从原创性成果在《自然》上发表，到签下第一笔5000万元的专利实施许可协议，只过去了两年。

“这个过程看上去很快，其实积淀了5年时间。这是我们团队做的一个比较顺利的研发成果。”中国农业科学院植物保护研究所（以下简称植保所）研究员杨青笑着告诉《中国科学报》。在杨青整洁、敞亮的办公室墙上，挂着她和一届届毕业生的合影，他们的笑容非常灿烂。

杨青在实验室

  ?

2022年9月，《自然》在线发表了杨青团队首次解析几丁质合成酶的催化机制，并阐明尼克霉素抑制几丁质生物合成机制的相关研究成果。这是我国农药研究领域首篇发表在《自然》的论文。

一年后，杨青团队又发现脂质几丁质寡糖水解酶如何破坏植物与共生微生物的关系。又过了一年，基于这项论文成果而开发的靶向真菌几丁质修饰酶抑制剂，授权给河北中保绿农作物科技有限公司实施生产。如今，这一全球首创的新型绿色农药已经进入农药登记阶段，5年内有望走向市场。

杨青团队成员在田间作业

  ?

始于“好奇”的科研马拉松

2003年，杨青在一本欧洲期刊FEBS Journal上发表了关于昆虫表皮几丁质合成的论文。这项看似基础的研究，却在20多年后催生出一款颠覆性绿色农药。

几丁质广泛存在于真菌、节肢动物、软体动物、环节动物、腔肠动物和原生动物中，却不会在植物和哺乳动物体内合成。科学家一直试图解开几丁质生物合成的奥秘。

“当时纯粹是为了探索生物学的奥秘，没想到几丁质会成为贯穿我科研生涯的关键词。”杨青回忆道。她最初的研究对象是昆虫表皮结构，但随着团队发现几丁质合成机制在真菌、线虫等病原体中高度保守，研究视野逐渐拓宽。

“当我们开始理解不同生物之间相似的东西，就发现很多机制是相通的，越做越好玩！”杨青说，年轻的科研工作者总想快速创新，但真正的突破往往源于长期积累。只有在十几年的科研积累之后，才能了解哪些问题很重要、哪些问题需要突破、哪些问题很难解决，从而找到真正的创新点。“基础理论的创新需要沉淀。”

就这样，她把大部分精力投入几丁质的研究。几丁质是由N-乙酰氨基葡萄糖构成的天然生物高分子，其生物合成对大量生物的生存和繁殖至关重要，这些生物也包括许多严重危害农业生产的害虫、病原真菌和卵菌等。

施用农药每年可为我国减少约1000亿元直接经济损失，但农药毒性和病虫害产生的抗药性也带来了严峻挑战。杨青告诉《中国科学报》，加速研发安全、具有新作用机制的农药是有效解决途径，其科学问题的核心在于农药分子靶标。而几丁质合成酶是创制高效、安全、生态友好农药的重要靶标之一。

然而，过去50年，全球各国投入大量人力、物力，却始终没有研发出靶向几丁质合成酶的绿色农药。其中一个重要原因就是缺乏准确的几丁质合成酶的三维结构信息。

从理论到应用：“广谱性”的豪赌

“我们对没有解决的几丁质合成酶的科学问题一直很清楚，所以能在技术成熟的时候，直奔这个问题去找答案。”杨青说。2020年，他们成功解析了几丁质合成酶的三维结构。

通常情况下，拿到这样的结果往往会优先考虑发论文。然而，杨青觉得这个成果有应用前景，并不着急发表论文。杨青说，很多科研人员没有意识到，在没有专利保护的前提下发论文，有可能被别人捷足先登申请专利，以致丧失成果转化的主动权。

很快，杨青团队在实验中发现，一种小分子化合物能精准抑制病原真菌的几丁质酶活性，同时激活植物免疫系统。

杨青指导团队成员开展几丁质脱乙酰基酶的抑制剂筛选工作

  ?

