“Novel methyl salicylate derivatives containing nerol and citronellol moieties for improved Acyrthosiphon pisum management”文章发表在《Pest Management Science》。本研究通过结构修饰合成含橙花醇或香茅醇片段的水杨酸甲酯(MeSA)衍生物,其中香茅醇衍生物6d兼具强效蚜虫驱避、雄性异色瓢虫吸引活性,且对蜜蜂低毒,是适用于可持续农业“推拉策略”的新型环保蚜虫防治剂,为蚜虫绿色防控提供了新方案。
研究背景
长期以来,化学杀虫剂是防治蚜虫的主要手段,但对蜜蜂等传粉昆虫存在健康风险,部分药剂已被禁用。植物挥发物(PVOCs)如水杨酸甲酯,既能驱避蚜虫又能吸引其天敌,且对蜜蜂安全,是理想的先导化合物。此前研究已通过修饰MeSA获得活性化合物,而橙花醇、香茅醇虽有驱蚜潜力但活性不足。蚜虫的OBP9和异色瓢虫的HaxyOBP15是调控昆虫行为的关键气味结合蛋白(OBPs),基于此,本研究设计合成新型MeSA衍生物以优化防治效果。
实验方法
合成:以MeSA为骨架,通过取代水杨酸与橙花醇、香茅醇的酯化反应,合成两类衍生物(4a-4q含顺式双键,6a-6q含饱和单键),经NMR和HRMS表征结构。
活性测试:用T型嗅觉仪测定对豌豆蚜的驱避活性,Y型嗅觉仪评估对异色瓢虫的吸引活性;荧光竞争结合实验检测衍生物与ApisOBP9、HaxyOBP15的结合亲和力。
机制探究:通过分子动力学模拟和MM-GBSA计算分析结合模式,比较不同构象的结合差异。
安全性评估:检测代表性化合物6d对蜜蜂的口服和接触毒性。
核心结果
驱蚜活性:香茅醇衍生物(6a-6q)整体优于橙花醇衍生物(4a-4q),3-甲氧基取代的6d驱避率达60.9%,显著高于MeSA(26.4%)。
结合亲和力:6a-6q与ApisOBP9的结合亲和力更强(1/Kd0.37-2.21μM),饱和构象因灵活性高,能与蛋白形成更多氢键;所有衍生物与HaxyOBP15均有良好结合(1/Kd0.31-3.79μM),构象对结合影响不显著。

吸引活性:6d和6h对雄性异色瓢虫的吸引率分别为63.9%和67.2%,优于MeSA(63.3%),但对雌性无显著吸引作用。
安全性:6d对蜜蜂的口服和接触毒性均无显著差异(P>0.05),属蜜蜂友好型化合物。
研究结论
含饱和构象香茅醇片段的MeSA衍生物6d,凭借优异的蚜虫驱避活性、雄性瓢虫吸引活性及低蜜蜂毒性,成为“推拉策略”的理想候选剂。构象(饱和构象优于顺式构象)和取代基位置显著影响生物活性,OBPs口袋大小差异是构象影响结合的关键因素。本研究为基于植物挥发物的蚜虫绿色防控剂设计提供了重要理论依据,助力可持续农业发展。