近日，國際植物病理學會綜合防控專業委員會委員、南京義諾特靶向農藥研究院院長周明國教授接受媒體專訪，就農藥的高質量發展問題表達了自己的觀點。

周明國指出，近年來，科學家們研發出的選擇性農藥不僅安全高效，為高產優質農業生產發展和糧食安全保障做出了重大貢獻，而且還在很大程度上解決了過去農藥的毒性、殘留和環境問題。這些農藥的選擇性是因為作用于有害生物特異性分子的單一位點。然而，有害生物藥敏性分子位點的遺傳分化或點突變即可喪失與農藥的相互作用，產生高水平抗藥性。一些繁殖快的抗藥性病蟲就會因為防控失敗造成突發性危害。因此，抗藥性治理是未來病蟲害可持續綠色防控的重大需求。

01

發現農藥新靶標及其靶向農藥是抗藥性治理的關鍵技術

抗藥性治理的關鍵技術包括研發作用于新分子靶標的新型農藥和農藥的科學使用。其中，新的分子靶標發現及新型靶向農藥的創制是核心技術，也是目前人類面臨的抗藥性治理的卡脖子技術，誰在這方面取得突破，誰就可以引領未來世界農藥的發展。

周明國介紹說，靶向藥物的概念最早是由德國藥理學家保羅·埃爾利希在100多年前，根據一些藥物能夠治病而對人安全的選擇性提出的。但是直到上世紀90年代，隨著分子生物學的興起，科學家才真正開始研發能夠阻斷病理學信號傳導的小分子靶向藥物、細胞凋亡靶向藥物、單克隆抗體靶向藥物和藥物的靶向遞送技術。自2001年第一個治療慢性白血病的異常染色體靶向藥物伊馬替尼上市以來，靶向藥物已經成為治療人類多種惡性疾病的重要武器。

縱觀農藥發展歷史，新型農藥的發展一般滯后于同類的新型醫藥8-12年。然而，由于農藥作用的分子靶標結構生物學研究難度大，投入少，靶向農藥創制的基礎理論久久未能取得突破，使靶向農藥的發展滯后了20多年。

已知的20多種選擇性殺菌劑分子靶標大多是由西方科學家在上世紀發現的，并創制出300多種殺菌劑進入了市場。在過去的20多年里，周明國教授指導研究生埋頭苦干，從小麥赤霉病菌中先后研究發現了b2-微管蛋白、絲束蛋白、肌球蛋白-5等新的殺菌劑分子靶標，并被國際殺菌劑抗性行動委員會（FRAC）列為殺菌劑作用的″骨架蛋白和馬達蛋白″新類別，這也是迄今我國科學家發現并被國際專業組織唯一列表的殺菌劑新靶標，為未來新型殺菌劑發展提供了科學基礎。

周明國表示，探明分子靶標藥敏性結構特征是創制靶向殺菌劑的理論基礎。然而，從植物和絲狀真菌中獲得正確結構的殺菌劑分子靶標蛋白并進行解析的技術極其復雜，遠遠難于動物藥物靶標的研究，以至殺菌劑分子靶標藥敏性結構特征成為百年未解之謎。周明國指導學生利用分子生物學前沿理論與技術，繼率先解析了植物免疫激活劑與靶標蛋白的相互作用和茉莉酸免疫激活機制之后，又在原子水平上探明了小麥赤霉病菌和水稻稻瘟病菌兩種絲狀真菌肌球蛋白-5的藥敏性結構特征，并發現同一分子靶標存在多個可以與小分子化合物相互作用的結構域，提出了發展靶向殺菌劑新理念和基于相同分子靶標創制沒有交互抗性的靶向農藥新觀點。他形象地說設計靶向農藥就像″根據鎖芯配鑰匙，一把鎖配一把鑰匙″。

