摘要：皮肤，是人类抵御外界的第一道屏障。对昆虫来说，表皮也是如此，表皮可以防止昆虫体内水分蒸发并防止病原体入侵、减少外源物质和毒素渗透，从而保证昆虫对各类严苛自然环境具有强大适应能力。

深圳商报•读创客户端记者 张妍 通讯员 马昕怡

皮肤，是人类抵御外界的第一道屏障。对昆虫来说，表皮也是如此，表皮可以防止昆虫体内水分蒸发并防止病原体入侵、减少外源物质和毒素渗透，从而保证昆虫对各类严苛自然环境具有强大适应能力。

中国农业科学院深圳农业基因组研究所（岭南现代农业科学与技术广东省实验室深圳分中心）（以下简称“基因组所”）杨青教授团队发现了昆虫体内的一类特殊蛋白——ABCH转运蛋白，这类蛋白能将昆虫体内脂质转运到表皮，参与表皮脂质屏障的构建。不仅如此，这类蛋白还与昆虫的抗药性直接相关。该团队的研究解析了害虫的“保湿”和“解毒”机制，并找到了能直接用于合成绿色农药的有效成分。这一成果于北京时间2024年12月25日凌晨，在线发表在国际顶级期刊《细胞（Cell）》上。

昆虫强大适应力表皮功不可没

12月25日，在基因组所举办的“破译昆虫保湿排毒机制”成果新闻发布会上，杨青表示，昆虫是地球上进化最成功的动物之一，目前共有约550万种昆虫，从沙漠到阴暗潮湿的角落都有它们的影子。昆虫能够对各类严苛自然环境具有强大适应能力，表皮功不可没。

杨青团队发现的ABCH转运蛋白是昆虫将体内脂质转运到表皮的工具。如果没有ABCH转运蛋白，昆虫就会死亡。

那么ABCH转运蛋白运输脂质的机制是什么？科研人员发现，ABCH转运蛋白优先转运昆虫表皮中的重要脂质成分——神经酰胺。由于神经酰胺具有保湿和抗菌的功效，从而防止昆虫脱水并抵御病原微生物的入侵。

新靶标助力“精准打击”害虫

研究发现，ABCH转运蛋白存在于所有昆虫中，但不存在于人类、脊椎动物和植物中，因此，是一个待开发的、理想的绿色农药分子靶标。

人类与害虫的斗争是一场旷日持久、没有硝烟的“战争”。据联合国粮农组织估算，全世界每年因农作物病虫害造成的产量损失高达40%，经济损失超过2200亿美元。“虫口夺粮”成为摆在人们面前的一道难题。

此前，人们尝试过喷洒农药、气味引诱、引入天敌等多种防治手段，但由于抗药性的增加和成本过高等因素，导致防治效果并不理想。人们逐渐意识到，相比“万能”农药，我们更需要针对害虫独特的结构特征而量身打造的一种绿色农药，对害虫实现“精准打击”。

该研究首次报道了ABCH转运蛋白的冷冻电镜结构，揭示了ABCH转运蛋白与昆虫几丁质表皮的主要脂质成分“神经酰胺”和外源性底物杀虫剂“苯氧威”相互作用的分子机制。研究发现，ABCH转运蛋白通过招募神经酰胺分子和农药分子，使其结合在一个狭窄、细长的“拱形”通道中，在高能磷酸化合物ATP水解提供的驱动力下，形成一种“挤压泵”，将其排出细胞外，从而帮助昆虫解毒和构建表皮脂质屏障。

研究团队还发现了ABCH转运蛋白的抑制剂分子LMNG。这个“X”型的分子完美地将ABCH“卡”在底物结合的状态中，阻止了ABCH外排农药的功能，因而为解决抗药性问题提供了全新的思路。

为绿色农药开辟新路径

据了解，杨青团队一直致力于植物病虫害综合治理。此前，该团队首次解析了重要绿色农药分子靶标——几丁质合成酶的三维结构和工作机制，并创制了首例靶向几丁质脱乙酰基酶的生物农药。这一次，他们的最新研究成果为理解昆虫抗药性机制提供了新视角，也为设计并研发安全、低抗性的绿色农药奠定了重要基础。

在农药产业领域，杨青团队的研究成果也引起了广泛反响。

会上，深圳诺普信作物科学股份有限公司副总经理李广泽表示，目前，全球具备农药创制能力的公司不多，几乎被排名前4的公司所垄断，亟需创制新型原创绿色靶标农药。中化化工科学技术研究总院有限公司原首席技术官张宗俭表示，新农药分子靶标的发现，对于全球农药创制都会起到有重大的推动作用。

“这个工作才刚开始。”杨青表示，此次研究成果的发表只是新的起点，下一步，我们将加快推动成果转化和落地。

读创据介绍，植物病虫害综合治理全国重点实验室，中国农业科学院深圳农业基因组研究所为该论文的第一单位。中国农业科学院深圳农业基因组研究所（岭南现代农业科学与技术广东省实验室深圳分中心）、中国农业科学院植物保护研究所杨青教授为论文的通讯作者，大连理工大学博士研究生陈金利、中国农业科学院植物保护研究所段燕伟博士为该论文的共同第一作者。

该研究得到了中华人民共和国科学技术部、国家自然科学基金委员会、深圳市及大鹏新区的资助。项目资助的第一标注为国家重点研发计划。

来源：读创