农药分子设计研究的三个阶段

国家投资2200万元期望解决高毒农药问题
本报讯由大连理工大学钱旭红教授担任首席科学家的“绿色化学农药先导结构及作用靶标的发现与研究”项目,近日获得国家科技部“973”计划立项,并获得科研专项基金2200万元。这一科研项目将有望使长期困扰我国农业发展的高毒农药问题得以逐步解决。
传统农药的毒副作用一直是发展绿色农业的大敌。作为农业大国,我国目前农药年产量50万吨,位居世界第二。今年上半年,有关部门对23个大中城市的蔬菜农药残留检测发现,药残超标的竟接近五成。研制超高效、安全无公害的新型绿色农药是我国农药发展的当务之急。
钱旭红教授自2000年9月担任理工大长江学者奖励计划特聘教授以来,一直在从事这方面的研究。该项目计划用5年时间建立一套计算机辅助分子设计平台,利用虚拟筛选减少药物发现的工作量;同时,借助基因组学、蛋白质组学等现代生物技术,解读、利用病虫草害与人的作用靶标差异,采用新的化学手段发现绿色农药“候选者”。
据了解,“973”计划是国家重点基础研究发展计划的简称,项目实行首席科学家领导下的项目专家组负责制。

90年代初,杨华铮教授又率先在国内开展了基于靶标结构的农药分子设计研究,针对光合作用光系统Ⅱ反应中心D1蛋白的三维结构,设计合成了一系列具有高效除草活性的电子传递抑制剂。在此期间,她还将将3D-QSAR研究引入到农药分子设计中。2003年,她又主编了国内第一本《农药分子设计》教材,由科学出版社。

该阶段以钱旭红为首席科学家的农药“973”项目《绿色化学农药的先导结构及作用靶标的发现与研究》、《分子靶标导向的绿色化学农药创新研究》的相继实施,推动了农药分子设计研究的蓬勃发展。目前,采用农药分子设计技术开展新农药创制成为我国农药研发的主流。

第二阶段:逐步推广阶段(1990—2003)

南开大学杨华铮教授从日本农药化学之父Toshio
Fujita实验室进修回国后,就将QSAR研究引入到农药的分子设计与优化中,并利用QSAR理论成功创制出新型有机磷除草剂H-9201,这是我国农药工作者真正意义上通过理论指导而设计出的第一个农药品种。

实际上,由于我国的农药工业是从仿制开始的,主要任务就是工业合成。因此,这与一般意义上的化工是没有显著区别的。我国真正开始农药分子设计研究的历史还很短,也就40多年的时间,其发展历程大致可分为3个阶段。