我国农药科技创新现状及趋势-杨新玲

中国农业大学2012年11月12日杨新玲我国农药科技创新现状及趋势2012年农药管理信息工作交流会议浙江杭州报告提纲一、农药科技创新的必要性四、PMDD实验室的农药创新尝试三、我国农药科技创新趋势二、我国农药科技创新现状2012年5月：教育部‘2011’计划--高等学校创新能力提升计划

2012年7月：全国科技创新大会—目标：2020年，进入创新型国家行列2012年----科技创新年2012年2月：中央一号文件《关于加快推进农业科技创新持续增强农产品供给保障能力的若干意见》（2004-）将农业科技创新上升到国家战略的高度

2012年9月：北京科技创新大会--科技创新、文化创新“双轮驱动”战略，中关村国家自主创新示范区，企业创新主体地位杭州、陕西、江苏等相继召开科技创新大会一、农药科技创新的必要性1.3是农药行业健康持续发展的需要：

农药自身面临的问题如‘3R’问题农药必须迎接的挑战如食品安全、生态农业1.2为满足现代作物保护的迫切需求：

全球气候变化、种植结构调整等给我国植保工作带来的新挑战

1.1为适应新形势下我国对科技创新的要求全国科技创新大会，以提高自主创新能力为核心，加快推进国家科技创新体系建设，2020年进入创新型国家行列DDT1939瑞士六六六1942法国1945英国有机磷农药1943

德国1978美国磺酰脲除草剂日本1960sQSAR1980s拟除虫菊酯1990s吡虫啉2000s氟虫酰胺SyngentaBayerBASFDOWMonsantoDupont

农药创新：欧洲－美国－日本，2015年谁将成为下一个农药创新中心？国家南方农药创制中心（浙江、上海、江苏、湖南四个基地，1995）农药国家工程研究中心(沈阳、天津,1995)新农药创制与开发国家重点实验室（沈阳，2007）国家农药创制工程技术研究中心（湖南，2011）国家生物农药工程技术研究中心（湖北，2012）等；2.1农药科技创新平台初具规模一批国家级农药科技创新平台先后成立：

一批省部级农药科技创新平台也相继建立：农业部农药化学及应用技术重点开放实验室（北京，1996）天然农药与化学生物学教育部重点实验室（广东，2003）绿色农药与农业生物工程教育部重点实验室（贵州，2003）农药与化学生物学教育部重点实验室（湖北，2003）植物生长调节剂教育部工程研究中心(北京，2008)农药产业技术创新战略联盟成立（2010年4月，北京）二、我国农药科技创新现状2.2农药创制体系形成并稳步发展“九.五”：南北两个农药创制中心的建设，标志着我国农药创制研究的正式起步“十.五”：新农药创制研究与产业化关键技术开发“十一五”：农药创制工程“十二五”：绿色生态农药的研发与产业化国家农药科技攻关（支撑）计划仿制为主仿中有创仿创结合创制为主自主创新

国家科技计划的滚动支持，农药创制体系形成并稳步发展，实现了农药创制品种自主开发，在中国农药发展史上具有里程碑意义。

在国家自然科学基金(NSFC)、973计划及863计划等项目资助下，初步形成了农药科技创新基础理论体系和方法。2.3科技创新基础理论体系和方法初步形成农药化学基础研究生物合理设计绿色农药的分子基础研究丙酯草醚的代谢、作用机理、构效关系与环境行为研究农药抗性机制及反抗性农药分子设计重大病毒病导向的绿色农药化学研究NSFC重点项目：973重大基础研究计划：绿色农药的分子设计及先导靶标的发现（2003-2008）分子靶标导向的绿色化学农药创新研究（2010-2014）

国家‘973’项目研究框架2条策略,4条路线,2个平台,7个课题关键词:绿色农药,先导,靶标(2003.12至今)化学生物信息学平台(1)功能基因组学实验靶标先导活体微量筛选平台

