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提高植物免疫力,从根本杜绝植物病害

时间:2017-11-28  来源:新华网  编辑:fangfang  浏览:997次
​植物是否也像人类和动物一样,具有免疫力呢?人类和动物的免疫力是人体、动物体自身的“防御系统”,是识别和排除“异己”的生理反应。植物能否像人类一样接种疫苗,提高抗病毒能力呢?

与动物一样,植物也必须与那些不断寻找健康细胞并以之为食的病原菌作斗争。但与动物不同的是:植物并没有可移动的免疫细胞巡视周身以发现“入侵者”。植物病毒病是危害较大、防治较难的一类病害,也被称为植物“癌症”。传统的抗病毒药剂,大都以钝化侵入植物细胞内的病毒,抑制其对植物细胞的干扰破坏能力为主,但药剂的持效期较短,药效也不太稳定。提高植物的免疫力,才能有效防治植物病害的发生。


提高植物免疫力,植物少得病

科研人员在田间实地查看“植物疫苗”使用效果。

提高植物免疫力,植物少得病

邱德文展示植物喜人的长势

在中国农业科学院植物保护研究所,有这样一支团队,多年来致力于研究植物免疫能力,团队发明的蛋白质植物免疫诱导剂——阿泰灵,自2014年正式进入市场以来,已成为国内单品销量最大的生物农药。

中国农科院植保所副所长、蛋白质植物免疫诱导剂的创制与应用项目负责人邱德文讲述了关于植物疫苗的有关问题。

植物也有免疫力

在长期进化以及与有害生物博弈中,植物早已形成了比较完善的免疫系统——会通过释放植保素、乙烯、水杨酸等物质来抵御外来入侵

植物也有免疫力?答案是肯定的。

“在自然界中,植物经常会受到各种病菌的侵染而发病,但是植物并没有因此灭绝,这表明植物与人类和动物一样,具有免疫功能。”从事了十多年植物免疫系统研究的邱德文告诉记者。

实际上,植物在进化以及与有害生物博弈的过程中,早已形成了比较完善的免疫系统。当植物体受到病虫侵入时,会通过释放植保素、乙烯、水杨酸、茉莉酸以及多酚类物质来抵御外来入侵,植物的这些初始反应如同人类和动物所存在的免疫反应一样。

在传统认识中,作物生长阶段如果出现病虫害,一定要喷打化学农药,直接杀死病虫。传统的化学农药在病虫害防治、保障粮食安全方面发挥了重要作用。但近年来,由于大量使用化学农药所带来的生态问题日益突出。化学农药的高毒性、对生态环境的影响以及引起的抗药性等问题,越来越引发人们的关注。一方面,长期大量喷打农药、除草剂等会导致土壤酸化、板结,给植物生长造成巨大危害。另一方面,大量使用化学农药,会导致农产品农药残留超标,直接威胁百姓的菜篮子安全。

由此,生物农药作为防控植物病虫害的一种有效手段,以其低毒、低残留、不易产生抗药性、对环境友好等优势而备受关注。这一手段通过诱导植物免疫,来提高植物抗病虫害能力,达到防控病虫害的目的。

“抗性物质本身存在于植物体内,但是处于失活状态,必须要外部因素来诱导。”邱德文说,“诱导就是要激活植物体的免疫成分”。

邱德文及团队筛选了弱致病性病原真菌,获得了能高效提高植物免疫的极细链格孢菌株,分离纯化了高活性热稳定蛋白,并通过高效蛋白生产加工工艺,添加增效因子氨基寡糖素,配制成了6%寡糖链蛋白可湿性粉剂——阿泰灵。该生物农药不仅填补了我国蛋白质植物免疫诱导剂生物农药的空白,也得到了国内和国际同行的高度认可。

2014年2月份,阿泰灵获得了农药登记证;随后,由北京中保集团投入生产,于2014年6月首次在国内上市。2016年,阿泰灵在中国市场的销售额超过8000万元,2017年预计超过1亿元。

