糧食安全，國之大者。農(nóng)藥是保障糧食安全不可替代的重大戰(zhàn)略物資，是防治病蟲草害的重要“武器”。“十四·五”規(guī)劃指出，要深入推進農(nóng)藥減施增效，推廣應(yīng)用高效、低毒、低殘留的新型農(nóng)藥。2035年遠景目標綱要指出，推進農(nóng)業(yè)農(nóng)村綠色發(fā)展，深入推進農(nóng)藥減量增效，加快農(nóng)藥科技創(chuàng)新。創(chuàng)制綠色農(nóng)藥是促進我國現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展的重要方向，發(fā)展原創(chuàng)性靶標與創(chuàng)制綠色農(nóng)藥是建設(shè)農(nóng)業(yè)科技強國、保障糧食安全的戰(zhàn)略舉措。

根據(jù)聯(lián)合國糧食及農(nóng)業(yè)組織（FAO）的統(tǒng)計數(shù)據(jù)，農(nóng)藥使用，可挽回全世界農(nóng)作物總產(chǎn)30%～40%的損失。中國農(nóng)藥單位面積用量在全世界排名第73位，在全球處于較低水平。中國使用了世界上約10%的農(nóng)藥，養(yǎng)活了世界18%的人口，我國病蟲害綜合防治和綠色防控技術(shù)居世界先進水平。

然而，我國約40%的農(nóng)藥品種具有高環(huán)境生態(tài)風險，50%以上傳統(tǒng)品種具有中高抗性風險，化學農(nóng)藥依存度超過90%，我國農(nóng)業(yè)重大有害生物綠色防控面臨嚴峻挑戰(zhàn)，綠色農(nóng)藥創(chuàng)新應(yīng)用是解決我國傳統(tǒng)農(nóng)藥存在問題的關(guān)鍵。

有效性、安全性及低抗性是綠色農(nóng)藥創(chuàng)新亟待解決的問題，原創(chuàng)性分子靶標和原創(chuàng)性分子結(jié)構(gòu)在降低抗性以及引領(lǐng)“重磅炸彈式”新農(nóng)藥發(fā)現(xiàn)方面具有巨大優(yōu)勢。

然而，新農(nóng)藥創(chuàng)制周期長、投入高、成功率低。據(jù)統(tǒng)計，新農(nóng)藥創(chuàng)制周期需要12.3年、投入3.02億美元，但成功率不足10%。

綠色農(nóng)藥研發(fā)成本中，約70%集中在先導發(fā)現(xiàn)和風險評價上，先導發(fā)現(xiàn)和風險評價的時間周期為5～6年。

我國重大農(nóng)藥原創(chuàng)性分子靶標匱乏，急需挖掘綠色農(nóng)藥新靶標；綠色新農(nóng)藥創(chuàng)制效率較低，迫切需要加強農(nóng)藥分子設(shè)計理論研究和技術(shù)創(chuàng)新；分子靶標發(fā)現(xiàn)技術(shù)嚴重滯后，近10年發(fā)現(xiàn)的原創(chuàng)性靶標占比小于20%；我國農(nóng)藥分子設(shè)計技術(shù)水平與發(fā)達國家相差5年以上。

我國綠色農(nóng)藥創(chuàng)制亟待變革新模式，農(nóng)藥信息學將在綠色農(nóng)藥創(chuàng)制中發(fā)揮重要作用。

隨著人工智能（AI）技術(shù)的發(fā)展，研究人員希望用AI技術(shù)，減少農(nóng)藥創(chuàng)新的時間和成本，降低農(nóng)藥對人等非靶標生物的影響以及對環(huán)境和生態(tài)的風險。

農(nóng)藥信息學是新興交叉學科領(lǐng)域，綜合應(yīng)用生命科學、化學、計算機科學等多學科的方法，對海量的信息進行整理和分析，用于農(nóng)藥創(chuàng)新，以達到合理設(shè)計和利用的目的。

突破蛋白可靶性、分子成藥性、農(nóng)藥高效利用預(yù)測等關(guān)鍵技術(shù)，發(fā)展信息學方法，構(gòu)筑信息學平臺，從而引領(lǐng)新農(nóng)藥的創(chuàng)新。

