摘要：在农业生产中，杂草防控始终是保障作物产量的关键环节。然而，化学除草剂的长期使用导致抗药性及环境问题日益突出。真菌是天然除草活性化合物的主要生产者，有望从中开发出新型天然产物除草剂。吡喃酮/吡啶酮类化合物因其结构多样和优秀的生物活性备受关注。天然存在的吡喃酮和吡
在农业生产中，杂草防控始终是保障作物产量的关键环节。然而，化学除草剂的长期使用导致抗药性及环境问题日益突出。真菌是天然除草活性化合物的主要生产者，有望从中开发出新型天然产物除草剂。吡喃酮/吡啶酮类化合物因其结构多样和优秀的生物活性备受关注。天然存在的吡喃酮和吡喃酮框架已被发现具有良好的生物活性，包括抗细菌、抗真菌、细胞毒性和除草特性，这些特性使它们成为开发药物和农用化学品的潜在化合物模板。
近期，中国农科院烟草所研究团队成功从烟草内生真菌中挖掘到9个结构新颖的himeic acid衍生物，并发现化合物7具有显著除草活性，为绿色除草剂研发提供了先导化合物。并在Journal of Agricultural and Food Chemistry期刊上发表了题为LC-MS/MS-Guided Discovery of Herbicidal Himeic Acid Derivatives from the Nicotiana tabacum-Derived Fungus Aspergillus japonicus 334的研究论文。
研究团队对Aspergillus japonicus 334进行大规模液态发酵，采用乙酸乙酯萃取获得粗提物，并经硅胶柱层析初步分离。利用UPLC-HR-MS/MS获取9个一级馏分质谱数据，通过GNPS平台构建分子网络，依据MS/MS碎片相似性对化合物进行聚类分析，结合先前已分离鉴定的himeic acid B（10）和himeic acid G（11），快速定位到存在潜在新颖结构的分子簇。进一步通过半制备HPLC纯化，获得了12个himeic acid衍生物（图1）。
图1.Aspergillus japonicus 334中Fr.9的分子网络
结构鉴定方面，研究团队综合运用了高分辨质谱（HRESIMS）、多维核磁共振技术、旋光数据与比对，最终确定了12个化合物的结构。化合物1-3、11和12为吡啶酮衍生物，化合物4-10为吡喃酮衍生物。值得注意的是，化合物1具有前所未有的(N-甲基)-苯-1,4-二醇取代单元，是首个该类结构的himeic acid类似物（图2）。
图2.化合物1-12的结构
研究团队采用离体种子萌发抑制法，以牛筋草（Eleusine indica）和反枝苋（Amaranthus retroflexus）为靶标杂草，对所有化合物进行了除草活性评价。结果显示，吡喃酮类化合物（4-10）的活性普遍优于吡啶酮类（1-3，11-12）。其中，化合物7表现出最优异的除草活性：对反枝苋种子萌发抑制率达100%（IC50 = 54.3 μM），对牛筋草胚根伸长抑制率达100%（IC50 = 51.3 μM），显著优于阳性对照草甘膦。通过系统比较不同化合物的结构与活性，研究团队提出了以下构效关系：吡喃酮骨架是活性关键药效团；C-10/C-11双键的共轭结构显著增强活性；C5来源：世界农化网