本发明属于生物化工领域，涉及一种氯代异香豆素(chlorinated isocoumarin)衍生物及其制备方法与应用，特别是涉及一种对香蕉炭疽病菌(Colletotrichum musae)和水稻纹枯病菌(Rhizoctonia solani)具有强抑制活性的氯代异香豆素衍生物及其制备方法与应用。
背景技术：
植物病害一直是农作物优质高产的主要制约因素之一，据统计，全球每年因病害造成的农业产量的平均损失约占总产量的10％～15％，每年直接经济损失高达上千亿美元。植物病原真菌引起的病害约占植物病害的70～80％，它们入侵植物的一些部位，引起萎蔫、坏死、腐烂等不良症状。例如水稻纹枯病使水稻不能抽穗或抽穗的秕谷较多，粒重下降，是当前水稻生产上的主要病害之一。香蕉炭疽病使香蕉果实的果柄和表皮上出现褐色斑点，并进一步引起整个果实变黑腐烂，尤其在贮运期间发病最为严重，造成巨大损失。因此，寻找高效安全的农用杀菌剂防治植物真菌病害已成为维持农作物高产稳产和农产品贮藏保鲜急需解决的课题。植物内生真菌寄生在植物内部而不引起明显的症状表明其代谢产物对植物无毒或低毒。同时由于生活环境的不同，使其具有有别于其他来源微生物的独特代谢方式，能够产生新颖的生物活性物质。然而，迄今为止，尚未见到从植物来源的内生真菌中获得有重要抗植物病原真菌活性的氯代异香豆素化合物作为杀菌剂的使用。
技术实现要素：
为了克服现有技术的缺点与不足，本发明的首要目的在于提供一种氯代异香豆素衍生物。
本发明的另一目的在于提供上述氯代异香豆素衍生物的制备方法。
本发明的再一目的在于提供上述氯代异香豆素衍生物的应用。
本发明的目的通过下述技术方案实现：
一种氯代异香豆素衍生物，其分子式为C16H14Cl2O7，结构式为：
所述的氯代异香豆素衍生物是一种白色针状结晶，名称为Dichlorodiaportinolide。
所述的氯代异香豆素衍生物的制备方法，包括以下步骤：先在菌种培养基中对苦槛蓝(Myoporum bontioides A.Gray)内生真菌Trichoderma sp.09进行菌种培养，再将菌种在发酵培养基进行发酵培养，将所得菌丝用乙醇-水或甲醇-水混合液浸提减压浓缩后，用有机溶剂萃取；萃取液浓缩后进行硅胶柱层析、Sephdex LH-20凝胶柱层析，将所得洗脱液浓缩后重结晶得到白色晶体，即为所述氯代异香豆素衍生物。
优选的，所述的菌种培养基含有以下重量百分数的组分：葡萄糖1.0～3.5％，酵母膏0.02～1.5％，蛋白胨0.01～1.5％，琼脂1.0～2.5％，氯化钠0.2～2.0％和水余量；使用时将培养基制成试管斜面。
更优选的，所述的菌种培养基含有以下重量百分数的组分：葡萄糖1.0～3.5％，酵母膏0.02～0.5％，蛋白胨0.1～1.5％，琼脂1.0～1.5％，氯化钠0.2～2.0％和水余量；
优选的，所述的菌种培养的条件为：在20～35℃下培养3～10天。更优选为在28℃下培养3～7天。
优选的，所述的发酵培养基含有以下重量百分数的组分：大米10.0～70.0％，氯化钙0.3～2.5％，氯化钠1.0～5.5％和水余量。
更优选的，所述的发酵培养基含有以下重量百分数的组分：大米30.0～50.0％，氯化钙0.5～1.5％，氯化钠1.0～2.5％和水余量。
优选的，所述的发酵培养的条件为：在25～30℃下培养30～80天。更优选为在25～30℃下培养30～60天。
优选的，所述的乙醇-水或甲醇-水混合液的体积比为100：0～80：20；更优选为95：5～80：20。
所述的浸提的次数为2～4次。
优选的，所述的有机溶剂为乙酸乙酯和正丁醇中的一种。
优选的，所述的硅胶柱层析是在200～300目硅胶柱中进行色谱分离，以石油醚-乙酸乙酯混合溶剂为洗脱剂梯度洗脱，其中乙酸乙酯所占体积百分数从0逐步增加到40％；所述的Sephdex LH-20凝胶柱层析采用流动相体积比为石油醚:氯仿:甲醇＝2:2:1；所述的重结晶是在氯仿、丙酮或乙酸乙酯中进行。
所述的氯代异香豆素衍生物在制备防治植物病原菌农用杀菌剂中的应用。
优选的，所述的植物病原菌为香蕉炭疽病菌(Colletotrichum musae)和水稻纹枯病菌(Rhizoctonia solani)。
