藏粮于技，丰收底气越来越足******

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　　党的二十大报告提出，“全方位夯实粮食安全根基”“强化农业科技和装备支撑”。

　　粮食稳产增产，根本出路在科技。各地区各部门着力推进农业科技装备全领域突破，不断提升农业机械化、信息化、智能化水平，田间地头激荡的科技动能，转化为一季一季的丰收，粮食安全的支撑保障越来越强。

　　农业机械化迈向全程全面，“农家好帮手”为粮食稳产增产护航

　　冬闲人不闲。河南省获嘉县位庄乡大位庄村田间，麦苗青青，种粮大户徐方子正抓紧给麦苗浇越冬水。说话间，徐方子一键启动，滴灌设备轰轰作响，细水滋润麦苗根部。

　　滴灌水肥一体化设备是徐方子新添的种粮“神器”。“现在气温低，水浇多了易结冰，浇少了起不到灌溉作用，多亏有了这个好帮手，实现了精准滴灌。”徐方子算起细账：根据土地旱涝情况调节灌溉水量，一年下来，亩均节约灌溉用水30立方米，增产粮食100公斤以上，增收300元左右。

　　靠着20多台大农机，从种到收实现全程机械化，徐方子牵头成立合作社，流转土地4000多亩种粮。“有大农机护航，种粮越来越得劲！”徐方子说，过去4000亩农田浇一遍水要十几天，现在三五天就搞定，植保飞防一次只需一天，“我明年打算再添几台大型收割机、旋耕机，扩大流转规模，带动更多乡亲种粮增收。”

　　技术新、装备强，不断优化升级的农业机械，成为越来越多的“农家好帮手”，为粮食稳产增产护航。这10年，希望的田野上演“动力变革”，我国农作物耕种收综合机械化率超过72%，提高15个百分点，有力支撑我国粮食产量站稳1.3万亿斤台阶。

　　“瞄准党的二十大报告提出的建设农业强国目标，我国农业机械装备仍有不少短板要补，下一步要以补齐大型大马力机械、丘陵山区适用小型机械这‘一大一小’两个短板为重点，推进农机装备全领域突破。”农业农村部农业机械化管理司副司长王甲云说，要加快实施农机装备补短板行动，创制推广一批“一大一小”农机，加速产业化进程，推动农业机械化向全程全面高质高效方向发展。

　　加快补上农机具短板，各地积极行动起来。四川省南部县山地农田零散，当地开展农田宜机化改造，开发推广适宜山地的小型农机。“田埂、荒坡变成了可用地，各式小农机撒欢跑，种粮底气更足了。”黄金镇种植大户谢海涛流转土地1200余亩，靠着机械化轮作油菜、小麦与水稻，今年秋季水稻又获大丰收。

　　看全国，瞄准农业生产需求，山地拖拉机、油菜移栽机等适用农机具陆续投用，丘陵山区“无机可用”“无好机用”问题逐步得到缓解。

　　王甲云介绍，下一步将加快破解“一大一小”农机装备卡点难点，坚持研发制造、推广应用两端发力，突破核心技术，拓展应用场景，增强有效供给，优化产业生态，不断提升农机装备产业链供应链韧性和自主可控水平。

　　新品种新农艺扎根沃野，让农民用最好的技术种出最好的粮食

　　今年秋收，旱稻平均亩产630公斤，这可乐坏了云南省双柏县爱尼山乡大箐村农民尹鸪，“真没想到，杂交稻在旱地里种，产量还这么高。”

　　尹鸪家的60亩旱稻，是今年省级杂交稻旱种绿色高质高效示范项目点之一。说起高产秘诀，尹鸪打开了话匣子：品种选的是“滇禾优615”，充分利用病虫害绿色防控等先进技术，水稻旱种不用育秧和插秧，直接播种，减肥减药，省水又省工，打出来的绿色稻米很受市场欢迎。

