根據(jù)《中國(guó)專利獎(jiǎng)評(píng)獎(jiǎng)辦法》的規(guī)定，國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局和世界知識(shí)產(chǎn)權(quán)組織決定授予“蒽醌衍生物作為防治植物病害農(nóng)藥的應(yīng)用”第十七屆中國(guó)專利金獎(jiǎng)。這是湖北省農(nóng)業(yè)科學(xué)院喻大昭研究員團(tuán)隊(duì)繼獲2014年度國(guó)家科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)之后，又獲一項(xiàng)國(guó)家級(jí)獎(jiǎng)項(xiàng)殊榮。

　　大量使用化學(xué)農(nóng)藥造成環(huán)境和農(nóng)產(chǎn)品污染，影響農(nóng)產(chǎn)品出口，同時(shí)導(dǎo)致有害生物抗藥性，從而使其更加猖獗危害。生物農(nóng)藥的開(kāi)發(fā)應(yīng)用是解決上述問(wèn)題的有效途徑之一，植物源農(nóng)藥是生物農(nóng)藥開(kāi)發(fā)的一個(gè)重要方向。我國(guó)植物種類繁多、資源豐富，植物源農(nóng)藥開(kāi)發(fā)具有很好的物質(zhì)基礎(chǔ)。喻大昭研究員認(rèn)為，植物天然次生物在植物體中廣泛存在，植物病原菌的寄主范圍是植物和病原物協(xié)同進(jìn)化的結(jié)果，異源植物的某些次生物質(zhì)可能是另外一些作物抵御病原物侵襲的屏障，這些異源植物次生物也就可能用來(lái)開(kāi)發(fā)為農(nóng)藥從而應(yīng)用于農(nóng)作物病蟲(chóng)害防控的實(shí)際?；谠摾碚?，喻大昭研究員及團(tuán)隊(duì)另辟蹊徑，以糧食、經(jīng)濟(jì)、蔬菜作物的白粉病、霜霉病、稻瘟病、灰霉病、煙草花葉病毒病等為靶標(biāo)，采用活性跟蹤法，從34科63種植物中分離純化得到大量具有殺菌活性的次生物，在高通量篩選的基礎(chǔ)上，國(guó)內(nèi)首次發(fā)現(xiàn)了天然蒽醌化合物對(duì)植物病原菌具有活性，申請(qǐng)并獲得國(guó)內(nèi)發(fā)明專利。該類物質(zhì)的殺菌活性的發(fā)現(xiàn)，豐富了農(nóng)用殺菌活性物質(zhì)庫(kù)。

　　當(dāng)發(fā)現(xiàn)活性物質(zhì)后，喻大昭團(tuán)隊(duì)研究了蒽醌類活性化合物結(jié)構(gòu)與活性之間的關(guān)系，該研究一方面可以明確決定活性的最關(guān)鍵的基團(tuán)，另一方面可以該物質(zhì)為先導(dǎo)化合物進(jìn)行結(jié)構(gòu)改造從而衍生獲得更高活性的物質(zhì)。通過(guò)研究，喻大昭團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)不同天然蒽醌化合物對(duì)植物病原真菌的生物活性具有較大差異，蒽醌化合物分子結(jié)構(gòu)中羥基的存在是其具有活性的前提，甲氧基的位置與活性高低關(guān)系密切；并發(fā)現(xiàn)蒽醌化合物之間具有協(xié)同增效殺菌作用。該研究為有效提高天然蒽醌類化合物殺菌劑活性奠定了理論基礎(chǔ)。同時(shí)，也為產(chǎn)品質(zhì)量控制提供了保障。

　　除明確了蒽醌類化合物具有殺菌劑，還要探明蒽醌化合物為什么和如何起殺菌作用的。喻大昭團(tuán)隊(duì)通過(guò)組織病理學(xué)染色機(jī)理研究表明，蒽醌類化合物抑制白粉病菌分生孢子萌發(fā)和附著胞形成，使附著胞畸形，不能產(chǎn)生吸器。利用基因芯片方法發(fā)現(xiàn)，蒽醌類化合物大黃素甲醚在噴施作物后，作物受藥部位的抗菌硫堇蛋白表達(dá)量顯著提高。喻大昭指出，象白粉病這類易產(chǎn)生抗藥性的病害，一般作用位點(diǎn)單一的化學(xué)藥劑在大田使用幾年后，防治效果就開(kāi)始下降，即病原菌對(duì)該藥劑產(chǎn)生了一定程度的抗藥性。而喻大昭團(tuán)隊(duì)通過(guò)連續(xù)測(cè)定15代白粉菌對(duì)藥物的敏感性顯示，病原菌在大黃素甲醚的選擇壓力下的敏感性并未發(fā)生變化，不存在抗藥性風(fēng)險(xiǎn)。上述結(jié)果表明天然蒽醌類化合物殺菌機(jī)理不僅是對(duì)植物病原真菌有直接抑制作用，同時(shí)還能激活植物主動(dòng)免疫系統(tǒng)。該研究為植物抗病誘導(dǎo)劑的開(kāi)發(fā)提供了新的思路；大黃素甲醚是白粉菌抗藥性產(chǎn)生而失效的化學(xué)殺菌劑的理想替代產(chǎn)品。

