人物名片

楊青，農(nóng)藥毒理學(xué)專家，國(guó)家杰出青年科學(xué)基金獲得者?，F(xiàn)為中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院深圳農(nóng)業(yè)基因組研究所、中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院植物保護(hù)研究所博士生導(dǎo)師，中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院“綠色農(nóng)藥分子靶標(biāo)設(shè)計(jì)”創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)首席科學(xué)家。

楊青長(zhǎng)期從事綠色農(nóng)藥分子靶標(biāo)研究，針對(duì)病原菌、有害昆蟲等均以幾丁質(zhì)作為結(jié)構(gòu)成分的特點(diǎn)，運(yùn)用結(jié)構(gòu)生物學(xué)和化學(xué)生物學(xué)等方法系統(tǒng)研究這些生物的幾丁質(zhì)合成、降解以及組裝的關(guān)鍵蛋白質(zhì)因子，開發(fā)新的、人畜安全的農(nóng)藥分子靶標(biāo)以及農(nóng)化產(chǎn)品。先后主持國(guó)家杰出青年基金、國(guó)家自然科學(xué)基金重點(diǎn)項(xiàng)目和國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目課題等，發(fā)表SCI論文100余篇。

行走在夏日的樹林里，你是否也曾看到掛在樹上的知了殼？知了殼是蟬蛻變過程中脫掉的外殼，學(xué)名叫“蟬蛻”，而構(gòu)成蟬蛻的重要成分就是幾丁質(zhì)（俗稱甲殼素）。蟬是如何蛻皮的？蟬蛻是如何形成的？這些問題會(huì)經(jīng)常縈繞在九三學(xué)社社員、農(nóng)藥毒理學(xué)專家楊青的腦海，既是激發(fā)她持續(xù)探索的興趣來源，也是幫助她破解難題的靈感來源。在楊青看來，“探索未知、從事農(nóng)業(yè)科研，是一件有趣又很酷的事情?！?/span>

2022年9月份，《自然》雜志以長(zhǎng)文形式，發(fā)表了楊青團(tuán)隊(duì)及其合作者的一項(xiàng)具有深遠(yuǎn)意義的研究成果。這項(xiàng)歷時(shí)15年完成的研究成果，是近年來全球農(nóng)藥領(lǐng)域重要的基礎(chǔ)研究進(jìn)展之一，破譯了幾丁質(zhì)生物合成機(jī)制，為靶向幾丁質(zhì)合成的綠色農(nóng)藥開發(fā)提供了關(guān)鍵信息，或?qū)⒋呱慌滦途G色農(nóng)藥的研發(fā)，助力害蟲防治和生物安全?！翱蒲械倪^程就像登山一樣，為抵達(dá)山頂所做的每一次挑戰(zhàn)、努力和進(jìn)步，都令我難忘和快樂?！睏钋嗾f。

1 十五年磨一劍

瞄準(zhǔn)關(guān)鍵“靶標(biāo)”

從三葉蟲到蝴蝶，從?？轿伵＃瑥慕湍傅侥钪榫瓗锥≠|(zhì)出現(xiàn)在自然界的時(shí)間，要以億年為單位來計(jì)算，廣泛存在于昆蟲、真菌、節(jié)肢動(dòng)物和軟體動(dòng)物等生物中，這些生物包括害蟲、病原真菌和卵菌等，卻不存在于植物和哺乳動(dòng)物中。若能成功找到?jīng)Q定幾丁質(zhì)合成的關(guān)鍵“竅門”，就可能研發(fā)出破壞害蟲等病原體生長(zhǎng)發(fā)育的有效綠色農(nóng)藥。

本次楊青團(tuán)隊(duì)及其合作者在《自然》雜志上發(fā)表的研究成果，研究對(duì)象正是一種在20世紀(jì)70年代已經(jīng)被發(fā)現(xiàn)，但很長(zhǎng)時(shí)間始終未被解密的綠色農(nóng)藥分子靶標(biāo)——幾丁質(zhì)合成酶。

“靶標(biāo)是一個(gè)很形象的說法，如果說農(nóng)藥是箭，農(nóng)藥的作用對(duì)象就是靶標(biāo)?！睏钋噙M(jìn)一步解釋說，所有的農(nóng)藥必須和病蟲害體內(nèi)的生物大分子結(jié)合以后才能實(shí)現(xiàn)藥效，該生物大分子就是農(nóng)藥分子靶標(biāo)，生物大分子可以是在病蟲害生長(zhǎng)發(fā)育過程中不可或缺的蛋白質(zhì)、酶、多肽和核酸等。

