宋宝安院士：绿色农药创新五大重点方向

中国工程院院士、贵州大学校长宋宝安院士

绿色农药创新：

战略意义凸显，三重挑战待破局

宋宝安院士在报告中强调，创制绿色农药是推动我国现代农业高质量发展的核心方向，而研发原创性靶标与绿色农药产品，更是建设农业科技强国、筑牢粮食安全防线的战略举措。从国际对比来看，联合国粮食及农业组织（FAO）2023 年数据显示，我国农药单位面积用量排名第 93 位，处于全球相对较低水平，同时我国病虫害综合防治与绿色防控技术已达到世界先进水平，为绿色农药推广奠定了良好基础。

尽管优势显著，我国农业重大有害生物绿色防控仍面临严峻挑战：

其一，我国约40%的农药品种具有高环境生态风险。我国已经基本完成了对哺乳动物高毒农药品种的禁限用，但噻虫嗪、烯啶虫胺、吡虫啉、百菌清、甲基托布津等高生态风险农药，在我国仍然是农业生产中的主打产品，亟需替代。

其二，50%以上传统品种具有中高抗性风险。二化螟对传统药剂抗性高达2000倍；小菜蛾对氯虫苯甲酰胺抗性高达8000倍；稗草对五氟磺草胺的抗性超过100倍。这些传统药剂多数仍然是我国农业生产中的主打产品，亟需替代。

其三，化学农药依存度超过90%。我国市场上的主流农药品种毒死蜱、草甘膦、乙酰甲胺磷、吡虫啉、噻虫嗪等农药品种使用已达数十年，抗性问题突出导致用量不断加大，亟待开发替代型生物农药，优化产品结构。

宋宝安院士指出，绿色农药创新需优先解决 “有效性、安全性、抗性替代” 三大核心问题，而原创性分子靶标与分子结构在降低农药抗性、引领 “重磅炸弹式” 新农药发现中具有不可替代的优势。

生物农药：

市场增长迅猛，关键短板待补齐

从产业发展态势来看，生物农药已成为绿色农药的重要增长极。数据显示，2020 年全球生物农药市场规模达 43 亿美元，2022 年快速增长至 95 亿美元，预计 2027 年将进一步攀升至 167.5 亿美元，市场潜力巨大。

在我国，近年来绿色农药登记持续向低毒、高效、环保方向倾斜，生物农药登记占比已居主导地位。2020 年以来，我国生物农药创新不仅实现新产品持续涌现，更突破多项颠覆性关键核心技术。但宋宝安院士也指出，我国生物农药发展仍存在短板：基础理论层面的关键科学问题尚未完全破解，产品研发阶段的关键共性技术有待深化，商业化应用环节的推广体系仍需完善，这些问题亟待行业协同突破。

纳米农药：

多场景应用显效，六大挑战制约推广

作为绿色农药的创新前沿，纳米农药的研究与应用在国内外均取得显著进展。国际上，纳米农药研究聚焦农药纳米载体系统、纳米材料提升农药利用率、智能响应型纳米农药系统、多功能纳米农药系统及环境友好型纳米农药；国内研究则重点开发多载体类型纳米农药、环境友好型纳米农药与多功能纳米农药，并已在全国多地开展试验推广，覆盖蔬菜、水果、水稻、小麦等多种作物。

