2022-10-12 10:42:39
農(nóng)藥是保障糧食安全的戰(zhàn)略性物資，沒有農(nóng)藥，農(nóng)作物每年將減產(chǎn)30%以上。安全、生態(tài)友好的農(nóng)藥是保障糧食安全、人民健康和農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的根本。
可能帶來數(shù)十億美元市場
日前，中國農(nóng)業(yè)科學院植物保護研究所農(nóng)業(yè)基因組研究所楊青教授團隊及其合作者研究解析了大豆疫霉菌幾丁質(zhì)合成酶的冷凍電鏡結(jié)構(gòu)，首次揭示了幾丁質(zhì)生物合成的完整過程，包括三個步驟：酶與底物結(jié)合、新生成的幾丁質(zhì)鏈延伸、產(chǎn)物釋放，并闡明了活性小分子尼克霉素能夠抑制幾丁質(zhì)生物合成的機制。
該研究為靶向幾丁質(zhì)合成的綠色農(nóng)藥開發(fā)提供了基礎性、關鍵性信息，使得以幾丁質(zhì)合成酶為分子靶標精準開發(fā)新型綠色農(nóng)藥成為科學可行的方案，具有重要的理論和應用價值。同時，也被視作農(nóng)藥研究領域的一個里程碑，實現(xiàn)了農(nóng)藥基礎研究的突破，照亮了新型綠色農(nóng)藥精準設計的前景，基于此研究，未來可能創(chuàng)制出幾十甚至上百種新農(nóng)藥品種，帶來數(shù)十億美元的市場。
新型綠色農(nóng)藥是產(chǎn)業(yè)所需
農(nóng)藥使用每年為我國減少約1000億元直接經(jīng)濟損失，但農(nóng)藥毒性和病蟲害產(chǎn)生的抗藥性使其在使用方面面臨嚴峻挑戰(zhàn)，加速研發(fā)安全、新作用機制的農(nóng)藥是有效解決途徑。
目前，全球廣泛使用的殺蟲劑中70%的品種只針對5個分子靶標，廣泛使用的殺菌劑中60%的品種只針對3個靶標。長期使用針對單一靶標的農(nóng)藥很容易使病蟲害產(chǎn)生高的抗藥性，最終導致農(nóng)藥無法控制病蟲害種群而出現(xiàn)病蟲害爆發(fā)頻發(fā)的災害，這也是全球農(nóng)業(yè)病蟲害防控所面臨的重大問題。
從上世紀七十年代起，人們就陸續(xù)開發(fā)了能抑制幾丁質(zhì)合成的活性小分子化合物，這些化合物作為殺菌劑和殺蟲劑已經(jīng)表現(xiàn)出極大的應用和市場前景。然而在過去的50年中，盡管全球各國投入了大量的人力、物力和熱情，試圖研發(fā)出更多種類和更加高效的靶向幾丁質(zhì)合成酶的綠色農(nóng)藥，但始終進展緩慢。
突破幾丁質(zhì)農(nóng)藥發(fā)展瓶頸
楊青教授團隊此次研究成果為人畜安全的綠色農(nóng)藥創(chuàng)制提供了關鍵的分子靶標結(jié)構(gòu)信息，為控制病蟲害對現(xiàn)有農(nóng)藥的抗藥性提供了全新解決方案。
中國工程院院士、華東師范大學校長錢旭紅指出，該研究突破了幾丁質(zhì)農(nóng)藥領域一個近50年的發(fā)展瓶頸，通過在原子尺度上對幾丁質(zhì)合成酶與底物、產(chǎn)物和抑制劑的結(jié)合模式的分析，為人類數(shù)十年以來未能實現(xiàn)的生態(tài)環(huán)境友好農(nóng)藥的夢想提供了實現(xiàn)的舞臺：基于幾丁質(zhì)合成酶的結(jié)構(gòu)精準設計綠色農(nóng)藥，幾丁質(zhì)合成機制在病蟲害中的保守性使得幾丁質(zhì)合成酶作為綠色農(nóng)藥分子靶標具有重要意義。此研究成果具有里程碑的意義，標志著中國農(nóng)藥研發(fā)水平提升到了基礎理論原始創(chuàng)新的高度。
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