绿色农药成当前国际农药研究的发展潮流

随着社会的进步，人们的环保意识逐日增强。一方面，是人们的普遍素质的提高，使得人们开始觉得环境的保护其实是在为自己做贡献，为子孙后代做贡献；另一方面，是因为近几年，环境破坏后大自然已开始向我们报复：美国新奥尔良遭遇飓风卡特里娜，海平面上升，冰川融化，导致的生物能够活动的范围日益减少，沿海城市危在旦夕。这样的一种局面，使得大家被迫开始关注环境，开始保护环境。当然，在环境破坏中，还有一种是土壤的污染，包括垃圾的随意丢弃和化肥农药的施用，都对土壤造成一定的破坏。农药能够保护植株免除虫害，但同时给坏境造成了一定的压力。土壤性质的好坏，业内一般会使用测土仪，它能够准确快速地测出速效氮、速效磷、有效钾、有机质等含量，以此来评判土壤环境，进而指导作物施肥。当然，农药的另一危害更为严重，可直接影响到人类的身体健康，就像前段时间发生的毒豇豆事件，水果蔬菜等农药残留如果达到一定的量，就会对人类的身体造成一定的影响，病变，久了就会致病。也正因此，开发绿色农药迫在眉睫。国际农药研究已经把目光放到开发绿色农药上，我们可以期待，未来，我们就能到吃到更多无公害的蔬菜水果。

在国家自然科学基金项目的连续资助下，华中师范大学教授杨光富及其合作者在农药分子设计方法学研究方面取得了重要进展。日前，相关研究成果发表在《美国化学会志》(JACS)上。由此可见，农药研究已经引起了广大科学工作者的青睐。

绿色农药多由从生物体内提取的有效物质、活性物质组成，或是生物源的合成农药。其具有毒性低、选择性强和残留少的优点，但不少绿色农药也因杀虫谱窄、杀虫速率低，害虫有抗药性等缺陷，导致推广应用效果并不佳。

近年来，为加强粮食安全和环境保护的需要，我国高度重视绿色农药的设计与合成，国家自然科学基金委员会曾立项资助过多个绿色农药方面的重点项目。科技部也先后立项资助了两个绿色农药方面的“973”计划项目。杨光富曾先后参加过两个绿色农药方面的国家自然科学基金重点项目，都取得了不错的成果。

因为有了很好的研究基础，他又得到了科技部第一个绿色农药方面的“973”计划项目――“绿色化学农药先导结构及作用靶标的发现与研究”。该项目在结题验收时被评为优秀，课题组的研究成果也被选为结题验收时的三项代表性成果之一。因为研究成绩突出，杨光富又被选为绿色农药方面第二个“973”计划项目的负责人。

杨光富的研究工作主要集中在农药分子设计与合成方面，围绕农药活性分子与靶标间的选择性相互作用，以活性构象为核心，利用有机合成技术、分子模拟技术、分子生物学技术，针对绿色农药的高效性、高选择性和反抗性，分别发展了三条农药分子设计策略，以此三条策略为指导，设计出了系列绿色农药先导结构和化合物，并创制出一种新型绿色杀菌剂“苯噻菌酯”。

发展绿色化学农药是新农药创制研究的必然趋势。农药分子要实现绿色化，除了低毒、低残留以及环境相容性好等特征之外，还必须要求达到超高效，即用量低(亩用量通常在10克以下)。因此，提高农药分子(化学小分子)的生物活性强度是降低农药使用量、使农药实现绿色化的一个重要前提。而如何提高农药分子的生物活性强度则是农药分子设计学家所面临的一个重要挑战。

杨光富领导的研究组与清华大学教授吴嘉伟研究组、美国肯塔基大学教授湛昌国研究组合作，发展了一种通过优化化学小分子与生物大分子活性腔中的构象柔性残基之间相互作用来提高农药分子生物活性强度的分子设计策略，针对细胞色素bc1复合物(生物大分子)成功设计得到了一种活性强度比母体化合物提高520多倍的抑制剂(化学小分子)。该化合物不仅具有高活性，而且还具有解离速率慢的特点，因此，可作为一种高活性探针分子用于深入研究细胞色素bc1复合物的生物学功能，同时也可以作为开发农药和药物的新先导化合物。

该项研究为从化学小分子与生物大分子选择性相互作用的角度开展农药先导结构优化提供了新的思路，对药物分子设计也具有较好的借鉴意义。此外，该项研究中化学小分子与靶标的结合自由能理论计算结果与实验结果之间表现出高度线性相关，表明其分子模拟研究具有较高的精度。

《美国化学会志》审稿人认为，这是一项非常有意义的研究工作，也是第一次通过基于结构的合理化途径设计获得活性达到亚纳摩尔级别的bc1复合物抑制剂。论文发表后受到国际同行的关注，细胞色素bc1复合物研究领域的著名结构生物学家美国SUNY Upstate Medical University的Edward A. Berry教授以及美国NIH国家癌症研究所的Xia Di教授均来信索要样品，希望开展合作研究。