我國研發(fā)人員也致力于構(gòu)建系統(tǒng)的分子成藥性預(yù)測工具，為發(fā)現(xiàn)成藥性優(yōu)良的農(nóng)藥先導提供有效工具。

貴州大學綠色農(nóng)藥全國重點實驗室郝格非教授團隊創(chuàng)新了農(nóng)藥信息學方法，構(gòu)建了高效分子設(shè)計平臺；華中師范大學楊光富教授團隊也在從事這方面的工作……

郝格非教授團隊構(gòu)建了基于碎片柔性生長的農(nóng)藥新分子骨架設(shè)計方法ACFIS，該方法可用于基于蛋白的新型分子結(jié)構(gòu)設(shè)計，用于發(fā)現(xiàn)具有高親和性的農(nóng)藥骨架。

該團隊構(gòu)建了基于生態(tài)環(huán)境風險評估的一站式在線綜合平臺ChemFREE，該平臺可用于全面評估化學品的生態(tài)和環(huán)境風險，指導研發(fā)出綠色農(nóng)藥。目前，ChemFREE平臺涵蓋近20個生態(tài)環(huán)境風險評估模型，以及類農(nóng)藥性等的分析功能。

郝格非教授團隊還構(gòu)建了基于人工智能的毒理學預(yù)測平臺，在環(huán)境和生態(tài)風險評價的多項指標上，全面超過現(xiàn)有的主流預(yù)測模型。

該團隊構(gòu)建的PlantPAD平臺是全球最全面的植物病害圖像數(shù)據(jù)集，構(gòu)建了全球首個植物病害圖像數(shù)據(jù)庫，其中包含63種植物，310種病害，近43萬張圖。

郝格非教授團隊建立的平臺得到了權(quán)威人士的高度評價。先正達首席專家Lamberth在Science中撰文：片段篩選成功用于農(nóng)藥分子設(shè)計，非常具有開拓性。Nature Reviews Chemistry副主編Stephanie Greed撰文指出：人工智能打分對化合物進行生物利用度預(yù)測，必將是未來藥物高效研發(fā)不可或缺的環(huán)節(jié)。著名計算生物學家張增輝教授認為：片段分子設(shè)計方法有效提高了藥物發(fā)現(xiàn)的效率。

該團隊研發(fā)的多個產(chǎn)品已經(jīng)廣泛應(yīng)用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。

國外農(nóng)藥研發(fā)主要由巨型跨國集團主導，追求的是全面發(fā)展的路線，近10年，全球基于原創(chuàng)靶標陸續(xù)創(chuàng)制出雙丙環(huán)蟲酯、環(huán)溴蟲酰胺、氟噻唑吡乙酮和雙氫茉莉酸丙酯等原創(chuàng)農(nóng)藥。其中，雙丙環(huán)蟲酯原創(chuàng)靶標為香草酸瞬時受體通道復合物，2018年上市；環(huán)溴蟲酰胺原創(chuàng)靶標為魚尼丁受體變構(gòu)體，2017年上市；氟噻唑吡乙酮原創(chuàng)靶標為氧化固醇結(jié)合蛋白，2015年上市；雙氫茉莉酸丙酯原創(chuàng)靶標為茉莉酸信號受體，2016年上市。

我國研發(fā)人員也基于人工智能技術(shù)，發(fā)現(xiàn)藥物靶標，提升新農(nóng)藥創(chuàng)制效率。如基于組學數(shù)據(jù)分析的靶標預(yù)測算法，構(gòu)建了通過分析基因表達譜變化來預(yù)測藥物信號通路和靶標蛋白的DLEPS模型；運用Tn-seq技術(shù)發(fā)現(xiàn)新型潛在殺菌劑分子靶標，利用轉(zhuǎn)座子測序Tn-seq技術(shù)鑒定出黃單胞菌的3個必需基因是潛在的分子靶標；基于光交聯(lián)探針尋找農(nóng)藥靶標，通過ABPP技術(shù)聯(lián)合蛋白質(zhì)質(zhì)譜分析方法，從分子水平揭示了雙砜酰胺類化合物抑菌作用靶標為丙酮酸激酶。丙酮酸激酶在病原菌中具有調(diào)控細菌運動及毒力的功能，同時，丙酮酸激酶在Xoo病原菌中能夠通過CIp/regR體系調(diào)控細菌運動和毒力。

