12月21日—22日,第四届现代农业发展论坛在湖北宜昌召开。8位两院院士、4位专家学者及3位头部企业代表,以“生物创新、生物制造、绿色发展”为主题分享深度报告,聚焦合成生物学、生物制造、绿色防控等热点焦点,深度解码农化产业生物创新的机遇、挑战和路径。
15场报告中,从科研到产业,从理论到落地,从前沿到一线,为农化产业开辟生物赛道树立了方向标、勾勒出路线图,观点新颖、精彩纷呈。
1.生物制造被誉为引领“第四次工业革命”的核心力量,能够从根源上变革传统制造模式。
2.在农药行业,生物制造为烟嘧磺隆、咪唑啉酮类除草剂、L-草铵膦等产品生产开辟全新路径,将为行业发展带来重大革新。
3.当前,合成生物学正以革命性力量重塑传统产品研制路径,推动研发模式从“找菌种”转向“找基因”,从“被动筛选”转向“主动创新”,从“利用自然菌种”转向“人工设计创制菌种”。
4.在生物农药领域,多氧霉素是目前使用范围最广、开发最为成功,且尚未产生耐药性的优质生物农药品种之一。
5.RNA农药兼具高度特异性与不易产生抗性的突出优势,有望成为下一代绿色防控技术的重点突破方向。
6.我国95%以上的农药企业以仿制产品为主,同质化竞争加剧导致行业毛利率低于10%,构建原创性绿色农药研发产业体系迫在眉睫。
8.农药肥料有突出贡献的公司的生物创制与智能制造模式已迈入纵深发展阶段,正引领行业开启高水平竞争、高维度跃升的全新发展格局。
本次论坛得到中国石油和化学工业联合会、中国农药发展与应用协会、宜昌市人民政府等指导,由《中国化工报》社有限公司、贵州大学主办,湖北兴发化工集团股份有限公司、南通江山农药化工股份有限公司联合主办,绿色农药全国重点实验室、绿色化学合成与转化技术全国重点实验室和《农资导报》承办,利民控股集团股份有限公司、兰升生物科技集团股份有限公司提供支持。
党的二十届四中全会强调“加快高水平科技自立自强,引领发展新质生产力”,明白准确地提出“推动科学技术创新和产业创新深层次地融合”的重大任务,为我国农业发展指明了前进方向、提供了根本遵循。“十五五”时期作为我国农业迈向现代化的关键阶段,唯有牢牢锚定科技强国目标,紧抓新一轮科技革命和产业变革机遇,才能在农业强国建设的征程上迈出坚实步伐。
农业新质生产力的核心是农业发展从“量的积累”向“质的飞跃”的关键转型,既体现在生物创新、智能装备等技术革新的核心引擎作用上,也落脚于产业链融合、业态创新的实践路径里。当前,智能农业、生物农业、分子农业等前沿领域正加速重构农业全产业链价值体系,绿色农药创新发展必然的联系到农业综合生产能力的提升与生态安全的守护。绿色农药的创制应用,也是破解“有效性、安全性、抗性替代”三大核心问题的关键,是实现农业高效、绿色、可持续发展的必然选择。
贵州大学坚定不移践行“顶天立地做科研”的使命担当。在“顶天”突破上, 坚持高起点布局、高质量推进,在国家级科研平台建设上实现突破,先后获批绿色农药全国重点实验室、中国—斯里兰卡茶叶绿色防控技术“一带一路”联合实验室等平台,植物保护学科跻身软科世界一流学科。在“ 立地”赋能上,始终与产业需求同频共振,绿色农药全国重点实验室自主创制的除草剂新品种累计推广2亿亩次,助农增收超200亿元。
本次论坛深度聚焦核心战略方向,既是对党的二十届四中全会精神的生动践行,也是推动农业科学技术创新与产业创新深度融合的具体行动,让我们凝聚共识、汇聚合力:一是坚守“科技自立自强”,紧盯原创性靶标发现、绿色分子设计等关键领域,勇闯农业科技“无人区”;二是构建产学研用的融合生态,让高校与科研院所创新活力、企业市场动力、农户实践能力同频共振,破解技术落地“最后一公里”难题;三是扛起乡村振兴的使命,将技术创新与产业升级、农民增收紧密结合,让农业新质生产力在田间地头结出丰硕成果。