“生物农药单品第一年就有几千万元的销量,这在以前是很难想象的。”北京中保集团总经理陈昶说。

植物疫苗的神奇功效

试验结果表明,免疫蛋白诱抗剂能显著提高青稞和燕麦草出苗率和抗病能力,增产效果明显,为实现青藏高原病虫害防控模式跨越发展作出了贡献。

青稞是青藏高原主要的农作物品种,占该地区耕地面积的70%左右。但长期以来,青稞的产量和效益都很低,一直没有很好的方法来解决这一问题。

近日,在西藏自治区拉萨市林周县的示范田里,西藏自治区农业技术推广中心的专家对使用“阿泰灵”植物免疫诱抗剂的青稞和牧草试验田进行了实地测产。测产结果显示,在同等底肥水平下,使用“阿泰灵”植物免疫诱抗剂喷施2次的春青稞,比未使用的每亩增产63千克,增产幅度达15%以上;施用“阿泰灵”喷施2次的燕麦,比未使用的每亩增产202千克,增产幅度达20%左右。

西北农林科技大学教授张兴说,试验结果表明,免疫蛋白诱抗剂能显著提高青稞和燕麦草出苗率,促进根系发育,促使植株健壮高大,叶片浓绿宽大。而且,免疫蛋白诱抗剂能增加有效分蘖、小穗数及成穗数,提高对黑穗病和白粉病的抗性,对青稞及牧草增产效果明显。

“阿泰灵属于生物农药范畴,它通过诱导植物自身免疫,增强植物抵抗能力,改善植物健康状况,以此抵御病虫害的侵扰。同时,阿泰灵引入了防御理念,摒弃以往病害发生再开始治疗的策略,而是防患于未然,在未发病前就开始打药预防。”邱德文解释说,当药剂接触到植物器官表面后,可以与植物细胞膜上的受体蛋白结合,引起植物体内一系列相关酶活性和基因表达量的增强,以调节水杨酸含量为主要路径,帮助生物大分子与活菌诱导蛋白、糖蛋白、多肽、小分子核糖核酸等从不同路径进入植物抗性信号传导,释放抗性因子,激活植物抗性系统。同时,激发植物体内基因,产生具有抗病作用的几丁酶、葡聚糖酶、植保素及PR蛋白等因子,从而起到提高自身免疫力,调节作物生长,提高抗病、抗虫、抗旱、抗寒性能力,抗病防虫,提高品质,实现增产的作用。

据悉,近年来,中国农科院植保所与西藏农牧科学院联合开展了新型植物免疫蛋白制剂在西藏青稞和牧草的田间试验和示范,将植保所研发的相关成熟技术应用到西藏自治区,提升该地区的植保科技水平。目前,他们已在西藏建成小区试验地10亩、示范区200亩,包括100亩春青稞、100亩燕麦,为实现青藏高原病虫害防控模式跨越发展作出贡献。

中国农科院植保所党委书记张步江表示,植保所下一步将以西藏为中心,推进植物免疫诱抗剂在青稞牧草上的应用,并辐射到周边种植青稞的省份,形成可复制、可推广的轻简化技术模式。

市场前景广阔

植物免疫诱抗剂技术在绿色植保和植物健康管理体系中发挥了重要作用。随着农药行业朝着绿色、高效、低污染方向不断前进,“植物疫苗”已成为生物农药发展的制高点。

目前,蛋白质植物免疫诱抗剂技术已经在我国1500多个县市、2万多个乡镇开展应用。3年来,该技术在全国28个省市累计推广应用3000余万亩次,对多种作物病害的综合防控效果达65%以上,提高产量10%以上,减少化学农药使用量30%,在绿色植保和植物健康管理体系中发挥了重要作用。

虽然成效显著,但是作为一个相对“年轻”的品类,生物农药的使用仍不广泛。纵观国内农药市场,化学农药依然是主角,以阿泰灵为代表的生物类农药约占市场份额的10%左右。

不过,在邱德文看来,这一现状是暂时的,农药行业的发展一定是朝着绿色、高效、低污染的方向前进的,以预防为主、治疗为辅的生物农药正符合这一趋势。

邱德文认为,通过免疫诱抗技术提高植物抗病性,减轻病害发生是一种全新的绿色植保理念,是有害生物绿色防控的新技术和新方法,也是有效缓解环境污染、保障农产品安全、实现农药零增长战略目标的有效途径,对改善我国长期造成的生态系统破坏、环境污染以及食品安全具有重要推动作用。当前,开发能诱导植物免疫的“植物疫苗”生物农药来控制植物病害是现代植物保护的新策略和新方法,已成为当前生物农药发展的制高点。

他呼吁我国尽快出台有关奖励措施,以鼓励国内具有实力的农药企业加大对生物农药的关注和投资。

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