　　今年楚雄彝族自治州示范推广杂交稻旱种2万余亩，增产稻谷650万公斤。州农业科学院农业技术推广站站长何三平介绍，水稻旱种作为一项轻简栽培技术，有效提高生产效率和效益，“明年州里将加大旱种水稻品种的筛选力度，加强品种和技术的集成创新，进一步提高农民种植效益。”

　　放眼沃野田畴，节水抗旱小麦、籽粒机收玉米等一大批优良品种持续涌现，测土配方施肥、病虫害绿色防控等一大批节本增效新技术扎根田间……我国农作物良种覆盖率超过96%，农业科技进步贡献率超过61%，藏粮于技，不断巩固和提高粮食综合生产能力。

　　农业农村部科技教育司技术推广处一级调研员张凯说，近年来我国农业科技创新能力稳步提升，新品种、新农艺要真正落地生根，关键得让农民学得会、用得上、真管用。据测算，在生产条件相同、投入不变的情况下，仅通过提高农业技术到户率，粮食单产提高幅度便可达10%以上。

　　“寒潮来了，气温骤降，小麦越冬咋办？”

　　“现在，咱这里的小麦大多是三叶到六叶期的壮苗，只要肥水跟得上，问题不大……”

　　山东省德州市陵城区种粮大户李功华，通过手机向省农科院作物所副所长曹新有咨询，“有专家给俺指导，心里踏实多了。”李功华说。

　　今年，陵城区打造“吨半粮”创建示范区，为满足乡亲们的农技服务需求，区里建设“区—乡—村”三级服务平台，打造针对性强、精准度高的“滴灌式”培训体系，把课堂直接搬到田间地头，每个乡镇配备专业化农事服务队伍，总规模达1900余人。

　　“增产增效增收，关键是要让农民用最好的技术种出最好的粮食。”张凯说，近年来，农业农村部在吉林、内蒙古等13个省区市实施了农业重大技术协同推广计划，下一步将加快构建多元互补、高效协同的农技推广体系，引导广大农业科技工作者把论文写在田间，打通科技应用的“最后一公里”，带动农业稳产保供、农民持续增收。

　　从会种地变为“慧”种地，现代农业装上“数字引擎”

　　吃过早饭，江西省鹰潭市余江区杨溪乡农民张单英坐在院子里，沏了杯茶，掏出手机查看油菜长势，菜苗已经露出点点绿意，柔嫩的叶儿在风中摇曳。

　　去年，江西省农业厅研发了一套物联网实时监控系统，通过手机就能远程操控种地。张单英积极联系，为自家流转的1000余亩农田加装了这套系统。

　　来到张单英的种植基地，只见地里分片竖着监测电子屏，风向风力、空气温湿度、土壤温湿度、光照强度等参数一目了然，数据通过物联网传送到手机。“点点手机，湿度大了就可以排水，pH值异常就增肥，手机成了新农具！”张单英说。

　　余江区农业农村粮食局副局长陈立财介绍，从会种地变为“慧”种地，数字农业让农民种田效益大大增加，目前全区智慧种植农田面积达1.5万亩。“下一步，我们将让物联网技术在农田监测、作物种植等农业领域发挥更大作用。”

　　从面朝黄土背朝天到面朝屏幕背朝云，现代农业陆续装上“数字引擎”。各地推动物联网、大数据、云平台等新技术与农业生产深度融合，全国累计创建9个农业物联网示范省份、建设64个国家数字农业创新应用基地。农业农村部市场与信息化司司长唐珂介绍，现代信息技术在粮食生产中的应用逐渐成熟，去年全国大田种植信息化率达到21.8%，今年60多万台装有北斗导航的智能化农机投入“三秋”生产。