“目前全球廣泛使用的殺蟲劑中80%的品種只針對(duì)5個(gè)分子靶標(biāo)，廣泛使用的殺菌劑中60%的品種只針對(duì)3個(gè)分子靶標(biāo)?！睏钋嘟榻B，對(duì)于綠色農(nóng)藥分子靶標(biāo)的開發(fā)和利用已經(jīng)成為國(guó)家的重大需求，一個(gè)新的靶標(biāo)不僅可以催生出幾十甚至上百種農(nóng)藥品種，也能極大緩解已有農(nóng)藥品種的抗藥性問題。

記者了解到，在過去的50年中，盡管全球各國(guó)投入了大量的人力、物力和熱情，試圖研發(fā)出更多種類和更加高效的靶向幾丁質(zhì)合成酶的綠色農(nóng)藥，但始終進(jìn)展緩慢，其中一個(gè)重要原因是缺乏準(zhǔn)確的幾丁質(zhì)合成酶的三維結(jié)構(gòu)信息，幾丁質(zhì)合成酶的結(jié)構(gòu)-功能關(guān)系不明確。在中國(guó)，對(duì)幾丁質(zhì)的研究也一直在進(jìn)行。大約15年前，楊青和她的團(tuán)隊(duì)就開始進(jìn)行幾丁質(zhì)生物學(xué)的研究，想要從中找到幾丁質(zhì)合成的機(jī)理。

在研究中，楊青帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)選取了大豆疫霉菌的幾丁質(zhì)合成酶（PsChs1），以這種名為PsChs1的幾丁質(zhì)合成酶為對(duì)象，通過前沿生物學(xué)技術(shù)包括冷凍電鏡、掃描電鏡、X射線衍射等，解析了“反應(yīng)前”“底物結(jié)合”“產(chǎn)物結(jié)合”“產(chǎn)物釋放”4個(gè)不同催化反應(yīng)狀態(tài)下PsChs1的三維結(jié)構(gòu)，揭示了幾丁質(zhì)合成酶實(shí)現(xiàn)幾丁質(zhì)生物合成的“反應(yīng)的起始”“反應(yīng)的延伸”“反應(yīng)的結(jié)束”三個(gè)重要過程，這是第一次從原子水平上向人們展示了一個(gè)有方向性的、多步驟偶聯(lián)的幾丁質(zhì)生物合成過程?！熬拖褚慌_(tái)機(jī)器，你把面粉投進(jìn)去，它是怎么生產(chǎn)出面條的，我們把這個(gè)過程搞清楚了?！睏钋噙@樣比喻。

2 思考是常態(tài)

因挑戰(zhàn)而快樂

在弄清楚幾丁質(zhì)合成過程后，楊青團(tuán)隊(duì)還進(jìn)一步探明了幾丁質(zhì)合成酶與活性小分子尼克霉素結(jié)合的模式，解釋了尼克霉素抑制幾丁質(zhì)生物合成的機(jī)制。

“在了解幾丁質(zhì)合成機(jī)制后，我們就更容易了解到，一些可以抑制幾丁質(zhì)合成的活性小分子，究竟是在哪個(gè)環(huán)節(jié)、通過怎樣的機(jī)制起作用的。”楊青說。

可以抑制幾丁質(zhì)合成的生物農(nóng)藥究竟有何前景？以該研究所選取的大豆疫霉菌為例，這是全球大豆生產(chǎn)中普遍的病害來源之一，是引起大豆根莖腐爛的主要病原體，每年造成超過10億美元的經(jīng)濟(jì)損失。

“如果我們研發(fā)出相關(guān)的活性小分子農(nóng)藥，可以更有效地抑制類似大豆疫霉菌這樣的病原體中幾丁質(zhì)的合成，這將有助于保障大豆、馬鈴薯等重要農(nóng)作物品種的安全生產(chǎn)?！睏钋嗾f。

