新型生物农药 助力病虫害绿色防控

2016-05-08 10:44:30


文/刘荣 毛艳玲


邱德文在辽宁丹东芦苇示范现场查看植株情况

作为世界上第一大农药使用国,我国化学农药的单位面积用量是世界平均水平的3倍,且随着耕地面积减少反而逐年增加。曾有人指出,我国化学农药实际使用率仅为30%,剩下70%的化学农药都流失到了环境中,由此带来的环境生态危害可想而知。

化学农药的过量使用,不仅造成生产成本的增加,同时也威胁着公共健康和农产品质量安全。2015年,农业部制定了《到2020年农药使用量零增长行动方案》,这将会对化学农药的发展造成一定影响。

生物农药因此开始跃入大众视线。这种利用生物活体代谢产物对害虫病菌、杂草线虫鼠类等有害生物进行防治的一类农药制剂,因对环境和作物影响较小,被认为是维护农业环境生态平衡的理想制剂。

防控方式可以更环保

2014年,由中国农业科学院植物保护研究所(以下称植保所)副所长邱德文研究员研制的植物免疫生物蛋白诱抗剂—阿泰灵,成功通过农药登记,并由北京中保绿农科技集团有限公司生产,正式投入市场。

经过2年多的示范推广,目前阿泰灵应用面积已达近千万亩次。试验数据显示,该药对水稻条纹叶枯病的防治效果为65%,对番茄黄化曲叶病毒病的防治效果为68%,对烟草花叶病毒的防治效果为75%。

作为全球首个植物免疫蛋白农药,阿泰灵凭借自身独特的作用机理和效果,吸引了各界的关注。在2015年12月12日举办的第九届中国产学研合作创新大会上,因在蛋白质药物工程、成果转化、推广等方面所作的贡献,阿泰灵相关研究成果斩获2015年中国产学研合作创新成果一等奖。这意味着,阿泰灵的创新性研制和产业化推广,得到了国家的认可和肯定。

不仅如此,消费者对阿泰灵的评价也很高——“有效果,没有继续恶化。”“不错,大的菌块很快变软掉落了。”“第二次买,一如既往地好用。”在阿泰灵网络销售平台上,许多用户已经不是第一次购买阿泰灵。究竟是怎样的神奇疗效,让阿泰灵得以迅速打开市场呢?

据了解,在水稻黑条萎缩病防治实验中,喷施阿泰灵12天后,原本矮化、僵化的植株,根部又重新恢复生长;在番茄黄化曲叶病防治实验中,原本褪绿发黄、生长停滞的植株,施用阿泰灵7天后,病毒不再蔓延,新发叶片生长正常;在玉米矮缩病防治实验中,连续两次施用阿泰灵后,原本茎秆变粗、生长停止的植株恢复正常生长;在烟草花叶病毒防治实验中,施用阿泰灵7天后,新发叶片正常,病害得到有效控制。

邱德文对这个自己耗时13年的成果,充满了信心。他介绍说:“阿泰灵能够诱导植物产生抗性,抑制病毒基因表达,控制病毒繁殖,并通过细胞活化作用,修复受损植株,促根壮苗。在此过程中,它还能激发植物体内基因表达,使植物产生具有抗病作用的几丁酶、葡聚糖酶、PR蛋白等,诱导植物发挥多重防御反应,提高自身免疫力,实现抗虫抗病。”

值得一提的是,在抗病毒的功能之外,阿泰灵还能够促进光合代谢调控和叶绿素的形成,以及根系的生长,有效改善作物品质,使产量提高10%以上。邱德文表示,阿泰灵对番茄晚疫病、稻瘟病、大白菜软腐病等细菌、真菌性病害有着很好的防治效果。

“一般农药采取的是比较‘野蛮的灭杀’方式,这种方式除了消灭了病虫害,有时也可能对植物本身造成伤害。而阿泰灵则是通过激活植物自身免疫系统,改善植物健康状况,增强植物抵抗力,从而抵御病虫害。”邱德文说,阿泰灵的做法更“温和”,也更绿色环保,这也是生物农药与化学农药最本质的不同。

据悉,阿泰灵是中国农科院植保所的专利产品。作为新型生物农药,它具有成分唯一、市场竞争品少、绿色环保、无抗性等优势。截至目前,阿泰灵已获得北京市科学技术二等奖、中国农科院科技成果二等奖等奖励。美国环境保护委员会授予邱德文“美国总统绿色化学挑战奖”,并评价其用蛋白质治疗植物病虫害是农药行业的绿色革命。

