寡糖激发子的化学合成及诱导烟草对黑胫病抗性的研究

【摘要】：特定组成的寡糖对植物的生长发育有重要的调节作用，对植物病原菌有抑制作用，并可作为激发子激活植物的防御反应从而提高植物的抗病性。寡糖生物学研究的一个核心问题，是研究寡糖的结构与功能的关系。由天然产物中提取到的有生物学活性的寡糖，往往组分复杂，分子量变化大，且有时难以得到足够的量以进行生物和化学试验，而用化学合成方法得到的寡糖，结构清楚、组分单一，是研究寡糖结构与功能关系的理想试样，因而化学合成寡糖激发子具有十分重要的意义。 本论文首次设计和合成了五种寡糖激发子，并以烟草黑胫病烟草疫霉(Phytophthora nicotianae)为病害系统，研究其诱导抗性。主要研究结果如下： 一、寡糖化学合成 以氨基葡萄糖、乳糖、岩藻糖和半乳糖等为起始原料，优化设计了步骤短、操作简单的合成路线，以较好的收率合成了LNFP-Ⅲ及其结构类似物，其中Lewis~a寡糖的合成为首次报道。运用质谱、核兹共振等波谱方法确定了所有合成化合物的结构。 1．Lewis~x三糖化合物的设计、合成 2．Lewis~x五糖化合物的设计、合成 M. (I)AgO代DCM，分子筛，一10℃，1.5氏99%;(11)NIS汀OH，甲苯 NIS厅fOH，分子筛，·30℃，2.5h，86%;(IV)氏NHZ.NHZ，H20，EtOH，80℃ 81%;(V)姚，Pd/C，MeOH，98%. 分子筛，10分钟，65%: 回流:b.Ac20，毗咙;c. (111)CHZC12， Me0H，Me0N入 3. Lewisx七糖化合物的设计、合成 典碗， 一嵘蕊粼。、 ，的b“甲一c、 /30 R.NPbt:R:会Bz上二 t·。、 产”卜NHZ;RI‘ 、32洲H人c;R一Ac 勃久一扩生。、 如了一哟 典曝蜷噢溉 聪，二‘法。么 C街 (z)NIS汀幻H，DCM，分子筛，一30，C，30m，73%;(11)Me0Na zM倒OH，DC拟切域侧OH 121，Zh，69%;(111)a， a仁甲载基甲苯，C玩CN，人尸TS，RT，10分钟，71%;(IV)NIS厅幻H，DCM，分子筛，一5℃，lh，78%;(v) H声俐H分H20，无水乙醇，HZO，RT， Zd;汉I)醋醉，CHZC12一MeOH，盯，24气70%;(vxx)HZ，Pd/C(100/0)，MeOH， 93% 4.L牌isa三糖化合物的设计、合成 ^eP/o Ac~- 。一该二一护尸厅去斗公，1 —窃夕汀、cC，，+”卜，戈奋sph— SPh II 一~~-心 OAO NPht 42 14 49 O六C 匆 ~氏乙浅奋尸认心 冻环:曰一R睡:{ R夕、‘尸介~沪 51R、招NP城R广Ac，R3二Bn; 52 RI呼川2，RZ月氏凡，Bn; 53 RI二NHA‘RZ=城凡绍n; 54 RI圈NH峨c，凡.R3吕H /l、/l性，r、、 IV讥 (I)CHZC坑， 一0℃，85%; (v犯HZC12， 甲苯 (111)十 Me0H， 分子筛，一℃，2.5玩45.70/0:(n)CHZC12，三乙基硅烷，三氛醋酸，分子筛， NIS汀幻H，分子筛，RT，82.5%;(fV)NHZ.NHZ，H20，EtOH，80，C回流; Ae刃，RT 12h:仅I)玩，Pd/C，MeOH，67%(三步). 5.Lewisa三搪化合物的设计、合成 58R一=NPht， RZ=Bz， R3=Bn; 59 RI=NHAe，RZ=H，R3=Bn: 60R一=N HAe，RZ=R3=H; /l、、/!、 llm (I)CH再l:，NIS汀fOH，分于师，·30℃，lh，71%;(11)a) NHZ.NHz. H20，EtOH，80℃回流;b)AC必， 毗陡;e)MeOH，M州DNa，7少场;(111)Hz，Pd/C，M日OH，93:’o 二、寡箱诱导烟草抗黑胫病的研究 抑苗侧定和盆载试验表明:化学全合成的LewisX和LewiSA寡糖对烟草黑胫病病原菌菌丝 生长无明显影响:Lewisx五糖和七精处理烟草，可使烟草植株产生对黑胫病(月妙俩砷功毋口 n切“翻。‘)的抗性，在处理浓度。一10林创沈L范围内，随着浓度增高诱导效果增强，当浓度达 1郊创mLL时，诱导防病效果达卯%以上。助wisx七糖处理，可导致烟草叶片过氧化物酶(PO)， 多阶氧化醉(PPO)和苯丙氨酸裂解醉(队L)等防卫酶活性不同程度地提高:PPO、Po及队L 分别在处理后第四天、第六天和第八天达到最大值，比对照分别增加了70.7%、1 50.0%和142.8%. 不同籍链结构和不同聚合度的合成寡糖其诱导活性差别很大，表明寡糖的结构和特性可能影 呐诱导抗病活性。