楊青團(tuán)隊(duì)的這一原創(chuàng)性研究為靶向幾丁質(zhì)合成的綠色農(nóng)藥開發(fā)提供了基礎(chǔ)性、關(guān)鍵性信息，使得以幾丁質(zhì)合成酶為分子靶標(biāo)精準(zhǔn)開發(fā)新型綠色農(nóng)藥成為科學(xué)可行的方案，具有重要的理論和應(yīng)用價(jià)值。在談到自己從事這項(xiàng)研究過程中最開心的時(shí)刻時(shí)，楊青坦言：“克服一個(gè)個(gè)困難和挑戰(zhàn)的高興和興奮，遠(yuǎn)比最后科研論文被接收的那一刻要更令人難忘?！?/span>

事實(shí)上，15年的研究歷程中，絕大部分時(shí)間都被用在反復(fù)地實(shí)驗(yàn)、思考、修正實(shí)驗(yàn)中，在解決了一個(gè)個(gè)難題之后，科研成果才能逐步呈現(xiàn)出來。

“做實(shí)驗(yàn)可能只能得到一些分散的數(shù)據(jù)，不會(huì)給你一個(gè)完整的‘故事’。”楊青表示，科研中最大的挑戰(zhàn)是要思考這些分散的數(shù)據(jù)背后蘊(yùn)含著怎樣的“故事”，而這一“故事”指的就是科研工作者所追求的、邏輯嚴(yán)密的科學(xué)原理。

楊青舉例說，比如，通過實(shí)驗(yàn)，得到了一個(gè)關(guān)于幾丁質(zhì)合成酶的原子水平的三維立體結(jié)構(gòu)，這一結(jié)構(gòu)并不能充分說明一個(gè)科學(xué)規(guī)律，只有通過進(jìn)一步的觀察和思考，將不同的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)串聯(lián)起來，排列出“有序的出場(chǎng)順序”，數(shù)據(jù)才能形成“故事”。

“我就像導(dǎo)演一樣，將類似‘分鏡頭’的數(shù)據(jù)組織起來，最終形成一個(gè)完整的‘故事’。”楊青表示，因?yàn)槊恳淮螌?shí)驗(yàn)獲得的數(shù)據(jù)不一定和剛開始的設(shè)想完全一樣，所以為了講述這一“故事”，就要不斷地調(diào)整、修正和設(shè)計(jì)其他實(shí)驗(yàn)來推進(jìn)科研進(jìn)程，這個(gè)一步步推進(jìn)的過程，是最具有挑戰(zhàn)性的。

3 失敗不可怕

巧解“自然之謎”

成績(jī)的獲得往往只是一瞬間，付出的過程卻漫長(zhǎng)又艱難，楊青將這一過程中的每一次挑戰(zhàn)都當(dāng)作進(jìn)步的機(jī)會(huì)。她說：“我最大的快樂可能恰恰來源于焦慮?！?/span>

突破點(diǎn)在什么地方？如何設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，才能少走彎路？實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)有什么含義？科研不單單需要?jiǎng)邮肿鰧?shí)驗(yàn)，對(duì)楊青來說，思考是一種常態(tài)，“往往下班后仍要時(shí)刻保持思考的狀態(tài)”。楊青經(jīng)常跟學(xué)生們說：“生物就像演員一樣，它在‘演戲’，你要‘破案’，生物一直在用各種姿態(tài)、行動(dòng)來告訴你線索，你要去思考和挖掘線索背后生物想要表達(dá)的是什么?！?/span>

回顧自己15年來研究幾丁質(zhì)合成酶的過程，楊青坦言：“并不很順利”。楊青曾嘗試以昆蟲、酵母中的幾丁質(zhì)合成酶為研究對(duì)象，經(jīng)過多年研究，最終都失敗了，但是，“對(duì)于幾丁質(zhì)合成酶的探究，就像是心中始終放不下的‘心病’”，楊青從來都沒有放棄。

每當(dāng)遇到困難時(shí)，楊青總會(huì)想起自己最初探究幾丁質(zhì)的興趣來源——對(duì)蟬蛻的好奇。蟬蛻變的時(shí)候，舊表皮是如何蛻去的，新表皮是如何形成的？楊青告訴記者，舊表皮的降解過程，需要幾丁質(zhì)降解酶的參與，而新表皮的合成過程，需要幾丁質(zhì)合成酶發(fā)揮作用，通過多年研究，楊青團(tuán)隊(duì)在幾丁質(zhì)降解酶方面已經(jīng)有一些突破，但是幾丁質(zhì)合成酶的科研進(jìn)展較為艱難。“一想到蟬蛻，就令我心中很快燃起進(jìn)一步科研探究的興致，失敗的挫折感仿佛一下子消失了?！睏钋嘈ΨQ，這大概就是大自然帶給科研的靈感。

