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農(nóng)藥是保障糧食安全的戰(zhàn)略性物資，沒(méi)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(lái)數(shù)十億美元市場(chǎng)

日前，中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院植物保護(hù)研究所農(nóng)業(yè)基因組研究所楊青教授團(tuán)隊(duì)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(guò)程，包括三個(gè)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(jī)制。

該研究為靶向幾丁質(zhì)合成的綠色農(nóng)藥開(kāi)發(fā)提供了基礎(chǔ)性、關(guān)鍵性信息，使得以幾丁質(zhì)合成酶為分子靶標(biāo)精準(zhǔn)開(kāi)發(fā)新型綠色農(nóng)藥成為科學(xué)可行的方案，具有重要的理論和應(yīng)用價(jià)值。同時(shí)，也被視作農(nóng)藥研究領(lǐng)域的一個(gè)里程碑，實(shí)現(xiàn)了農(nóng)藥基礎(chǔ)研究的突破，照亮了新型綠色農(nóng)藥精準(zhǔn)設(shè)計(jì)的前景，基于此研究，未來(lái)可能創(chuàng)制出幾十甚至上百種新農(nóng)藥品種，帶來(lái)數(shù)十億美元的市場(chǎng)。

新型綠色農(nóng)藥是產(chǎn)業(yè)所需

農(nóng)藥使用每年為我國(guó)減少約1000億元直接經(jīng)濟(jì)損失，但農(nóng)藥毒性和病蟲(chóng)害產(chǎn)生的抗藥性使其在使用方面面臨嚴(yán)峻挑戰(zhàn)，加速研發(fā)安全、新作用機(jī)制的農(nóng)藥是有效解決途徑。

目前，全球廣泛使用的殺蟲(chóng)劑中70%的品種只針對(duì)5個(gè)分子靶標(biāo)，廣泛使用的殺菌劑中60%的品種只針對(duì)3個(gè)靶標(biāo)。長(zhǎng)期使用針對(duì)單一靶標(biāo)的農(nóng)藥很容易使病蟲(chóng)害產(chǎn)生高的抗藥性，最終導(dǎo)致農(nóng)藥無(wú)法控制病蟲(chóng)害種群而出現(xiàn)病蟲(chóng)害爆發(fā)頻發(fā)的災(zāi)害，這也是全球農(nóng)業(yè)病蟲(chóng)害防控所面臨的重大問(wèn)題。

從上世紀(jì)七十年代起，人們就陸續(xù)開(kāi)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(chóng)劑已經(jīng)表現(xiàn)出極大的應(yīng)用和市場(chǎng)前景。然而在過(guò)去的50年中，盡管全球各國(guó)投入了大量的人力、物力和熱情，試圖研發(fā)出更多種類(lèi)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(jìn)展緩慢。

突破幾丁質(zhì)農(nóng)藥發(fā)展瓶頸

楊青教授團(tuán)隊(duì)此次研究成果為人畜安全的綠色農(nóng)藥創(chuàng)制提供了關(guān)鍵的分子靶標(biāo)結(jié)構(gòu)信息，為控制病蟲(chóng)害對(duì)現(xiàn)有農(nóng)藥的抗藥性提供了全新解決方案。

中國(guó)工程院院士、華東師范大學(xué)校長(zhǎng)錢(qián)旭紅指出，該研究突破了幾丁質(zhì)農(nóng)藥領(lǐng)域一個(gè)近50年的發(fā)展瓶頸，通過(guò)在原子尺度上對(duì)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(lèi)數(shù)十年以來(lái)未能實(shí)現(xiàn)的生態(tài)環(huán)境友好農(nóng)藥的夢(mèng)想提供了實(shí)現(xiàn)的舞臺(tái)：基于幾丁質(zhì)合成酶的結(jié)構(gòu)精準(zhǔn)設(shè)計(jì)綠色農(nóng)藥，幾丁質(zhì)合成機(jī)制在病蟲(chóng)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(biāo)具有重要意義。此研究成果具有里程碑的意義，標(biāo)志著中國(guó)農(nóng)藥研發(fā)水平提升到了基礎(chǔ)理論原始創(chuàng)新的高度。