我們研發(fā)人員通過研究，現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)多個原創(chuàng)性靶標，如香草硫縮病醚的潛在作用靶標抗逆脅迫蛋白UspA、氰烯菌酯的作用靶標肌球蛋白Myosin-5、乙酸香葉酯的作用靶標報警信息素受體ApOR5-Orco、TMG的潛在作用靶標昆蟲己糖胺酶OfHex1等。

楊青教授團隊解析了大豆疫霉菌5個幾丁質(zhì)合成酶PsChs1的冷凍電鏡結(jié)構(gòu)，闡明了抑制幾丁質(zhì)生物合成的機制，PsChs1是農(nóng)藥潛在作用靶標。

王源超教授團隊解析了細胞膜受體蛋白RXEG1和病原菌核心致病因子XEG1的冷凍電鏡結(jié)構(gòu)，XEG1是殺菌劑的潛在分子靶標。細胞膜受體蛋白RXEG1是植物免疫激活劑的潛在靶標。

王桂榮研究員團隊通過探究豌豆報警信息素受體ApOR5-Orco復合物的結(jié)構(gòu)特性，解析了ApOR5-0rco在配體結(jié)合和未結(jié)合狀態(tài)下的高分辨率冷凍電子顯微鏡結(jié)構(gòu)，ApOR5-Orco是殺蟲劑的潛在分子靶標。

陶小榮教授團隊解析了Tswv NLR免疫受體監(jiān)控病毒靶向激素受體誘導植物抗病作用機制。

何川與宋寶安團隊開發(fā)了原創(chuàng)性靶標精準編輯新技術(shù)，F(xiàn)TO基因敲高的增產(chǎn)策略，為作物抗病分子機制和產(chǎn)量提升提供新途徑。

近20年來，我國加大了綠色農(nóng)藥創(chuàng)制投入，建立了一批國家級、省部級的農(nóng)藥科技創(chuàng)新平臺。

國家級農(nóng)藥科技創(chuàng)新平臺包括：綠色農(nóng)藥全國重點實驗室、農(nóng)藥國家工程研究中心、新農(nóng)藥創(chuàng)制與開發(fā)國家重點實驗室、國家農(nóng)藥創(chuàng)制工程技術(shù)研究中心、國家生物農(nóng)藥工程技術(shù)研究中心、微生物代謝國家重點實驗室、生物農(nóng)藥與防治產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟、中美生物防治聯(lián)合實驗室等。

省部級農(nóng)藥科技創(chuàng)新平臺包括：農(nóng)業(yè)農(nóng)村部農(nóng)藥化學及應(yīng)用技術(shù)重點開放實驗室、天然農(nóng)藥與化學生物學教育部重點實驗室、綠色農(nóng)藥與農(nóng)業(yè)生物工程教育部重點實驗室、農(nóng)藥與化學生物學教育部重點實驗室、植物生長調(diào)節(jié)劑教育部工程研究中心等。

我國已創(chuàng)制出一批具有自主知識產(chǎn)權(quán)的高效低風險化學農(nóng)藥新品種，如毒氟磷、戊吡蟲胍、苯噻菌酯、氯苯醚酰胺、丁吡嗎啉、環(huán)吡氟草酮、甲基喹草酮、喹草酮、環(huán)氧蟲啶、哌蟲啶、丁香菌酯、氟唑活化酯、氟苯醚酰胺、香草硫縮病醚、苯唑氟草酮、異唑蟲嘧啶等。

我國也創(chuàng)制出一批具有自主知識產(chǎn)權(quán)的生物農(nóng)藥新品種，如阿泰靈，中國農(nóng)科院植保所研發(fā)，轉(zhuǎn)化到河北中保綠農(nóng)作物科技有限公司；Bt-G033A，中國農(nóng)科院植保所研發(fā)，轉(zhuǎn)化到武漢科諾生物有限公司；谷維菌素，東北農(nóng)業(yè)大學研發(fā)，轉(zhuǎn)化到遠大生科植物保護有限公司；維大力，中國農(nóng)業(yè)大學研發(fā)，轉(zhuǎn)化到北京中捷四方生物科技股份有限公司；冠菌素，中國農(nóng)業(yè)大學研發(fā)，轉(zhuǎn)化到成都新朝陽作物科學股份有限公司；申嗪霉素，上海交通大學研發(fā)，轉(zhuǎn)化到上海農(nóng)樂生物制品股份有限公司等。