楊青帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)聚焦問題想辦法，采用生物化學(xué)、分子生物學(xué)等技術(shù)手段進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，突破了蛋白質(zhì)制樣、解析結(jié)構(gòu)等一個(gè)個(gè)難題。盡管有的突破需要花幾個(gè)星期、幾個(gè)月的時(shí)間去摸索，有的則需要花上幾年的時(shí)間，然而，楊青總是保有一顆平常心，以一種理性又積極的態(tài)度看待科研過程中的“成敗得失”?！笆〔⒉粫?huì)讓我放棄，而是進(jìn)一步促進(jìn)我思考，激勵(lì)我找到更好的解決辦法。”楊青說。

行走在科研的路上，楊青也曾為沒有思路而自我加壓，也曾會(huì)為想一個(gè)問題整晚整晚睡不著覺，也曾會(huì)半夜兩三點(diǎn)突然想明白某個(gè)問題而立馬去記錄。對(duì)于一個(gè)看似“不好的”數(shù)據(jù)，可能換個(gè)角度想，就變成了符合規(guī)律的“好”數(shù)據(jù)；對(duì)于一個(gè)暫時(shí)走不通的“死胡同”，可能轉(zhuǎn)個(gè)彎，又“柳暗花明”了……楊青認(rèn)為，科研免不了要“試錯(cuò)”，最終必將走上“正途”。

4 感恩“九三情”

傳遞科學(xué)薪火

長(zhǎng)期以來，聚焦幾丁質(zhì)生物學(xué)研究，楊青團(tuán)隊(duì)在幾丁質(zhì)合成、降解和修飾等方面均具有豐厚的積累，致力于開發(fā)新的、人畜安全的農(nóng)藥分子靶標(biāo)以及農(nóng)化產(chǎn)品。

關(guān)注最新科研進(jìn)展、和學(xué)生討論課題、與同行進(jìn)行學(xué)術(shù)交流、撰寫科研論文……作為科研帶頭人，楊青不僅是親力親為的科研實(shí)踐者，更是引導(dǎo)科研方向的組織者。為了給團(tuán)隊(duì)成員創(chuàng)造良好的科研環(huán)境，楊青會(huì)盡全力營(yíng)造團(tuán)結(jié)協(xié)作的科研氛圍，提供前沿的課題想法、領(lǐng)先的科研技術(shù)，并進(jìn)行悉心的指導(dǎo)和培養(yǎng)。“我希望我的學(xué)生像陽澄湖螃蟹一樣，不管螃蟹苗從哪兒來，但在我們這個(gè)陽澄湖泡過之后，未來能夠變得不一樣。”楊青笑道。

楊青培養(yǎng)學(xué)生不局限于天賦的篩選，也不局限于項(xiàng)目本身，而是在更宏觀的層面上去進(jìn)行引導(dǎo)?！翱蒲胁皇且怀幌Φ氖虑?，而是要把全部的精力和熱情投入進(jìn)去的，這并不意味著我們不需要休息，而是要求我們以最高的效率投入工作。”楊青說。

2014年，楊青被評(píng)為國(guó)家杰出青年科學(xué)基金獲得者，也在這一年，楊青與九三學(xué)社結(jié)緣。談到加入九三學(xué)社的初心，楊青飽含深情地說：“作為九三學(xué)社社員，我感受到了強(qiáng)烈的歸屬感?！?/span>

2016年，加入九三學(xué)社不久的楊青就參加了九三學(xué)社中央實(shí)施的“九三學(xué)社杰出人才培養(yǎng)計(jì)劃”，先后接受了中國(guó)科學(xué)院院士武維華、中國(guó)工程院院士叢斌的專業(yè)指導(dǎo)和幫助。

“在計(jì)劃實(shí)施過程中，我有幸能夠得到武院士和叢院士的指導(dǎo)和支持，他們一有機(jī)會(huì)就會(huì)參與我們團(tuán)隊(duì)科研項(xiàng)目的討論，為我們的科研提供建設(shè)性的思路和建議，幫助學(xué)生在項(xiàng)目中發(fā)揮更大潛力?！睏钋嗾f，“我認(rèn)為這一計(jì)劃十分成功，我和學(xué)生們都從這一計(jì)劃中獲益匪淺?！?/span>

