“瞄準，射擊！域迎”隨著一聲令下，突破目標被精準摧毀。靶心假如目標是筛选農業害蟲，能否精準狙擊呢？精准狙击

(瞄準害蟲“靶心”，綠色農藥新突破！害虫時長共1分39秒)

多年來，农药中國農業科學院深圳農業基因組研究所（下稱“基因組所”）楊青教授團隊，靶标正不斷為實現精準狙擊害蟲的目標而努力。“我們想找到人畜沒有，而病蟲害特有的生物學機製，開發對人畜安全且具成藥性的分子靶標，針對這些靶標分子，創製‘綠色農藥’。”楊青分享了團隊的工作思路。

針對這一思路，楊青團隊又發現了一類特殊的蛋白質——ABCH轉運蛋白，並破解了ABCH轉運蛋白轉運脂質和外排農藥的分子機製，並獲得了能夠抑製轉運功能的小分子抑製劑。國際頂級期刊《細胞（Cell）》在線發表了團隊的最新研究成果，通過解析害蟲的“外部防禦”和“解毒”機製，為新的生物“靶向農藥”研發奠定了基礎，農藥產業迎來革新曙光。

《細胞（Cell）》在線發表了楊青團隊最新研究成果。

尋找“精準打擊”武器

打響“蟲口奪糧”保衛戰

農業生產與害蟲的鬥爭是一場曠日持久、沒有硝煙的“戰爭”。

據聯合國糧農組織估算，全世界每年因農作物病蟲害造成的產量損失高達40%，經濟損失超過2200億美元。在漫長的農業發展進程中，農作物病蟲害始終是懸在頭頂的達摩克利斯之劍，對糧食安全構成嚴重威脅。從“蟲口奪糧”，確保顆粒歸倉，是眾多農業科研人員為之不懈奮鬥的重要目標。

“我國植物保護形勢也依然嚴峻，全球最具威脅的100種外來物種，我國有82種，病蟲害發生麵積大於65億畝。”楊青介紹道，“農藥為保護作物、減少經濟損失做出了重要貢獻，但害蟲易對普通的農藥產生抗藥性，導致防治效果大打折扣。創製高效、生態友好、低抗性的綠色農藥是農藥產業發展的必然趨勢。”

楊青教授在成果新聞發布會上介紹成果。

以害蟲為靶，針對害蟲獨特的結構特征而量身打造靶向農藥應運而生。這種專一性強、安全高效、無汙染的農藥，是精準打擊病蟲害的綠色農藥。

此前，楊青團隊發現幾丁質去乙酰基酶能夠幫助病原菌侵染植物，經過不斷試驗研究，揭示了幾丁質生物合成、降解、修飾與裝配的生物學過程，開發出靶向真菌幾丁質修飾抑製劑KT-B，並成功實現成果轉化，轉化金額5000萬元，開啟了靶向幾丁質生物學過程農藥市場化之路，首次實現了我國農藥領域從理論到實踐的完整閉環。

楊青教授團隊。（圖片來源：基因組所）

破譯昆蟲堅固表皮

解析“保濕排毒”機製

表皮是昆蟲自我保護的第一道屏障，也是讓昆蟲適應各類嚴苛自然環境的重要“保護罩”。昆蟲表皮中不溶於水的脂質成分，可以防止體內水分蒸發和病原體入侵、減少外源物質和毒素的滲透。

那麽能不能從昆蟲表皮上做文章，瓦解這層堅固屏障呢？

“這一次我們發現了ABCH轉運蛋白，這類蛋白負責將脂質運輸到昆蟲表皮，防止昆蟲脫水並抵禦病原微生物的入侵，也就是幫助昆蟲‘保濕排毒’。沒有ABCH，昆蟲就會死亡。”楊青介紹道，ABCH轉運蛋白參與昆蟲表皮脂質屏障的構建，並與抗藥性直接相關，找到了這個蛋白，就等於拿到了打開昆蟲堅固表皮大門的“鑰匙”。

