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师生长达20年“科研接力” 攻克绿色农药创制“卡脖子”难题

日期:2022-12-10 作者:张紫微 魏晓暄 点击量:

申请发明专利26项、获得软件著作权16项、发表高水平论文52篇、实现多项“卡脖子”技术的突破……日前,由化学学院杨光富教授指导、2022级农药学博士生蔡卓梅带领的“智惠农耀”学生团队,凭借《智惠农耀—开创国内绿色农药创制CRO服务,助力农业绿色振兴发展》项目,在第八届中国国际“互联网+”大学生创新创业大赛总决赛获得金奖,实现学校在“互联网+”大赛中历史性突破。

“从校赛到省赛再到国赛,这一路走来仿佛在‘升级打怪’。”谈及长达半年的备赛之旅,蔡卓梅调侃道。本次比赛共有来自108个国家地区的1450万余人、340万余个项目参加,这支由12名不同年龄、不同专业、不同学段学生组成的团队,刷新了我校在历届赛事中的最好成绩。

与其说这是一次耗时6个月的比赛,不如说是一场历时20年、汇集师生心血的“科研接力赛”。在杨光富的带领下,100余名学生以农药与化学生物学教育部重点实验室为基地,攻克了一个个绿色农药创制研究中的“卡脖子”难题。

那么难题究竟难在哪儿?当前我国农药市场规模近5000亿,但主要依赖传统仿制药和进口天价药,已上市的自主创制农药品种仅为3%。“用智造推动产业升级,用农药助力乡村振兴……”蔡卓梅在赛场所说的这句话,正是杨光富教授团队20年来孜孜以求并逐步实现的目标。

“有了杨教授团队发明的喹草酮,高粱除草再也不用发愁了!”湖北省潜江市高石碑镇简家岭村种植大户周友学,眺望着眼前150亩盖过腰线、长势喜人的高粱,眼里满是欣喜。在此之前,杂草防控无药可用、人工拔草费时费力、种高粱赚不到钱……这些一直是他的“心头大患”。

农户口中的“喹草酮”,是杨光富教授团队历时8年研发的全国首个高粱专用除草剂。自2021年投入市场使用后,现已在全国高粱种植区累计推广应用370多万亩,亩平均增产13%以上。通俗来讲,大致增产了4亿斤粮食,可以满足100万人一年的口粮需求,帮助农户增收约7.4亿元。

“病虫草害的发生,会在作物上留下为害部位。这个特定部位,就是用农药这支‘箭’应该射中的‘靶’。”蔡卓梅介绍,“新农药创制就像是为锁配钥匙:病虫草害就像是一把锁,农药靶标是锁芯,农药分子是钥匙。传统方法就像是在不了解锁芯的情况下盲目配钥匙,结果必然收效甚微。”

知晓原理所在,团队成员们结合长期农药创制经验,创新运用高性能计算和人工智能技术,搭建了全球首个农药分子设计技术平台,“深入了解‘锁芯’的结构,就能据此精准‘配钥匙’”。由此,研发资金能够将近减少一半,创制时间缩短一半,成功率最高可提升50倍。

2019级植物保护专业博士生梅龙灿回忆起长达8年的实验经历,话语里满是故事,“要从5个主流的化学品性质数据库和近30万篇文献中收集数据中,共收集到11余万种化学品对5327个物种的近45万条毒性信息,最终才能构建了一个全面的化学品毒性数据库。”

就这样,在团队成员们的不懈努力下,一项项“卡脖子”技术陆续被突破:研发出全球首个农药分子设计技术平台,搭建了全球最新最完善的农药相关数据库,自主发展了一系列高精度分子设计新算法,开创了国内首个贯穿农药研发和商业化全过程的绿色农药自主创制CRO服务……

见证到秋日硕果,2021级植物保护专业博士生肖寒顿生感慨,“从未知到了解冰山一角,花了近两年半的时间,是九百多个日夜的交替。看到预期实验结果的那一刻,那些因‘试错’而崩溃过的时光好像一齐涌入脑海,告诉我:每一步都作数。漫长不代表不可以抵达,行则将至。”

目前,该团队正借着“互联网+”大赛的东风,创立武汉智汇农耀科技有限公司,加快推进产学研用深度融合。“未来,我们将持续进行技术升级,用专业化服务推动我国农药产业转型升级,帮助广大农民群体稳步增收,助力乡村振兴和农业强国建设!”蔡卓梅的眼里透着坚定。

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