Китай: Очакват ни десетки видове нови зелени пестициди!

Пестицидите са стратегически продукти, които могат да осигурят продоволствената сигурност. Без тях посевите биха намалили с повече от 30% всяка година. Безопасните и екологично чисти ПРЗ-та са от съществено значение за продоволствената сигурност, здравето на хората и устойчивото развитие на селското стопанство.

На 21 септември екипът на професор Yang Qing и неговите сътрудници публикуваха изследване в международно известното академично списание „Nature“. Отне му почти 15 години, за да завърши това изследване. Тази статия изследва Cryo-EM структурата на хитинсинтетазата от Phytophthorasojae. Той разкри за първи път пълния процес на биосинтеза на хитин, в три стъпки: свързване на ензима към субстрата, удължаване на новосъздадената хитинова верига и освобождаване на продукта. Изяснен е механизмът за инхибиране на биосинтезата на хитин от никкомицини.

През последните години тази статия е един от най-важните фундаментални научни постижения в областта на глобалното производство на пестициди.

Тя предоставя ключова информация за разработването на зелени пестициди, насочени към синтеза на хитин, и прави точно разработване на нови зелени пестициди, използващи хитинсинтетаза като молекулярна цел, научна и осъществима схема, която има важна теоретична и приложна стойност.

Това изследване също се счита за крайъгълен камък в областта на изследванията на пестицидите, постигайки пробив в основните данни и осветлява перспективата за прецизен дизайн на нови зелени пестициди. Въз основа на това изследване в бъдеще може да бъдат създадени десетки или дори стотици нови пестициди, които ще донесат милиарди долари на пазара.

Промишлеността има нужда от нови зелени пестициди

Използването на пестициди намалява преките икономически загуби, но токсичността на пестицидите и устойчивостта към вредители и болести ги превръщат в сериозни предизвикателства. Ускоряването на научноизследователската и развойна дейност на пестициди с безопасен и нов начин на действие е ефективен начин за решаване на проблема.

Ключа на научния проблем се крие в молекулярните мишени на пестицидите, тоест биологичните макромолекули, които свързват молекулите на пестицидите в тялото на вредителите и болестите, за да накарат молекулите на пестицидите да упражняват своите ефекти.

В момента 70% от широко използваните инсектициди в света са насочени само към 5 молекулярни цели, а 60% от широко използваните фунгициди са насочени само към 3 цели.

Дългосрочната употреба на пестициди, които са насочени към една цел, лесно ще доведе до висока устойчивост на вредители и болести и в крайна сметка ще доведе до неспособност на пестицидите да контролират популацията от вредители и болести, което води до редки огнища на вредители и болести. Това също е основен проблем, пред който е изправено глобалното земеделие в борбата си с вредителите.

Хитинът е естествен биополимер, съставен от N-ацетил-D-(+)-глюкозамин, и неговата биосинтеза е от съществено значение за оцеляването и възпроизводството на голям брой организми, включително много вредители, патогенни гъбички и оомицети, които сериозно увреждат селскостопанската продукция.

Хитинът не се среща в растения и бозайници, така че хитин синтетазата е една от важните цели за разработването на ефективни и екологични пестициди.

От 70-те години на миналия век хората последователно разработват съединения, които могат да инхибират синтеза на хитин. Тези съединения също са показали голямо приложение и пазарна перспектива като фунгициди и инсектициди.

Въпреки това, през последните 50 години, въпреки многото човешки ресурси и ентусиазъм, страните по света се опитват да разработят повече видове и по-ефективни зелени пестициди, но напредъкът е бавен. Една от важните причини е липсата на точна триизмерна структурна информация за хитинсинтетазата. Връзката структура-функция на хитин синтетазата не е ясна, което сериозно възпрепятства проектирането на нови пестициди за този ензим.

Янг е бил посветен на изследването на биологията на хитин от дълго време и е натрупал изобилие от знания в синтеза, хидролизата и модификацията на хитин.

Резултатите предоставят ключовата информация за молекулярната целева структура за разработването на безопасни зелени пестициди за хора и животните, и предоставят ново решение за контрол на устойчивостта на вредителите и болестите към съществуващите пестициди.

Qian от CAE посочи, че проучването е пробило почти 50-годишно затруднение в развитието в областта на хитиновите пестициди. Анализът на моделите на свързване на хитин синтетаза към субстрати, продукти и инхибитори в атомен мащаб осигурява етап за реализацията на мечтата за щадящи околната среда пестициди, която не е била реализирана от десетилетия чрез прецизен дизайн на зелен пестицид, базиран на структурата на хитин синтетаза. Запазването на механизма на синтеза на хитин при вредители и болести прави хитин синтетазата важна като молекулярна цел на зелените пестициди. Това изследователско постижение е крайъгълен камък, показващ нивото на изследване на пестицидите