农作物病虫害是我国主要农业灾害之一,每年潜在经济损失达5000多亿元。当前,我国农作物病虫害绿色防控正由理念转化为行动,制度保障进一步加强,绿色产品与技术效益显著,基础研究也取得重大突破。
然而,我们仍面临一些现实问题:一是由于气候变化和栽培方式改变,近年来全球农作物病虫害呈多发、频发、重发态势;二是外来生物入侵风险加剧;三是作物病虫防控存在“重治轻防”倾向,相关投入相对不足;四是缺乏绿色防控关键技术与产品;五是品种抗病性利用不合理;六是植保科技研发与实际应用衔接不够紧密;七是基层植保队伍与工作条件尚待完善;八是作物病虫绿色防控缺乏整体综合方案。因此,发展包括生态调控技术、生物防治技术、理化诱控技术和科学用药技术等在内的绿色防控技术,是改善我国农业当前困境的基本策略。
针对绿色防控发展,主要有以下几点对策:一是加强顶层设计,落实《病虫条例》及《病虫害名录》精神,贯彻绿色发展新理念;二是加速推进农作物病虫害绿色防控科学技术创新,不断完善“公共植保、绿色植保、科学植保、智慧植保”的中国特色农业病虫害防控新理论,研究新规律、新对策,进一步提高病害精准预测水平,研发满足自动化、智能化要求的植保新装备与新技术;三是加强品种抗病性及其合理利用,通过生物技术等手段创新抗病资源创制,从病菌群体结构、品种抗病基因入手,构建不同麦区的生物屏障;四是结合农业措施防治病害,充分利用生态调控技术;五是推动育种、植保、栽培、推广等部门协同攻关,系统开展育种亲本材料的创制与持续改良;六是加速提升植保社会化服务能力。通过综合推进顶层设计、学科交叉与协同合作,积极发展智慧植保,构建作物重大病虫害绿色防控技术体系,从而保障我国生物安全、粮食安全、食品安全与生态安全。
合成生物学作为大健康领域科技创新的引擎与新质驱动力,已渗透到医药、健康、环境、能源等各大领域,正在变革性改造或颠覆传统大健康产品的研发路径,引领研发从“找菌种”到“找基因”,从“被动筛选”到“主动创新”,从“利用自然菌种”到“人工设计产生菌种”的转变。
未来,合成生物学还将是颠覆性产业创新和跨越式科技发展的系统集成,今后可以颠覆重大品种的合成工艺、打破国外大品种的垄断、孵化国际声誉的标杆企业、带动传统产业向高端产业的转型升级、研发具有自主知识产权的新产品、培养一批行业内高级专业技术人员。
当前,大健康研发和传统量产体系面临众多发展痛点,比如新药发现困难、生产工艺复杂、“三废”超标排放、微生物污染、资源能源浪费严重、化学污染和残留、牺牲环境为代价等。这也给合成生物学在大健康领域应用提供了研发的钥匙。合成生物学已在升级新药发现、删除无效组分或定制活性组分、缩短多杀菌素发酵周期、改变产物源头、生物合成替代化学合成中间体、化繁为简颠覆合成路径、排除异味、抑制发酵倒罐污染、赋能医药创新九大场景中发挥了重要作用。
在生物农药领域,多氧霉素是目前使用范围最广、开发最为成功且尚未产生耐药性的最佳生物农药之一。我们通过基因定向编辑技术,可对菌株进行精准改造,定制具有特定功能的个性化组分,从而研发出对稻瘟病、梨黑斑病、核果褐腐病等病原菌具有显著防治效果的专用菌种。这意味着,针对不同病害,可选用相应的定制化菌种进行生产,无需合成无效组分,也避免了传统混合型农药中多种成分混杂的问题,真正实现按需定制。目前,我们已构建多个具有不同功能特性的菌种资源,可支持新型定制化生物农药产品的进一步开发与技术转让。
