放线菌天然产物农药生物合成研究进展

李晓瑾; 潘明慧; 马子涵; 杜国忠; 张艳艳; 向文胜; 李珊珊

doi:10.12405/j.issn.2097-1486.2025.01.003

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放线菌天然产物农药生物合成研究进展

合成生物学 | 更新时间：2025-06-24

- 放线菌天然产物农药生物合成研究进展
- Advancements in biosynthesis of natural product pesticides from actinomycetes
- 新兴科学和技术趋势 2025年4卷第1期页码：21-35
- 作者机构：
  
  1.中国农业科学院植物保护研究所，北京 100193
  2.东北农业大学生命科学学院，黑龙江哈尔滨 150030
  3.山西新源华康生物科技股份有限公司，山西太原 041000
- 作者简介：
  
  [ "向文胜，男，教授，博士，博士生导师，国家杰出青年科学基金获得者，教育部“长江学者”特聘教授，国家“万人计划”领军人才、国家百千万人才工程有突出贡献中青年专家、科技部中青年科技创新领军人才、农业农村部农业科研杰出人才。目前主要从事微生物天然产物农药创制研究，主持国家和省部级项目十余项。实现4个筛选新微生物的发酵和半合成7个产品产业化，获得8个新药证书。以第一作者或通讯作者在Nat Biotechnol，Proc Natl Acad Sci，Nat Commun，Curr Opin Biotech，Metab Eng，Org. Lett.，中国科学等期刊发表SCI论文350余篇，参与出版著作3部。" ]
  [ "李珊珊，女，研究员，博士，博士生导师，国家高层次青年人才特殊计划获得者，担任中国植物保护学会女科技工作者工作委员会秘书长，微生物药物与天然产物专业委员会委员，Biology，Frontiers of Microbiology等学术期刊编委，New Plant Protection和农药学学报青年编委；目前主要从事放线菌天然产物农药合成生物学应用基础研究工作；主持国家级项目/课题5项；在Nat Biotechnol，Sci Adv，Sci Bull等期刊发表论文40余篇；授权国家发明专利8件。" ]
- 基金信息：
  
  国家自然科学基金(32172502);国家重点研发计划(2023YFD1700700)
- DOI：10.12405/j.issn.2097-1486.2025.01.003
  中图分类号： Q939.97
- 收稿日期：2025-02-19，
  
  修回日期：2025-03-02，
  
  纸质出版日期：2025-03-25
- 稿件说明：
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李晓瑾,潘明慧,马子涵等.放线菌天然产物农药生物合成研究进展[J].新兴科学和技术趋势,2025,4(1):21-35.

LI Xiaojin,PAN Minghui,MA Zihan,et al.Advancements in biosynthesis of natural product pesticides from actinomycetes[J].Emerging Science and Technology,2025,4(1):21-35.
李晓瑾,潘明慧,马子涵等.放线菌天然产物农药生物合成研究进展[J].新兴科学和技术趋势,2025,4(1):21-35. DOI： 10.12405/j.issn.2097-1486.2025.01.003.

LI Xiaojin,PAN Minghui,MA Zihan,et al.Advancements in biosynthesis of natural product pesticides from actinomycetes[J].Emerging Science and Technology,2025,4(1):21-35. DOI： 10.12405/j.issn.2097-1486.2025.01.003.

摘要

放线菌因出色的活性天然产物生物合成能力闻名遐迩，由其产生的天然产物结构和功能多样，一直是天然产物新药创制的重要源头。当前农药市场中，天然产物农药大品种主要由放线菌产生。然而，放线菌来源的天然产物在农药研发及产业化进程中面临产量低、成本高等困境。近年来，随着多组学技术、人工智能和合成生物学的快速发展，研究者对放线菌天然产物复杂生物合成过程的认知逐渐深入，建立了多样化的菌株生物合成优化策略，推动了放线菌天然产物农药生物制造能力的提升。本文从天然产物装配线、前体供给平衡、调控网络、辅因子供给与生物合成系统物质交换五个层面，阐述了放线菌天然产物农药高效生物合成研究进展，为天然产物农药的绿色高效生物制造提供了重要指导。

Abstract

Actinomycetes are renowned for their exceptional biosynthetic capabilities in producing bioactive natural products. The structurally diverse and functionally versatile compounds derived from these microorganisms have consistently served as a vital source for innovative drug discovery in the pharmaceutical industry. In the current pesticide market， major varieties of natural product pesticides are mainly produced by actinomycetes. Nevertheless， actinomycetes natural products still face such challenges as low yields and high production costs during industrialization. In recent years， with the rapid development of multi-omics technologies， artificial intelligence， and synthetic biology， researchers have gained deeper insights into the complex biosynthetic processes of actinomycetes natural products. These advancements have enabled the establishment of diversified strategies for optimizing strain biosynthesis， significantly enhancing the bio-manufacturing capabilities of natural product pesticides from actinomycetes. This article summarizes the advances on efficient biosynthesis of natural product pesticides from actinomycetes from five aspects， including natural product assembly lines， precursor enhancement， regulatory network， cofactor supply and balance， and material exchange system. It provides guidance for green and efficient bio-manufacturing of natural product pesticides.

关键词

Keywords

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