植物也可以有免疫

研制阿泰灵的过程中,邱德文遭遇过种种不怀好意的揣测,但他从没怀疑过自己的选择,更没想过放弃。他的心中只有一个信念:利用自己的专长,为实现病虫害绿色防控做一些力所能及的事情。

谈及自己用13年孕育的这项成果,邱德文认为,阿泰灵不仅改变了传统农药的使用观念和用法,更为重要的是,它向大众传递了一个全新的概念—植物免疫诱抗剂,也可称作植物疫苗。

这是继人疫苗、动物疫苗之后,疫苗工程技术出现的新事物,是在揭示植物—病虫害—生物农药三者关系理论基础上科学控制病虫害的新实践,也是当前国际生物农药创新创制热门研究领域。

业界普遍认为,植物疫苗无毒、无残留、性能稳定、便于规模化生产、操作简便,它的出现将会为生物农药的创新发展树立新的里程碑。

2002年,邱德文回国。在此之前,他在美国从事了长达8年的植物抗性蛋白相关研究。此番回来,他希望借助“863”计划“新型多功能农药创制关键技术研究与产品开发”课题研究的机会,尝试新的思路,研制一种诱导免疫的农药。

彼时,植物疫苗的概念才刚刚兴起,人们对这个新鲜的概念,了解得并不多。大多数人对免疫的认识还停留在人体身上,还不太确定植物身上是否也存在免疫系统。

事实上,早在2002年,Nature杂志就曾报道指出,植物本身存在有效的保护机制,可帮助植物抵抗细菌及霉菌的侵染。2006年,美国科学家提出了植物免疫系统的概念。到了2007年,德国科学家在Science杂志发文称:“自然界中的植物具有特殊的可以识别细菌、病毒和霉菌等微生物入侵的免疫传感器。”同年,美国康奈尔大学植物研究所确定了植物免疫响应过程中的关键信号——水杨酸甲脂。

邱德文认为,植物虽然没有血液,但却有维管束、导管等结构,并通过这些结构吸收水分和养分,这其实就是循环系统。他相信,植物体内存在抗性物质,只是处于失活状态,需要外部因素的诱导和干预才能发挥效果。

为了寻找激活植物体内的免疫成分,邱德文带领团队筛选了弱致病性病原真菌,从中获得能高效提高植物免疫的极细链格孢菌株,并分离出了纯化高活性热稳定蛋白,继而通过高效蛋白生产加工工艺,添加增效因子氨基寡糖素,最终成功配制出6%寡糖链蛋白可湿性粉剂,也就是阿泰灵。

相比研究过程的艰辛,邱德文更看重研究成果是否符合时代需求。令他欣慰的是,从目前各方反馈看,阿泰灵不仅实现了“有病治病”,“无病防病”以及“增产增质”的功效,而且市场推广、销量、效果等指标均远远超出预期。下一步,邱德文和团队计划将阿泰灵出口到国外,走入更大的市场。

与此同时,他也在尝试将阿泰灵用于柑橘黄龙病的防治,初步治疗效果达到了60%—70%,得到了农户的认可。尽管依然有人不看好,但邱德文说:“现在世界范围内还没有有效方法能够防治黄龙病,我希望能够攻破这个难题,改变现在的局面。”


邱德文指导学生

没有替代只有协同发展

除了具有重要的的学术价值,植物疫苗更能服务农业生产,为保障全民食品安全和农业可持续发展作出贡献。

那么,未来,生物农药是否会替代化学农药?

对于这个问题,邱德文给出了否定答案。“当前化学农药残留问题严重,并不是化学农药本身造成的。事实上,在相关标准规定的剂量下,化学农药产生的影响是可控的。但实际情况却是人们为了疗效而不断加大用量,甚至滥用农药。长此以往,才给生态、环境和健康带来了各种隐患。”

“我们不提谁取代谁,化学农药是应急措施,生物农药是预防措施,我们倡导的是两者互相配合,通过科学管理和应用,协同发展。”邱德文说,“就像人需要接种疫苗,预防生病。但如果真的生了病,也是需要吃药治疗的,植物也是这个道理。”

