二烯丙基类大分子季铵盐的合成、表征及其在抑制香蕉枯萎病菌中的应用
发布时间：2021-11-04 23:49
香蕉枯萎病作为一种由真菌引起的植物病害,由于其真菌孢子长存于土壤中而难以防治。当前的生物防治成本高,而化学防治采用的小分子易流失,导致难以长效抑制,并且大量使用会导致环境污染。大分子季铵盐在兼具季铵盐的广谱杀菌性及较好的水溶性之外,还由于其较长的分子链带来的高电荷密度以及结构多样性,使得高效抑菌性、低环境毒性和长效抑菌性等有希望共存一体。鉴于目前对于大分子季铵盐的研究主要集中在侧链型结构,本文合成了一系列具有更强抑菌活性的N,N-二烯丙基类主链型大分子季铵盐,包括:聚甲基丁基二烯丙基氯化铵（PMBDAAC）、聚甲基苄基二烯丙基氯化铵（PBMDAAC）、聚二甲基二烯丙基氯化铵（PDMDAAC）,探讨了不同结构的主链型大分子季铵盐的对细菌、白念珠球菌以及香蕉枯萎病菌（Foc4）等植物病原真菌的抑制性能差异以及环境生物毒性的影响。在此基础上研究了对Foc4有低毒高效特性的PBMDAAC在土壤中的吸附与迁移特性,及其对土壤中Foc4的抑制特性。本文主要工作内容包含两部分:1、通过自由基聚合合成了三类N,N-二烯丙基型大分子季铵盐,即:PMBDAAC、PBMDAAC和PDMDAAC,并对其进行结...
【文章来源】：华南理工大学广东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：82 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
离子交换抑菌机理[21]
第一章绪论5超过250，对于金黄色葡萄球菌具有良好的选择性，这种现象在其他研究小组工作中也有发现[24,25]。但是，一直增加分子链长，提高分子量不会带来聚合物性能的不断提高。过多地增加链长会带来两个缺点：一是过多的疏水结构可能导致聚合物之间的强烈聚集，从而削弱其生物杀灭活性;二是这种结构可能会导致溶血活性增加。Chakraborty等[26]在研究尼龙-3阳离子聚合物时，并没有发现链长的增长所带来抑菌性能的提高，反而在链长达到大约30个重复单元时，发现有明显的的溶血作用，而且其最低溶血浓度比MIC还要低。Ganewatta等[27]研究了以芳香基团作为疏水部分的聚甲基丙烯酸酯，发现在保持季铵比例相同而改变分子量时，低分子量聚合物显现出的抗菌活性比高分子量聚合物还强。1.3.2.2疏水基团大多数抗菌阳离子聚合物以线形烷烃为疏水基团，除此之外还有环状烷烃。为了研究疏水基团种类在抗菌活性方面的作用，Chakraborty等[26]合成了具有环己烷基团和结构类似但含有无环基团的尼龙-3无规共聚物（图1-2a），具有环己烷基团的聚合物比具有相似无环基团的聚合物具有更高的抗菌活性和更弱的溶血作用。图1-2（a）具有环己烷基团或类似物无环基团的尼龙-3无规共聚物[26]；（b）具有饱和环结构的抗菌聚合物[28]Figure1-2(a)Nylon-3randomcopolymerswithcyclohexanegroupsoranalogues[26];(b)Antimicrobialpolymerswithsaturatedringstructure[28]Ganewatta等[27]研究了以芳香基团作为疏水部分的聚甲基丙烯酸酯，在保持季铵比例相同而改变分子量时，发现低分子量聚合物显现出的抗菌活性比高分子量还强。此外，
华南理工大学硕士学位论文8过高则会带来相反的结果。正因如此，如果需要抑菌性与溶血性两者性能达到最适合的程度，需要调控亲疏水的占比以达到平衡。图1-3嵌段和无规两亲共聚物[37]Figure1-3Blockandrandomamphiphiliccopolymers[37]1.3.3大分子季铵盐抗菌剂的类型大分子季铵盐抗菌剂的研究有许多，按照季铵（N+）在大分子中的位置，可将季铵类大分子划分为主链型、侧链型与树枝型三大类。1.3.3.1主链型大分子季铵盐主链型大分子季铵盐聚合物是指季铵阳离子固定在主链上的线性聚合物，通常可以通过分子间缩合或单体的自缩合来合成[38]。在主链阳离子聚合物中，多个阳离子中心密集地出现在聚合物骨架中，可以增强聚合物对微生物膜表面的吸附。Liu等[39]合成了一种含咪唑类主链抗菌聚合物，并评价了其杀菌活性和生物相容性。这种主链阳离子聚合物可以极大地抑制大多数致病菌的生长，对耐甲氧西林金黄色葡萄球菌和酵母的生长有较大的抑制作用，MIC分别为2.5μg/mL和0.625μg/mL，但这种聚合度相对较低的大分子对RBCs几乎没有溶血作用。Cakmak等[40]通过环氧氯丙烷与苄胺缩合聚合，制备了主链内含有季铵的阳离子聚合物,并对细菌、酵母和真菌进行了聚合物的抗菌活性测试。在开环聚合得到应用后，一些工作者构建了一种抗菌聚碳酸酯水凝胶[41]。这种抗菌聚碳酸酯水凝胶可以在4~6d内迅速生物降解，并具有良好的杀灭革兰氏阴性菌、革兰氏阳性菌甚至真菌的能力，而且该水凝胶在孵育1h后对RBCs呈现非溶血性。但由于合成方法的限制，以这些方式制备的主链阳离子聚合物的分子量不能达到很高。
