在不断的研究中，科学家们发现，几丁质其实是一种由N-乙酰氨基葡萄糖构成的天然生物高分子，真菌、节肢动物等可以在体内自动合成该物质，这对它们的生存和繁衍至关重要。

在农业生产中，干扰几丁质合成的活性小分子是最安全的绿色杀虫剂、杀菌剂之一。

中国工程院院士、华东师范大学校长钱旭红指出，杨青教授的研究成果，突破了几丁质农药领域近50年的发展瓶颈，通过在原子尺度上对几丁质合成酶与底物、产物和抑制剂的结合模式的分析，为人类数十年以来未能实现的生态环境友好农药的梦想提供了实现的舞台，即基于几丁质合成酶的结构精准设计绿色农药。

“如果我们研发出相关的活性小分子农药，可以更有效地抑制大豆疫霉菌、马铃薯疫霉的几丁质合成，那将有助于保障大豆、马铃薯等重要农作物品种的安全生产。”杨青说。

几丁质俗称甲壳素，是地球上含量最丰富的氨基聚糖。几丁质广泛存在于真菌、节肢动物、软体动物、环节动物、腔肠动物和原生动物等不同种类的生物中，虾、蟹、昆虫和其他节肢动物的外壳，主要成分就是几丁质，一些真菌的细胞壁中，也大量含有几丁质。

从上世纪七十年代起，人们就陆续开发了能抑制几丁质合成的活性小分子化合物，这些化合物作为杀菌剂和杀虫剂，已经表现出极大的应用和市场前景。杨青介绍，如1976年拜耳公司发现的尼克霉素对马铃薯疫霉、同丝水霉、烟曲霉等多种农业病原菌，表现出良好的杀菌活性，并且作为人用的抗真菌药物，已经进入II期临床试验。1978年人工合成的苯甲酰脲类化合物，可以有效阻止昆虫的几丁质合成，目前该类化合物农药占据杀虫剂市场的3%，年销售达到4.41亿美元。

“这一成果具有里程碑的意义，是全球农药创新研究与开发近几十年来最重要的基础性进展之一。标志着中国农药研发水平提升到了基础理论原始创新的高度。”钱旭红说。

里程碑，全球农药研究基础性进展

9月21日23点，《自然》杂志以长文形式，发表了我国科学家的一项最新科研成果，该研究解析了大豆疫霉菌几丁质合成酶的冷冻电镜结构，首次揭示了几丁质生物合成的完整过程，突破了过去50年来未曾突破的难题，为未来研发安全高效的生物农药，提供了广阔的基础。研究由中国农业科学院杨青教授团队及其合作者完成。

事实上，这一过程的发现极为困难，十五年的研究历程中，绝大部分时间都被用在反复的实验中。

杨青介绍，在研究中，团队选取了大豆疫霉菌的几丁质合成酶，以这种名为PsChs1的几丁质合成酶为对象，通过前沿生物学技术包括冷冻电镜、扫描电镜、X射线衍射等，解析了4个不同催化反应状态PsChs1的三维结构，揭示了几丁质合成酶实现几丁质生物合成的三个重要过程。

农药是现代农业生产的重要生产资料，也是保障产量和品质的基础之一。在中国，农药的使用，每年可以减少约1000亿元的直接经济损失。在全球，每年的农药市场规模，都在600亿美元以上。

在中国，对几丁质的研究也一直在进行。大约十五年前，杨青和她的团队就开始进行几丁质生物学的研究，想要从中找到几丁质合成的机理。

同时，由于植物和哺乳动物体内不存在几丁质，可以抑制几丁质合成酶的农药，对植物和人类无害，是安全且高效的绿色农药。

新靶标，环境友好型农药梦想

“这个过程主要有三个阶段，第一个阶段，几丁质合成酶将供体底物上的糖基转移到受体几丁质糖链上。第二阶段，新生成的几丁质糖链通过细胞膜上的‘跨膜转运'通道释放到细胞外。第三阶段，释放的几丁质链自发组装成几丁质纳米纤维。”杨青说。

几丁质，古老而新颖的神奇物质

杀虫剂，安全优质的绿色农药

两个世纪以来，这种发现于古老生物中的物质，已经得到了广泛的应用，如在工业生产中，可以做布料、染料、纸张和水处理等，在医疗中，可以做隐形眼镜、人工皮肤、缝合线、人工血管等，在化妆领域，可以做美容剂、保湿剂等。