柏连阳院士团队在嘧啶二酮类除草活性化合物研究方面取得新进展

世界农化网中文网报道：近日，柏连阳院士团队在国际著名期刊《Journal of Agricultural and Food Chemistry》（IF = 6.7，中科院一区TOP）发表了题为″Design, Synthesis, and Herbicidal Activity of Pyrimidinedione-Benzamide Derivatives as Potential Protoporphyrinogen IX Oxidase Inhibitors″的研究论文，报道了一系列嘧啶二酮苯甲酰胺类化合物的合成及除草活性研究。

该研究以原卟啉原氧化酶（PPO）为靶标，设计合成了一系列结构多样的嘧啶二酮苯甲酰胺类化合物。多数化合物在37.5 g a.i./ha剂量下对反枝苋、灰绿藜等双子叶杂草表现出优异的防除效果，其中A13和A20在低至2.34 g a.i./ha时对反枝苋的除草效果仍超过80%。构效关系分析表明，苯基类衍生物的活性总体优于苄基类，芳环2-位取代更有利于活性提升。

在除草活性评价的基础上，团队进一步考察了代表性高活性化合物的作物安全性和蜜蜂毒性。结果显示，A7、A13和A20对亚麻、大豆和棉花较为敏感，对小麦和玉米则表现出良好的安全性，并且在100 μg/bee剂量下对蜜蜂未表现出明显毒性。

为探究其作用机制，团队通过表面等离子体共振（SPR）测定了代表性化合物与NtPPO的结合亲和力，KD值均在低纳摩尔级别；分子对接和分子动力学模拟进一步揭示了化合物在活性口袋中的关键相互作用，从实验和理论两个层面为其靶向PPO提供了依据。

该研究丰富了嘧啶二酮类除草活性化合物的结构类型，总结了酰胺氮上苯基、苄基取代方向上的构效关系，为后续高效、低风险除草剂的分子设计提供了有价值的参考。

论文链接：https://doi.org/10.1021/acs.jafc.6c11854