Science 浙江大学破解果蝇感知甜味的秘密，有望防治害虫

瞻观前沿

近日，浙江大学基础医学院/附属第四医院郭江涛研究员团队与浙江大学医学院/良渚实验室的徐浩新教授团队、中国科学院分子植物科学卓越创新中心范敏锐研究员团队、浙江大学医学院附属第四医院/浙江大学一带一路国际医学院/浙江大学国际健康研究院苏楠楠研究员团队合作，选取遗传学的经典模式动物果蝇为研究对象，首次解析了味觉受体GR的三维结构，阐明了糖分子激活GR的分子机制，解开了果蝇感知甜味的秘密。这项工作于北京时间2024年2月2日以长文形式在线发表于国际顶级期刊《科学》。

郭江涛研究员表示:这个过程简单地说就是，GR在细胞膜上形成一个孔道，糖分子结合到GR上之后，这个孔道就变大了，细胞外的阳离子就可以进入细胞，产生电信号。这样糖分子就能被味觉系统感受到。

为了揭示糖分子结合如何引起GR通道孔道开放，研究人员引入了一个组成型激活突变体GR43a-I418A，成功获得了结合果糖的开放态的GR43a的结构。原来，果糖分子结合到GR43a配体结合结构域LBD后，引起跨膜螺旋S5和S6朝向配体结合口袋中心移动，LBD的这种收缩移动通过S5和S7之间的氢键和疏水相互作用传递到组成中央孔道的S7b，引起了S7b的弯曲。随着S7b弯曲，GR43a的中央孔道打开，细胞外的阳离子得以进入细胞内，从而产生电信号。果蝇感知甜味的谜底由此揭开。

研究成果不仅系统地阐明了糖分子如何结合并激活果蝇甜味受体的分子机制，而且有助于未来指导开发新型害虫引诱剂或驱虫剂，用于防治害虫。除了感受味觉，GR及其相近的嗅觉受体OR蛋白还可以感受信息素、温度、光等多种化学和物理信号。因此，专家们认为，GR的这项工作打开了一扇大门，为进一步研究昆虫感知外界信号的分子机制打下了基础。

技术价值观察

当我们深入研究昆虫感知外界信号的分子机制时，不仅可以帮助我们了解果蝇甜味受体的工作原理，还可以为农业农药产业链的发展提供新的思路。通过对昆虫感知机制的深入了解，我们可以针对害虫的行为习性和感知特点，开发出更加精准、高效的害虫引诱剂或驱虫剂。这将有助于农业生产中更加有效地防治害虫，提高作物产量和质量。

农业农药产业链的上游主要为苯、烯烃、醇、酯类等化工原料，通过合成加工成为中游的农药中间体、农药原药。最终生成不同配比的制剂，终端应用于下游的农林牧业及非农等领域。

宏观市场环境

政策历程图

根据我国国民经济十二五计划至十四五规划，国家对农药行业的政策经历了从治理农药、化肥和农膜等面源污染到农药使用量零增长再到绿色农业的变化。推动农药行业绿色发展，规范农药使用行为。

生物化学农药主要登记类型为植物生长调节剂类产品

我国登记的生物化学农药产品中，登记量较多的产品为赤霉酸、氨基寡糖素、萘乙酸、香菇多糖等，分别达168个、66个、62个与42个，主要登记类型为植物生长调节剂类产品。

化肥农药零增长目标下生物农药市场潜力较大

2015年以来，农业农村部颁布开展化肥农药使用量零增长相关政策。农业农村部开展高效低风险农药替代化学农药行动，2020年，高效低风险农药占比超过90%。

根据十四五规划提出的农业绿色发展指标，水稻、小麦、玉米三大粮食作物农药利用率从2020年的40.6%，提高到2025年的43%。预计政策支持下，我国生物农药市场潜力较大。

中国农业农药技术赛道热力图

根据产业热力图显示，目前农业农药关键技术强相关的城市集群主要集中在华东地区，尤其是山东省成为重点发展区域。这些城市群已投入大量政策、资金、环境和人才资源用于农业农药，成为潜在的农业农药技术发展中心。根据热力图的分布，山东省潍坊市有极大的可能性成为农业农药技术的先导区域。重点关注山东省潍坊市、烟台市、云南省昆明市等地的相关企业，以及这些地方对农业农药产业发展的投资环境和潜力市场。

经济学人APP资讯组

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标签： 农药 浙江大学 农业 随笔