此外，楊青還經(jīng)常參與九三學(xué)社社內(nèi)組織的線上線下活動(dòng)，與其他九三學(xué)社社員互動(dòng)交流，相互學(xué)習(xí)、共同進(jìn)步。“九三學(xué)社是一個(gè)大家庭，我很幸運(yùn)是其中一員。”楊青說。

5 一直在路上

追逐“綠色”夢(mèng)想

農(nóng)藥可以有效防控農(nóng)作物病蟲害，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用，但農(nóng)藥毒性和病蟲害產(chǎn)生的抗藥性使農(nóng)藥使用面臨嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。加速研發(fā)安全、新作用機(jī)制的農(nóng)藥是有效解決途徑，而提升農(nóng)藥研發(fā)水平的核心就在于有關(guān)農(nóng)藥分子靶標(biāo)等基礎(chǔ)理論原始創(chuàng)新的突破。

在楊青看來，農(nóng)藥不應(yīng)該成為一種武器，它是一種調(diào)控手段，“運(yùn)用綠色農(nóng)藥，可以在不積累毒性、不殺死鳥類、不破壞水源的同時(shí)，保證農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的產(chǎn)量，實(shí)現(xiàn)糧食安全和生態(tài)保護(hù)的雙贏”。

基于楊青團(tuán)隊(duì)關(guān)于幾丁質(zhì)合成酶這一原始創(chuàng)新研究，在可以預(yù)見的未來，一系列針對(duì)該分子靶標(biāo)的綠色農(nóng)藥有望被進(jìn)一步探索和創(chuàng)制?！澳壳暗难芯恐皇且粋€(gè)階段性的成果，還有很多未知的科學(xué)問題，我們還在繼續(xù)探索中?！闭f起綠色農(nóng)藥的創(chuàng)新，楊青的眼里閃著光。在她看來，農(nóng)業(yè)相關(guān)領(lǐng)域的研究是“豐富而有趣”的，激發(fā)著她和科研團(tuán)隊(duì)“永遠(yuǎn)在路上”。

回顧自己關(guān)于幾丁質(zhì)合成酶的漫長(zhǎng)研究歷程，楊青感慨地說：“藥物設(shè)計(jì)不能寄希望于去做一個(gè)‘短、平、快’的東西，在基礎(chǔ)研究領(lǐng)域，15年并不是一個(gè)罕見的時(shí)間尺度——25年、35年……甚至是50年，都是有可能的?！?/span>

農(nóng)業(yè)基礎(chǔ)研究成果最終要服務(wù)于農(nóng)作物保護(hù)和增產(chǎn)，服務(wù)于農(nóng)民，服務(wù)于國(guó)家糧食安全大戰(zhàn)略。中國(guó)是一個(gè)農(nóng)藥產(chǎn)能大國(guó)，但不是原創(chuàng)性大國(guó)。如何讓農(nóng)藥更綠色、更安全？這是一個(gè)“卡脖子”的技術(shù)?！翱梢哉f在農(nóng)藥更綠色、更安全的基礎(chǔ)研究上，我們已跨出了一大步，”楊青表示，雖然還有很長(zhǎng)的路要走，但在綠色農(nóng)藥研發(fā)的這片創(chuàng)新“藍(lán)?！?，大有可為。

2022年10月，楊青團(tuán)隊(duì)已著手成果轉(zhuǎn)化應(yīng)用上的布局。2023年的春耕時(shí)節(jié)，在東北、新疆、安徽等地，楊青團(tuán)隊(duì)研發(fā)的創(chuàng)新綠色農(nóng)藥，開始了小范圍的田間實(shí)驗(yàn)。楊青說：“我們需要廣泛地篩選所設(shè)計(jì)的小分子，確保它是安全高效的?！?/span>

楊青深知，從基礎(chǔ)研究到產(chǎn)業(yè)化，同樣存在很多偶然性。面對(duì)未來，她保持著一貫的積極與理性：“我希望有一天能制造出真正應(yīng)用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、造福于人類的綠色農(nóng)藥，我將不斷為此努力。”（來源：團(tuán)結(jié)報(bào)  本報(bào)記者 趙 亮 通訊員 孔瑤竹）