北京時間2024年12月24日24時，國際頂級期刊《細(xì)胞》在線發(fā)表了中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院深圳農(nóng)業(yè)基因組研究所楊青教授團(tuán)隊的最新研究成果。該研究首次揭示了ABCH轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白運(yùn)輸脂質(zhì)和外排農(nóng)藥的完整過程。這是繼2022年在《自然》上揭示幾丁質(zhì)生物合成機(jī)制后，楊青團(tuán)隊在昆蟲學(xué)和農(nóng)藥靶標(biāo)學(xué)領(lǐng)域的又一重大突破，為開發(fā)安全、低抗性的綠色農(nóng)藥奠定了重要基礎(chǔ)。

病蟲害對全球糧食安全、貿(mào)易和生計構(gòu)成嚴(yán)重威脅。據(jù)聯(lián)合國糧農(nóng)組織估算，全世界每年因農(nóng)作物病蟲害造成的產(chǎn)量損失高達(dá)40%，經(jīng)濟(jì)損失超過2200億美元。農(nóng)藥在保護(hù)作物、減少經(jīng)濟(jì)損失方面發(fā)揮了重要作用。因此，高效、生態(tài)友好、低抗性的綠色農(nóng)藥是農(nóng)藥產(chǎn)業(yè)發(fā)展的必然趨勢。

創(chuàng)制綠色農(nóng)藥的關(guān)鍵在于找到人畜安全的綠色農(nóng)藥分子靶標(biāo)。該研究在昆蟲體內(nèi)發(fā)現(xiàn)了一類特殊的蛋白質(zhì)——ABCH轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白。這類蛋白負(fù)責(zé)將脂質(zhì)運(yùn)輸?shù)嚼ハx表皮，防止昆蟲脫水并抵御病原微生物入侵。ABCH存在于所有昆蟲中，但不存在于人類、脊椎動物和植物中，因此是一個理想的農(nóng)藥分子靶標(biāo)。研究闡釋了ABCH將神經(jīng)酰胺轉(zhuǎn)運(yùn)到幾丁質(zhì)表皮以及外排殺蟲劑“苯氧威”的精妙機(jī)制，揭示了ABCH像一個“擠壓泵”一樣將神經(jīng)酰胺和殺蟲劑分子送出細(xì)胞外的動態(tài)過程。研究團(tuán)隊還發(fā)現(xiàn)了ABCH轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白的抑制劑分子，這個“X”型分子能夠阻止ABCH外排農(nóng)藥的功能，為解決抗藥性問題提供了新思路。

該研究得到了科技部、國家自然科學(xué)基金委員會、深圳市及大鵬新區(qū)的資助，項(xiàng)目資助的第一標(biāo)注為國家重點(diǎn)研發(fā)計劃。

中國工程院院士錢旭紅評論稱，綠色農(nóng)藥創(chuàng)新研究和原創(chuàng)性靶標(biāo)的發(fā)現(xiàn)是植物保護(hù)行業(yè)和農(nóng)藥產(chǎn)業(yè)可持續(xù)和高質(zhì)量發(fā)展的必然趨勢，是研究中的關(guān)鍵領(lǐng)域。該項(xiàng)研究首次揭示了昆蟲ABCH轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白轉(zhuǎn)運(yùn)生理底物脂質(zhì)以及外源殺蟲劑底物的分子機(jī)制，將極大地推動并提升農(nóng)藥分子靶標(biāo)導(dǎo)向的ABCH轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白的研究開發(fā)和應(yīng)用。

中國工程院院士宋寶安表示，害蟲對殺蟲劑日益嚴(yán)峻的抗性狀況已經(jīng)成為全球農(nóng)業(yè)害蟲防控所面臨的棘手問題，嚴(yán)重威脅著全球糧食供應(yīng)的穩(wěn)定與安全。該研究深入解析了昆蟲的抗藥性機(jī)制，對有效治理抗性問題具備理論和實(shí)踐指導(dǎo)意義。

中國科學(xué)院院士康樂認(rèn)為，脂質(zhì)分子在細(xì)胞內(nèi)合成之后是如何進(jìn)入表皮層的，昆蟲又是如何實(shí)現(xiàn)外源物質(zhì)的外排的，這些機(jī)制都是昆蟲學(xué)中的未解之謎。該研究解開了這些科學(xué)問題，并篩選獲得了能抑制ABCH轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白的小分子，為針對開發(fā)新機(jī)制分子靶標(biāo)、有效解決抗藥性問題開辟了全新思路，對推動我國農(nóng)業(yè)健康可持續(xù)發(fā)展具有重大戰(zhàn)略意義。