周明國透露說，他們團隊與政府及企業合作，最近在南京國家農創園成立了″南京義諾特靶向農藥研究院″，通過產學研合作開始了靶向農藥創制研究，針對分子靶標蛋白的藥敏性結構特征，他們設計、合成、篩選到選擇性強、活性極高的多個新型抗菌化合物，包括安全、高效、廣譜的肌球蛋白-5抑制劑，初顯靶向農藥發展的可行性和光明前景。

02

基于RNA干擾的核酸農藥發展尚有關鍵技術有待突破

自2006年Fire A.和Mello C.C.因發現RNA干擾機制獲得諾貝爾獎以來，RNA干擾技術一直備受科學家和農化企業的關注。這項技術為開發更加安全、高效的靶向農藥提供了新途徑。其中，dsRNA核酸農藥作為一種前沿技術，已經在某些領域取得了成功。2023年12月GreenLight 公司的Ledprona RNA生物農藥首次在美國獲批進入市場，進一步引起了我國植保企業的關注和追逐。周明國根據他們團隊多年的研發實踐認為，干擾RNA的核酸農藥廣泛用于病蟲害防控還有很多關鍵技術有待突破。目前，核酸農藥的合成成本較高，限制了其大規模應用。研究人員需要探索更經濟、高效的合成方法，以降低生產成本。大分子量的核酸農藥在進入植物和病蟲體內時面臨一定的難度。研究人員需要尋找有效的途徑，確保核酸農藥能夠有效滲透到目標組織。生物體內存在多種RNA降解酶，它們可能降解核酸農藥，從而影響其效果。研究人員需要尋找方法來抑制這些酶的活性，以增加核酸農藥的穩定性和持效期。與其他農藥一樣，核酸農藥也容易發生抗性問題。研究人員需要制定有效的治理策略，防止抗性的快速發展。

03

農藥生物學是納米制劑發展的基礎

周明國教授認為，當前備受關注的納米農藥，實際上是農藥發展中制劑加工技術的一項重要進步，但我們不能誤以為它是一種全新的農藥。絕大多數情況下，農藥原藥需要加工成制劑才可使用，否則就無法將少量的農藥均勻地施用到作物上，有時甚至可能會對作物造成藥害，或對使用者產生毒性。早期一般將農藥與填料混合粉碎加工成顆粒約為100-300微米的粉劑使用，或用溶劑把農藥溶解成分子態加工成乳油使用。由于粉劑的粉塵污染和使用效果差，及乳油有效成分的可能析出和溶劑的環境危害等原因，后來農藥制劑加工技術不斷得到改進，一般將農藥及載體顆粒加工到小于10微米的可濕性粉劑、懸浮劑、水分散粒劑等，一些活性高、用量極少的新農藥甚至加工到顆粒為1-5微米的制劑。

將農藥及載體加工到小于1/10微米的納米顆粒，能夠改善農藥在生物體上的覆蓋度、粘著力和滲透性，提高效果。但是，納米技術并不適用于所有農藥的加工，如硫磺等保護性殺菌劑制劑顆粒小于1微米，易通過植物氣孔進入葉片內造成藥害，我們在利用納米材料作為載體加工的核酸納米制劑，試驗效果不升反降。由于農藥納米材料表面的物理化學及生物學性質與生物細胞及分子間的相互作用基礎研究還比較薄弱，具有靶向遞送作用的農藥制劑研發還處于起步階段。因此，只有在農藥生物學理論指導下，有針對性地研發有關農藥的納米制劑，才能更好地顯示納米農藥的優點，避免帶來新的問題。雖然，目前還沒有權威的納米農藥定義，但是歐盟及美國環保署（EPA）等國際組織和國家機構都在研究對納米農藥的監管措施。

隨著國家科技改革和生物技術及智能技術的快速發展，農藥新靶標的發現及其靶向新農藥創制將變得越來越容易，更加安全和?；缘男罗r藥將不斷涌現，農藥的加工技術和使用技術也必將出現新的突破。周明國對我國未來農藥的高質量綠色發展及對抗藥性有效治理充滿了信心。