(2)农药多样化21从天然产物发现农药农药药理学功能基因组&蛋白质组学(3)(4)(5

7)组合化学&绿色化学结合蛋白34钱旭红院士973首席科学家‘农药科技创新基础理论体系’初步形成DLPD:Data_basedL:Logic_based

P:Principle_based

pKa,logP,Meta.,Tox.ScreeningrulesPest.,Tar.,Tox.,Meta.,pKa,logPSoft.App.KBPlatformforPesticideDesign(InSilico)DBPred.oflogP,pKa,Tox.,andMeta.Comm.ScreeningsystemMeta.DB农药设计平台姚建华教授中国科学院上海有机化学研究所案例1:通过对蛋白残基构象柔性度优化，发现sub-nanomoloar级的bcl

抑制剂。

-

stackinginteractionoptimizationKi=0.57nMKi=297.6nMJ.Am.Chem.Soc.2010,132,185.Ki,WT

=6.25×10-5MKi,MT=6.44×10-5MRF=1.03Ki,WT=5.47×10-5MKi,MT=7.45×10-5MRF=1.36案例2:构象柔性AHAS抑制剂——反抗性先导化合物ChemMedChem2008,3,1203.Theabilityofanti-resistanceincreaseswiththeincreasingofconformationalflexibility.Themoreflexible,thehighertheabilityofitsanti-resistance.农药分子设计方法----构象柔性度分析522-foldsimprovedconformationallyflexibleresiduesKi,WT=5.51×10-5MKi,MT

=6.94×10-3MRF=125.95∆∆G=∆GMT

－∆GWT=∆(∆HMT-∆HWT)-T∆(∆SMT-∆SWT)∆∆G>0,resistance∆∆G≦0,anti-resistancePhysicalChemistryTheory:杨光富教授华中师范大学abatteryofbioassays农药筛选和测试平台的建立Chemicalsmulti-levelendpointsassessment

variousorganisms傅正伟教授浙江工业大学（活体----离体----酶----基因）ChemBioChem,2012,13:1622抗烟草花叶病毒：抑制病毒粒子组装启动抗菌:干扰核糖体迁移新的作用机制ChemBioChem,2011,12:2801离体与活体活性有良好相关性席真教授南开大学

基于基础理论和方法，依托各类创新平台和项目，创新能力显现并先后取得了一批创新性成果和产品。新化合物合成能力已达到3万个/年；筛选能力达到6万个/年；30余个具有自主知识产权的创制农药完成临时登记，部分取得正式登记2.4农药科技创新成果初步显现杀菌剂氟吗啉、烯肟菌酯、啶菌恶唑、烯肟菌胺、中科3号、中科6号、金核霉素、申嗪霉素、长川霉素、噻菌铜、氰烯菌酯、丁吡吗啉、毒氟磷等除草剂丙酯草醚、异丙酯草醚、单嘧磺隆、单嘧磺酯、双甲胺草磷、喹草烯、氯酰草膦、甲硫嘧磺隆等杀虫剂硝虫硫磷、呋喃虫酰肼、硫肟醚、倍速菊酯、氯胺磷、丁烯氟虫腈、哌虫啶、环氧虫啶等生长调节剂苯哒嗪丙酯、呋苯硫脲、多效缩醛等92825(单嘧磺隆）单嘧磺隆:旱田谷子地专用除草剂李正名教授南开大学新型新烟碱类杀虫剂华东理工大学李忠教授钱旭红教授华东理工大学兽药:

IPPA152201第一个拮抗剂:环氧虫啶新型激动剂:哌虫啶tranferredtoJiangsuKwinCo,Ltd.

Firstantagonist(拮抗剂)ofnAChRs

tranferredtoShanghaiShengnongCo,Ltd.

