師生長達(dá)20年“科研接力” 攻克綠色農(nóng)藥創(chuàng)制“卡脖子”難題

申請發(fā)明專利26項(xiàng)、獲得軟件著作權(quán)16項(xiàng)、發(fā)表高水平論文52篇、實(shí)現(xiàn)多項(xiàng)“卡脖子”技術(shù)的突破……日前，由化學(xué)學(xué)院楊光富教授指導(dǎo)、2022級(jí)農(nóng)藥學(xué)博士生蔡卓梅帶領(lǐng)的“智惠農(nóng)耀”學(xué)生團(tuán)隊(duì)，憑借《智惠農(nóng)耀—開創(chuàng)國內(nèi)綠色農(nóng)藥創(chuàng)制CRO服務(wù)，助力農(nóng)業(yè)綠色振興發(fā)展》項(xiàng)目，在第八屆中國國際“互聯(lián)網(wǎng)+”大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽總決賽獲得金獎(jiǎng)，實(shí)現(xiàn)學(xué)校在“互聯(lián)網(wǎng)+”大賽中歷史性突破。

“從校賽到省賽再到國賽，這一路走來仿佛在‘升級(jí)打怪’。”談及長達(dá)半年的備賽之旅，蔡卓梅調(diào)侃道。本次比賽共有來自108個(gè)國家地區(qū)的1450萬余人、340萬余個(gè)項(xiàng)目參加，這支由12名不同年齡、不同專業(yè)、不同學(xué)段學(xué)生組成的團(tuán)隊(duì)，刷新了我校在歷屆賽事中的最好成績。

與其說這是一次耗時(shí)6個(gè)月的比賽，不如說是一場歷時(shí)20年、匯集師生心血的“科研接力賽”。在楊光富的帶領(lǐng)下，100余名學(xué)生以農(nóng)藥與化學(xué)生物學(xué)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室為基地，攻克了一個(gè)個(gè)綠色農(nóng)藥創(chuàng)制研究中的“卡脖子”難題。

那么難題究竟難在哪兒？當(dāng)前我國農(nóng)藥市場規(guī)模近5000億，但主要依賴傳統(tǒng)仿制藥和進(jìn)口天價(jià)藥，已上市的自主創(chuàng)制農(nóng)藥品種僅為3%。“用智造推動(dòng)產(chǎn)業(yè)升級(jí)，用農(nóng)藥助力鄉(xiāng)村振興……”蔡卓梅在賽場所說的這句話，正是楊光富教授團(tuán)隊(duì)20年來孜孜以求并逐步實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)。

“有了楊教授團(tuán)隊(duì)發(fā)明的喹草酮，高粱除草再也不用發(fā)愁了！”湖北省潛江市高石碑鎮(zhèn)簡家?guī)X村種植大戶周友學(xué)，眺望著眼前150畝蓋過腰線、長勢喜人的高粱，眼里滿是欣喜。在此之前，雜草防控?zé)o藥可用、人工拔草費(fèi)時(shí)費(fèi)力、種高粱賺不到錢……這些一直是他的“心頭大患”。

農(nóng)戶口中的“喹草酮”，是楊光富教授團(tuán)隊(duì)歷時(shí)8年研發(fā)的全國首個(gè)高粱專用除草劑。自2021年投入市場使用后，現(xiàn)已在全國高粱種植區(qū)累計(jì)推廣應(yīng)用370多萬畝，畝平均增產(chǎn)13%以上。通俗來講，大致增產(chǎn)了4億斤糧食，可以滿足100萬人一年的口糧需求，幫助農(nóng)戶增收約7.4億元。

“病蟲草害的發(fā)生，會(huì)在作物上留下為害部位。這個(gè)特定部位，就是用農(nóng)藥這支‘箭’應(yīng)該射中的‘靶’。”蔡卓梅介紹，“新農(nóng)藥創(chuàng)制就像是為鎖配鑰匙：病蟲草害就像是一把鎖，農(nóng)藥靶標(biāo)是鎖芯，農(nóng)藥分子是鑰匙。傳統(tǒng)方法就像是在不了解鎖芯的情況下盲目配鑰匙，結(jié)果必然收效甚微。”

知曉原理所在，團(tuán)隊(duì)成員們結(jié)合長期農(nóng)藥創(chuàng)制經(jīng)驗(yàn)，創(chuàng)新運(yùn)用高性能計(jì)算和人工智能技術(shù)，搭建了全球首個(gè)農(nóng)藥分子設(shè)計(jì)技術(shù)平臺(tái)，“深入了解‘鎖芯’的結(jié)構(gòu)，就能據(jù)此精準(zhǔn)‘配鑰匙’”。由此，研發(fā)資金能夠?qū)⒔鼫p少一半，創(chuàng)制時(shí)間縮短一半，成功率最高可提升50倍。

2019級(jí)植物保護(hù)專業(yè)博士生梅龍燦回憶起長達(dá)8年的實(shí)驗(yàn)經(jīng)歷，話語里滿是故事，“要從5個(gè)主流的化學(xué)品性質(zhì)數(shù)據(jù)庫和近30萬篇文獻(xiàn)中收集數(shù)據(jù)中，共收集到11余萬種化學(xué)品對5327個(gè)物種的近45萬條毒性信息，最終才能構(gòu)建了一個(gè)全面的化學(xué)品毒性數(shù)據(jù)庫。”

就這樣，在團(tuán)隊(duì)成員們的不懈努力下，一項(xiàng)項(xiàng)“卡脖子”技術(shù)陸續(xù)被突破：研發(fā)出全球首個(gè)農(nóng)藥分子設(shè)計(jì)技術(shù)平臺(tái)，搭建了全球最新最完善的農(nóng)藥相關(guān)數(shù)據(jù)庫，自主發(fā)展了一系列高精度分子設(shè)計(jì)新算法，開創(chuàng)了國內(nèi)首個(gè)貫穿農(nóng)藥研發(fā)和商業(yè)化全過程的綠色農(nóng)藥自主創(chuàng)制CRO服務(wù)……

見證到秋日碩果，2021級(jí)植物保護(hù)專業(yè)博士生肖寒頓生感慨，“從未知到了解冰山一角，花了近兩年半的時(shí)間，是九百多個(gè)日夜的交替。看到預(yù)期實(shí)驗(yàn)結(jié)果的那一刻，那些因‘試錯(cuò)’而崩潰過的時(shí)光好像一齊涌入腦海，告訴我：每一步都作數(shù)。漫長不代表不可以抵達(dá)，行則將至。”

目前，該團(tuán)隊(duì)正借著“互聯(lián)網(wǎng)+”大賽的東風(fēng)，創(chuàng)立武漢智匯農(nóng)耀科技有限公司，加快推進(jìn)產(chǎn)學(xué)研用深度融合。“未來，我們將持續(xù)進(jìn)行技術(shù)升級(jí)，用專業(yè)化服務(wù)推動(dòng)我國農(nóng)藥產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)，幫助廣大農(nóng)民群體穩(wěn)步增收，助力鄉(xiāng)村振興和農(nóng)業(yè)強(qiáng)國建設(shè)！”蔡卓梅的眼里透著堅(jiān)定。