瞻觀前沿

近日，浙江大學(xué)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院/附屬第四醫(yī)院郭江濤研究員團(tuán)隊(duì)與浙江大學(xué)醫(yī)學(xué)院/良渚實(shí)驗(yàn)室的徐浩新教授團(tuán)隊(duì)、中國(guó)科學(xué)院分子植物科學(xué)卓越創(chuàng)新中心范敏銳研究員團(tuán)隊(duì)、浙江大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬第四醫(yī)院/浙江大學(xué)一帶一路國(guó)際醫(yī)學(xué)院/浙江大學(xué)國(guó)際健康研究院蘇楠楠研究員團(tuán)隊(duì)合作，選取遺傳學(xué)的經(jīng)典模式動(dòng)物果蠅為研究對(duì)象，首次解析了味覺(jué)受體GR的三維結(jié)構(gòu)，闡明了糖分子激活GR的分子機(jī)制，解開(kāi)了果蠅感知甜味的秘密。這項(xiàng)工作于北京時(shí)間2024年2月2日以長(zhǎng)文形式在線發(fā)表于國(guó)際頂級(jí)期刊《科學(xué)》。

郭江濤研究員表示:這個(gè)過(guò)程簡(jiǎn)單地說(shuō)就是，GR在細(xì)胞膜上形成一個(gè)孔道，糖分子結(jié)合到GR上之后，這個(gè)孔道就變大了，細(xì)胞外的陽(yáng)離子就可以進(jìn)入細(xì)胞，產(chǎn)生電信號(hào)。這樣糖分子就能被味覺(jué)系統(tǒng)感受到。

為了揭示糖分子結(jié)合如何引起GR通道孔道開(kāi)放，研究人員引入了一個(gè)組成型激活突變體GR43a-I418A，成功獲得了結(jié)合果糖的開(kāi)放態(tài)的GR43a的結(jié)構(gòu)。原來(lái)，果糖分子結(jié)合到GR43a配體結(jié)合結(jié)構(gòu)域LBD后，引起跨膜螺旋S5和S6朝向配體結(jié)合口袋中心移動(dòng)，LBD的這種收縮移動(dòng)通過(guò)S5和S7之間的氫鍵和疏水相互作用傳遞到組成中央孔道的S7b，引起了S7b的彎曲。隨著S7b彎曲，GR43a的中央孔道打開(kāi)，細(xì)胞外的陽(yáng)離子得以進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)，從而產(chǎn)生電信號(hào)。果蠅感知甜味的謎底由此揭開(kāi)。

研究成果不僅系統(tǒng)地闡明了糖分子如何結(jié)合并激活果蠅甜味受體的分子機(jī)制，而且有助于未來(lái)指導(dǎo)開(kāi)發(fā)新型害蟲(chóng)引誘劑或驅(qū)蟲(chóng)劑，用于防治害蟲(chóng)。除了感受味覺(jué)，GR及其相近的嗅覺(jué)受體OR蛋白還可以感受信息素、溫度、光等多種化學(xué)和物理信號(hào)。因此，專家們認(rèn)為，GR的這項(xiàng)工作打開(kāi)了一扇大門，為進(jìn)一步研究昆蟲(chóng)感知外界信號(hào)的分子機(jī)制打下了基礎(chǔ)。

技術(shù)價(jià)值觀察

當(dāng)我們深入研究昆蟲(chóng)感知外界信號(hào)的分子機(jī)制時(shí)，不僅可以幫助我們了解果蠅甜味受體的工作原理，還可以為農(nóng)業(yè)農(nóng)藥產(chǎn)業(yè)鏈的發(fā)展提供新的思路。通過(guò)對(duì)昆蟲(chóng)感知機(jī)制的深入了解，我們可以針對(duì)害蟲(chóng)的行為習(xí)性和感知特點(diǎn)，開(kāi)發(fā)出更加精準(zhǔn)、高效的害蟲(chóng)引誘劑或驅(qū)蟲(chóng)劑。這將有助于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中更加有效地防治害蟲(chóng)，提高作物產(chǎn)量和質(zhì)量。

農(nóng)業(yè)農(nóng)藥產(chǎn)業(yè)鏈的上游主要為苯、烯烴、醇、酯類等化工原料，通過(guò)合成加工成為中游的農(nóng)藥中間體、農(nóng)藥原藥。最終生成不同配比的制劑，終端應(yīng)用于下游的農(nóng)林牧業(yè)及非農(nóng)等領(lǐng)域。

宏觀市場(chǎng)環(huán)境

政策歷程圖

根據(jù)我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)十二五計(jì)劃至十四五規(guī)劃，國(guó)家對(duì)農(nóng)藥行業(yè)的政策經(jīng)歷了從治理農(nóng)藥、化肥和農(nóng)膜等面源污染到農(nóng)藥使用量零增長(zhǎng)再到綠色農(nóng)業(yè)的變化。推動(dòng)農(nóng)藥行業(yè)綠色發(fā)展，規(guī)范農(nóng)藥使用行為。

生物化學(xué)農(nóng)藥主要登記類型為植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑類產(chǎn)品

我國(guó)登記的生物化學(xué)農(nóng)藥產(chǎn)品中，登記量較多的產(chǎn)品為赤霉酸、氨基寡糖素、萘乙酸、香菇多糖等，分別達(dá)168個(gè)、66個(gè)、62個(gè)與42個(gè)，主要登記類型為植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑類產(chǎn)品。

化肥農(nóng)藥零增長(zhǎng)目標(biāo)下生物農(nóng)藥市場(chǎng)潛力較大

2015年以來(lái)，農(nóng)業(yè)農(nóng)村部頒布開(kāi)展化肥農(nóng)藥使用量零增長(zhǎng)相關(guān)政策。農(nóng)業(yè)農(nóng)村部開(kāi)展高效低風(fēng)險(xiǎn)農(nóng)藥替代化學(xué)農(nóng)藥行動(dòng)，2020年，高效低風(fēng)險(xiǎn)農(nóng)藥占比超過(guò)90%。

根據(jù)十四五規(guī)劃提出的農(nóng)業(yè)綠色發(fā)展指標(biāo)，水稻、小麥、玉米三大糧食作物農(nóng)藥利用率從2020年的40.6%，提高到2025年的43%。預(yù)計(jì)政策支持下，我國(guó)生物農(nóng)藥市場(chǎng)潛力較大。

中國(guó)農(nóng)業(yè)農(nóng)藥技術(shù)賽道熱力圖

根據(jù)產(chǎn)業(yè)熱力圖顯示，目前農(nóng)業(yè)農(nóng)藥關(guān)鍵技術(shù)強(qiáng)相關(guān)的城市集群主要集中在華東地區(qū)，尤其是山東省成為重點(diǎn)發(fā)展區(qū)域。這些城市群已投入大量政策、資金、環(huán)境和人才資源用于農(nóng)業(yè)農(nóng)藥，成為潛在的農(nóng)業(yè)農(nóng)藥技術(shù)發(fā)展中心。根據(jù)熱力圖的分布，山東省濰坊市有極大的可能性成為農(nóng)業(yè)農(nóng)藥技術(shù)的先導(dǎo)區(qū)域。重點(diǎn)關(guān)注山東省濰坊市、煙臺(tái)市、云南省昆明市等地的相關(guān)企業(yè)，以及這些地方對(duì)農(nóng)業(yè)農(nóng)藥產(chǎn)業(yè)發(fā)展的投資環(huán)境和潛力市場(chǎng)。

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標(biāo)簽： 農(nóng)藥 浙江大學(xué) 農(nóng)業(yè) 隨筆