实践表明，纳米农药具备绿色、减量、稳定、安全、便捷等突出特点，吸引众多企业投身研发与推广。但宋宝安院士同时指出，纳米农药发展仍面临六大挑战：

第一，毒理学安全性评估不完善。对纳米农药潜在的环境毒性和毒理学研究相对较少，尤其是在环境中如何降解、累积和迁移方面的研究不足。

第二，生产成本高，工艺复杂。纳米农药的生产涉及复杂的合成和加工技术，研究成果还停留在实验室阶段，尚未解决如何转化为大规模生产。

第三，法规和标准滞后。对纳米农药的监管政策尚不完善，特别是在环境安全评估、毒性检测和标准化方面缺乏具体指导，限制商业化推广。

第四，环境影响和纳米材料的积累问题。纳米材料在环境中的行为尚未得到充分评估。特别是在水体、土壤等生态系统中的迁移、转化和累积研究不足。

第五，技术推广和农民认知不足。纳米农药的推广应用面临着技术复杂性和用户认知不足的双重挑战，应用要求更精准的设备和施药技术。

第六，纳米材料的标准化与功能一致性。纳米材料标淮化（尺寸、形状和表面特性）方面还存在技术难点，生产设备和工艺水平的差异影响实际使用效果。

针对这些挑战，宋宝安院士提出纳米农药未来三大发展方向：一是推进精准施药，通过纳米技术提升农药靶向性和农药利用率，结合传感器与智能设备助力智能农业的发展；二是研发绿色环保材料，聚焦可降解、无毒型材料，减少环境积累；三是构建多功能协同防治系统，整合杀虫、杀菌与植物健康管理功能，提升综合防治效果。

RNA 农药：

四大挑战待突破

RNA 农药因具有高效、特异、环境友好等特性，被业界誉为 “农药史上第三次革命”，成为全球农药创新的焦点领域。但宋宝安院士指出，我国 RNA 农药创新仍面临四大关键挑战：

其一，RNA 设计的结构依赖性受限。RNA 分子的二级结构易阻碍小 RNA（sRNA）与靶标 mRNA 的特异性结合，同时纳米载体装载 sRNA 的核心特征尚未完全解析，直接导致递送效率难以提升，成为技术应用的关键瓶颈。

其二，大规模生产存在技术瓶颈。目前虽可通过微生物发酵实现双链 RNA（dsRNA）的低成本生产，但合成过程缺乏精准调控手段，导致产品产量不稳定、纯度难以达标，无法满足规模化应用需求。

其三，递送系统的生物安全性不明。纳米载体的环境风险特征尚未明确界定，其在生态系统中的迁移转化规律缺乏系统研究；同时，天然递送系统的长期生态影响也需开展全面评估。

其四，监管与风险评估的不确定性。全球范围内针对纳米 RNA 农药的监管框架尚未统一：美国将其归类为生化农药，澳大利亚明确其非转基因（GMO）属性，欧盟则按传统农药标准监管。

绿色农药创新发展五大重点

为推动我国农药科技创新与绿色发展，宋宝安院士在报告中明确提出下一步绿色农药创新的五大重点方向，为行业发展指明路径。

重点1：智能驱动导向生物农药发现。生物农药创制具有鲜明的特殊性、复杂性、系统交叉性，我国生物农药产业将迎来一个政策强力驱动、技术深度融合、市场高速增长的发展期。在原创性靶标发现、工程菌株/RNA农药创制、合成生物学等核心技术取得关键突破，实现从提供产品到作物重大全程解決方案。同时，通过AI挖掘新型酶，改造关键酶，解析关键代谢途径，助力生物农药异源合成。

重点2：RNA生物农药创制及产业化。主要包括靶标基因智能挖掘与RNA农药设计，规模化dsRNA生产技术，RNA类农药绿色合成与智能递送技术，以及安全评估与产业化应用体系构建。

重点3：智能驱动原创分子骨架发现。通过整合药效团连接碎片筛选、片段虛拟生长、分子骨架设计等技术，构建快速、智能、精准的绿色农药分子设计技术体系，提升农药活性分子设计的效率。

重点4：比较基因组学的原创性靶标发现。针对农业有害生物，利用生物信息学和人工智能算法等技术，构建“关键基因网络、信号通路和必需基因”三层次的潜在分子靶标挖掘与验证体系，开展农药原创分子靶标的验证工作。

重点5：残留效应与环境生态风险评估。利用人工智能、替代毒理学等技术，开发农药原位快速检测方法，构建农药残留效应风险、农药残留毒理学评估新模型。研究农药和代谢物对作物、非靶标生物和环境基质的生态毒性效应及其机制，加快形成和发展农药新质生产力。