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中國科學家“破譯”昆蟲外殼幾丁質生物合成過程

2022年09月22日08:31 | 來源:光明日報
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自然界中所有昆蟲的外殼都含有一種物質——幾丁質,若能成功找到決定幾丁質合成的關鍵“竅門”,就可能研發出破壞害蟲生長發育的有效綠色農藥。近日,中國農業科學院植物保護研究所/農業基因組研究所楊青教授團隊和中國科學院高能物理研究所龔勇研究員合作破解了這一困擾全球農藥學界近50年的難題,首次揭示了幾丁質生物合成的完整過程,或將催生一批新型綠色農藥的研發,助力害蟲防控和生物安全。

這一成果論文于北京時間21日晚在線發表于國際著名期刊《自然》,這也是我國農藥領域在《自然》的首篇論文,具有里程碑的意義,是我國農業科技原始創新能力加快提升的重要標志。

楊青介紹,幾丁質對昆蟲的外殼、氣管和消化道等的形成和發育至關重要。若能搞清楚它的合成過程,就能研發對應藥物,有效控制植物蟲害的生長發育。同時,哺乳動物和植物中并不包含幾丁質,因此,以這一物質合成為農藥靶標設計而成的新型農藥,將不會影響人畜和自然環境,既安全,又綠色。

楊青團隊長期致力于幾丁質生物學研究,在幾丁質合成、水解和修飾方面具有豐厚的積累。該團隊歷時15年,通過冷凍電鏡、掃描電鏡、X射線衍射等前沿生物技術,解析了一種影響幾丁質合成的關鍵物質——幾丁質合成酶的三維結構,首次從原子水平上揭示了幾丁質實現生物合成的重要過程,并更進一步,探明了尼克霉素能夠抑制幾丁質生物合成的機制。這一成果為創制人畜安全的綠色農藥提供了關鍵的分子靶標結構信息,為農藥產業的變革和綠色發展開辟了新方向。

《自然》評審專家認為,“這個工作是創新的,無疑具有廣泛的影響力”。中國工程院院士錢旭紅評價,該研究是全球農藥研發近幾十年來最重要的基礎性進展之一。(記者楊舒)

(責編:何淼、孫競)

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