更令人振奋的是，田间试验表明，该化合物对小麦、水稻、玉米等主粮作物的真菌病害均表现出广谱抗性，特别是对锈病和白粉病表现更为优异。“农药的黄金标准就是广谱且低毒，我们预感这次抓到了‘王牌’。”杨青说。

安全性是另一张王牌。杨青团队对该化合物进行了哺乳动物、鸟类及水生生物毒性测试，结果显示其安全性远超传统化学农药。“农药残留一直是消费者的心结，我们想让‘零残留’变成常态。”杨青说。

农药研发不仅需要实验室数据，更依赖田间实战智慧。杨青团队发现，药剂必须在病害发生前施用才能发挥最佳效果。“农民习惯见病才打药，而我们的药得在病侵之前施用，才能激发植物自身的免疫反应。所以我们必须摸透病害发生规律，还得反复培训农户。”杨青说。

一位新疆农户反馈：“往年葡萄霜霉病要打五六次药，用了杨老师的药后，病害明显少了，果子也更水灵。”类似的事例积累让团队信心倍增。

2022年，杨青团队以“抗真菌小分子化合物及其应用”为核心技术申请国内发明专利，仅用不到一年时间便获批。“专利审查员认为这项技术应用潜力巨大。”杨青坦言。

同时，他们迅速进行分子结构改良，力图通过新专利构建起“防护网”。

2023年，一项关键突破发表在《自然-通讯》——杨青团队揭示了真菌分泌的脂质几丁质寡糖水解酶如何破坏植物与共生微生物的关系，从而加剧病害。“这就像病原体自带的‘生物武器’。”杨青比喻道。

通过10多年的持续攻关，杨青团队先后在《自然》《自然-通讯》《自然-微生物》等国际期刊上发表多篇研究论文，揭示植物病原菌的几丁质代谢过程和靶向与抑制机理。这些重大理论的突破为靶向病虫害几丁质相关的生物学过程、开发人畜安全的绿色农药奠定了核心基础。

站在“原创”的肩膀上

2023年，杨青团队和植保所所办企业——河北中保绿农作物科技有限公司开始了密切接触，合力推动靶向几丁质合成酶的绿色农药的成果转化。杨青说：“所办企业沟通效率高，且有政策支持。他们承担了很多推广工作，能让我们更加专注于基础研究。”

2024年9月，双方签订了5000万元的专利实施许可协议。协议签订后，该公司将采用“分期支付+销售分成”模式分阶段履行合同，预计5年内可取得农药登记证。

植保所所长陆宴辉介绍，该公司是植保所的全资公司，也是研究所科研创新的重要组成部分。该公司第一时间组织开展了真菌几丁质脱乙酰基酶抑制剂的成果转化工作。目前，他们的绿色农药被全国农药标准化技术委员会命名为“抗菌肟”，并完成了原药、制剂样品封样及企业标准工作制定。

2024年6月，研究团队在内蒙古海拉尔开展抗菌肟防治小麦赤霉病的无人机飞防实验。受访者供图

  ?

当前，该公司正在开展原药和制剂的产品化学、毒理、环境、药效和残留试验。田间表现出优异的防治效果，可有效防治多种主粮作物及经济作物的真菌病害。

“这是全球首例针对几丁质生物学过程的原创性生物农药分子，是基础理论研究到成果转移转化的范例。”陆宴辉说。

中国工程院院士、华东师范大学校长钱旭红指出，当前我国农业技术发展以改进型为主，亟须具备顶层设计思维的颠覆性技术体系。这类技术应能解决单一核心问题并带动产业链整体升级，从而真正实现绿色发展目标。

杨青团队的重大成果，从原始理论创新到农药产业化迈出了关键一步。该成果为农药创制提供了重要的颠覆性新靶标，靶向筛选发现了新农药分子，是生物化学农药、植保学科、绿色产业发展的重要里程碑。

钱旭红认为，这一成果跳出了传统农药依赖神经毒性或能量代谢抑制的路径，从底层逻辑上重构了绿色农药研发范式，实现了靶标发现向农药分子创制的闭环，为新农药研究提供了重要范例。

统计数据显示，当前，我国农作物病虫害年均发生面积达60亿亩次，传统防治手段面临抗药性加剧、药效衰减等挑战。全国农业技术推广服务中心首席专家刘万才指出，杨青团队研发的新型农药在小麦条锈病、白粉病等重大病害防治中展现了显著优势，其作用机理突破现有杀菌剂框架，对稻瘟病等疑难病害同样具有防控潜力。

中国农业科学院副院长孙坦表示，颠覆性成果源自强大的长期基础研究。此次成果转化展示了从基础理论突破到成果转化的完整路径，探索出一条“科研院所主导、企业深度参与”的高效转化路径。

几丁质的故事远未结束。杨青期待着农药登记证加速落地，届时，年产百吨级的生产线将正式启动。

《中国科学报》(2025-02-17第4版综合)