植物也要“打疫苗”？

梁姍姍

2015年4月25～28日，第七屆世界疫苗大會(huì)在中國(guó)南京舉辦，會(huì)議的主題為：邁向2025年疫苗創(chuàng)新的新地平線。本屆會(huì)議中議題的焦點(diǎn)是：“如何盡快推廣植物疫苗來(lái)替代傳統(tǒng)農(nóng)藥？”

傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)的生產(chǎn)往往陷入“鴉片式治療”的惡性循環(huán)，病蟲(chóng)害控治不住就加大用殺蟲(chóng)劑藥量，病蟲(chóng)抗藥性增強(qiáng)，就再加大用藥量，以此循環(huán)，最終導(dǎo)致土壤、水體等生態(tài)環(huán)境污染日益嚴(yán)重，農(nóng)藥殘留超標(biāo)，農(nóng)產(chǎn)品安全事件頻頻發(fā)生。如何打破這一惡性循環(huán)，既減少農(nóng)藥使用，又能保證食品安全？

誰(shuí)來(lái)替代殺蟲(chóng)劑？

歐盟早在幾年前就通過(guò)了一項(xiàng)“降低殺蟲(chóng)劑風(fēng)險(xiǎn)計(jì)劃”，希望以此來(lái)限制殺蟲(chóng)劑的使用。至于那些提倡有機(jī)食品的運(yùn)動(dòng)，試圖通過(guò)培養(yǎng)病蟲(chóng)害的自然天敵來(lái)起到防御作用，但它僅能減少1%的殺蟲(chóng)劑使用量。細(xì)菌、真菌、病毒，是導(dǎo)致全世界農(nóng)作物產(chǎn)量損失30%的罪魁禍?zhǔn)?。每年人類使用超過(guò)4億噸的殺蟲(chóng)劑來(lái)保護(hù)農(nóng)作物，殺蟲(chóng)除菌效果雖然顯著，但對(duì)人體卻有很大危害。而轉(zhuǎn)基因作物雖說(shuō)可以對(duì)付病蟲(chóng)害，卻受到來(lái)自各方面的質(zhì)疑。誰(shuí)將成為殺蟲(chóng)劑的有效替代品？

殺蟲(chóng)劑最有效的替代品

這是植物界史無(wú)前例的第一次：利用一種革命性的產(chǎn)品來(lái)調(diào)動(dòng)植物的自然防御機(jī)能，使其具備對(duì)抗寄生蟲(chóng)的免疫能力。它被認(rèn)為是目前殺蟲(chóng)劑最有效的替代品。

早在1796年愛(ài)德華·詹納給病人種牛痘預(yù)防天花的實(shí)驗(yàn)以來(lái)，為植物接種疫苗的想法就已經(jīng)出現(xiàn)，可是一直沒(méi)有人能夠有效調(diào)動(dòng)植物體內(nèi)的免疫機(jī)制來(lái)抗擊侵害者。這也是為什么盡管殺蟲(chóng)劑的效果日漸弱化，而且針對(duì)它導(dǎo)致的抗藥性和污染的反對(duì)聲音也越來(lái)越大。

說(shuō)到疫苗，這種針對(duì)某種特定病毒而且僅僅針對(duì)該病毒的疫苗，確切地說(shuō)是指對(duì)植物的防御機(jī)制進(jìn)行刺激。這種類似興奮劑的產(chǎn)品有著一個(gè)瑯瑯上口的名稱“強(qiáng)力信號(hào)”。“強(qiáng)力信號(hào)”無(wú)疑是一種革命性產(chǎn)品。是的，革命性，這個(gè)詞用來(lái)修飾這種前途無(wú)量的產(chǎn)品毫不為過(guò)，也很容易讓人聯(lián)想到它的名字。事實(shí)上，區(qū)別于有毒的農(nóng)藥分子直接殺滅寄生蟲(chóng)的作用原理，這種新產(chǎn)品能使植物立刻偵察到寄生蟲(chóng)的存在，從而利用自身防御機(jī)制進(jìn)行有效防護(hù)。就這樣改變了農(nóng)業(yè)界的傳統(tǒng)做法。

