南京农业大学植保学院周明国教授

　　30多年来，南京农业大学植保学院教授、博士生导师周明国先生一直从事杀菌剂生物学研究，在该领域颇有建树，所取得的成果得到了国际学术界的高度认可。尤其是周教授团队发现并系统研究了小麦赤霉病菌两个药剂新靶标b-微管蛋白和肌球蛋白-5，为新农药的创制打开了新的突破口。在“2016江苏农药新产品新技术信息交流会”上，周教授为与会代表带来了“新农药创制的选择性分子靶标”的高规格的报告。报告中，周教授细致阐述了这两个新靶标的发现历程、研究进展及取得的成果，提出了从选择性分子靶标出发，进行农药创制的新理念，为化学家提出了新的、高难度的研究课题。

　　据周教授介绍，以分子靶标为基础来设计化合物，无论在医药，还是在农药领域，成功的案例很少。究其原因主要在于两个方面：第一，化学分子与其受体（或靶标）的互作非常精确；第二，靶标位点的突变，使其失去对化学抑制剂的亲和力。所以基于分子靶标的同源性来设计化合物，几乎是不可能成功的。

　　周教授提出，要根据有害生物的蛋白质或者根据有害生物的DNA进行设计，这样成功的几率比较大。尤其对杀菌剂而言，成功的概率将更高。

　　周教授介绍了他们实验室发现并重点研究的两个蛋白抑制剂的受体：β-微管蛋白和肌球蛋白。他说，微管蛋白用来组装微管，是细胞骨架的重要组成部分，在细胞的生命活动中不可或缺。由于微管蛋白结构具有特异性，从而为药物开发提供了基础，据此可以开发出选择性、专化性的产品。

　　目前，医药上已经针对微管蛋白开发了一系列药物。如抗癌药物秋水仙碱抑制微管组装及解聚微管；长春碱抑制微管动力学；紫杉醇加速微管组装和抑制解聚。农药上也有针对微管蛋白的一系列产品问世，如二硝基苯胺类除草剂阻止微管形成；磷酸酰胺类除草剂阻止微管顶端延伸；草甘膦固定微管稳定蛋白；苯并咪唑类杀菌剂固定b-微管蛋白，阻止其与α-微管蛋白形成微管。

　　周教授实验室一直在研究苯并咪唑类杀菌剂如多菌灵的作用靶标b-微管蛋白。他说，小麦赤霉病是一种非常重要的病原物，10多年的研究发现，赤霉病菌有一种特殊的微管蛋白，即b₂-微管蛋白，这种蛋白正是多菌灵的作用靶标。如果b₂-微管蛋白在氨基酸序列167、200、198、17位点发生突变，则会对多菌灵产生抗性。而不同的突变，产生的抗药性水平不一样。

　　周教授认为，如果我们能根据碱基突变来设计新的药物，就可以解决抗性问题。如果我们将b₂-微管蛋白控制住，不仅能解决抗药性，而且可以大幅提高药剂的防效。基于这样的考虑，我们还可以研究出抗赤霉病的小麦。

　　肌球蛋白是周教授团队发现的又一重要靶标，氰烯菌酯是全球唯一的肌球蛋白抑制剂。深入的研究表明，氰烯菌酯的作用靶标为肌球蛋白Ⅰ型肌球蛋白-5。该产品是由江苏省农药研究所股份有限公司创制的氰基丙烯酸酯类化合物，它与现有的所有杀菌剂没有交互抗性。氰烯菌酯只对镰刀菌中的少数几个菌种表现出高活性，对其他病原菌没有活性。这一特点完全符合我们进行新农药开发的目标：高度选择，从而对其他生物非常安全。氰烯菌酯主要对禾谷镰刀菌和尖孢镰刀菌显示高活性，对水稻恶苗病菌具有较高活性，对枯萎病菌具有一定的活性。所以目前，氰烯菌酯登记防治小麦赤霉病和水稻恶苗病。尤其是在小麦赤霉病的防治上，产品效果非常好，市场供不应求。

　　肌球蛋白的发现是周教授团队经过10年研究的成果，他们采用全基因组测序技术和其他分子途径，揭示了氰烯菌酯的抗性机理，提出了氰烯菌酯的作用机制。研究发现，敏感病原菌与抗性病原菌之间的区别是肌球蛋白发生了变化，编码216、217、418、420位点发生了基因突变，从而导致了抗性的产生。研究团队还通过单碱基置换进行了进一步验证。

　　他们还研究了肌球蛋白的突变风险。结果发现，低水平抗性变异频率占27.2%，中等水平抗性变异频率占5.0%，而高水平抗性变异频率占67.8%。

　　周教授最后提出了未来设计新农药的5个方向：① 以靶标为导向设计新药物；② 针对个别重要的氨基酸残基进行精准设计，从而开发出特异性、反抗性的药物；③ 以肌球蛋白及其协作蛋白为靶标设计药物，从而开发出高度选择性的新化合物；④ 根据非编码核酸靶标设计药物，将来可以开发出新一代或新概念的化合物；⑤ 多靶标分子设计，目前我们开发的主要是单靶标的化合物，虽然活性很高，但很容易产生抗药性，为此，多靶标分子设计将是新药研发的方向，目前已有这样的产品上市，如杜邦开发的氟噻唑吡乙酮、先正达开发的苯并烯氟菌唑等，它们就是针对几个高活性靶标设计的化合物。