ABCH轉運蛋白工作示意圖。（圖片來源：基因組所）

更令他們驚喜的是，ABCH隻存在於昆蟲和其他節肢動物中，不存在於人類、脊椎動物和植物中，是一個待開發的、理想的農藥分子靶標。

楊青團隊以模式害蟲赤擬穀盜為主要研究對象，這是一種為害儲糧和食品的全球性害蟲，且對5類33種農藥具有抗藥性。

赤擬穀盜俗稱“麵粉蟲”，是一種為害儲糧和食品的全球性害蟲。（圖片來源：基因組所）

“神經酰胺是昆蟲幾丁質表皮主要脂質成分，我們發現ABCH招募神經酰胺分子和外源性底物殺蟲劑苯氧威分子，使其結合在一個狹窄、細長的通道中，在ATP水解提供的驅動力下，形成一種‘擠壓泵’，將其排出細胞外，從而幫助昆蟲解毒和構建表皮脂質屏障。”楊青表示，團隊解析了ABCH轉運蛋白的冷凍電鏡結構，首次揭示了ABCH轉運蛋白運輸脂質和農藥的完整過程。

ABCH像一個擠壓泵把神經酰胺從細胞膜送到表皮中。（圖片來源：基因組所）

“在這次研究過程中，我們采用了熒光標記的分子，能夠看見並追蹤ABCH轉運蛋白運送的神經酰胺，這為我們的結論成果提供了直接證據。”楊青說。

更具挑戰的是，研究團隊還發現了ABCH轉運蛋白的抑製劑分子。這個“X”型的分子完美地將ABCH“卡”在底物結合的狀態中，阻止了ABCH外排農藥的功能，為解決害蟲抗藥性問題提供了全新的思路。

團隊成員陳金利（左）、段燕偉（右）為本論文共同第一作者。

篩選農藥分子靶標

奠定綠色農藥研發基礎

“‘綠色農藥創新研究和原創性靶標的發現’是當今植物保護行業和農藥產業可持續和高質量發展進程的必然趨勢，是研究中必須攀登和搶占的製高點。”中國工程院院士錢旭紅肯定了楊青團隊的研究成果，他表示，這將極大地推動並提升農藥分子靶標導向的ABCH轉運蛋白的研究開發和應用。

創製綠色農藥的關鍵，正在於找到人畜安全的綠色農藥分子靶標。此次篩選獲得的ABCH轉運蛋白抑製劑分子，奠定了新的綠色農藥研發基礎。該項研究為理解昆蟲抗藥性機製提供了新視角，也為ABC轉運蛋白介導的殺蟲劑抗性機製提供了重要理論支撐，將有力推動抗藥性問題的解決和害蟲綠色防控新產品研發進程，為實現安全、綠色、可持續的農業生產模式提供強有力的支撐。

“從篩選獲得抑製劑分子到轉化成新的生物農藥，還有很長的一段路要走，技術方麵、成本方麵都還存在很多挑戰。”楊青表示，團隊之前的工作都是為實現成果轉化所做的積累。

楊青教授接受記者采訪。

據介紹，基因組所布局了昆蟲基因組計劃和綠盾計劃，與中國農科院植保所等兄弟單位構建了“有害生物組學+新分子靶標發現+綠色防控技術研發+產品集成推廣”的全鏈條有害生物綠色防控體係，在基礎理論研究和重大成果轉化方麵均取得了突破性進展。

“此次研究成果是昆蟲學和農藥靶標學領域的重大突破，也是楊青團隊繼2022年破譯幾丁質生物合成機製以來在昆蟲學和農藥靶標學領域的又一重大突破。這一突破離不開中國農科院、深圳市和大鵬新區的支持。”基因組所副所長王桂榮在接受記者采訪時表示，楊青團隊已經實現了從0到1的突破，下來所裏將全力支持做好後期產品的創製和推廣工作，將科研成果及時轉化落地。

據了解，基因組所成立於2014年，打造了組學技術、合成生物學、植物基因組、動物基因組、生態基因組、食品科學等研究中心和相關技術平台，在包括《自然(Nature)》《科學(Science)》《細胞(Cell)》等頂級期刊在內的雜誌上發表論文1500餘篇，以基因組設計育種育成國審、省審新品種40餘個，農業基因組學等研究領域占據世界前沿。

科技強則農業強，科技興則農業興。未來，基因組所將一如既往瞄準前沿研究，致力於高水平農業科技自立自強，打造國際一流的生命科學和生物農業原始創新引擎，以源源不斷的新質生產力，為鄉村全麵振興注入全“新”動能。

撰文：劉涵

設計：王舒嘯

來源：南方農村報