原始创新的一小步,是产业发展的一大步。未来,希望生物学家和工程师联合起来对生物体进行重新布线和编程,高效、经济、环保地生产更廉价的药物、食品和健康产品,为汽车提供绿色能源,为治疗癌症和遗传病等重大医学难题提供新手段,最终改变我们的生活。
秸秆综合利用是提高秸秆资源高附加值利用的有效途径,推动秸秆利用高质量发展具有重要的国家战略意义。我国木材对外依存度超过50%,用秸秆替代木材生产人造板,有利于保障我国木材安全;秸秆材料化利用接近零碳排放,能助力我国“双碳”战略的落实;秸秆利用还可以培育产业新模式,增强发展新动能,助力乡村振兴。
基于秸秆的多尺度结构特性与可调控反应活性,通过微观结构调控、界面精准修饰与定向功能耦合等技术融合,吴义强院士团队创制了秸秆基系列先进功能材料,并推动其在绿色催化、新型储能、环境修复等领域的应用,助力我国农业资源低碳循环与产业高质量发展。例如,秸秆通过物理/化学改性及吹塑、成膜等方式可开发成地膜材料,具有环境友好、功能可控的特点,能替代传统塑料地膜,实现农业生产的绿色覆盖与生态回归。其团队正在进行液态缓释地膜的研究,其形成的致密膜层能有效抑制杂草生长,实现作物富硒生长。此外,该种地膜可在土壤中快速降解并转化成肥料,达成“肥膜一体化”的综合生态效益。
针对秸秆资源的高效利用,吴义强提出四方面建议:一是在原料保障体系方面,针对建材、包装等不同材料化路径,建立覆盖主产区的资源图谱与定向收储网络。二是在技术支撑体系方面,重点突破秸秆组分精准分离、纤维素高值转化、复合材料高效制备等核心关键技术。三是在产品创新体系方面,前瞻性布局秸秆基材料在绿色储能、高效吸附等新兴领域的应用。四是在产业标准体系方面,加快制定覆盖秸秆原料、制品、装备及碳核算的全产业链标准体系;创新建立秸秆产品全生命周期碳足迹与绿色效益科学评价方法;加速对接绿色产品认证、政府绿色采购及碳交易市场。
蔬菜产业是农民增收的重要渠道,蔬菜害虫防控对于保障“菜篮子”产品有效供给具有战略意义。数据显示,我国蔬菜常年种植面积超过3.4亿亩,总产量超过8亿吨,总产值超过2.5万亿元,以10%的种植面积创造了种植业约40%产值,蔬菜产业是乡村振兴的重要抓手。
我国蔬菜害虫发生形势严峻,呈现九大特点,包括害虫种类繁多、发生情况严重、发生演替规律复杂、天敌控制作用弱、极易远距离扩散、外来入侵害虫危害严重、用药种类少、农药使用量较大、抗药性严重等特征。其中,要特别注意抗性害虫防控,最新研制的药剂多先在蔬菜上使用,蔬菜害虫常常也是最先对新型药剂产生抗性的害虫。必须加强害虫抗药性监测,并要高度重视区域抗性差异。
害虫绿色防控可从昆虫生长、发育、繁殖和行为习性,以及影响昆虫的非生物因素和生物因素出发,恶化其生存条件,达到控制其种群的目的。利用昆虫的趋光性、食性、趋化性、昆虫温度适应性等生物特征,可采取色板诱杀、灯诱杀虫、性信息素诱杀、日晒高温覆膜法、天敌生防等一系列绿色防控技术,在此基础上再结合化学防治,建立以预防为主,综合防治的蔬菜害虫绿色防控体系。
展望未来, RNA农药具有高度特异性与不易产生抗性的特点,有望成为下一代绿色防控技术的重点突破方向。
生物制造能够从根本上变革传统制造模式,推动医药、农药、材料、食品等重要工业产品制造与生物技术深层次地融合,促使经济发展向绿色低碳、无毒低毒、可持续模式转型。
生物制造有助于推动制造业转型升级并催生新业态。其一,促进绿色发展,降低工业过程的能耗与物耗,减少废物排放与对水、空气、土壤的污染,大幅降低生产成本,提升产业竞争力。其二,促进低碳发展,以绿色生产模式替代传统高碳工艺,助力“双碳”目标实现。其三,促进循环发展,优化自然资源与能源利用效率,实现物质循环利用、能量梯级转化与生态环境良性互动。
