具有韧皮部输导性的农药能更有效的保护作物，特别是在防治刺吸式口器害虫和维管束病害方面优势明显。大多数农药不具备韧皮部输导性，但将其与糖基偶合后，能够借助植物体内的糖转运蛋白向作物嫩芽等害虫为害部位积累，再通过植物体内的β-葡萄糖苷酶水解释放出来，实现农药的定向输导、积累和释放（图1）。

图1 β-葡萄糖苷酶水解糖基化合物示意图

2022年4月22日，华南农业大学亚热带农业生物资源保护与利用国家重点实验室徐汉虹课题组在昆虫学一区期刊 Pest Management Science（IF=4.46）在线发表了一篇利用计算机模拟设计合成了一组具有高效水解效率和韧皮部运输效率的新型糖基-O-氟虫腈偶联物。徐汉虹教授和赵晨副教授为本文共同通讯作者。

本文首先通过Discovery Studio软件进行同源建模构造了扁桃β-葡萄糖苷酶的空间结构，并通过CDOCKER研究了GOF、GOTF和pNPG三种糖基化合物和扁桃β-葡萄糖苷酶形成氢键的关键氨基酸并计算了自由结合能，分析发现，扁桃β-葡萄糖苷酶在276位和512位的谷氨酸均能与该三种化合物形成氢键（图2）。随后模拟了分子动力学研究对接复合体在溶液中的相互作用方式，发现三种糖苷衍生物底物和β-葡萄糖苷酶残基的相互作用在几何构型上相似。

但与GOF相比，GOTF与-葡萄糖苷酶产生了两个额外的氢键和三个额外的疏水相互作用，与pNPG相比，产生了四个额外的疏水相互作用；且GOTF的氟虫腈部分与484位色氨酸的芳香环之间也可能发生π-π相互作用，进一步增强了GOTF与β-葡萄糖苷酶的亲和力。因此，GOTF在三种糖苷衍生物中更符合分子动力学模拟的结合模式，这与分子对接的结果是一致的（图3）

图2 三种底物与β-葡萄糖苷酶的分子对接

图3 进行分子动力学模拟后的结合模型

为了探讨不同底物通过β-葡萄糖苷酶活性口袋过程的差异，还进行了拉伸分子动力学模拟，表明了GOF形成了更强的氢键相互作用和相似的疏水相互作用，这使得它在一开始就最难从复合物中拉出，在拉出的同时GOF还在β-葡萄糖苷酶活性口袋的瓶颈处形成了更强的氢键相互作用（图4、5）。

图4、5 三种底物与β-葡萄糖苷酶的拉伸分子动力学模拟

因此根据模拟结果设计并合成了一组糖基-O-氟虫腈化合物，GOE2-GOE6，唯一区别就是连接的C的数量（图6）。然后研究了其水解效率、韧皮部运输效率以及对小菜蛾的杀虫活性。发现GOE4的水解效率以及韧皮部流动性好，可作为一种新的韧皮部流动性亲农药，以加强作物的防化体系。但需要进一步的结构优化使其杀虫活性增强。

图6 吡咯环上含有40-磺酰基的葡萄糖基-O-氟虫腈共轭物GOE2-GOE6的合成