本发明相对于现有技术，具有如下的优点及效果：
本发明氯代异香豆素衍生物具有很强的抑制香蕉炭疽病菌和水稻纹枯病菌的作用，可用作微生物农用杀菌剂，而且原料可以大规模生产，应用前景广阔。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
实施例中所用到的香蕉炭疽病菌(Colletotrichum musae)、水稻纹枯病菌(即：立枯丝核菌)(Rhizoctonia solani)在专利“201110423435.3、枯草芽孢杆菌NB12及其培养方法和应用”中公开。
Trichoderma sp.09在文献“Li Chunyuan,Gong Bing,Cox G.Daniel,Li Caili,Wang Jinhua,Ding Wcijia.Dicltlorodiaportinol A,a new chlorine-containing isocoumarin from an endophytic fungus Trichoderma sp.09 from Myoporum bontioides A.Gray and its cytotoxic activity.Pltarmacognosy magazine,10(37):s153-s158,2014.”中公开。
实施例1
通过以下步骤制备氯代异香豆素衍生物：
(1)先在培养基里对苦槛蓝内生真菌Trichoderma sp.09进行菌种培养，所用培养基为含有葡萄糖1.0％(重量百分数，下同)，酵母膏0.02％，蛋白胨0.1％，琼脂1.0％，氯化钠0.2％，其余为水，使用时将其制成试管斜面，上述菌种在28℃下培养7天；
(2)再对Trichoderma sp.09进行发酵培养，所用培养基为含有大米50.0％，氯化钙1.5％，氯化钠1.0％和水余量，于室温25℃下静置培养40天；
(3)将步骤(2)发酵好的菌株用乙醇-水混合液(95:5)浸提3次，减压浓缩后，用乙酸乙酯萃取多次(乙酸乙酯可用正丁醇代替)，浓缩萃取液，在200～300目硅胶柱中进行色谱分离，以石油醚-乙酸乙酯混合溶剂洗脱，其中乙酸乙酯所占体积百分数从0逐步增加到40％；合并20％～30％石油醚/乙酸乙酯的洗脱液再用Sephdex LH-20凝胶柱层析采用流动相体积比为石油醚:氯仿:甲醇＝2:2:1进行分离，所得固体再用氯仿(可用丙酮、乙酸乙酯代替)进行反复重结晶纯化，得到白色针状结晶，即为所述氯代异香豆素衍生物。
实施例2
通过以下步骤制备氯代异香豆素衍生物：
(1)先在培养基里对苦槛蓝内生真菌Trichoderma sp.09进行菌种培养，所用培养基为含有葡萄糖2.5％(重量百分数，下同)，酵母膏0.2％，蛋白胨0.3％，琼脂1.0％，氯化钠0.5％，其余为水，使用时将其制成试管斜面，上述菌种在28℃下培养3天；
(2)再对Trichoderma sp.09进行发酵培养，所用培养基为含有大米30.0％，氯化钙1.5％，氯化钠2.0％和水余量，于30℃下静置培养60天；
(3)将步骤(2)发酵好的菌株用甲醇-水混合液(90:10)浸提2次，减压浓缩后，用正丁醇萃取多次(正丁醇可用乙酸乙酯代替)，浓缩萃取液，在200～300目硅胶柱中进行色谱分离，以石油醚-乙酸乙酯混合溶剂洗脱，其中乙酸乙酯所占体积百分数从0逐步增加到40％；合并20％～30％石油醚/乙酸乙酯的洗脱液再用Sephdex LH-20凝胶柱层析采用流动相体积比为石油醚:氯仿:甲醇＝2:2:1进行分离，所得固体再用丙酮(可用氯仿、乙酸乙酯代替)进行反复重结晶纯化，得到白色针状结晶，即为所述氯代异香豆素衍生物。
实施例3
通过以下步骤制备氯代异香豆素衍生物：
(1)先在培养基里对苦槛蓝内生真菌Trichoderma sp.09进行菌种培养，所用培养基为含有葡萄糖3.5％(重量百分数，下同)，酵母膏0.5％，蛋白胨1.0％，琼脂1.5％，氯化钠1.5％，其余为水，使用时将其制成试管斜面，上述菌种在28℃下培养5天；
(2)再对Trichoderma sp.09进行发酵培养，所用培养基为含有大米40.0％，氯化钙0.5％，氯化钠2.5％和水余量，于30℃下静置培养50天；