生物制造被视为可引领“第四次工业革命”,是加快形成新质生产力的关键领域。
在农药生物制造方面,依托生物学、工程学等多学科理论与方法,生物制造技术可实现农药生产过程的碳减排和农药使用的增效减量。随着政策鼓励低毒农药应用,烟嘧磺隆成为重点推广品种之一,而2-氯烟酸是合成烟嘧磺隆的关键中间体。通过化学-酶催化及反应、分离、纯化等多单元耦合技术,能够推动烟嘧磺隆合成路径的创新。咪唑啉酮类除草剂广泛用于大豆、水稻、小麦等作物田间杂草防治,通过深入解析腈水合酶催化性能的分子机制,建立酶精准设计与改造策略,可有效减少无机盐与含腈废水排放,彰显生物制造的绿色价值。L-草铵膦的全化学合成存在手性构筑困难、选择性低、成本高等问题,而采用化学-酶法合成L-草铵膦,则具有酶活性高、选择性强、稳定性好等优势,能显著减轻环境负担,符合农业农村部“农药减量增效”的政策导向。
合成生物制造作为一场新型的“工业革命”,正深刻改变物质生产方式,将在生产原料、制造流程和产品特性等方面实现重大革新,加速新质生产力的形成,从而有力支撑国民经济持续快速发展。
当前,全球绿色农药市场高度集中,长期存在寡头主导、区域分化、技术驱动的垄断局面,市场需求日益向高效低毒、环境友好型产品倾斜,欧美等农药监管严格,绿色产品成为主流。
反观我国农药市场,2024年,我国农药产量达367.5万吨,出口量达246万吨,基本为过期专利产品,主要集中于草甘膦(占全球出口量的60%)、吡虫啉等大宗品种。同时,95%以上的农药企业产品以仿制为主,同质化竞争导致毛利率低于10%。由此可见,我国原创母核匮乏、研发体系不健全和市场竞争力薄弱制约着我国绿色农药发展,构建原创绿色农药研发产业体系势在必行。
农药母核又称“核心骨架”,是指决定农药分子生物活性的核心化学结构部分,在此基础上通过化学修饰可以衍生出成百上千种不同的农药分子。可以说,拥有母核就意味着拥有了该类农药的源头知识产权。在近20年全球公开的新农药专利结构中,具备原创母核潜力的母核来自中国的仍不足5%。这种巨头构建的技术壁垒与我国创新乏力的结构性矛盾,导致我们在国际市场话语权微弱,不利于我国绿色农药产业的发展。
今后,我们要推动我国原创产品产业化落地,突破跨国巨头技术封锁,研发具有自主知识产权的绿色农药产品,推动我国农药产业从仿制跟随向原始创新战略转型,从而保障国家农业发展与生态安全,助力全球农业绿色发展。就此,对未来原创绿色农药的研发提出五点建议。
一是评价导向价值化。破除“唯论文”考核,建立以母核创制与商业转化为核心的评价体系,引导科研成果从论文走向货架。
二是源头创新自主化。摆脱对国外过期专利的“跟随式修饰(Me-too)”思维,聚焦全新化学母核与新作用机理的源头发现,培育具有完全自主知识产权的原创母核。
三是筛选模式数智化。利用“AI—高通量筛选”重构研发流程,在设计端即锁定分子的结构新颖性与成药性,大幅提升原创母核的命中率与工业化成功率。
四是政策扶持差异化。对全新母核与简单修饰实施差异化审批,为具有代际优势的顶级原创药提供更长的独占保护期与审批绿灯,拉开与伪创新的差距。
五是商业布局全球化。推动核心专利的PCT国际布局,鼓励以技术授权形式参与全球价值分配,用国际市场的认可来验证中国原创农药的含金量。
全球每年因杂草危害造成的损失相当于粮食总产值的13.2%,我国稻麦年种植面积约8亿亩,杂草危害十分严重,高效防除农田杂草是保障粮食安全的压舱石。
同时,我国除草剂使用范围广、用量大,且由于ALS、ACCase、PSII类除草剂的长期、高频次使用,导致稻麦禾本科杂草已对这三类主流药剂产生严重抗性,亟需建立我国稻麦田新型除草剂的创制理论和技术。
