合物I8（EC₅₀=8.64 μg/mL）对番茄丝核病的杀菌活性与PCA（EC₅₀=7.56 μg/mL）相似。遗憾的是，I22对稻瘟菌和番茄灰霉菌的效果未能超过PCA的活性，对于稻瘟菌I22的EC₅₀=16.56 μg/mL，PCA的EC₅₀=12.63 μg/mL对于番茄灰霉病I22的EC₅₀=45.08 μg/mL，EC₅₀=19.76 μg/mL）仍表现出很好的活性。

　　因此，化合物I22可以是广谱杀菌剂的候选，而化合物I8是对抗禾谷镰刀菌和番茄赤霉病的特定候选化合物。为了进一步确认标题化合物的生物活性，对5种真菌的体内杀菌活性进行了评估。

3  盆栽杀菌活性测试

　　根据体外杀菌活性结果选择14个化合物进行盆栽试验，对稻瘟病菌、番茄丝核菌、辣椒疫霉、番茄灰霉病菌和禾谷镰刀菌5种植物病原真菌进行了体内杀菌活性研究。

　　与空白对照相比，化合物的相对对照效力通过以下方程I/%=[（CK·PT）/CK]×100计算，式中I为相对对照效力，CK为空白测定期间的平均疾病指数，PT为试验后治疗的平均疾病指数。具体结果见表2。

　　对禾谷镰刀菌的生物活性均在40.46%～58.69%之间，优于PCA，尤其是化合物I8（58.69%）和I22（55.37%），在500 μg/mL时，其防治效果是PCA（25.14%）的两倍左右，且化合物I8（91.34%）对番茄丝核菌的杀菌活性与PCA相似（90.25%）。化合物I22对辣椒疫霉、番茄灰霉病和稻瘟病的体内杀菌活性分别为94.23%、76.38%、85.94%，优于或接近于PCA（93.48%、90.25%、92.18%）。这些结果进一步证实了化合物I8和I22的广谱和特异性杀菌活性。

　　综上所述，设计了一系列申嗪霉素衍生物。通过质谱、元素分析和核磁共振波谱对标题化合物进行了表征。所有化合物均具有显著的体外杀菌活性和体内杀菌活性。特别是化合物I8（X=S，R=2-OCH₃）和I22（X=O，R=2-OCH₃）对禾谷镰刀菌的杀菌活性优于PCA。化合物I22具有广谱杀菌活性，而化合物I8是一种特异性的抗禾谷镰刀菌和番茄赤霉病的候选化合物。