AndFMC,USAgoodactivityonTaeniaeandCoccidia

cooperatewithLanZhouInstituteofVeterinary

PathwayanalysisviaMF-DAGThedistributionoftargetsequencesbasedontheirannotationinKEGG毒氟磷:抗植物病毒剂PlosOne,2012,7(5),e37944.DifferentialexpressioninvestigationofsomeproteinsinducedbyDufulinusing2D-DIGEHrBP1wasidentifiedasthefirsttargetproteinofDufulin,followedbyactivatingtheSAsignalingpathwaytoinducehostplantstogenerateantiviralresponses.宋宝安教授贵州大学AlkylphosphonatesandPDHcinhibitorsmoleculardockingand3D-QSAR贺红武教授华中师范大学氯酰草膦除草剂的创制Clacyfos(HW02)PDHc是除草剂的靶标酶之一。由于低效、低选择性和药害，该类PDHc抑制剂之前未见商品化品种。

PostemergenceHerbicideJ.Agric.FoodChem.2007,55,1871;2011,59,4801.新型杂环类农药SYP-208681H-pyrazole-5-carboxamide

METIfungicide：inhibitcomplexIofrespiration(NADH氧化还原酶).CN201110342539.1SYP-14380analogofinsecticidepyridalylwithnovelMOA.ZL200810227711.7,WO2010060379A1,US8222280B2.

刘长令教授沈阳化工研究院氟吗啉等新农药果园自动对靶施药技术水田风送低量高效施药技术

低空航空高效施药技术智能型精准施药技术三、我国农药科技创新趋势新形势下的农药科技创新“国家急需、世界一流、中国特色”

2020年创新型国家全国科技创新大会讲话三、我国农药科技创新趋势2012年9月，第四届‘农药与环境安全’、第五届‘泛太平洋农药科学会议’暨‘第八届作物化学保护与全球法规一体化’等三个农药国际会议在北京召开，‘环境友好农药’、‘生态农药’三、我国农药科技创新趋势2012年10月，‘植物保护学会成立50周年暨农作物重大病虫科学防控高层论坛’在北京九华山庄进行，农业部常务副部长余欣荣做重要讲话，提出‘科学植保、绿色植保、公共植保’—环保型农药三、我国农药科技创新趋势将来：以关注影响为前提下的性能研究现在：既关注性能，又关注影响3.1农药科技创新趋势之一：性能与影响

过去：只关注性能，不关注影响保罗米勒DDT发明者，诺贝尔奖得主

瑞秋卡尔森《寂静春天》作者,环保运动先锋《国家中长期科学和技术发展规划纲要(2006－2020)》

强调“22.环保型肥料、农药创制和生态农业”主题农药登记资料要求三、我国农药科技创新趋势将来：基于靶标生物学的新农药发现目前：既关注先导，又关注靶标3.2农药科技创新趋势之二：先导与靶标

过去：只关注先导，不关注靶标日益成功的策略2012年诺贝尔化学奖26获奖理由：进一步揭示了G蛋白偶联受体的内在工作机制18年前，G蛋白和G蛋白偶联受体(GPCRs)的发现者——两名美国科学家获得了诺贝尔生理学或医学奖2012年诺贝尔文学奖27《国家中长期科学和技术发展规划纲要(2006－2020)》在前沿技术中指出生物技术的前沿是“(1)靶标发现技术、(2)动植物品种与药物分子设计技术…”《纲要》还特别强调“靶标的发现对发展创新药物,生物诊断和生物治疗技术具有重要意义。靶标先导农药474亿美元

