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 天然產(chǎn)物農(nóng)藥高效、安全，且環(huán)境相容性好，在植物病蟲害防控、保護(hù)我國糧食安全領(lǐng)域具有不可或缺的戰(zhàn)略地位。但因產(chǎn)量普遍較低，致使天然產(chǎn)物農(nóng)藥的產(chǎn)業(yè)化乃至普及都存在困難。

如何才能提升天然產(chǎn)物農(nóng)藥的產(chǎn)量？記者從中國農(nóng)科院獲悉，該院植保所綠色靶標(biāo)分子設(shè)計創(chuàng)新團(tuán)隊近日受邀于《生物技術(shù)近期評述（Current Opinion in Biotechnology）》系統(tǒng)闡述了鏈霉菌聚酮類天然產(chǎn)物農(nóng)藥生產(chǎn)中，前體代謝途徑改造及菌株高產(chǎn)的合成生物學(xué)策略。

據(jù)文章第一作者李珊珊副研究員介紹，天然產(chǎn)物農(nóng)藥，一般指微生物產(chǎn)生的具有農(nóng)用價值的次生代謝產(chǎn)物，鏈霉菌是主要的工業(yè)生產(chǎn)菌。目前，各國都在著力開發(fā)天然產(chǎn)物農(nóng)藥，其應(yīng)用前景廣泛。然而，由于鏈霉菌生長代謝調(diào)控機(jī)制復(fù)雜，難以人為調(diào)控，在生產(chǎn)中，通常產(chǎn)量都比較低，高產(chǎn)菌開發(fā)緩慢，尤其是發(fā)酵工業(yè)，面臨產(chǎn)量低、成本高等共性問題，嚴(yán)重阻礙了天然產(chǎn)物農(nóng)藥的開發(fā)與應(yīng)用。

李珊珊介紹，其產(chǎn)量和菌株生長均與前體途徑密不可分，所謂前體，即代謝目標(biāo)產(chǎn)物的“原料”，就好像蓋樓用的磚塊一樣。此次發(fā)表的文章中，系統(tǒng)闡述了鏈霉菌聚酮類天然產(chǎn)物生物合成必需的輔酶A類前體物質(zhì)的生物合成途徑，包括自身途徑和異源途徑。自身途徑，即鏈霉菌在生長代謝中，其自身是通過何種途徑合成了我們所需要的天然產(chǎn)物農(nóng)藥；異源途徑，即通過外力干涉，在鏈霉菌生產(chǎn)代謝中，產(chǎn)生性的合成途徑。

此外，文章還總結(jié)了提高菌株產(chǎn)量過程中優(yōu)化、適配這些代謝途徑的合成生物學(xué)策略。據(jù)介紹，闡明天然產(chǎn)物農(nóng)藥合成機(jī)理，構(gòu)建高效的前體供應(yīng)途徑，對于菌株健康生長并提高目標(biāo)天然產(chǎn)物的產(chǎn)量，具有重要價值。在實(shí)際生產(chǎn)中，這對利用合成生物學(xué)策略重構(gòu)更高效的天然產(chǎn)物農(nóng)藥合成途徑，獲得高產(chǎn)工業(yè)生產(chǎn)菌具有廣泛的指導(dǎo)意義。

該研究得到國家自然科學(xué)基金、中國農(nóng)科院科技創(chuàng)新工程等項(xiàng)目資助。

From 新京報