本发明涉及农业,具体涉及一种新型昆虫短神经肽snpf类似物及其应用。
背景技术:
1、蚜虫是农业上主要的害虫之一,其主要通过吸取植物汁液、分泌蜜露和传播植物病毒对植物造成严重的危害,且蚜虫的发生面积广,繁殖时间短,因此对蚜虫进行防治是极其重要的。蚜虫的防治目前主要采取传统的化学防治,该方法能够快速高效的解决田间蚜虫带来的危害问题,备受农民的喜爱。但是近几年,大量化学药剂的使用,暴露出了诸多问题,例如新烟碱类杀虫剂,对于蜜蜂、家蚕、蝴蝶等非靶标生物产生不利影响。这迫使人类不得不开始寻找新型绿色生态友好的杀蚜剂。
2、短神经肽f(short neuropeptide f,snpf),是昆虫特有的一类神经肽,由昆虫脑内特异性神经细胞周期性的合成、分泌并通过神经或体液传递。在昆虫中参与调控了进食、生长、应激反应、嗅觉、生殖、激素分泌、学习及记忆等多种生理活动。因其c末端是苯丙氨酸(f)而命名,c端为保守的rprfamide结构,最终的成熟肽由6-19个氨基酸组成,因此命名为短神经肽f。第一种昆虫snpf最初是在美洲大蠊(periplaneta americana)的中肠中发现的,后来在马铃薯叶甲的大脑中,蝗虫,果蝇中也发现了snpf。除此之外,在半翅目、鞘翅目、直翅目、膜翅目以及鳞翅目等许多昆虫中均有snpf及受体snpfr被鉴定,说明snpf在昆虫中是一种广泛存在的神经肽,且该类神经肽具有多种生理功能,在昆虫中的地位是十分重要。成熟的snpf是一种非常短的肽,它们直接通过一级结构发挥作用,而不像大分子蛋白质通过二级或二级以上结构发挥功能。这种简短的序列使得snpf在合成和分泌过程中具有较高的效率和灵活性,能够迅速响应昆虫体内外的环境变化。昆虫短神经肽snpf具有高活性、结构简单、易于用化学方法修饰改造、同时对环境友好等特点,因此被广泛认为可以作为一类害虫控制剂先导。因此,为了发现具有实际应用价值的新型害虫控制剂,需要对天然的昆虫snpf用模拟肽学的手段和方法进行结构修饰和改造,使得结构更加简单,同时保持优异的生物活性,具有良好的应用前景。
3、近年来,人们尝试基于alphafold从头建模技术分别构建了蚜虫的snpfr受体蛋白与其多肽配体snpf的三维结构模型,在模型优化基础上进行了两个分子之间的对接模拟,找到了两者最可能的结合模式,并通过相互作用分析发现了结合位点的关键氨基酸残基。以期发现具有农用应用价值和高活性的昆虫神经肽snpf类似物。但现有的昆虫短神经肽snpf的研究主要对天然snpf结构进行鉴定或者利用分子生物学方法,干扰snpf信号通路等,从而调控害虫的生长发育,进一步引起昆虫的死亡。对于开发新型绿色农药而言,这些短神经肽snpf的分子量比较大,结构较为复杂,作为农药分子直接应用于农业生产中仍然有一定的局限性。
技术实现思路
1、为了解决上述技术问题,本发明的目的是提供一种新型昆虫短神经肽snpf类似物及其应用,通过缩短天然昆虫短神经肽snpf,保留其末端保守序列slrlrfamide,采用亲水、疏水、空间位阻的天然氨基酸或非天然氨基酸等基团对末端丝氨酸s和亮氨酸l进行取代修饰,得到新型昆虫短神经肽snpf类似物,该类似物对豌豆蚜和豇豆蚜具有非常明显的毒杀活性。
2、本发明解决上述技术问题的技术方案如下:提供一种新型昆虫短神经肽snpf类似物,其结构通式为:
3、