具體來(lái)講，“強(qiáng)力信號(hào)”應(yīng)該被歸入“免疫激發(fā)分子”家族的行列，之所以如此命名這些自然物質(zhì)，是因?yàn)樗鼈兡軌蚣ぐl(fā)植物體發(fā)生一連串的防御反應(yīng)。這些分子能夠擁有如此神奇的力量，是因?yàn)樗鼈兣c病原體的分子極其相似，從而能夠激活植物的自然防御機(jī)能。結(jié)果就是：一旦有免疫激發(fā)分子進(jìn)入植物，植物就會(huì)認(rèn)為受到了攻擊，并啟動(dòng)其自然抗病免疫系統(tǒng)。要知道那些抗菌素蛋白會(huì)立刻被保存起來(lái)，時(shí)刻準(zhǔn)備著在受到真正病原體進(jìn)攻時(shí)及時(shí)出擊。一旦植物被襲擊，防御反擊會(huì)非常及時(shí)?！皬?qiáng)力信號(hào)”有著不可忽視的優(yōu)點(diǎn)，這種免疫性能看起來(lái)能夠有效抵御入侵者的大規(guī)?？植肋M(jìn)攻。

借助免疫激發(fā)分子的想法其實(shí)由來(lái)已久，只是因?yàn)槿狈α钊诵欧慕Y(jié)果，而未能獲得大的影響力。一些免疫激發(fā)物質(zhì)，如亞磷酸鹽、水楊酸類似物、微生細(xì)菌提取物等的激發(fā)效果，以及其他的藻類提取物，也遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒(méi)有達(dá)到植物病理學(xué)家們的期望。不穩(wěn)定性和免疫激發(fā)分子使用的高難度性，阻礙了這些產(chǎn)品在農(nóng)業(yè)界的應(yīng)用和發(fā)展。

施肥中的意外發(fā)現(xiàn)

研究人員并不是在研究免疫激發(fā)分子的過(guò)程當(dāng)中發(fā)現(xiàn)的“強(qiáng)力信號(hào)”，而是在研究以藻類提取物為原料的一系列肥料中發(fā)現(xiàn)它的。這一切得從2000年說(shuō)起，當(dāng)時(shí)研究者驚喜地發(fā)現(xiàn)，使用這些肥料的葡萄，似乎能神奇地抵御霜霉病的襲擊。研究人員沒(méi)錯(cuò)過(guò)這個(gè)機(jī)會(huì)：有了這個(gè)發(fā)現(xiàn)之后，他們積極致力于完善產(chǎn)品，直至得到一個(gè)集合了藻類提取物、氨基酸和肥料原料（氮、磷、鉀）混合物質(zhì)的“強(qiáng)力信號(hào)”疫苗從此誕生。它的秘密就在于將多種免疫激發(fā)分子集于一身。以前實(shí)驗(yàn)用免疫激發(fā)分子均為單一物質(zhì)，沒(méi)人想到過(guò)要把它們混合起來(lái)。盡管目前的實(shí)驗(yàn)只停留在對(duì)付由真菌引起的疾病上，但研究人員從“強(qiáng)力信號(hào)”取得的巨大防御反應(yīng)上可以預(yù)見(jiàn)到，用免疫激發(fā)作用來(lái)對(duì)付不論是細(xì)菌、真菌，還是病毒引起的多種病原體都非常有效。

