■本報記者 常凱 山西省是全國(guó)害蟲重發(fā)省份之一，爲了應對(duì)這(zhè)一災害，大量的化學(xué)農藥被(bèi)應用于農業生産中，長(cháng)期的化學(xué)防治導緻害蟲抗藥性日益嚴重、防治效果持續下降，對(duì)我省作物優質增産構成(chéng)了巨大威脅，還(hái)造成(chéng)了環境污染及農藥殘留等問題，危害到人類健康。因此，研發(fā)害蟲綠色防控新技術及綠色農藥新産品成(chéng)爲當今植保科技工作者的重要使命。針對(duì)這(zhè)一需求，2022年核酸生物農藥山西省重點實驗室（以下簡稱“實驗室”）應運而生。實驗室圍繞山西省農作物主要害蟲核酸綠色精準防控，開(kāi)展基礎研究與應用基礎研究，提升了我省害蟲高效綠色防控、技術創新與推廣應用能(néng)力，有力地推動了我省乃至全國(guó)核酸生物農藥産業發(fā)展。

用科技推動蟲害綠色防控

農藥是現代農業保障糧食安全的重要“武器”。數據顯示，我國(guó)每年各類病蟲害造成(chéng)經(jīng)濟損失超千億元，而通過(guò)使用農藥，每年可挽回糧食産量損失達1400億千克。由此可見，作爲重要的農業生産資料，農藥在保障農業增産增收方面(miàn)發(fā)揮了重要作用。然而，傳統化學(xué)農藥像一把“雙刃劍”，在控制病蟲害的同時(shí)，對(duì)空氣、水體、土壤等環境和生物産生污染。因此，研發(fā)對(duì)人類健康安全無害，對(duì)環境友好(hǎo)的綠色農藥就(jiù)成(chéng)爲現代農業“提質增效”的關鍵。

爲适應我省現代農業發(fā)展以及農藥減量增效國(guó)家重大需求，實驗室依托山西大學(xué)應用生物學(xué)研究所、山西大學(xué)合成(chéng)生物學(xué)學(xué)院及ESI全球排名前1%學(xué)科（植物與動物學(xué)、農業科學(xué)）等資源優勢，積極開(kāi)展核酸生物農藥研究與技術開(kāi)發(fā)，承擔國(guó)家自然科學(xué)基金重點項目、科技部重點研發(fā)中埃國(guó)際合作項目、國(guó)家自然科學(xué)基金中德國(guó)際合作項目等國(guó)家級重點項目10餘項。依托這(zhè)些研究項目，實驗室逐漸發(fā)展成(chéng)爲集害蟲蛻皮發(fā)育機制研究、殺蟲核酸分子靶标設計、核酸農藥生物合成(chéng)、核酸防控技術創新與示範爲一體的綜合研發(fā)平台，爲害蟲核酸綠色精準防控提供前沿技術，爲構建我省經(jīng)濟高效、智能(néng)安全的綠色農藥産業技術體系打下堅實基礎。

精确定位害蟲基因弱點

“‘核酸’作爲生命的最基本物質之一，在害蟲防治領域有著(zhe)重要作用。2008年，國(guó)際上就(jiù)首次提出基于RNA幹擾的害蟲防治新理念，其具有殺蟲靶标專一性和環境安全友好(hǎo)性等特點，後(hòu)被(bèi)國(guó)際公認爲是新一代殺蟲劑的核心技術。研制核酸生物農藥，首先需要找到相應的分子靶标，這(zhè)樣才能(néng)做到有的放矢，爲此近些年國(guó)際上很多團隊加入了這(zhè)場分子靶标研發(fā)争奪戰中，而我們實驗室前期在這(zhè)方面(miàn)取得了不少進(jìn)展。”實驗室主任張建珍教授介紹到。

▲實驗室科研

實驗室負責人將(jiāng)這(zhè)場靶标争奪戰描述得十分輕松，實際上，要尋找到合适的分子靶并不容易。原創性分子靶标發(fā)現被(bèi)列爲中國(guó)科協發(fā)布的60個重大科學(xué)問題和工程技術難題之一，也是中國(guó)科學(xué)院和中國(guó)工程院發(fā)布的農業領域中的卡脖子問題之一。爲了突破這(zhè)一瓶頸，實驗室圍繞我國(guó)糧食和經(jīng)濟作物重大蟲害防控需求和核酸農藥創制過(guò)程中的相關難題，聚焦害蟲蛻皮發(fā)育過(guò)程中的關鍵基因，在害蟲表皮發(fā)育與調控、功能(néng)基因研究、殺蟲機理及新靶标挖掘、轉基因抗蟲植物、蟲生真菌、害蟲生物防治等方面(miàn)建立了系統研究體系，形成(chéng)了害蟲蛻皮發(fā)育機制、殺蟲核酸分子靶标設計、核酸農藥生物合成(chéng)、核酸防控技術創新與示範等四個主要研究方向(xiàng)。