　　智能化农机咋作业？今年“三秋”大忙，山东省广饶县瀚翔家庭农场负责人田照深新买的几台潍柴雷沃智能农机派上了大用场。雷沃谷神籽粒收割机灵活地收获作业、转弯掉头、仓满自动卸粮。“虽然是无人驾驶，但有了北斗卫星这双‘眼睛’，1000米长度的地头误差不超过2.5厘米。”田照深说，收割完成后，液压旋转犁、复式播种机等智能农机接着上，从碎土到播后镇压一次性完成，“收耕种一气呵成，速度快，出苗还整齐，来年指定又是个丰收年”。

　　“农机服务组织已成为农业社会化服务的主力军，也是智慧农机的主要使用者。”王甲云介绍，从“单打独斗”到“抱团种田”，智慧农机有了更大用武之地。各地区各部门积极采取措施，支持智能化农机推广应用和农机社会化服务发展，促进小农户和现代农业发展有机衔接。

　　唐珂说，下一步要加大政策支持力度，推进先进农机创制应用，推动现代信息技术与粮食生产各领域、各环节全面融合发展，提高农业生产智能化、经营网络化、管理数据化、服务在线化水平，全方位夯实粮食安全根基，为推进农业现代化提供坚实支撑。（记者常钦）

诺奖问答| 2022 年诺贝尔化学奖授予点击化学和生物正交化学，有哪些信息值得关注？******

　　相比起今年诺贝尔生理学或医学奖、物理学奖的高冷，今年诺贝尔化学奖其实是相当接地气了。

　　你或身边人正在用的某些药物，很有可能就来自他们的贡献。

　　2022 年诺贝尔化学奖因「点击化学和生物正交化学」而共同授予美国化学家卡罗琳·贝尔托西、丹麦化学家莫滕·梅尔达、美国化学家巴里·夏普莱斯（第5位两次获得诺贝尔奖的科学家）。