(2008）靶标是指生物活体内具有治疗或者保护药效功能并能被药物利用、作用的生物大分子，如某些蛋白质和核酸等生物大分子。那些编码靶标蛋白的基因也被称为靶标基因。靶标是国家科学技术发展中必须攻克的制高点杀虫剂的重要性与靶标19世纪40年代：无机物和植物类杀虫剂20世纪初：第一类人工合成杀虫剂1948:DDT问世，杀虫剂的黄金时代新烟碱类化合物（烟碱受体）拟除虫菊脂(钠离子通道)有机磷类化合物(乙酰胆碱酯酶)多氯环烷(氯离子通道)虫害特有生理过程有关靶标开发1950s1970s1990s病害损失虫害损失草害损失剩余产量选择性靶标我国农业害虫828种/10，000种环境友好型绿色新农药杀虫剂-生态环境关注的主要焦点28环境毒性物种特异靶标多样性靶标29杀虫剂靶标绿色化进程传统杀虫剂新趋势高毒、高抗性，研究应用基本停滞对目标虫害有效对人类、作物及环境无害绿色农药杀虫剂靶标a.GABAA受体b.乙酰胆碱受体c.压控钠离子通道d.乙酰胆碱酯酶三、我国农药科技创新趋势将来：品种、药械、施药者三者有机结合目前：既关注品种，开始关注药械和施药者3.3农药科技创新趋势之三：品种、药械与施药者

过去：只关注品种，不关注药械及施药者三、我国农药科技创新趋势将来：‘国家急需、世界一流、中国特色’的协同创新中心目前：各农药科技创新平台为主，农药技术创新联盟指引3.4农药科技创新趋势之四：科技创新机制

过去：个人兴趣及单位利益，忽略产学研联合2011计划

胡锦涛总书记在清华大学百年校庆上重要讲话，明确提出要积极推动协同创新，通过体制机制创新和政策项目引导，鼓励高校同科研机构、企业开展深度合作，建立协同创新的战略联盟面向科学前沿的协同创新中心

面向文化传承创新的协同创新中心

面向行业产业的协同创新中心

面向区域发展的协同创新中心

四、PMDD实验室的农药创新尝试四、PMDD实验室的农药创新尝试新型昆虫生长调节剂新型害虫行为调控剂绿色、生态靶标害虫非靶标生物人类、环境安全生态农药昆虫生长调节剂

(IGRs)‘theidealpesticidesin21stcentury’Riddiford,L.M.;Williams,C.M.Proc.natl.Acad.Sci.

U.S.A.

1967,57,595–601.Arzone,A.Int.PestContr.

1997,39,44-45.有机氯有机磷氨基甲酸酯拟除虫菊酯昆虫生长调节剂新烟碱类杀虫剂鱼尼丁受体杀虫剂1940s1950s1960s1970s1980s1990s2000s生态农药?杀虫剂的发展历程

瑞秋卡尔森《寂静春天》作者昆虫的生长发育与调控表皮几丁质？抑咽侧体素（AST）因控制咽侧体释放保幼激素而控制昆虫发育变态CopyfromDr.Tobe’swebsite4.1基于AST受体--新型多肽昆虫生长调控剂创制H17:高活体活性（nM

级别）,对昆虫卵发育有影响，低毒高活性多肽模拟物—H17Kai,&Yangetal.,Peptides,2009H17结构优化及结构活性关系研究40疏水性效应甲基化效应芳香性效应刚性效应未发表发现5个活性优于H17的多肽模拟物：C1、D1、E3、E11、E13多肽化合物：有效调控昆虫发育，环境友好，绿色安全4.2、新型绿色蚜虫行为控制剂研究传播植物病毒--

桃蚜115种病毒棉蚜58种病毒种类繁多，4000多种繁殖迅速，数量巨大危害严重！直接取食植物汁液治虫防病我国小麦蚜虫发生情况（2009-2011）A(Fromhttp:///sites/MainSite/)2.5亿亩B2.5亿亩C2.2亿亩有机磷,氨基甲酸酯,拟除虫菊酯,新烟碱类,吡唑类农药等.fipronil

chlorantraniliprole

cyantraniliprole

蚜虫控制剂发展现状化学农药—主力军高效,快速sodiumchannelpyrethroid,etc.nAChRneonicotinoidGABARfipronil,etc.RyR

chlorantraniliprole,etc.神经性毒剂---高毒,选择性差,抗性问题…AChEorganophosphorus,et