Methyl zealactonoate：玉米產(chǎn)生的根寄生雜草發(fā)芽刺激物

葉 萱 摘譯

(上海市農(nóng)藥研究所，上海 200032)

Methyl zealactonoate：玉米產(chǎn)生的根寄生雜草發(fā)芽刺激物

葉 萱 摘譯

(上海市農(nóng)藥研究所，上海 200032)

玉米是根寄生雜草獨(dú)腳金Striga hermonthica和Striga asiatica的主要寄主，已報(bào)道其能產(chǎn)生數(shù)種獨(dú)腳金內(nèi)酯。在已知的獨(dú)腳金內(nèi)酯中，獨(dú)腳金醇是從玉米根滲出液中分離得到的主要獨(dú)腳金屬雜草種子萌發(fā)刺激物。此外，從玉米根滲出液中也發(fā)現(xiàn)了sorgomol和5-deoxystrigol。最近，Jamil等人報(bào)道通過LC-MS/MS分析檢測到玉米根滲出液中的新穎萌發(fā)刺激物，暫時(shí)稱為SL1和SL2。SL1和SL2的分子量分別為348和276。本文介紹了SL2即methyl zealactonoate的分離和結(jié)構(gòu)測定，以及對S. hermonthica、Phelipanche ramosa和Orobanche minor種子萌發(fā)刺激活性。

1 玉米的培養(yǎng)和根滲出物的收集

在塑料盆中裝滿用高壓蒸汽處理的沙子，把玉米種子種植其中，在25～29 ℃，自然光條件的生長室培養(yǎng)7 d。按需澆自來水。然后把苗轉(zhuǎn)移到含有20 L自來水和10 mM Ca(NO3)2的塑料容器(53.5×33.5×14 cm，W×L×H)中，每個(gè)容器中80株苗，將10個(gè)容器置于25～29 ℃自然光條件的生長室。根滲出物釋放到培養(yǎng)液中，經(jīng)2個(gè)循環(huán)水泵使?jié)B出物被活性碳(20 L中有4 g×2)吸附。培養(yǎng)植物5周，每3 d更換1次培養(yǎng)液和活性碳。用丙酮(1 500 mL)洗提吸附根滲出物的木炭(共約 80 g)。真空蒸發(fā)掉丙酮，用乙酸乙酯(3×200 mL)萃取殘留的水溶液(約200 mL)。合并乙酸乙酯萃取物，用0.2 M K2HPO4(300 mL，pH 8.3)沖洗，用無水MgSO4干燥，真空濃縮，在4 ℃保存。

2 Methyl zealactonoate的分離純化和測定

將乙酸乙酯粗提物(350.7 mg)過硅膠柱(85 g)，用正己烷和乙酸乙酯梯度洗脫(100∶0～0∶100，v/v，10%梯度)得到11份洗脫液。第4和第5部分(分別為30%和40%的乙酸乙酯)含有新穎的SL，合并(87.6 mg)，過硅膠柱(30 g)，用正己烷-乙酸乙酯(75∶25，v/v)洗脫。每10 mL收集為1份。LC-MS/MS和GC-MS分析發(fā)現(xiàn)第17－25份含有新穎發(fā)芽刺激物1。合并第17－25份(20.17)，過ODS柱進(jìn)行HPLC(Mightysil RP-18，10×250 mm，10 μm，日本Kanto Chemicals)純化，用MeCN/H2O 梯度洗脫(40∶60～100∶0，60 min)，流速3 mL/min，柱溫：30 ℃。收集具有單峰的在23.4 min洗脫出的活性部分，進(jìn)一步過Develosil ODS-CN柱進(jìn)行HPLC(4.6×250 mm，5 μm；日本Nomura Chemicals)純化，以70% MeCN/H2O洗脫，流速0.8 mL/min，得到無固定形狀的methyl zealactonoate(化合物1，7.83 mg，Rt27.7 min，檢測波長254 nm)。

Methyl zealactonoate(1) CD (c 0.000 5，MeCN)λmax△(ε)nm：273 (40.96)，255 (－0.70)； GC-MS，70 eV,m/z (rel.int): 376 (30),279(10),223 (31),153 (100),111(87),97(27)。HR-TOF-MS m/z: 377.1604[M+H]+(計(jì)算得C20H25O7，m/z: 377.159 5)。1H和13C NMR數(shù)據(jù)列于表1，圖1B。