(3)将步骤(2)发酵好的菌株用乙醇-水混合液(80:20)浸提4次，减压浓缩后，用正丁醇萃取多次(正丁醇可用乙酸乙酯代替)，浓缩萃取液，在200～300目硅胶柱中进行色谱分离，以石油醚-乙酸乙酯混合溶剂洗脱，其中乙酸乙酯所占体积百分数从0逐步增加到40％；合并20％～30％石油醚/乙酸乙酯的洗脱液再用Sephdex LH-20凝胶柱层析采用流动相体积比为石油醚:氯仿:甲醇＝2:2:1进行分离，所得固体再用丙酮(可用氯仿、乙酸乙酯代替)进行反复重结晶纯化，得到白色针状结晶，即为所述氯代异香豆素衍生物。
经检测，实施例1、2和3所得化合物氯代异香豆素衍生物Dichlorodiaportinolide的波谱数据如下：mp 185-187℃；[α]D25+17°(c 0.04,丙酮)；IR(KBr)cm-1 3382,2810,1760,1681,1625,1511,1302。UVλmax(CH3OH)nm 330,274,245。HR-ESI-MS m/z:389.0184([M+H]+,C16H15Cl2O7,calcd.389.0188)。1H-NMR(600MHz,CD3COCD3):11.02(1H,s,8-OH),6.70(1H,s,H-4),6.63(1H,d,2.4,H-5),6.52(1H,s,H-14),6.51(1H,d,2.4,H-7),5.55(1H,d,6.0,12-OH),4.74(1H,m,H-12),3.92(3H,s,6-OCH3),3.32(2H,dd,15.0Hz,8.4Hz,H-9),3.03(1H,dd,7.2Hz,15.0Hz,H-10b),2.42(1H,dd,7.2Hz,15.0Hz,H-10a)。13C-NMR(150MHz,CD3COCD3):174.7(C-13),167.0(C-1),165.6(C-6),165.3(C-8),150.9(C-3),139.1(C-4a),109.0(C-4),101.7(C-5),100.8(C-7),100.1(C-8a),85.2(C-10),76.3(C-14),67.5(C-12),55.5(C-6-OCH3),40.3(C-9),36.6(C-11)。
实施例1、2和3所得化合物的结构式如下：
实施例4
本发明化合物对香蕉炭疽病菌和水稻纹枯病菌抑菌活性试验：
采用二倍稀释法测定所得化合物对香蕉炭疽病菌和水稻纹枯病菌的最小抑菌浓度(MIC)。待测菌株于28℃恒温培养箱中培养24h，观察试管中菌的生长情况，没有菌生长的试管所对应的浓度即为其最小抑菌浓度。多菌灵作阳性对照。结果显示本发明化合物对香蕉炭疽病菌和水稻纹枯病菌的最小抑菌浓度分别为25μg/mL和6.25μg/mL，其中后者的活性与多菌灵(对两菌MIC＝6.25μg/mL)一致。
实施例5
本发明化合物对水稻纹枯病菌温室田间杀菌活性试验：
本发明化合物按照《农药田间药效试验准则》，在大棚中测试其对水稻纹枯病菌感染水稻的防治效果。结果表明本发明化合物对水稻纹枯病菌具有显著的杀菌活性。在对感染水稻纹枯病菌的水稻进行预防性叶面喷洒试验中，当浓度为400，200，100ppm时本发明化合物对水稻纹枯的抑菌率分别为98％，96％，92％，与多菌灵活性相当或接近(98％，98％，98％)；在对感染水稻纹枯病菌的水稻进行治疗性叶面喷洒试验中，当浓度为400ppm时本发明化合物对水稻纹枯的抑菌率为90％，与多菌灵活性接近(95％)。
实施例6
本发明化合物对香蕉炭疽病菌在香蕉采后保藏的杀菌活性试验：
对感染香蕉炭疽病菌的香蕉进行预防性蕉体喷洒，自然风干后，放入室内18℃～20℃保存14天，当浓度为400ppm时，经本发明化合物制剂喷洒后的好果率>80％，未喷洒本发明化合物制剂的空白对照好果率为10％。
效果实施例4，5，6的实验结果表明本发明化合物对香蕉炭疽病菌和水稻纹枯病菌具有很强的抑制生长作用，可以添加各类溶剂、助剂，制成喷剂或粉剂用作农用杀菌剂。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。