2019年以來，國際標準化組織（ISO）公布了52個新農(nóng)藥的通用名，其中，國內(nèi)單位申請了23個，占總申請數(shù)量的44.23%。包括除草劑13個：先達股份的喹草酮、吡唑喹草酯、苯丙草酮，清原作物科學的雙唑草酮、環(huán)吡氟草酮、苯唑氟草酮、三唑磺草酮、溴噁草松、氟氯氨草酸、氟氯氨草酯、氟草啶、氟砜草胺，信德農(nóng)科、江蘇農(nóng)用激素所的氟嘧啶草醚；殺蟲劑（3個）：南通泰禾的環(huán)丙氟蟲胺，海利爾的氟氯蟲雙酰胺，青島科技大學、杭州宇龍的硫蟲酰胺；殺菌劑（3個）：京博農(nóng)化的氯吲哚酰肼，華中師范大學的氟苯醚酰胺，勝邦綠野的辛菌胺；殺螨劑（3個）：沈陽化工研究院的乙唑螨腈，青島科技大學、杭州宇龍的螺螨雙酯，揚農(nóng)化工的氟螨雙醚；殺線蟲劑（1個）：中農(nóng)聯(lián)合的三氟殺線酯。

貴州大學創(chuàng)制的殺蟲劑異唑蟲嘧啶、噁唑蟲嘧啶，植物誘抗劑香草硫縮病醚、氟芐硫縮誘醚暫無ISO通用名。

華中師范大學楊光富教授團隊自主創(chuàng)制了小麥田綠色殺菌劑新品種。苯醚唑酰胺為新一代琥珀酸脫氫酶抑制劑（SDHI）。該產(chǎn)品突破了技術(shù)及應(yīng)用難題，對條銹病、紋枯病、白粉病、莖基腐病、全蝕病、葉枯病等多種小麥病害有卓越防效。烯丙唑菌胺是含全新突烯結(jié)構(gòu)的新一代吡唑酰胺類殺菌劑，與現(xiàn)有SDHI類殺菌劑無交互抗性，對小麥赤霉病、莖基腐病、白粉病和水稻惡苗病等有卓越防效。

由貴州大學創(chuàng)制的具有完全自主知識產(chǎn)權(quán)的新型殺菌劑——20%截短側(cè)耳素懸浮劑和20%氯乙酰截短側(cè)耳素懸浮劑，防控水稻細菌性條斑病的防效在85%以上。

2018—2023年，我國創(chuàng)制農(nóng)藥新品種數(shù)量32個，占比54.2%；2024年截至目前，我國批準登記4個中國創(chuàng)制農(nóng)藥新品種，包括氟草啶、氟砜草胺、環(huán)丙氟蟲胺（僅限出口到柬埔寨）、吡唑喹草酯。

氟砜草胺為全新結(jié)構(gòu)的HPPD抑制劑類除草劑，通過抑制植物體中控制光合作用關(guān)鍵色素酶的活性達到雜草防治效果。對粳稻、秈稻均安全，應(yīng)用窗口期長。有效防除稗草、馬唐、千金子等禾本科雜草及部分闊葉雜草、莎草科雜草。與稻田其他除草劑無交互抗性，可有效解決抗ALS、ACCase的稗草、千金子等惡性禾本科雜草。氟砜草胺在環(huán)境中易降解，對非靶標生物安全，無環(huán)境風險；毒性低，無“三致”作用，無健康風險，無膳食風險。

氟草啶為新型結(jié)構(gòu)的PPO抑制劑，快速、高效、持效期長，徹底解決100多種雜草，可完全替代百草枯成為新一代非選擇性除草劑市場的領(lǐng)導者?？捎行Ы鉀Q抗草甘膦的牛筋草、小飛蓬、藜、闊葉風花草、通泉草等雜草。每畝有效成分用量降至克級別，即可實現(xiàn)快速、高效、徹底解決非耕地大部分雜草。2024年9月在國內(nèi)登記上市。

氟草啶突破性地拓寬了PPO抑制劑類除草劑對禾本科雜草的防效，尤其對抗性禾本科雜草表現(xiàn)更加優(yōu)異；對水生生態(tài)系統(tǒng)、地下水、土壤生物等風險極低，應(yīng)用場景更加廣闊。