【参考文献】：
期刊论文
[1]聚硅氧烷-聚丙烯酸酯季铵盐对水稻纹枯病菌细胞膜的影响[J]. 古广武,董辰韵,钟伟强,张安强,林雅铃. 广东农业科学. 2019(07)
[2]两亲性大分子季铵盐对水稻纹枯病菌抑菌活性表征方法研究[J]. 董辰韵,常瑶瑶,钟伟强,张安强,林雅铃. 广东农业科学. 2019(06)
[3]二氧化氯对土壤中香蕉枯萎病的防治效果初探[J]. 段雅婕,庞振才,陈晶晶,胡玉林,胡会刚,谢江辉. 中国南方果树. 2015(06)
[4]香蕉枯萎病病原菌的研究进展[J]. 李斌,盛鸥,李春雨,魏岳荣,左存武,胡春华,易干军,罗充. 分子植物育种. 2013(05)
[5]枯草芽孢杆菌R31和TR21菌株防治香蕉枯萎病田间药效试验[J]. 黎永坚,程萍,喻国辉,陈燕红. 广东农业科学. 2012(23)
[6]木霉菌株对香蕉枯萎病病原菌抑菌效果测定[J]. 莫贱友,郭堂勋,胡凤云,黄穗萍,李焜华. 南方农业学报. 2012(05)
[7]不同条件下韭菜汁对香蕉枯萎病菌4号小种活性抑制的研究[J]. 刘任,杨静美,梁小媚,陈雁,冯岩,杜洪忠. 植物检疫. 2012(02)
[8]聚二烯丙基甲基苄基氯化铵的合成及粘度行为[J]. 刘立华,李鑫,曹菁,令玉林. 应用化学. 2011(07)
[9]木霉菌对香蕉枯萎病菌的抑制作用研究[J]. 李兰,曾旭,叶玉龙,熊红兵,袁茜. 现代农业科技. 2011(06)
[10]SYNTHESIS AND APPLICATIONS OF CROSS-LINKED POLY（DIALLYLDIMETHYL AMMONIUM CHLORIDE） AND ITS DERIVATIVE COPOLYMERS AS EFFICIENT PHASE TRANSFER CATALYST FOR NUCLEOPHILIC SUBSTITUTION REACTIONS[J]. Hossein Mahdavi,Mahdi Mahmoudian. Chinese Journal of Polymer Science. 2011(02)
硕士论文
[1]系列相对分子质量PDMDAAC水溶液性质的初步研究[D]. 傅思平.南京理工大学 2009
本文编号：3476645
【文章来源】：华南理工大学广东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：82 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
离子交换抑菌机理[21]
第一章绪论5超过250，对于金黄色葡萄球菌具有良好的选择性，这种现象在其他研究小组工作中也有发现[24,25]。但是，一直增加分子链长，提高分子量不会带来聚合物性能的不断提高。过多地增加链长会带来两个缺点：一是过多的疏水结构可能导致聚合物之间的强烈聚集，从而削弱其生物杀灭活性;二是这种结构可能会导致溶血活性增加。Chakraborty等[26]在研究尼龙-3阳离子聚合物时，并没有发现链长的增长所带来抑菌性能的提高，反而在链长达到大约30个重复单元时，发现有明显的的溶血作用，而且其最低溶血浓度比MIC还要低。Ganewatta等[27]研究了以芳香基团作为疏水部分的聚甲基丙烯酸酯，发现在保持季铵比例相同而改变分子量时，低分子量聚合物显现出的抗菌活性比高分子量聚合物还强。1.3.2.2疏水基团大多数抗菌阳离子聚合物以线形烷烃为疏水基团，除此之外还有环状烷烃。为了研究疏水基团种类在抗菌活性方面的作用，Chakraborty等[26]合成了具有环己烷基团和结构类似但含有无环基团的尼龙-3无规共聚物（图1-2a），具有环己烷基团的聚合物比具有相似无环基团的聚合物具有更高的抗菌活性和更弱的溶血作用。图1-2（a）具有环己烷基团或类似物无环基团的尼龙-3无规共聚物[26]；（b）具有饱和环结构的抗菌聚合物[28]Figure1-2(a)Nylon-3randomcopolymerswithcyclohexanegroupsoranalogues[26];(b)Antimicrobialpolymerswithsaturatedringstructure[28]Ganewatta等[27]研究了以芳香基团作为疏水部分的聚甲基丙烯酸酯，在保持季铵比例相同而改变分子量时，发现低分子量聚合物显现出的抗菌活性比高分子量还强。此外，