在此背景下,我国新型绿色化学除草剂研究动态涌现出诸多亮点。一是创制出了自主知识产权的PPO类除草剂苯嘧草唑,明确了苯嘧草唑协同草甘膦靶向抑草的分子机制,并对新型非选择性多靶向除草剂苯31%嘧草唑草甘膦OD进行开发;二是开发了无钠高纯草甘膦新工艺,明确了其控草优势和生产工艺;三是发明了多酶共表达生物制备精草铵膦技术,包括多酶共表达工程菌株的构建、共表达酶在精草铵膦合成的生产工艺的开发,具有显著优势;四是创制出全球首个防除麦田禾本科杂草的HPPD类除草剂环吡氟草酮,运用智能设计系统,开发了高效光催化氯化的绿色生产新工艺。
在新型绿色化学除草剂未来发展趋势上,一是可对除草剂进行人工智能设计,发展系统的杂草抗药性分析方法,创新农药分子有效性和安全性智能分析平台,为新型除草剂的创制提供高效工具;二是智手性农药创制及产业化,整合利用手性农药合成技术,构建温和高效的协同催化体系,发展不对称催化、酶催化、微通道反应等新技术,建立手性农药活性分子的绿色高效合成技术和低碳生产体系;三是发展智慧农业与精准植保,利用物联网、大数据、AI和自动化提升农业生产效率,推进智慧农业可持续发展,运用高光谱、分子影像等技术研究作物生理和病虫草害发生规律,指导精准用药,整合农药行业数据和植保技术,支撑决策、监督和创新,实现科学管理和合理用药。
绿色农药创新研究与原创性靶标的发现是农业科学技术领域的“卡脖子”难题,该课题曾入选中国科协2018年发布的我国科技领域60项重大科学和工程技术难题。
在植物病原细菌方面,其对全球粮食安全构成重大威胁,加之传统农药的耐药性问题日益突出,开发结构新颖、作用机制独特、高效低毒的新型防治药剂已迫在眉睫。而采用传统模式创制一款新农药,平均需筛选15.9万个化合物,耗费2.86亿美元研发资金,历时11.5年。其中,原创性分子靶标发现、活性分子新结构突破以及创新作用机制构建,是制约农药创制进程的核心瓶颈。
结构生物学为攻克上述难题提供了关键途径。作为一门运用多种物理化学手段解析生物大分子三维结构并探究其功能的交叉学科,结构生物学不仅有助于农药分子靶标的发现与作用机制创新,更能为克服抗药性提供核心解决方案,已成为突破农药研发瓶颈的关键驱动力。
以猕猴桃溃疡病防治研究为例,利用结构生物学进行农药靶标发现与作用机制解析已取得重要进展。猕猴桃溃疡病由丁香假单胞杆菌猕猴桃致病变种引起,在我国陕西、四川、广西、贵州等猕猴桃主产区广泛发生,累计感病面积超过百万亩。该病具有发病急、传播快、危害重的特点,目前国内登记用于防治该病的农药不足10种,且多为铜制剂,已出现明显抗药性,尚缺乏高效低毒的防治药剂,新型药剂的研发刻不容缓。
基于结构生物学手段,李向阳团队集成系列研究成果,在猕猴桃溃疡病菌农药靶标发现方面,解析了该病菌的3个蛋白晶体结构,并基于蛋白靶标筛选出两种潜在靶向药剂。团队还对聚六亚甲基双胍盐酸盐的抑菌机制展开研究。在抗溃疡病药剂作用机制研究方面,揭示了辛菌胺、5-氟吲哚等药剂抑制溃疡病的分子机制。
绿色农药创制是保障粮食安全的关键举措,先后入选中国科协重大科学和工程技术难题与全球农业领域工程研究前沿,目前面临着周期长、投资大、风险高的行业痛点。其研发难度之大,根源在于独特的特征:防治对象生理生化差异显著,需兼顾广谱性;保护对象涵盖多种作物,需避免药害;环境生物种类繁多,需控制生态风险;生态环境复杂多变,药效易受影响;生产成本需贴合农业实际,确保农民可承受。这些特征交织,使得绿色农药研发面临在生物多样性中实现有效性与安全性统一的挑战,而破解关键则是阐明农药活性分子与靶标、非靶标生物的微观相互作用机制。
