新型香豆素-肉桂酸杂合FtsZ抑制剂：提升水稻产量与品质的潜在杀菌剂研发

本研究设计合成32种新型香豆素-肉桂酸杂合分子，其中化合物11e对水稻白叶枯病菌（Xoo）和条斑病菌（Xoc）表现出强效抗菌活性（EC50：0.053–0.069?μmol·L?1），其通过靶向FtsZ蛋白抑制GTP酶活性（IC50：173.0?μmol·L?1）并破坏原丝组装，兼具低毒性与良好类药性，为开发新型农业杀菌剂提供了重要候选。

　　

Instruments and chemicals

白叶枯病菌（Xoo）和条斑病菌（Xoc）菌株分别由南京农业大学周明国教授与上海交通大学邹丽芳教授惠赠。所有化学试剂（包括4-羟基香豆素、肉桂酸等）均购自北京伊诺凯科技有限公司或上海麦克林生化科技有限公司。目标化合物的核磁共振（NMR）谱由Bruker AV 400 MHz核磁共振仪测定，高分辨率质谱（HRMS）则通过Agilent 6520 Accurate-Mass Q-TOF LC/MS质谱仪进行分析。

Chemistry

图1B展示了分子设计策略。化合物4a–w、7a–b及11a–g的合成流程详见方案S1–S3。中间体1由4-羟基香豆素与二溴丙烷反应制得，随后与叔丁基-1-哌嗪甲酸酯和碳酸钾（K₂CO₃）在60°C下反应生成中间体2。中间体2经浓盐酸酸化后得到中间体3。该中间体3与多种肉桂酸衍生物在缩合剂存在下反应，最终得到目标化合物11a–g。所有新化合物的结构均经NMR和HRMS确认。

Conclusion

综上，我们通过分子杂交策略合成了32种新型香豆素-肉桂酸杂合分子，并评价了其对Xoo和Xoc的抗菌活性。化合物11e对两种病原菌均表现出显著抑制效果，其对Xoo和Xoc的EC₅₀值分别为0.069?μmol·L^?1和0.053?μmol·L^?1。此外，11e在活体内对Xoo展现出优异的保护和治疗效果。GTP酶活性实验、荧光滴定、XooFtsZ原丝组装抑制实验及分子动力学模拟共同表明，11e可结合于XooFtsZ的BP2口袋，抑制其GTP酶活性（IC₅₀：173.0?μmol·L^?1），破坏原丝组装，从而发挥杀菌作用。该化合物还具有低毒性和良好的类药性质。本研究凸显了11e作为新型FtsZ抑制剂的潜力，可为进一步开发用于提升水稻产量与品质的新型杀菌剂提供候选分子。