华南理工大学硕士学位论文8过高则会带来相反的结果。正因如此，如果需要抑菌性与溶血性两者性能达到最适合的程度，需要调控亲疏水的占比以达到平衡。图1-3嵌段和无规两亲共聚物[37]Figure1-3Blockandrandomamphiphiliccopolymers[37]1.3.3大分子季铵盐抗菌剂的类型大分子季铵盐抗菌剂的研究有许多，按照季铵（N+）在大分子中的位置，可将季铵类大分子划分为主链型、侧链型与树枝型三大类。1.3.3.1主链型大分子季铵盐主链型大分子季铵盐聚合物是指季铵阳离子固定在主链上的线性聚合物，通常可以通过分子间缩合或单体的自缩合来合成[38]。在主链阳离子聚合物中，多个阳离子中心密集地出现在聚合物骨架中，可以增强聚合物对微生物膜表面的吸附。Liu等[39]合成了一种含咪唑类主链抗菌聚合物，并评价了其杀菌活性和生物相容性。这种主链阳离子聚合物可以极大地抑制大多数致病菌的生长，对耐甲氧西林金黄色葡萄球菌和酵母的生长有较大的抑制作用，MIC分别为2.5μg/mL和0.625μg/mL，但这种聚合度相对较低的大分子对RBCs几乎没有溶血作用。Cakmak等[40]通过环氧氯丙烷与苄胺缩合聚合，制备了主链内含有季铵的阳离子聚合物,并对细菌、酵母和真菌进行了聚合物的抗菌活性测试。在开环聚合得到应用后，一些工作者构建了一种抗菌聚碳酸酯水凝胶[41]。这种抗菌聚碳酸酯水凝胶可以在4~6d内迅速生物降解，并具有良好的杀灭革兰氏阴性菌、革兰氏阳性菌甚至真菌的能力，而且该水凝胶在孵育1h后对RBCs呈现非溶血性。但由于合成方法的限制，以这些方式制备的主链阳离子聚合物的分子量不能达到很高。
【参考文献】：
期刊论文
[1]聚硅氧烷-聚丙烯酸酯季铵盐对水稻纹枯病菌细胞膜的影响[J]. 古广武,董辰韵,钟伟强,张安强,林雅铃. 广东农业科学. 2019(07)
[2]两亲性大分子季铵盐对水稻纹枯病菌抑菌活性表征方法研究[J]. 董辰韵,常瑶瑶,钟伟强,张安强,林雅铃. 广东农业科学. 2019(06)
[3]二氧化氯对土壤中香蕉枯萎病的防治效果初探[J]. 段雅婕,庞振才,陈晶晶,胡玉林,胡会刚,谢江辉. 中国南方果树. 2015(06)
[4]香蕉枯萎病病原菌的研究进展[J]. 李斌,盛鸥,李春雨,魏岳荣,左存武,胡春华,易干军,罗充. 分子植物育种. 2013(05)
[5]枯草芽孢杆菌R31和TR21菌株防治香蕉枯萎病田间药效试验[J]. 黎永坚,程萍,喻国辉,陈燕红. 广东农业科学. 2012(23)
[6]木霉菌株对香蕉枯萎病病原菌抑菌效果测定[J]. 莫贱友,郭堂勋,胡凤云,黄穗萍,李焜华. 南方农业学报. 2012(05)
[7]不同条件下韭菜汁对香蕉枯萎病菌4号小种活性抑制的研究[J]. 刘任,杨静美,梁小媚,陈雁,冯岩,杜洪忠. 植物检疫. 2012(02)
[8]聚二烯丙基甲基苄基氯化铵的合成及粘度行为[J]. 刘立华,李鑫,曹菁,令玉林. 应用化学. 2011(07)
[9]木霉菌对香蕉枯萎病菌的抑制作用研究[J]. 李兰,曾旭,叶玉龙,熊红兵,袁茜. 现代农业科技. 2011(06)
[10]SYNTHESIS AND APPLICATIONS OF CROSS-LINKED POLY（DIALLYLDIMETHYL AMMONIUM CHLORIDE） AND ITS DERIVATIVE COPOLYMERS AS EFFICIENT PHASE TRANSFER CATALYST FOR NUCLEOPHILIC SUBSTITUTION REACTIONS[J]. Hossein Mahdavi,Mahdi Mahmoudian. Chinese Journal of Polymer Science. 2011(02)
硕士论文
[1]系列相对分子质量PDMDAAC水溶液性质的初步研究[D]. 傅思平.南京理工大学 2009
本文编号：3476645
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