圖1 methyl zealactonoate的化學(xué)結(jié)構(gòu)(A)和主要NOESY相關(guān)性(B)

表1 化合物1的NMR譜數(shù)據(jù)(C6D6)

用HR-ESI-TOF-MS測得化合物1的分子式為C20H24O7，其不飽和度為9，GC-MS測得的m/z 376[M]+也支持此分子式。

化合物1的1H NMR譜顯示在0.73、0.99 ppm處分別有1個(gè)甲基質(zhì)子單峰；在1.25、1.64 ppm處2個(gè)甲基質(zhì)子耦合弱(＜2 Hz)；3.35 ppm處有1個(gè)氧化甲基質(zhì)子峰；在1.90、2.25 ppm處有2個(gè)成對耦合亞甲基質(zhì)子，在4.71、4.94、5.20、5.53、7.45 ppm處分別有一烯質(zhì)子；2個(gè)耦合(16.75 Hz)的烯質(zhì)子，表明為反式烯(表1)。13C NMR譜表明有20個(gè)碳原子，其中3個(gè)酯羰基碳、4個(gè)甲基碳、1個(gè)甲氧基碳、6個(gè)烯碳、1個(gè)亞甲基碳和5個(gè)季碳(表1)。此外，HMQC譜表明2個(gè)烯烴質(zhì)子(4.71、5.20 ppm)為外亞甲基質(zhì)子(exo-methylene proton)(表1)。1H-1H COSY譜中，H-4/H-18、H-15/H-11和H-15/H-12的交叉峰表明C-4和C-15為烯丙基甲基。H-15與C-12、C-13，以及C-14、H-12與C-11間的HMBC相關(guān)性表明C-13為含有甲基的丁烯羥酸內(nèi)酯(表1)。C-11的質(zhì)子和碳的化學(xué)位移表明丁烯羥酸內(nèi)酯基團(tuán)與醚橋相連。LC-MS/MS和GC-MS所得到的m/z 97片段離子也表明與醚橋相連的丁烯羥酸內(nèi)酯的存在，這在SL化合物中也發(fā)現(xiàn)。H-2與C-1、C-3、C-6、C-16、C-17的HMBC的相關(guān)性，以及H-16與C-6、C-17的HMBC相關(guān)性，H-17與C-6、C-16的HMBC相關(guān)性表明C-1為含有2個(gè)甲基的γ-內(nèi)酯基團(tuán)(表1)。由H-10和C-8、C-9的HMBC相關(guān)性建立了由C-7、C-8、C-9和C-10組成的共軛二烯基團(tuán)。H-8、H-10、H-20和C-19的HMBC相關(guān)性表明C-9連接甲氧甲?；鶊F(tuán)。H-10質(zhì)子的化學(xué)位移表明C-9的構(gòu)型為Z型。H-7、H-8和C-6的HMBC相關(guān)性表明C-6和C-7相連。此外，H-10和C-11間，H-11和C-10間的HMBC相關(guān)性(表1)說明C-10和C-11間為醚橋。HMBC相關(guān)性表明與C-6連接的還有異丙烯基。圖1B為化合物1的主要NOESY相關(guān)性。因此化合物1的化學(xué)結(jié)構(gòu)確定為(2E,3E)-4-((R,S)-3,3-二甲基-2-(3-甲基-2-丁烯基)-5-氧代四氫呋喃-2-基)-2-((((R)-4-甲基-5-氧代-2,5-二氫呋喃-2-基)氧代)亞甲基)-3-丁烯酸甲酯，命名為methyl zealactonoate。雖然化合物1含有典型SL的D環(huán)，但被分類為非典型SL。用13C-CL的飼喂試驗(yàn)證實(shí)化合物1在玉米體內(nèi)是從CL合成。這也表明化合物1為11R構(gòu)型，因?yàn)樘烊籆L僅為11R異構(gòu)體。然而，需要進(jìn)一步研究證實(shí)其立體化學(xué)結(jié)構(gòu)。

化合物1對S. hermonthica和P.ramosa種子的發(fā)芽有很強(qiáng)的刺激作用，但 O.minor種子對其很不敏感(圖2)。

圖2 methyl zealactonoate對S. hermonthica、P. ramosa和O. minor發(fā)芽刺激活性

10.16201/j.cnki.cn31-1827/tq.2017.06.07

TQ450

A

1009-6485(2017)06-0035-02

葉萱，女，工程師，碩士。E-mail: sjnywp@163.com。

2017-08-03。