有没有一种能够精准打击，且绿色安全的高效农药？随着现代生物科学的发展，针对农业害虫的“靶向农药”，为农业植保领域带来了新的契机。记者从中国农业科学院深圳农业基因组研究所（岭南现代农业科学与技术广东省实验室深圳分中心）了解到，该所杨青团队继此前解析重要绿色农药分子靶标——几丁质合成酶的三维结构和工作机制后，又一次在农药靶标学领域取得重要研究成果，研究首次揭示了ABCH转运蛋白转运脂质和外排农药的分子机制，并获得了能够抑制转运功能的小分子抑制剂。简单来说，研究解析了害虫的“外部防御”和“解毒”机制，并找到了能直接用于合成绿色农药的有效成分，为新的生物“靶向农药”研发奠定了理论基础。研究成果于12月25日凌晨发表于《细胞（Cell）》杂志。

在漫长的农业发展进程中，农作物病虫害对粮食安全构成的严重威胁，始终是人类必须面对的重大问题。据联合国粮农组织估算，全世界每年因农作物病虫害造成的产量损失高达40%，经济损失超过2200亿美元。“虫口夺粮”是摆在人们面前的一道难题。

人类与害虫的斗争是一段不断变化的历史，人类不断寻找和开发出应对害虫的“新武器”。杨青介绍，在过去，人们尝试过喷洒农药、气味引诱、引入天敌等多种防治手段，但由于抗药性的增加和成本过高等因素，导致防治效果并不理想。而且，过去常用的广谱杀虫剂，还有环境污染、杀死有益生物等副作用。

人们逐渐意识到，相比“万能”农药，更需要一种对害虫更“专一”的农药。于是，靶向农药应运而生，所谓靶向，就是以害虫为靶，针对害虫独特的结构特征而量身打造的一种农药，因其专一性强、安全高效、无污染，又被称为绿色农药。

而创制靶向农药的关键，在于找到合适的农药分子靶标。所谓农药分子靶标，是指农药在分子水平上作用的特定生物分子或蛋白质，它们能够直接影响害虫的生命活动。

在这项研究中，杨青团队发现了一类特殊的蛋白质——ABCH转运蛋白，研究发现，这类蛋白负责将脂质运输到昆虫表皮，参与昆虫表皮脂质屏障的构建，并与抗药性直接相关。杨青介绍，“ABCH转运蛋白是昆虫将体内的脂质转运到表皮的工具。没有ABCH，昆虫就会死亡。如果能够抑制这一机制，那么就能够精准杀死害虫。”

而要抑制，首先要破解其运作的机制，在研究中，团队科研人员发现，ABCH转运蛋白优先转运昆虫表皮中的重要脂质成分——神经酰胺。神经酰胺具有保湿和抗菌的功效。ABCH招募细胞膜中的神经酰胺，让它结合在一个狭窄、细长的“拱形”通道中，在ATP水解提供的驱动力下，形成一种“挤压泵”，将神经酰胺分子转运到细胞外。

与此同时，他们还发现，ABCH除了具有转运脂质方面的生理功能外，还具有外排杀虫剂的功能，因而与害虫的耐药性产生相关。杨青介绍，ABCH每次招募两个杀虫剂“苯氧威”分子，进入“拱形”转运通道，在ATP存在下，将具有细胞毒性的“苯氧威”分子排出细胞外。从而实现“解毒”的功能。

值得注意的是，迄今为止，ABCH亚家族转运蛋白只特异性地存在于昆虫和其他节肢动物以及斑马鱼中，而在人类、其他哺乳动物和植物中没有发现。中国工程院院士钱旭红表示，该发现，使ABCH成为了防治害虫的理想分子靶标。

当昆虫“防御”“解毒”的机制被发现，如何针对这一机制研发靶向农药呢？通过筛选，杨青和团队科学家们，找到了一个可以抑制ABCH转运功能的小分子，它叫作LMNG。这个小分子，可以完美地将转运蛋白“卡”在底物结合构象中，不能结合ATP完成农药分子的外排功能。

杨青团队发现LMNG可以通过“双重锁”机制同时阻断ABCH的转运通道与ATP水解。这一新的抑制机理的发掘为基于LMNG骨架设计靶向ABCH的高效杀虫剂提供了强有力的支撑。

中国工程院院士宋宝安表示，“发现了这一机制，无疑是昆虫抗药性机制研究领域中，一项具有深远意义的重大科学进展。研究团队同时开发的ABCH转运蛋白的特异性抑制剂，为解决抗药性问题提供了全新的思路与有效手段，有望引领农业害虫防控领域的技术革新潮流，开启害虫抗性治理的崭新篇章。”