植物真菌病害严重危害我国的粮食安全，进而影响民生、动摇国家根基。为应对植物病害，多种多样的化学农药被施用至田间。随着人们研究的深入，化学农药的危害逐渐暴露了出来：化学农药加剧了病原真菌的进化，对当前的生态系统造成持续性伤害；会通过饮食或环境等媒介进入到人体并在体内富集，最终危害人体健康。因此，近年来提出了生物农药新概念，要求其符合绿色、环保、高效和靶标专一性的要求。

甲壳质是一种可再生的海洋生物资源，其兼具生物相容性、广谱抗菌性、调节植物生长等活性，被认为是生物源农药最理想的原料。虽然甲壳质资源的农用活性尚未达到商用水平，但是甲壳质资源具有多个可修饰位点。甲壳质资源可以通过键合多种活性分子发挥协同作用，得到高活性的甲壳质资源衍生物。

基于上述理念，本研究对恶霉灵的植物代谢物采用了仿生合成策略。首先以价格低廉且容易获取的甲壳质资源单糖（氨基葡萄糖和乙酰氨基葡萄糖）作为原料，与恶霉灵以及种类多样的恶霉灵中间体进行糖苷化反应，制备了四大类共计36个恶霉灵糖苷缀合物，并验证了它们的化学结构，然后测试了它们对六种植物病原真菌的抑菌活性。再以实验中合成的体外抑菌活性最好的糖缀合物作为研究对象，测试了它的活体抑菌活性，通过直接和间接途径探究了其抑菌机理。最后基于量子化学理论，利用Gaussian软件包对恶霉灵糖缀合物进行构效分析，科学地给出恶霉灵糖苷缀合物结构优化的方向，具体研究成果如下：

1）以卤代糖为糖供体，通过选择性糖苷化反应，高专一性地制备了恶霉灵氧苷缀合物或恶霉灵氮苷缀合物，共计12个糖缀合物。随后通过抑菌活性实验证明了恶霉灵氮苷缀合物的抑菌活性低于氧苷缀合物，且当糖单元为乙酰氨基葡萄糖时的糖缀合物18的抑菌活性最高，对链格孢菌和油菜菌核的EC₅₀和EC₉₀分别为1.58 μg/mL，34.84 μg/mL和64.04 μg/mL，255.70 μg/mL，抑菌效果远胜于恶霉灵的植物代谢物。虽然体外抑菌实验显示糖缀合物18的体外抑菌能力微弱于阳性对照恶霉灵，但是在活体抑菌实验中，糖缀合物18在100 μg/mL下可以100%保护烟草幼苗不受链格孢菌的侵害，高于恶霉灵的防效。

2）以氨基葡萄糖为原料，与恶霉灵酮式结构的溴代烷烃进行糖苷化，成功合成了10个N-连接恶霉灵氨基葡萄糖氮苷缀合物；以乙酰氨基葡萄糖为原料，与恶霉灵烯醇式结构的醇类中间体进行糖苷化，制备了10个O-连接恶霉灵乙酰氨基葡萄糖氧苷缀合物；以乙酰氨基葡萄糖为原料，和恶霉灵烯醇结构的烯烃中间体采用光催化的硫-烯click反应作为糖苷化条件成功制备了4个S-连接恶霉灵乙酰氨基葡萄糖硫苷缀合物。对以上糖缀合物进行了体外抑菌实验，结果发现：向恶霉灵活性基团和糖环之间引入碳链，会严重降低其抑菌活性；另外引入杂原子S，所合成的以S苷键连接的糖缀合物的抑菌活性有所增强。

3）通过SEM和TEM发现糖缀合物18可以影响链格孢菌的细胞壁形态，又验证了其可以诱导链格孢菌的几丁质酶活提高，因此推测诱导几丁质酶活提高可能是糖缀合物18发挥体外抑菌作用的途径之一。另外，通过植物盆栽实验发现糖缀合物18还可以促进植物生长，能显著提升烟草幼苗根的活力。

4）用Gaussian优化了恶霉灵糖苷缀合物（4，7，11，16，17，18），通过分析MEP，HOMO，LUMO，发现糖缀合物18糖环上富电子区域更加集中，其前线轨道的电子更加活泼，这些都有利于帮助其与靶标更加紧密结合，因此其比恶霉灵具有更高的抑菌活性，这也为恶霉灵糖苷缀合物的结构优化指明了方向。

本论文首次基于仿生合成策略合成了36个恶霉灵糖苷缀合物，通过体内外抑菌活性实验，筛选出了一个高活性恶霉灵糖苷缀合物，且该糖缀合物不仅对植物无害，还具有很强的促进植物生长作用，具有开发成为新型抗真菌类生物农药的潜力。本文还创新性地采用量子化学理论和Gaussian软件相结合的策略分析了恶霉灵糖苷缀合物的构效关系，基于理论分析指出恶霉灵糖苷缀合物结构优化的方向。

摘 要... I

Abstract III

第一章 绪论... 1

1 植物真菌病害的危害和防治措施... 1

1.1 植物真菌病害的危害... 1

1.2 植物真菌病害的防治... 2

2 甲壳质资源在农业领域的应用概况... 8

2.1 甲壳质资源在植物真菌病害的应用... 9

2.2 甲壳质资源的衍生化... 12

3 基于恶霉灵植物代谢物结构的设计思路... 18

4 研究意义和目的... 20

5 研究内容... 20

第二章 恶霉灵糖苷缀合物的设计和合成... 22

第一节 恶霉灵糖苷代谢物及其仿生物的设计和合成... 22

1 引言... 22

2 材料和方法... 23

3 结果和讨论... 40

4 小结... 43

第二节 N-连接恶霉灵氨基葡萄糖氮苷缀合物的设计和合成... 44

1 引言... 44

2 材料和方法... 44

3 结果与讨论... 52

4 小结... 53

第三节 O-连接恶霉灵乙酰氨基葡萄糖氧苷缀合物的设计和合成... 54

1 引言... 54

2 材料和方法... 54

3 结果与讨论... 60

4 小结... 61

第四节 S-连接恶霉灵乙酰氨基葡萄糖硫苷缀合物的设计和合成... 63

1 引言... 63

2 材料和方法... 63

3 结果与讨论... 69

4 小结... 69

第三章 恶霉灵糖苷缀合物的抗真菌活性和作用方式初探... 70

第一节 恶霉灵糖苷缀合物的抗真菌活性... 70

1 引言... 70

2 材料和方法... 70

3 结果与讨论... 73

4 小结... 81

第二节 基于量子化学理论恶霉灵糖苷缀合物的构效关系分析... 83

1 引言... 83

2 材料和方法... 83

3 结果和讨论... 84

4 小结... 87

第三节 恶霉灵糖苷缀合物18的抑菌机理和植物安全性初探... 89

1 引言... 89

2 材料和方法... 89

3 结果与讨论... 92

4 小结... 97

第四章 结论与创新点... 98

本文结论... 98

创新点... 100

参考文献... 101

附 录... 118

致谢... 126

作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果    127