以阿泰灵为例,它追求的理念不是“灭杀”,而是通过诱导免疫,提高植物本身免疫力。如同邱德文所说,人接种了疫苗,可以不生病或少生病,减少打针吃药的次数。同理,植株健康了,既能降低植物生病的几率,也能大大降低农药的使用量,从而实现病虫害绿色防控。这就是植物免疫诱抗剂区别于化学农药的最大不同。

但尴尬的是,纵观国内市场,目前仍是化学农药占主导,像阿泰灵这样的生物农药,实际的市场份额仅有10%左右。

邱德文认为,一方面,过去我国土地资源有限,人们更多关注的是产量,为了满足人口需求,不惜使用较多化学农药抗击病虫害以保证产量。直到近些年,随着社会不断发展,生活需求得以满足时,人们才开始关注生态保护和可持续发展,逐渐意识到生物农药的环保优势。

另一方面,也是最重要的,生物农药的登记需要一段过程,而且它的推广也是循序渐进的,先要逐步试点,才会大面积铺开。“这毕竟是一个新型农药,很多人都在观望和等待。但从现在阿泰灵每年15%的增长率来看,我相信生物农药的普及也会很快。”邱德文说。

作为一个新兴领域,生物农药研究还有很长的一段路要走。各方力量的相互配合,是保证生物农药健康发展的关键。虽然,道路是曲折的,但可以肯定的是,生物农药的未来是光明的。

邱德文建议:“我们应当借鉴国际大公司的经验,整合目前中小型生物农药企业,形成凝聚力量和规模,加大推广和宣传力度,助推生物农药产业发展。”他同时还表示:“从事生物农药研究的科研人员,要利用好各项政策和条件支撑研究。同时,要摆正心态,用整体目光看待生物农药发展事业,不过多计较个人得失。另外,要用找‘对象’的目光寻找正确合作伙伴,保证生物农药产业化健康发展。”

传统生物农药采取的是以菌治菌,以虫治虫的方式,借助食物链的制衡来达到防治效果,更加接近原始状态。在邱德文看来,农业生产毕竟与自然状态有所差别,要满足生产需要,生物农药在起效时间上则必须更快一些。怎么提升起效速度,这是未来生物农药研制的发力点。“品种可以更多,技术可以更先进,诱导方式可以更多元化,打破当前局限,满足不同农业需求,这都是生物农药的创新点。”


邱德文(左)与北京中保绿农科技集团有限公司总经理陈昶在技术交流会现场

回归自然最好

2015年3月20日上午,农业部副部长陈晓华在农业、口岸及标准等方面政策例行吹风会上,明确了“一控、两减,三基本”的农村污染治理目标。其中的“两减”即把化肥、农药的施用总量减下来。

另一方面,“十三五”规划建议提出,未来要走产出高效、产品安全、资源节约、环境友好的农业现代化道路。这与生物农药奉行的绿色、环保、可持续发展的理念不谋而合。种种信息都让邱德文对生物农药的发展前景充满了信心。

邱德文有个大胆的建议,希望可以和原来的农药企业互相合作,取长补短,实现联合发展。他认为,“两减”计划和“零增长”行动方案实施之后,农药企业的产量势必会在一定程度上有所减少,生产或许达不到饱和。如果这些企业愿意分享一部分资源给生物农药,将会极大地提高生物农药的生产水平。

当然,这需要政府的支持和鼓励。邱德文表示,可以效仿新能源汽车的发展,由国家主导,通过一系列激励手段和措施,鼓励有资质的大型企业,收购生物农药企业,实现资源的分享和整合,为生物农药的发展营造有利的环境。他同时也强调,各企业自身也要保持诚信,应当把国家给予的奖励和扶持,留给真正有需要的生物农药企业。

作为一种新型农药,生物农药未来会遇到什么挑战,不可预知。邱德文认为,生物多样性、食物链保护、回归生态层面等将会是生物农药的研究热点。

采访最后,这位愿意为生物农药耗费13年时间的研究员说:“如果可以,我更希望连生物农药都不需要。最好的状态,是随着人们环境保护意识的不断提高,以及生物多样性的发展,尽量让生物通过自然的食物链控制,达到更加平衡、生态的状态,实现健康生长,使我们回归自然。空气清新,鸟语花香,这样就很好!”

上一篇回2016年1月第1期目录 下一篇 (方向键翻页,回车键返回目录)加入书签

© 2016 毕业论文网 > 新型生物农药 助力病虫害绿色防控