　　一、夏普莱斯：两次获得诺贝尔化学奖

　　2001年，巴里·夏普莱斯因为「手性催化氧化反应[1] [2] [3]」获得诺贝尔化学奖，对药物合成（以及香料等领域）做出了巨大贡献。

　　今年，他第二次获奖的「点击化学」，同样与药物合成有关。

　　1998年，已经是手性催化领军人物的夏普莱斯，发现了传统生物药物合成的一个弊端。

　　过去200年，人们主要在自然界植物、动物，以及微生物中能寻找能发挥药物作用的成分，然后尽可能地人工构建相同分子，以用作药物。

　　虽然相关药物的工业化，让现代医学取得了巨大的成功。然而随着所需分子越来越复杂，人工构建的难度也在指数级地上升。

　　虽然有的化学家，的确能够在实验室构造出令人惊叹的分子，但要实现工业化几乎不可能。

　　有机催化是一个复杂的过程，涉及到诸多的步骤。

　　任何一个步骤都可能产生或多或少的副产品。在实验过程中，必须不断耗费成本去去除这些副产品。

　　不仅成本高，这还是一个极其费时的过程，甚至最后可能还得不到理想的产物。

　　为了解决这些问题，夏普莱斯凭借过人智慧，提出了「点击化学（Click chemistry）」的概念[4]。

　　点击化学的确定也并非一蹴而就的，经过三年的沉淀，到了2001年，获得诺奖的这一年，夏普莱斯团队才完善了「点击化学」。

　　点击化学又被称为“链接化学”，实质上是通过链接各种小分子，来合成复杂的大分子。

　　夏普莱斯之所以有这样的构想，其实也是来自大自然的启发。

　　大自然就像一个有着神奇能力的化学家，它通过少数的单体小构件，合成丰富多样的复杂化合物。

　　大自然创造分子的多样性是远远超过人类的，她总是会用一些精巧的催化剂，利用复杂的反应完成合成过程，人类的技术比起来，实在是太粗糙简单了。

　　大自然的一些催化过程，人类几乎是不可能完成的。

　　一些药物研发，到了最后却破产了，恰恰是卡在了大自然设下的巨大陷阱中。

　　　夏普莱斯不禁在想，既然大自然创造的难度，人类无法逾越，为什么不还给大自然，我们跳过这个步骤呢？

　　大自然有的是不需要从头构建C-C键，以及不需要重组起始材料和中间体。

　　在对大型化合物做加法时，这些C-C键的构建可能十分困难。但直接用大自然现有的，找到一个办法把它们拼接起来，同样可以构建复杂的化合物。

　　其实这种方法，就像搭积木或搭乐高一样，先组装好固定的模块（甚至点击化学可能不需要自己组装模块，直接用大自然现成的），然后再想一个方法把模块拼接起来。

　　诺贝尔平台给三位化学家的配图，可谓是形象生动[5] [6]：

　　夏普莱斯从碳-杂原子键上获得启发，构想出了碳-杂原子键（C-X-C）为基础的合成方法。

　　他的最终目标，是开发一套能不断扩展的模块，这些模块具有高选择性，在小型和大型应用中都能稳定可靠地工作。

　　「点击化学」的工作，建立在严格的实验标准上：

　　反应必须是模块化，应用范围广泛

　　具有非常高的产量

　　仅生成无害的副产品

　　反应有很强的立体选择性

　　反应条件简单(理想情况下，应该对氧气和水不敏感)

　　原料和试剂易于获得

　　不使用溶剂或在良性溶剂中进行(最好是水)，且容易移除

　　可简单分离，或者使用结晶或蒸馏等非色谱方法，且产物在生理条件下稳定

　　反应需高热力学驱动力（>84kJ/mol）

　　符合原子经济

　　夏尔普莱斯总结归纳了大量碳-杂原子，并在2002年的一篇论文[7]中指出，叠氮化物和炔烃之间的铜催化反应是能在水中进行的可靠反应，化学家可以利用这个反应，轻松地连接不同的分子。

　　他认为这个反应的潜力是巨大的，可在医药领域发挥巨大作用。

　　二、梅尔达尔：筛选可用药物

　　夏尔普莱斯的直觉是多么地敏锐，在他发表这篇论文的这一年，另外一位化学家在这方面有了关键性的发现。

　　他就是莫滕·梅尔达尔。

　　梅尔达尔在叠氮化物和炔烃反应的研究发现之前，其实与“点击化学”并没有直接的联系。他反而是一个在“传统”药物研发上，走得很深的一位科学家。

　　为了寻找潜在药物及相关方法，他构建了巨大的分子库，囊括了数十万种不同的化合物。

　　他日积月累地不断筛选，意图筛选出可用的药物。

　　在一次利用铜离子催化炔与酰基卤化物反应时，发生了意外，炔与酰基卤化物分子的错误端（叠氮）发生了反应，成了一个环状结构——三唑。

　　三唑是各类药品、染料，以及农业化学品关键成分的化学构件。过去的研发，生产三唑的过程中，总是会产生大量的副产品。而这个意外过程，在铜离子的控制下，竟然没有副产品产生。

　　2002年，梅尔达尔发表了相关论文。

　　夏尔普莱斯和梅尔达尔也正式在“点击化学”领域交汇，并促使铜催化的叠氮-炔基Husigen环加成反应（Copper-Catalyzed Azide–Alkyne Cycloaddition），成为了医药生物领域应用最为广泛的点击化学反应。