　　盡管蒽醌化合物活性很高，但這些物質(zhì)是從大黃、虎杖等蓼科植物中直接提取獲得，含量極低且難溶于水，工業(yè)化生產(chǎn)和應(yīng)用存在困難，成為一大瓶頸。喻大昭團(tuán)隊(duì)通過(guò)多次探索，研究出了超聲萃取三級(jí)連續(xù)提取、濃縮工藝，該工藝可一次性從大黃素甲醚含量在0.1%以下植物原料中制成含量達(dá)8.5%的母藥，從而大大提高了蒽醌化合物的提取效率，成功克服了難獲得高含量蒽醌化合物這一難題；通過(guò)創(chuàng)新制劑加工工藝，添加無(wú)機(jī)助溶劑，使蒽醌化合物完全溶于水而實(shí)現(xiàn)劑型水劑化，從而攻克了蒽醌化合物因水溶性極差難制成水劑制劑又一工藝難題。蒽醌化合物制成水劑劑型，既保證活性充分發(fā)揮，又大幅提高了殺菌效果，還避免了使用有毒有機(jī)溶劑，保證了制劑的環(huán)境友好和低毒特性，符合當(dāng)前綠色環(huán)保時(shí)代需求。

　　以該專利為基礎(chǔ)，以蒽醌類化合物大黃素甲醚為標(biāo)記物，通過(guò)創(chuàng)新提取和制劑工藝，喻大昭團(tuán)隊(duì)自主創(chuàng)制了0.5%和0.1%大黃素甲醚水劑，8.5%大黃素甲醚母藥等系列蒽醌類殺菌劑產(chǎn)品，并于2008年在內(nèi)蒙古清源保生物科技有限公司實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)。天然蒽醌化合物殺菌劑具有質(zhì)量穩(wěn)定、高效、廣譜、持效長(zhǎng)、低毒、低殘留、環(huán)境友好、病原菌產(chǎn)生抗藥性風(fēng)險(xiǎn)低等特點(diǎn)，防病效果優(yōu)于常用化學(xué)殺菌劑，被列入國(guó)家星火計(jì)劃重大項(xiàng)目推廣產(chǎn)品，并獲歐盟ECOCERT有機(jī)認(rèn)證，顯著提高了我國(guó)農(nóng)產(chǎn)品國(guó)際貿(mào)易競(jìng)爭(zhēng)力，是國(guó)內(nèi)外植物源殺菌劑的新標(biāo)桿，推動(dòng)了我國(guó)植物源農(nóng)藥開(kāi)發(fā)與應(yīng)用的技術(shù)進(jìn)步。此外，天然蒽醌化合物殺菌劑的生產(chǎn)原料可在沙漠、貧瘠土地種植，推動(dòng)了貧困地區(qū)農(nóng)村產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整，帶動(dòng)植物源農(nóng)藥原材料種植業(yè)發(fā)展，為農(nóng)民致富提供了新途徑。

　　目前，天然蒽醌類化合物殺菌劑產(chǎn)品在山東、湖北、湖南、云南、天津、內(nèi)蒙古等省市廣泛用于果蔬真菌病害的防治，并遠(yuǎn)銷意大利、以色列、韓國(guó)、印度、菲律賓等國(guó)家，累計(jì)應(yīng)用面積達(dá)2116萬(wàn)畝，創(chuàng)造經(jīng)濟(jì)效益43億元。

　　相關(guān)鏈接喻大昭，湖北省農(nóng)科院院長(zhǎng)，研究員，國(guó)家小麥產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系崗位科學(xué)家。1982年大學(xué)畢業(yè)后一直從事農(nóng)作物重大病蟲(chóng)害綜合防控技術(shù)研究，曾赴日本神戶大學(xué)、荷蘭瓦赫寧根大學(xué)、英國(guó)倫敦大學(xué)進(jìn)行學(xué)習(xí)訪問(wèn)，獲荷蘭瓦赫寧根大學(xué)博士學(xué)位。因在小麥白粉病的流行規(guī)律和綜合防控技術(shù)研究上成績(jī)突出，于1992年和1996年分獲湖北省科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)，1998年獲國(guó)家科技進(jìn)步三等獎(jiǎng)。在我國(guó)首次發(fā)現(xiàn)和創(chuàng)制了天然蒽醌類植物源殺菌劑——大黃素甲醚，顯著促進(jìn)了我國(guó)植物源農(nóng)藥產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，于2008年獲湖北省技術(shù)發(fā)明一等獎(jiǎng)；2014年度國(guó)家科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)“新型天然蒽醌化合物農(nóng)用殺菌劑的創(chuàng)制及其應(yīng)用”的第一完成人。

　　（楊立軍 王新華）