新型生物农药助力病虫害绿色防控

2016-05-04刘荣毛艳玲

科技创新与品牌 2016年1期

关键词：德文化学农药生物农药

文/刘荣毛艳玲

新型生物农药助力病虫害绿色防控

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。”