　　三、贝尔托齐西：把点击化学运用在人体内

　　不过，把点击化学进一步升华的却是美国科学家——卡罗琳·贝尔托西。

　　虽然诺奖三人平分，但不难发现，卡罗琳·贝尔托西排在首位，在“点击化学”构图中，她也在C位。

　　诺贝尔化学奖颁奖时，也提到，她把点击化学带到了一个新的维度。

　　她解决了一个十分关键的问题，把“点击化学”运用到人体之内，这个运用也完全超出创始人夏尔普莱斯意料之外的。

　　这便是所谓的生物正交反应，即活细胞化学修饰，在生物体内不干扰自身生化反应而进行的化学反应。

　　卡罗琳·贝尔托西打开生物正交反应这扇大门，其实最开始也和“点击化学”无关。

　　20世纪90年代，随着分子生物学的爆发式发展，基因和蛋白质地图的绘制正在全球范围内如火如荼地进行。

　　然而位于蛋白质和细胞表面，发挥着重要作用的聚糖，在当时却没有工具用来分析。

　　当时，卡罗琳·贝尔托西意图绘制一种能将免疫细胞吸引到淋巴结的聚糖图谱，但仅仅为了掌握多聚糖的功能就用了整整四年的时间。

　　后来，受到一位德国科学家的启发，她打算在聚糖上面添加可识别的化学手柄来识别它们的结构。

　　由于要在人体中反应且不影响人体，所以这种手柄必须对所有的东西都不敏感，不与细胞内的任何其他物质发生反应。

　　经过翻阅大量文献，卡罗琳·贝尔托西最终找到了最佳的化学手柄。

　　巧合是，这个最佳化学手柄，正是一种叠氮化物，点击化学的灵魂。通过叠氮化物把荧光物质与细胞聚糖结合起来，便可以很好地分析聚糖的结构。

　　虽然贝尔托西的研究成果已经是划时代的，但她依旧不满意，因为叠氮化物的反应速度很不够理想。

　　就在这时，她注意到了巴里·夏普莱斯和莫滕·梅尔达尔的点击化学反应。

　　她发现铜离子可以加快荧光物质的结合速度，但铜离子对生物体却有很大毒性，她必须想到一个没有铜离子参与，还能加快反应速度的方式。

　　大量翻阅文献后，贝尔托西惊讶地发现，早在1961年，就有研究发现当炔被强迫形成一个环状化学结构后，与叠氮化物便会以爆炸式地进行反应。

　　2004年，她正式确立无铜点击化学反应（又被称为应变促进叠氮-炔化物环加成），由此成为点击化学的重大里程碑事件。

　　贝尔托西不仅绘制了相应的细胞聚糖图谱，更是运用到了肿瘤领域。

　　在肿瘤的表面会形成聚糖，从而可以保护肿瘤不受免疫系统的伤害。贝尔托西团队利用生物正交反应，发明了一种专门针对肿瘤聚糖的药物。这种药物进入人体后，会靶向破坏肿瘤聚糖，从而激活人体免疫保护。

　　目前该药物正在晚期癌症病人身上进行临床试验。

　　不难发现，虽然「点击化学」和「生物正交化学」的翻译，看起来很晦涩难懂，但其实背后是很朴素的原理。一个是如同卡扣般的拼接，一个是可以直接在人体内的运用。

「　　点击化学」和「生物正交化学」都还是一个很年轻的领域，或许对人类未来还有更加深远的影响。（宋云江）

　　参考

　　https://www.nobelprize.org/prizes/chemistry/2001/press-release/

　　Pfenninger, A. Asymmetric Epoxidation of Allylic Alcohols: The Sharpless Epoxidation[J]. Synthesis, 1986, 1986(02):89-116.

　　Rao A S . Addition Reactions with Formation of Carbon–Oxygen Bonds: (i) General Methods of Epoxidation - ScienceDirect[J]. Comprehensive Organic Synthesis, 1991, 7:357-387.

　　Kolb HC, Finn MG, Sharpless KB. Click Chemistry: Diverse Chemical Function from a Few Good Reactions. Angew Chem Int Ed Engl. 2001 Jun 1;40(11):2004-2021.

　　https://www.nobelprize.org/uploads/2022/10/popular-chemistryprize2022.pdf

　　https://www.nobelprize.org/uploads/2022/10/advanced-chemistryprize2022.pdf

　　Demko ZP, Sharpless KB. A click chemistry approach to tetrazoles by Huisgen 1,3-dipolar cycloaddition: synthesis of 5-acyltetrazoles from azides and acyl cyanides. Angew Chem Int Ed Engl. 2002 Jun 17;41(12):2113-6. PMID: 19746613.