“強(qiáng)力信號(hào)”不僅沒(méi)有傳統(tǒng)殺蟲(chóng)劑的缺點(diǎn)，它還具有很多優(yōu)點(diǎn)：首先，它和傳統(tǒng)的農(nóng)藥一樣容易噴灑，更值得一提的是，在兩次噴灑的過(guò)程中，試驗(yàn)田沒(méi)有禁止人員接觸的期限，不像傳統(tǒng)殺蟲(chóng)劑，為了保護(hù)農(nóng)民不受有毒物質(zhì)的傷害會(huì)有這方面的明確限制。經(jīng)過(guò)了多年的研發(fā)，研究人員取得的研究成果在許多植物身上都得到了驗(yàn)證，其保護(hù)效果可以達(dá)到傳統(tǒng)殺蟲(chóng)劑效果的90%！當(dāng)然這種產(chǎn)品也正在經(jīng)歷真刀真槍的考驗(yàn)，2007年它們邁出了商業(yè)市場(chǎng)上的第一步。

植物疫苗怎么打？

植物疫苗和動(dòng)物疫苗又不一樣，動(dòng)物疫苗進(jìn)入動(dòng)物體內(nèi)后，會(huì)自動(dòng)復(fù)制。但是，植物疫苗就不同了。植物對(duì)外界“入侵者”有本能的抵制性，所有侵入植物的微生物都只能停留20天左右，植物疫苗也不例外。植物疫苗怎么打呢？是給它“打針”，還是喂它“吃喝”？據(jù)研究人員介紹，在植物幼苗時(shí)期，向育苗床上噴灑疫苗水。植物幼苗從根部吸收后，就能對(duì)相關(guān)病菌產(chǎn)生抗體。由于植物對(duì)外界“入侵者”有本能的抵制，疫苗在植物體內(nèi)20天左右后將會(huì)失效。所以，為保證防治效果，20天后得重新打疫苗。

3年來(lái)，在法國(guó)，有50多位葡萄園主為“強(qiáng)力信號(hào)”下了賭注。為了試驗(yàn)產(chǎn)品的效果，他們每年都會(huì)拿出最容易感染霜霉病的一小塊地當(dāng)實(shí)驗(yàn)田。結(jié)論是：盡管當(dāng)?shù)氐臍夂蚍浅＠谡婢L(zhǎng)，“強(qiáng)力信號(hào)”卻足以應(yīng)對(duì)，取得的效果同以前用殺蟲(chóng)劑不相上下。

由于“強(qiáng)力信號(hào)”只是植物衛(wèi)生防疫新家族產(chǎn)品的創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)品，所以還有許多問(wèn)題尚未完全解決，但其他的生產(chǎn)商卻管不了這么多，他們正忙不迭地想開(kāi)發(fā)該家族的其他產(chǎn)品。一個(gè)農(nóng)場(chǎng)主想僅憑輕輕松松噴灑“強(qiáng)力信號(hào)”這一種產(chǎn)品就使自己的黃瓜免受霜霉病、葡萄孢，甚至害蟲(chóng)的侵?jǐn)_，但結(jié)果卻不盡如人意，因?yàn)檫@還僅僅是個(gè)開(kāi)端。的確，要達(dá)到滿意結(jié)果還有許多細(xì)節(jié)問(wèn)題有待深入研究。噴灑劑量、頻率，與其他物質(zhì)的配合等，為了確定最適合每種作物的使用方法，要走的路還很長(zhǎng)很長(zhǎng)。必須在實(shí)際生產(chǎn)中深入研究，以確定最適宜某種植物或者疾病的使用方法。而在這一過(guò)程中，傳統(tǒng)殺蟲(chóng)劑還將繼續(xù)使用。此外，大多數(shù)農(nóng)場(chǎng)主也并不打算完全拋棄殺蟲(chóng)劑，因?yàn)槿f(wàn)一新產(chǎn)品不足以應(yīng)對(duì)病情時(shí)，他們將承擔(dān)很大的風(fēng)險(xiǎn)。所以他們還將適量地保留農(nóng)藥的使用，在已知的可以保證效果的農(nóng)作物上使用該種新產(chǎn)品。