农药信息学作为农药学与信息学的交叉领域,为突破上述困境提供了系统性解决方案。它融合农药大数据与人工智能、结构生物学等前沿技术,构建起覆盖靶标发现、分子设计、风险评估、精准用药全链条的技术体系,既提升研发效率,又实现对有效性与安全性的精准把控,成为绿色农药创新的核心驱动力。
在技术平台构建中,AIMIT服务器作为首个在线AI靶标反向排序模型,可根据化学结构快速筛选潜在靶标,减少研发盲目性;Fragen模型开创多靶标3D分子生成先河,有效降低抗药性风险;ChemFREE平台能精准预测化合物生态环境风险,为绿色分子设计导航;PlantPAD数据库整合63种植物、310种病害的近43万张标注图像,为病害精准识别提供数据支撑。这些平台已服务全球100多个国家近万名用户,助力多家企业开展新药创制,相关技术获Science、Nature Reviews等顶级期刊高度评价。
在应用成效层面,通过该系统辅助创制的5个除草剂新品种,占同期全球新增总数的29%,显著提升我国除草剂创制水平。
在国际合作领域中,依托中国—斯里兰卡茶叶绿色防控技术“一带一路”联合实验室,农药信息学技术正服务国家战略。针对斯里兰卡茶叶产业对绿色农药的迫切需求,实验室聚焦“减、替、控”三大任务,通过减量用药、绿色替代、残留管控等全链条技术合作,既破解当地农业痛点,又筑牢两国民心相通桥梁,为我国能源安全与“一带一路”建设提供重要支撑,以“小叶子”的合作实现“大联通”的使命。
植物病毒病,又称“植物癌症”,是仅次于真菌病害的第二大植物病害,每年在全世界造成的经济损失高达600亿美元,其中仅粮食作物就损失高达200亿美元。农作物一旦感染上病毒病,就意味着生命终结。
病毒病是我国蔬菜生产中危害大、防治难的重大病害之一。2022年农业农村部统计资料表明,病毒病害在我国蔬菜主产区发生面积高达750万公顷;每年造成直接经济损失高达800亿元。对于病毒病的防控,要采用“预防为主,综合防治”的防治策略,包括种子脱毒、媒介昆虫管理、培育种植抗病作物、使用抗病毒剂等。
常见的植物抗病毒剂品种较少,而植物病毒种类繁多,难以做到一种产品对所有类型病毒均有效。因此,不断开发新型高效且绿色的抗病毒剂对于保障粮食安全至关重要。对于蔬菜而言,重大蔬菜病毒病原创性分子靶标匮乏,亟须挖掘绿色农药新靶标。而我国抗蔬菜病毒新农药的创制效率较低,迫切需要加强农药分子设计理论研究和技术创新。
目前,我国在该领域自主发现的新靶标仅有5个,重大农药品种(1亿美元)的国外依存度超过95%,50%以上常规农药品种具有中高抗性风险。我们在研究中提出了靶向植物病毒相分离的抗病毒策略。
在生物学中,相分离是细胞内的蛋白质或RNA分子之间在分子浓度达到一定程度时发生相变,从稀释相逐渐变为凝聚相(动态平衡),再逐渐变为固态,在细胞体内形成趋势化;在植物中,相分离驱动形成的凝聚物已被证明可以调节多种生物过程,包括种间竞争、开花、发育和疾病抗性等。我们发现,靶向抑制植物病原体相分离过程的农药小分子,可能为治愈难以控制的植物疾病提供前所未有机遇。通过合理设计,我们合成了一系列具有CADs性质的新型农药小分子,从中筛选出高活性化合物Z9,能够显著抑制TSWV的增殖;Z9通过干扰病毒RNA驱动N蛋白的相分离并组装的过程,可以抑制其致病性。这对于战略性开发靶向病毒相分离的新型抗植物病毒剂或抗病毒策略等具有重大意义。
2018—2024年间,国际标准化组织(ISO)公布的67个农药新品种分子中,手性分子达26个,占比40%,且这一占比呈逐年上升趋势。反观我国,目前登记使用的手性农药约270种,其中绝大多数仍以消旋体形式进行生产、销售与应用。