生物農(nóng)藥創(chuàng)制具有鮮明的特殊性、復雜性、系統(tǒng)交叉性，生物農(nóng)藥創(chuàng)制需以基因編輯等新興生物技術(shù)以及人工智能等計算信息技術(shù)為引領(lǐng)，推進多學科協(xié)同與滲透、新技術(shù)交叉與集成、行業(yè)間跨界與整合，綜合提升創(chuàng)新研究水平，推動生物農(nóng)藥產(chǎn)業(yè)發(fā)展。

重點2：智能驅(qū)動原創(chuàng)分子骨架發(fā)現(xiàn)

整合藥效團連接碎片篩選、片段虛擬生長、分子骨架設(shè)計等技術(shù)，構(gòu)建快速、智能、精準的綠色農(nóng)藥分子設(shè)計技術(shù)體系，提升農(nóng)藥活性分子設(shè)計的效率。

針對農(nóng)業(yè)有害生物，利用生物信息學和人工智能算法等技術(shù)，構(gòu)建關(guān)鍵基因網(wǎng)絡(luò)、信號通路和必需基因三層次的潛在分子靶標挖掘與驗證體系，開展農(nóng)藥原創(chuàng)分子靶標的驗證工作。

整合利用手性農(nóng)藥合成技術(shù)，構(gòu)建溫和高效的協(xié)同催化體系，發(fā)展不對稱催化、酶催化、微通道反應(yīng)等新技術(shù)；建立手性農(nóng)藥活性分子的綠色高效手性合成技術(shù)和低碳生產(chǎn)體系；解析“新手性農(nóng)藥先導發(fā)現(xiàn)一高效及清潔制備一手性農(nóng)藥與靶標互作途徑”相互關(guān)聯(lián)的研究體系。

加強原創(chuàng)性靶標的研究、探索新作用機制以及推動產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用；推進新機制高活性綠色農(nóng)藥的分子設(shè)計、產(chǎn)品創(chuàng)制、作用機理研究以及田間應(yīng)用技術(shù)；實現(xiàn)我國農(nóng)藥創(chuàng)制的全創(chuàng)新鏈構(gòu)建與重大產(chǎn)品的產(chǎn)業(yè)化，保障農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的可持續(xù)性。

利用流式化學等技術(shù)，開發(fā)無害化、安全化和可循環(huán)利用的環(huán)保新工藝；構(gòu)建綠色高效的協(xié)同催化體系，發(fā)展化學催化、仿生催化、微通道反應(yīng)等農(nóng)藥制備新技術(shù)。運用高效突變酶，開發(fā)適配性強的底盤細胞，重構(gòu)目標農(nóng)藥的快速、清潔生物合成途徑和工藝路線。

利用人工智能、自動化感知算法等設(shè)計基于RNAi的活性成分，建立農(nóng)業(yè)病蟲害RNAi靶標基因的智能化篩選系統(tǒng)和小核酸低成本規(guī)?；a(chǎn)和純化工藝，研制新型環(huán)保且穩(wěn)定高效的dsRNA遞送系統(tǒng)。

利用農(nóng)藥制劑納米化技術(shù)將農(nóng)藥有效成分制成納米級顆粒或是借助于納米制備技術(shù)形成納米載藥體系，以增強藥效、提高農(nóng)藥利用率、減少農(nóng)藥用量，減輕對環(huán)境的影響。

利用人工智能、替代毒理學等技術(shù)，開發(fā)農(nóng)藥原位快速檢測方法，構(gòu)建農(nóng)藥殘留效應(yīng)風險、農(nóng)藥殘留毒理學評估新模型。研究農(nóng)藥和代謝物對作物、非靶標生物和環(huán)境基質(zhì)的生態(tài)毒性效應(yīng)及其機制，加快形成和發(fā)展農(nóng)藥新質(zhì)生產(chǎn)力。

利用物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、AI、5G和自動化提升農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率，推進智慧農(nóng)業(yè)和可持續(xù)發(fā)展；運用分子影像學技術(shù)研究作物生理和病蟲害，指導精準植保；整合農(nóng)藥行業(yè)數(shù)據(jù)以支持決策、監(jiān)管、市場和創(chuàng)新，實現(xiàn)科學管理和用藥。

資料來源：農(nóng)藥資訊網(wǎng)

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