我国是农业生产大国,农药的使用量居高不下,这使土地污染、农副产品毒副作用等问题变得日益严重。降低农药使用率,且用绿色易分解毒性低的新型农药化肥成为首要选择。将同样具有抑菌、抗氧化等优势的壳聚糖和α-氨基膦酸及其酯进行结合,旨在得到抑菌效果好,毒性低的衍生物。本课题组前期已制备4种壳聚糖膦酸酯类衍生物(壳聚糖α-氨基丙基膦酸酯衍生物、壳聚糖α-氨基正丁基膦酸酯衍生物、壳聚糖α-氨基苯基膦酸酯衍生物、壳聚糖α-氨基水扬基膦酸酯衍生物),并证明衍生物对部分真菌和细菌具有良好的抑菌活性。为了进一步研究衍生物的毒副作用,将该类衍生物开发成为新型绿色农药奠定基础,本文系统研究上述4种壳聚糖膦酸酯类衍生物的果蝇体内生物活性,同时为了提高衍生物的活性并降低用量,本文将其制备成纳米剂型,并深入研究纳米壳聚糖及其膦酸酯类衍生物的抑菌活性与细胞毒性,具体结果如下。(1)通过离子交联法制备了上述4种壳聚糖膦酸酯类衍生物以及壳聚糖纳米颗粒。并通过红外光谱、元素分析、固体核磁共振碳谱对纳米颗粒的结构进行了表征,结果表明已成功制备上述纳米颗粒,透射电镜和扫描电镜结果表明5种纳米颗粒粒径在50-200nm之间且分布较为均匀。通过EDS Mapping发现P元素分布较为均匀。(2)研究了壳聚糖及其4种壳聚糖膦酸酯类衍生物以及纳米颗粒对于3种细菌(荧光假单胞菌、宋氏志贺氏菌、表皮葡萄球菌)和3种真菌(甘薯间座壳菌、灰葡萄孢、玉米大斑病菌)的抑菌活性。结果表明:纳米壳聚糖对表皮葡萄球菌的最小抑菌浓度(MIC)为22.21μg/m L,小于高分子壳聚糖原料88.82μg/m L,但大于诺氟沙星(11.11μg/m L)。而对于4种壳聚糖膦酸酯类衍生物来说,MIC均大于壳聚糖原料,且纳米颗粒的MIC相较于衍生物来说较小,说明纳米颗粒抑菌效果相对较好。对于真菌抑菌率,所有纳米颗粒均优于壳聚糖衍生物原料,NM2-α-PAEPCS对甘薯间座壳菌、灰葡萄孢、玉米大斑病菌的抑菌率在1000μg/m L时达到最大为94.67%、93.20%和79.33%。但小于同浓度下的阳性对照武夷菌素、苯醚甲环唑。(3)以黑腹果蝇为实验对象,研究了4种壳聚糖膦酸酯类衍生物对果蝇寿命、繁殖力、抗氧化能力的影响。结果表明,1种衍生物(2-α-PAEPCS)对果蝇的繁殖力、寿命影响最小,毒性最低,且果蝇寿命影响情况与性别有关。对于雄性果蝇来说,样品2-α-PAEPCS在浓度为0.025 g/m L时具有最高的平均寿命、半数寿命、最长寿命,分别为59.0±7.4天、33.4±5.3天、70.6±4.4天,平均寿命与壳聚糖原料相似,半数寿命、最长寿命优于壳聚糖原料(59.4±1.1天、32.4±4.8天、61.8±2.6天)。对于雌性果蝇来说,2-α-PAEPCS样品浓度为0.025 g/m L时具有最高平均寿命为56.8±3.3天,半数寿命最高为28.2±5.1天,最长寿命在浓度为0.005 g/m L时最高为68.0±3.9天,与2-α-PAEPCS样品浓度为0.025 g/m L时相近(67.2±4.4)天,均与壳聚糖原料相近。表明2-α-PAEPCS毒副作用较低,氨基烷基膦酸酯的引入未增加壳聚糖毒性。以果蝇体内超氧化物歧化酶(SOD)和丙二醛(MDA)含量作为检测指标研究了4种衍生物在果蝇体内抗氧化活性,结果表明:对于雄性果蝇来说,样品2-α-PAEPCS在浓度为0.025 g/m L时SOD值达到最高为183.71 U/mgprot、MDA值达到最低为1.361 nmo L/mgprot,均优于壳聚糖原料的SOD值和MDA值(169.39 U/mgprot、3.76 nmo L/mgprot),对于雌性果蝇来说,在2-α-PAEPLCS 0.025 g/m L时SOD值达到最高为184.55 U/mgprot,与2-α-PAEPCS相近(182.07 U/mgprot)、2-α-PAEPCS在0.025 g/m L时MDA值达到最低为1.094 nmo L/mgprot,均优于壳聚糖原料的SOD值、MDA值(146.39 U/mgprot、4.16 nmo L/mgprot)。表明该衍生物增强了果蝇的抗氧化能力。衍生物对于果蝇繁殖力影响研究结果表明,样品在浓度为0.025 g/m L时抑制率Transfusion-transmissible infections最小,该浓度下F1代2-α-PAEPCS抑制率最小值20.16%,F2代2-α-EAEPLCS抑制率最小值为21.31%,与样品2-α-PAEPCS抑制率(23.19%)相差不多。均大于壳聚糖原料的8.16%和7.23%,Dinaciclib采购说明衍生物对果蝇繁殖力影响较大。从总体看壳聚糖α-氨基烷基膦酸酯衍生物的毒性较低,尤其是2-α-PAE购买GNE-140PCS几乎无毒,而壳聚糖α-氨基芳香基膦酸酯衍生物的毒性相对较大。(4)研究了4种壳聚糖膦酸酯类衍生物与纳米颗粒的细胞毒性,结果发现,对于鼠小脑细胞(C8-D1A)的细胞存活率来说,NM2-α-SAEPCS、NMHCS、2-α-Ph AEPCS、2-α-Ph AEPLCS、2-α-PAEPCS、NM2-α-PAEPCS等在5μg/m L时对C8-D1A有一定的促生作用,毒性较低。对于鼠成神经瘤细胞(N2a)的细胞存活率来说,HCS,2-α-PAEPCS、2-α-Ph AEPCS、2-α-SAEPCS、2-α-EAEPLCS、2-α-PAEPLCS、NM2-α-SAEPCS、LCS、NMHCS、2-α-EAEPCS、2-α-Ph AEPLCS、NM2-α-EAEPCS等在5μg/m L时对N2a有一定的促生作用,毒性较低。随浓度增加细胞存活率降低。在样品浓度为45μg/m L-75μg/m L之间毒性较大不适宜细胞生存。本文为进一步制备抑菌效果好、毒性低的绿色农药奠定了基础。