手性农药创新研究已成为国际绿色农药领域竞争的“必争高地”。其核心目标明确:通过采用单一高活性、低风险的对映体,替代传统的外消旋体混合物,在确保农药药效的基础上,显著降低农药使用量,减少环境风险。
国际学界在该领域已涌现多项突破性成果:2025年,牛津大学Darren J. Dixon团队研发出手性膦亚胺催化环丙烯酯去共轭化方法,成功实现手性拟除虫菊酯的不对称合成,相关研究成果发表于国际顶级期刊《Nature》;2020年,剑桥大学Matthew J. Gaunt团队开发出钯催化烷基胺直接碳氢活化技术,达成(S)-苯锈啶的手性合成,研究论文刊发于国际顶级期刊《Nature Chemistry》。
尽管国际研究进展显著,手性农药发展仍需攻克三大挑战:其一,成本限制导致创新驱动力不足。当前外消旋体农药品种市场表现稳健,而手性制造会产生额外成本,致使手性农药产品市场竞争力偏弱;同时,行业内对化合物手性影响的认知尚不充分,相关标准中未针对农药手性问题提出明确要求,导致手性农药研究多被视为“锦上添花”,缺乏核心驱动力。其二,原料供给受限。目前天然源手性原料合成方法仍占据主导地位,可依赖的原料类型集中于氨基酸及其衍生物、乳酸及其衍生物,以及糖、萜类、生物碱等,原料体系相对单一。其三,核心技术存在短板。手性催化技术需针对性创新研发,现有技术普遍存在手性催化剂用量偏高、部分催化过程操作要求严苛等问题,且手性催化技术的应用需改变原有消旋体生产路线与设备,进一步增加了技术落地难度。
展望未来,手性农药创新研发需秉持“专业事交给专业人”的理念:企业聚焦市场需求,精准把握产业方向;科研人员潜心技术攻关,深耕创新突破;跨学科领域加强交流协作,实现资源互通。需明确的是,手性农药合成无现成技术可循,必须以农药分子结构为目标,研发针对性创新技术;以活性为导向,创新催化合成方法。
兴发集团农药专业总工程师、高级工程师曹杰指出,农药是全球粮食安全的重要保障。据FAO统计,农药可挽回农作物总产量30%~40%的损失。但高污染、高能耗等行业痛点,正倒逼产业向智能化、绿色化、高端化转型。兴发集团立足“矿产资源服务农业”的定位,践行“绿水青山就是金山银山”理念,以全链条变革勾勒农药产业绿色未来。
战略引领是绿色转型的根基。兴发集团将绿色理念深植企业基因,通过顶层设计锚定发展坐标;以科技驱动注入动能,累计研发投入超20亿元,年均立项研发项目超100项;构建循环共生生态——宜昌新材料产业园的“草甘膦—有机硅”闭路循环系统,实现副产物高效复用,从源头削减污染,树立了行业循环经济典范。
关键环节变革破解行业难题。在生产端,兴发集团攻克传统草甘膦生产收率低、三废难处理等痛点,形成工艺绿色化、三废资源化、制造智能化的解决方案。在产品端,兴发集团主导制定草甘膦原药FAO国际标准,打破跨国公司垄断;自主创新检测方法获国际认定,为出口筑牢“通行证”。
绿色转型成效显著。在环境效益上,草甘膦生产废水回用率提升至95%,单位产品能耗降低18%,实现水资源与能源高效利用;在经济效益上,草甘膦产能占全国近30%,2024年出口值达3.57亿美元,产品远销百余个国家和地区;在社会效益上,带动上下游产业链集聚,推动区域经济协同发展,成为地方经济重要支柱。
展望未来,兴发集团锚定三大方向:攻关农药生产高原子利用率与低碳清洁合成技术,布局生物农药等高端产品;联合科研机构开展基础研究,探索新型绿色农药分子设计;推进人工智能在精准施药中的应用,提升农药利用效率。
以科技为笔,以绿色为墨。兴发集团正通过战略引领、技术突破与协同创新,书写农药产业高质量发展新篇章,并将持续携手行业伙伴,为现代农业绿色发展筑牢坚实支撑。