截至目前，實驗室已初步建立了完整的靶标發(fā)掘、功能(néng)解析及原創性核酸農藥靶标研發(fā)技術平台，助力解決綠色農藥靶标鑒定與創制過(guò)程中的技術瓶頸問題，爲我省乃至我國(guó)核酸農藥創制提供了衆多原創性分子靶标，加快了核酸農藥知識和技術創新體系的發(fā)展進(jìn)程，使我省綠色核酸農藥創制研究在總體上達到了國(guó)内同行一流水平，并在國(guó)際上具有較強的影響力。

讓科研成(chéng)果服務實際生産

得益于在RNA幹擾害蟲治理方面(miàn)持續創新研究，實驗室積累了豐富的研究經(jīng)驗，并構建了一系列技術平台，取得了系列研究成(chéng)果。實驗室先後(hòu)承擔國(guó)家自然科學(xué)基金重點項目“重要農業害蟲RNA幹擾效率差異機制研究”，科技部國(guó)家重點研發(fā)計劃項目——政府間國(guó)際科技創新合作專項“納米核酸農藥制備及其在害蟲防治中的應用”、國(guó)家十三五重點研發(fā)項目骨幹課題“昆蟲RNA幹擾靶基因篩選及作用機制研究”、國(guó)家十四五重點研發(fā)項目骨幹課題“害蟲特有生物合成(chéng)途徑關鍵膜蛋白及其三維結構”和“飛蝗型變機理與操縱”等國(guó)家級重點類項目。

▲殺蟲分子靶标在害蟲防治中的應用

其中，“納米核酸農藥制備及其在害蟲防治中的應用”是2023年度獲批的科技部重點研發(fā)項目，該項目在前期獲得殺蟲dsRNA分子靶标的基礎上，實驗室重點解決核酸農藥的穩定性和遞送問題，通過(guò)中埃合作，獲得荷載核酸量高的天然納米材料，將(jiāng)前沿的納米技術和RNA幹擾技術結合，研發(fā)了納米核酸農藥，跻身國(guó)際核酸農藥賽道(dào)，提升了我國(guó)在植保領域的國(guó)際地位及在一帶一路國(guó)家中的引領帶動作用。

目前，實驗室針對(duì)飛蝗、蚜蟲、玉米螟、小地老虎和葉甲等重要農業害蟲進(jìn)行RNA幹擾研究，獲得了大量可應用到農業生産中進(jìn)行害蟲防控的核酸靶标分子，已獲批授權發(fā)明專利15項，其中轉化3項，發(fā)表相關研究論文50餘篇。研究成(chéng)果提升了我省農業整體科研水平和綜合競争力，爲核酸農藥的研發(fā)創制和推廣應用提供了重要的技術支撐。

爲核酸農藥産業鋪平道(dào)路

張建珍說(shuō)：“核酸農藥已被(bèi)公認爲農藥發(fā)展史上的第三次革命，作爲一種(zhǒng)新型的有害生物防治策略，核酸農藥本身技術雖然‘年輕’，卻有著(zhe)極大的發(fā)展潛力，面(miàn)對(duì)這(zhè)一科技領域的新興事(shì)物，我們科研人員需要開(kāi)拓視野，與同行一起(qǐ)尋求技術突破。因此實驗室積極推動科技創新和國(guó)際合作交流，促進(jìn)科技成(chéng)果轉化落地，促進(jìn)農業害蟲綠色防控前沿技術的發(fā)展，推進(jìn)綠色核酸農藥生物合成(chéng)、産品研發(fā)與示範，推動核酸生物農藥産業化、規模化應用，深化核酸農藥領域産學(xué)研融合，讓科技創新成(chéng)果服務于綠色農業發(fā)展。”

▲省政協領導聽取核酸生物農藥研發(fā)進(jìn)展

目前，在團隊科研人員的共同努力下，實驗室與美國(guó)堪薩斯州立大學(xué)建立了長(cháng)期的合作交流，圍繞害蟲RNA幹擾機制開(kāi)展了系列研究，研究目前處于國(guó)内領先和國(guó)際一流水平。在國(guó)家自然科學(xué)基金委中德國(guó)際合作項目和國(guó)際交流項目的資助下，實驗室與德國(guó)圖賓根大學(xué)等單位合作，開(kāi)展了害蟲表皮發(fā)育機制研究，共同發(fā)現了多個用于核酸生物農藥研發(fā)的殺蟲分子靶标。此外，實驗室還(hái)與埃及亞曆山大大學(xué)等單位圍繞高效殺蟲分子靶标運載體系的建立開(kāi)展國(guó)際合作，加快了納米核酸農藥的研發(fā)，提升了中埃雙方在植保領域的國(guó)際競争力。

随著(zhe)實驗室科研成(chéng)果持續産出，爲我省核酸生物農藥産業建設鋪平了道(dào)路。實驗室將(jiāng)進(jìn)一步在戰略性、關鍵性重大技術領域深入研究，争取更大突破，以成(chéng)果轉化破解地方發(fā)展瓶頸，讓科技創新引領高質量發(fā)展，爲核酸生物農藥産業化和害蟲綠色防控提供技術儲備和人才支撐，爲山西加快轉型發(fā)展、奮進(jìn)“兩(liǎng)個基本實現”目标提供科技和智力支撐。