4、进一步,raa1为天然氨基酸或非天然氨基酸;天然氨基酸或非天然氨基酸为丝氨酸、苏氨酸、酪氨酸、环己基丙氨酸、4-三氟甲基苯丙氨酸、4-硝基-l-苯丙氨酸、对甲氧基-l-苯丙氨酸、3-(4-吡啶基)-l-丙氨酸、2-噻吩丙氨酸、4-氯苯丙氨酸、4-甲基苯丙氨酸、组氨酸、高苯丙氨酸、苯基甘氨酸和3-(1-萘基)-l-丙氨酸中的一种。
5、进一步,天然氨基酸或非天然氨基酸为酪氨酸、4-三氟甲基苯丙氨酸、4-硝基-l-苯丙氨酸、对甲氧基-l-苯丙氨酸、2-噻吩丙氨酸、4-氯苯丙氨酸、组氨酸、高苯丙氨酸和苯基甘氨酸中的一种。
6、进一步,raa2为谷氨酰胺或亮氨酸。
7、本发明的新型昆虫短神经肽snpf类似物通过多肽固相合成方法制得。
8、本发明还提供了上述新型昆虫短神经肽snpf类似物在蚜虫防治中的应用。
9、本发明还提供了上述新型昆虫短神经肽snpf类似物在制备蚜虫防治药物中的应用。
10、进一步,蚜虫为豌豆蚜虫和豇豆蚜中的至少一种。
11、本发明还提供了一种杀蚜剂,包括上述新型昆虫短神经肽snpf类似物。
12、新型昆虫短神经肽snpf类似物对蚜虫的杀虫活性采用leaf-dipping法(参考文献:busvine,j.r.,recommended methods for measurement of pest resistance topesticides.1980.)测定;结果表明:本发明的新型昆虫短神经肽snpf类似物对豌豆蚜和豇豆蚜具有非常明显的毒杀活性。部分化合物活性优于天然snpf及商品化药剂吡蚜酮,具有作为蚜虫控制剂进一步应用开发的价值。
13、本发明具有以下有益效果:
14、1、本发明采用模拟肽学的策略和方法,得到新型的短神经肽snpf类似物,对蚜虫天然snpf进行结构的修饰,通过缩短天然snpf,保留其末端保守序列slrlrfamide,用亲水、疏水、空间位阻的天然氨基酸或非天然氨基酸等基团对末端丝氨酸s和亮氨酸l进行取代修饰,短神经肽snpf类似物的杀蚜虫活性非常明显,优于商品化药剂吡蚜酮,对豌豆蚜和豇豆蚜均具有很好的防效,可以应用于农业蚜虫的防治中。
1.一种新型昆虫短神经肽snpf类似物,其特征在于,其结构通式为:
2.如权利要求1所述的新型昆虫短神经肽snpf类似物,其特征在于,raa1为天然氨基酸或非天然氨基酸;所述天然氨基酸或非天然氨基酸为丝氨酸、苏氨酸、酪氨酸、环己基丙氨酸、4-三氟甲基苯丙氨酸、4-硝基-l-苯丙氨酸、对甲氧基-l-苯丙氨酸、3-(4-吡啶基)-l-丙氨酸、2-噻吩丙氨酸、4-氯苯丙氨酸、4-甲基苯丙氨酸、组氨酸、高苯丙氨酸、苯基甘氨酸和3-(1-萘基)-l-丙氨酸中的一种。
3.如权利要求1或2所述的新型昆虫短神经肽snpf类似物,其特征在于,所述天然氨基酸或非天然氨基酸为酪氨酸、4-三氟甲基苯丙氨酸、4-硝基-l-苯丙氨酸、对甲氧基-l-苯丙氨酸、2-噻吩丙氨酸、4-氯苯丙氨酸、组氨酸、高苯丙氨酸和苯基甘氨酸中的一种。
4.如权利要求1所述的新型昆虫短神经肽snpf类似物,其特征在于,raa2为谷氨酰胺或亮氨酸。
5.权利要求1-4任一项所述的新型昆虫短神经肽snpf类似物在蚜虫防治中的应用。
6.权利要求1-4任一项所述的新型昆虫短神经肽snpf类似物在制备蚜虫防治药物中的应用。
7.如权利要求6所述的应用,其特征在于,蚜虫为豌豆蚜虫和豇豆蚜中的至少一种。
8.一种杀蚜剂,其特征在于,包括权利要求1-4任一项所述的新型昆虫短神经肽snpf类似物。