新型抗菌生物碱 Chaetogline I 的生物合成研究开题报告

1. 研究目的与意义、国内外研究现状（文献综述）

课题背景及原理来源于植物，动物，微生物体内的组成成分或其代谢产物诸多内源性的化学成分被统称为天然产物，由于其易降解，与环境有着良好的相容性，在农业领域常被用于防治病害与虫害的发生，从而降低或避免作物种植的损失。

综合大多数天然产物易被降解，工业合成成本高等特点，其往往被用作化合物分子骨架或先导化合物，在经过结构优化和修饰后，得到新的农药品种。

到目前为止以天然产物为化合物分子骨架或先导化合物开发的杀菌剂主要有乙蒜素、稻瘟灵、恶霉灵、肉桂酸衍生物(烯酰吗啉、氟吗啉)、吡咯类化合物(拌种咯、咯菌腈)、甲氧基丙烯酸酯类杀菌剂(嘧菌酯、啶氧菌酯等)等[1-2]。

2. 研究的基本内容和问题

研究的内容（1）球毛壳菌chaetomium globosum cdw7进行液体发酵，并投放诱导物1-甲基色氨酸与标记物13c-醋酸钠，采用有机溶剂萃取法获得微生物次生代谢产物粗提物浸膏；（2）通过硅胶柱、凝胶柱和反向柱等柱层析技术，将粗提物浸膏进行纯化分离，同时采用1h-nmr筛选和lcms检测的方法，进行化学追踪，快速识别目标化合物的独特化学位移或偶合常数和特征分子量，再锁定这些特殊信号进行快速、定点分离。

利用现代波谱学（uv、ir、ms、nmr等）、x射线单晶衍射等技术，鉴定所得化合物的化学结构；（3）分析目标化合物13c谱，通过同位素增益了解化合物骨架的碳来源。

拟解决的关键问题（1）目标化合物chaetogline i的追踪分离；（2）目标化合物chaetogline i碳骨架来源的分析确定。

3. 研究的方法与方案

研究方法及实验方案（1）目标产物的富集：在球毛壳菌的液体发酵过程中，加入诱导剂1-mt和同位素标记醋酸钠，对所选菌株进行一定规模（20升）的发酵，有机溶剂萃取，富集足够的次生代谢物质以供分离；（2）chaetogline i的分离和结构鉴定：同时采用1h-nmr筛选和lcms检测的方法，进行化学追踪，快速识别目标化合物的独特化学位移或偶合常数和/特征分子量，再锁定这些特殊信号进行快速、定点分离。

利用现代波谱学（uv、ir、ms、nmr等）、x射线单晶衍射等技术，鉴定所得化合物的化学结构；（3）化合物的生源途径验证：分析目标化合物13c谱，通过同位素增益了解化合物骨架的碳来源。

技术路线（详见附件）可行性分析本次课题以生物碱chaetogline l的 生物合成途径为主题进行研究分析，现对课题的可行性进行如下三点陈述：（1）路径推测合理：经过资料与数据分析推测物碱chaetogline i是由中间体氧化断裂，形成二酸，后脱羧形成碳负离子，此碳负离子可进一步进攻另一羧酸，脱羟基，最后形成化合物chaetogline i；（2）应用技术成熟：在对推测验证的过程中，课题参与者计划采用化合物追踪分离和同位素标记技术，该类技术现发展成熟，有诸多先例供类比借鉴；（3）人员设备完善：指导教师长期致力于该课题的研究，对课题有着系统性的了解，被指导学生自觉参与课题实验，实验时间计划合理；实验所需经费充足，耗材，设备配置完善。

4. 研究创新点

特色或创新之处（1）目标化合物chaetogline I是具有抗菌活性的全新骨架生物碱，生物合成途径尚未有人研究；（2）通过验证生源途径，有望定位合成基因簇，实现该化合物的规模化生产。

5. 研究计划与进展

2017年10月2017年11月：查阅相关文献，了解研究背景，掌握基础知识，确定实验方案；2017年11月2018年4月：CDW7菌株发酵与粗提物获取；采用系统分离法分离目标代谢物，对化合物生物合成途径进行验证；2018年4月：整理分析实验结果，撰写、提交论文。