农业科学技术创新是培育农业领域新质生产力、加快推进乡村全面振兴、高质量建设农业强国的关键。江山股份高度重视创新人才团队建设、持续加大研发投入、完善科研平台,全面提升科学技术创新能力,目前拥有5个生产基地(江山股份、南通联磷、贵州江山、江山宜昌、哈利民),在美国、新加坡、德国有3家海外子公司。
江山股份以市场和作物为导向,坚持产品创新、工艺技术创新、应用技术创新,提升各类产品及新工艺和新技术的应用转化能力,优化产业布局,精准服务农业发展,量身打造新型农业服务典范。公司从以下四个方面精准服务现代农业:一是开展以农业生产所需产品为导向的创制攻关;二是推广以科学用药为导向的应用技术研究;三是优化以快速服务农业生产为导向的生产基地布局;四是强化以绿色、生态为底色的生产的基本工艺创新。
江山股份坚定不移加快发展新质生产力,在坚持自主创新、提高自身科技创新能力和研发投入的同时,与国内科研机构、高水平研究型大学合作开展联合创新和协同创新,并聚焦新产品创制和工程转化,开展推广应用技术研究,增强高水平质量的发展动力活力,精准服务现代农业。JS-T205(苯嘧草唑)是江山股份长期坚持产品创新的重要成果之一,经过近10年的潜心研发,目前已进入试生产阶段。
江山股份积极响应以新质生产力精准服务现代农业模式创新,充分发挥人才、研发、技术和资金优势,探索融合发展的新路径,坚定不移进行绿色农药创新、加快发展新质生产力,以敢为天下先的精神面貌,挖掘高水平质量的发展的强大动力源,促进农药产业高质量发展和现代化进程,做好现代农业的精准服务工作!
利民股份始终把技术创新视为高质量发展的核心引擎。历经70年化学合成领域的深耕与固本强基,公司已实现产业的跨越式发展。目前,利民股份共持有50个农药原药登记证和272个制剂产品登记证,并取得境外授权登记证2930个。在产能布局上,利民股份坚持原药与制剂并重,现已形成原药年产能11.02万吨、制剂年产能13.27万吨,代森锰锌和百菌清的产能规模均位居国际前列。
利民股份将以生物创新驱动绿色发展。目前,利民股份构建了“5+N”研发体系,以制剂实验室、生物实验室、合成实验室、新能源实验室和兽药制剂实验室为基础,结合国内外合作实验平台,打造国家级与省级技术中心,形成自主创新与开放合作相结合的研发模式。下一步,利民股份将围绕合成生物学,着力建设生物信息学技术平台、基因工程菌株构建平台、菌种高通量筛选平台、制种与发酵工艺开发平台以及发酵与提取中试放大平台,进一步完善生物合成开发流程与产品布局,点燃绿色创新的“引擎”。
利民股份以智能制造赋能,擘画可持续发展新格局。在智能制造领域,利民股份已成功打造23个智能化应用场景,并荣获2025年江苏省先进级智能工厂、AAA级两化融合认证及2024年国家级绿色工厂等多项荣誉。MES智控系统、智慧仓库、安全环保质控系统、DCS生产控制系统、设备管理系统、能源管理系统及智能检测系统和集成智能检测设备已在各生产基地实现广泛应用。在可持续发展方面,公司积极响应“双碳”目标,持续推动绿色转型。旗下五大生产基地均被评为国家级或省级绿色工厂。通过持续投入与工艺升级,践行绿色制造与全链减碳,努力成为绿色智能低碳发展的行业先行者。
展望未来,利民股份将继续深耕科学技术创新与绿色创新,公司致力于构建以生物合成技术为主导,以绿色化学合成、电池及电解技术为辅助的“一主两辅”产业新格局,重点发展合成生物学相关的农化产品,并围绕氟化学、磷化学和硫化学打造具有竞争力的优势产业集群。
利民股份将以“成为全球领先的植物保护服务商”为愿景,始终坚守并践行“精于生物科学技术,创造品质生活”的责任与使命!