植物在长期进化过程中，形成了针对害虫和病原微生物的防御体系，探索其化学本质，就有可能发现和研制出靶点更加精准、高效、无毒副作用的先导化合物和新型绿色农药。
中国科学院昆明植物研究所植物化学与西部植物资源持续利用国家重点实验室研究员郝小江带领的研究团队，10余年来，一直从事具有化学防御功能的植物天然产物的发现及其作用机制研究。例如：从植物马蓝中发现了三类靶向病毒或寄主细胞的植物病毒拮抗剂，并发现了植物系统获得抗性诱导剂AHO (Proc. Nat. Aca. Sci. U.S.A., 2007, 104, 8083−8088; J. Integ. Plant Bio., 2007, 49, 1327−1333; Plant Biot. J., 2008, 6, 301−308.)；从苦木科植物中发现既能抑制TMV复制、又能促进植物抵御TMV侵染的苦木素等抗病毒剂 (J. Agr. Food Chem., 2010, 58, 1572−1577; 2009, 57, 6590−6595.)。
近期，该课题组在苦木科牛筋果属植物牛筋果 (Harrisonia perforata (Bl.) Merr.) 中，发现了骨架新奇的 C25 型苦木素Perforalactone A (1)，其氧杂金刚烷结构单元为首次在植物源天然产物中发现。针对该化合物的来源，研究者提出了酶促攫氢，及自由基串联加成反应的生物合成途径。此外，这也是第一次发现天然20S构型苦木素类化合物，这为苦木素的阿朴大戟醇起源假说提供了直接证据，拓展了研究人员对苦木素起源的认识。生物活性方面，化合物1及其生源前体2对苜蓿蚜 (Aphis medicaginis Koch) 均显示出优异的杀虫活性，且未显示细胞毒性。机制研究显示，二者均为烟碱受体 (nAChR) 拮抗剂，活性 (IC50 = 1.26 nM) 与一线农药吡虫啉 (imidacloprid) 相当。新结构的苦木素与吡虫啉相比，化学结构差异显著，且为非含氮化合物，这些结构特征提示该类化合物可作为开发高效低毒绿色农药的先导化合物。相关论文近日在线发表在国际化学期刊Angewandte Chemie International Edition 上。
图1 基于化学防御思想的绿色环保农药先导化合物的发现
图2 Perforalactone A 可能的生源合成途径
