中国科学家突破手性农药关键技术 助力农业绿色转型

问题——传统农药“有效一半、无效一半”的结构性矛盾亟待破解;农药分子普遍存手性现象,不少品种以外消旋体形式投放市场,相当于把两种“镜像分子”同时施用于田间。实践中常见的情况是,其中一种构型具有主要生物活性,另一种构型活性较弱甚至无效,却同样进入土壤、水体和作物环境。这不仅抬高农户用药成本,也会叠加残留与环境风险,使“减量增效”在落地过程中受到制约。 原因——从实验室到田间,难在“分离、合成、放大”三道关。手性农药研发的关键,是获得高光学纯度的目标构型:既要实现高效催化与选择性合成,也要兼顾成本、工艺安全和清洁排放。长期以来,欧美国家依托生物医药与精细化工基础,在手性分离与不对称合成上积累较深,形成先发优势。对国内科研与产业而言,难点不止“做出来”,更在于“能稳定放大、能清洁生产、能持续供给”,这决定了成果能否从论文走向市场,并形成规模化应用。 影响——精准用药关系粮食安全与农业绿色转型。随着病虫草害发生形势更趋复杂,化学防治仍有现实需求,但传统粗放施药的边际效益在下降,环境约束也在加码。推进手性农药等高效、低风险产品,一上可同等防效下降低施用量,减少单位面积综合成本;另一上有助于提升环境相容性与用药安全性,为水稻等主粮作物稳产增产、生态农业建设提供更可持续的路径。对生产端而言,高附加值的绿色农药也将带动精细化工与农业服务体系升级,推动研发、生产与应用的产业链协同。 对策——以自主创新打通关键环节,让成果“能生产、能推广”。在贵州大学绿色农药全国重点实验室,科研团队围绕手性农药开展系统研究,探索从传统外消旋体中获得“真正起效的那一半”。以水稻田杂草治理需求为牵引,团队研发出创新品种氟砜草胺。据介绍,该产品作为高效水稻田除草剂,具有活性高、残留低、环境相容性较好、使用安全等特点,施用方式灵活,可用于茎叶处理,并兼具一定土壤活性;对南方籼稻与东北粳稻均表现出较好的安全性,适用于多种田间管理场景。2024年9月,氟砜草胺获得农业农村部正式登记,为产业化迈出关键一步。 围绕产业化“卡点”,团队深入在工艺端突破,创新构建以天然氨基酸衍生物为核心的催化氧化体系,并用于氟砜草胺清洁生产。通过该路线,产品光学纯度由约54%提升至90%以上,为质量稳定与规模供给提供支撑。依托手性催化氧化清洁制备技术,氟砜草胺已实现吨级生产,并在生产应用中累计推广面积达2000万亩次,创造经济价值超过5亿元,展现了科技成果转化为现实生产力的潜力。 前景——协同创新决定绿色农药能走多远、覆盖多广。业内人士认为,手性农药的发展将与绿色防控、精准施药、抗性治理等方向深度耦合。下一阶段,要推动更多品种从“实验室可行”走向“产业端可控”,需要科研单位与农药企业、植保服务企业在工艺放大、成本控制、应用方案与风险评估等形成合力,并结合不同地区病虫草害谱系与耕作制度,完善配套技术与应用场景,提升推广效率与规范化使用水平。同时,持续强化农药减量增效与生态环境保护的制度衔接和监管支撑,将为绿色农药扩大应用提供更稳定的预期。

科技创新是现代农业发展的重要动力。从实验室到田间地头,从技术攻关到产业应用,贵州大学科研团队的探索实践,为我国绿色农药发展提供了可借鉴的样本。随着更多自主创新成果在田野间落地,精准高效的绿色农药逐步替代传统品种,我国粮食安全与农业绿色转型将获得更坚实的支撑。这既是科研工作者的责任所在,也是农业现代化的必由之路。