Nature：中美合作开发出天然产物来源的新型除草剂

杂草会严重威胁作物产量，给农业生产造成巨大经济损失。与人工除草相比，除草剂具有经济、快速、高效等优点，为农业的高产和稳产提供了重要保障。然而，近年来，长期、单一、广泛使用除草剂，导致了抗性杂草个体和种群逐年增加，降低了除草剂的防治效果，增加了杂草防治成本。同时，除草剂使用剂量增加也易造成农作物药害风险和环境污染。

天然产物小分子与生物在自然界中共同进化，其生物学活性能够干预特定细胞的代谢途径。因而，在医药健康及农业生产中起着非常重要的作用，如抗菌药物青霉素、抗疟疾药物青蒿素，以及降脂药物洛伐他汀等。因此，开发和应用具有新型生物学活性的天然产物对生命科学、医学及农业科学等广大领域具有重要意义。

2018年7月11日，美国加州大学洛杉矶分校唐奕教授课题组、Steven Jacobsen教授课题组和上海有机化学研究所周佳海研究员课题组，联合瑞士的袁曙光博士在Nature杂志在线发表了题为Resistance gene-directed discovery of a natural-product herbicide with a new mode of action的研究论文。该研究运用以抗性基因为导向的基因组挖掘技术成功发现了一种新型天然产物除草剂aspterric acid (AA)，通过靶向植物支链氨基酸合成途径(BCAA)中的二羟酸脱水酶（DHAD)而抑制植物的生长。

该研究首次解析了DHAD全酶的结构，并利用计算化学阐明了AA与酶活性中心的结合机制，揭示了新型除草剂产生效能的分子机制。同时，利用产生菌自身的抗性基因，成功构建了具有AA耐受性的转基因作物。该工作不仅为挖掘基因组寻找天然产物提供了新的方法和启示，同时，也为探索农业生产中开发新型除草剂提供了范例。