中国农科院深圳农业基因组研究所所科学家研究成果上《自然》

首次破解几丁质合成的分子机制 为绿色农药发展带来新希望

记者从中国农科院深圳农业基因组研究所（以下简称“基因组所”）获悉，北京时间2022年9月21日晚23时，基因组所杨青教授团队联合中国农业科学院植物保护研究所、中国科学院等单位的科学家在《自然（Nature）》在线发表了历时15年完成的一项研究成果。该项成果是全球绿色农药发展研究领域的重大突破，对全球食品和粮食安全有重大意义。

据悉，该研究解析了大豆疫霉菌几丁质合成酶的冷冻电镜结构，首次揭示了几丁质生物合成的完整过程，并阐明了尼克霉素抑制几丁质生物合成的机制。这是我国农药研究领域首篇发表在《自然》的论文。论文匿名评审专家指出：“尽管几丁质存在于各种不同的生命形式中，但几丁质生物合成机制在进化上是保守的。这个工作是创新的，无疑具有广泛的影响力”。

论文作者之一杨青告诉记者，几丁质在昆虫和真菌中均为不可或缺的结构成分，但并不存在于植物和哺乳动物中，因此几丁质合成酶是创制高效、安全、生态友好农药的重要靶标之一。“几丁质合成酶既是杀菌剂的靶标，又是杀虫剂的靶标。”

当前，农药毒性和病虫害产生的抗药性给人类食品安全带来了严峻挑战。杨青说，加速研发安全、新作用机制的农药是有效解决途径，其科学问题的核心在于农药分子靶标，即病虫害体内可与农药分子结合从而使农药发挥药效的生物大分子，如蛋白质、酶、多肽和核酸等。

然而，目前全球70%广泛使用的杀虫剂品种只针对5个分子靶标，60 %广泛使用的杀菌剂品种只针对3个靶标。“分子靶标非常少。”论文第一作者、中国农科院植物保护研究所陈威说，长期使用针对单一靶标的农药很容易使病虫害产生高抗药性，最终导致农药无法控制病虫害种群而出现病虫害爆发频发的灾害，这也是全球农业病虫害防控所面临的重大问题。

从上世纪七十年代起，尽管全球各国投入了大量的人力、物力和热情，试图研发出更多种类和更加高效的靶向几丁质合成酶的绿色农药，但始终进展缓慢。

“我们对几丁质合成酶没有解决的科学问题一直很清楚，所以能在技术成熟的时候，直奔这个问题去找答案。”杨青说。

中国工程院院士、贵州大学校长宋宝安指出，这是我国科学家在农药分子靶标研究领域的一个里程碑，使得以几丁质合成酶为靶标的绿色农药精准设计成为了可能。有助于创制出重量级的绿色农药品种，提升我国农药产业的核心竞争力和对农业有害生物的防控能力，保障我国食品和粮食安全。