新型生物農(nóng)藥 助力病蟲害綠色防控

文/劉榮 毛艷玲

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新型生物農(nóng)藥 助力病蟲害綠色防控

文/劉榮 毛艷玲

邱德文在遼寧丹東蘆葦示范現(xiàn)場查看植株情況

作為世界上第一大農(nóng)藥使用國，我國化學(xué)農(nóng)藥的單位面積用量是世界平均水平的3倍，且隨著耕地面積減少反而逐年增加。曾有人指出，我國化學(xué)農(nóng)藥實際使用率僅為30%，剩下70%的化學(xué)農(nóng)藥都流失到了環(huán)境中，由此帶來的環(huán)境生態(tài)危害可想而知。

化學(xué)農(nóng)藥的過量使用，不僅造成生產(chǎn)成本的增加，同時也威脅著公共健康和農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全。2015年，農(nóng)業(yè)部制定了《到2020年農(nóng)藥使用量零增長行動方案》，這將會對化學(xué)農(nóng)藥的發(fā)展造成一定影響。

生物農(nóng)藥因此開始躍入大眾視線。這種利用生物活體代謝產(chǎn)物對害蟲病菌、雜草線蟲鼠類等有害生物進行防治的一類農(nóng)藥制劑，因?qū)Νh(huán)境和作物影響較小，被認為是維護農(nóng)業(yè)環(huán)境生態(tài)平衡的理想制劑。

防控方式可以更環(huán)保

2014年，由中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院植物保護研究所（以下稱植保所）副所長邱德文研究員研制的植物免疫生物蛋白誘抗劑—阿泰靈，成功通過農(nóng)藥登記，并由北京中保綠農(nóng)科技集團有限公司生產(chǎn)，正式投入市場。

經(jīng)過2年多的示范推廣，目前阿泰靈應(yīng)用面積已達近千萬畝次。試驗數(shù)據(jù)顯示，該藥對水稻條紋葉枯病的防治效果為65%，對番茄黃化曲葉病毒病的防治效果為68%，對煙草花葉病毒的防治效果為75%。

作為全球首個植物免疫蛋白農(nóng)藥，阿泰靈憑借自身獨特的作用機理和效果，吸引了各界的關(guān)注。在2015年12月12日舉辦的第九屆中國產(chǎn)學(xué)研合作創(chuàng)新大會上，因在蛋白質(zhì)藥物工程、成果轉(zhuǎn)化、推廣等方面所作的貢獻，阿泰靈相關(guān)研究成果斬獲2015年中國產(chǎn)學(xué)研合作創(chuàng)新成果一等獎。這意味著，阿泰靈的創(chuàng)新性研制和產(chǎn)業(yè)化推廣，得到了國家的認可和肯定。

不僅如此，消費者對阿泰靈的評價也很高——“有效果，沒有繼續(xù)惡化。”“不錯，大的菌塊很快變軟掉落了?！薄暗诙钨I，一如既往地好用?！痹诎⑻╈`網(wǎng)絡(luò)銷售平臺上，許多用戶已經(jīng)不是第一次購買阿泰靈。究竟是怎樣的神奇療效，讓阿泰靈得以迅速打開市場呢？

據(jù)了解，在水稻黑條萎縮病防治實驗中，噴施阿泰靈12天后，原本矮化、僵化的植株，根部又重新恢復(fù)生長；在番茄黃化曲葉病防治實驗中，原本褪綠發(fā)黃、生長停滯的植株，施用阿泰靈7天后，病毒不再蔓延，新發(fā)葉片生長正常；在玉米矮縮病防治實驗中，連續(xù)兩次施用阿泰靈后，原本莖稈變粗、生長停止的植株恢復(fù)正常生長；在煙草花葉病毒防治實驗中，施用阿泰靈7天后，新發(fā)葉片正常，病害得到有效控制。

邱德文對這個自己耗時13年的成果，充滿了信心。他介紹說：“阿泰靈能夠誘導(dǎo)植物產(chǎn)生抗性，抑制病毒基因表達，控制病毒繁殖，并通過細胞活化作用，修復(fù)受損植株，促根壯苗。在此過程中，它還能激發(fā)植物體內(nèi)基因表達，使植物產(chǎn)生具有抗病作用的幾丁酶、葡聚糖酶、PR蛋白等，誘導(dǎo)植物發(fā)揮多重防御反應(yīng)，提高自身免疫力，實現(xiàn)抗蟲抗病?！?/p>

值得一提的是，在抗病毒的功能之外，阿泰靈還能夠促進光合代謝調(diào)控和葉綠素的形成，以及根系的生長，有效改善作物品質(zhì)，使產(chǎn)量提高10%以上。邱德文表示，阿泰靈對番茄晚疫病、稻瘟病、大白菜軟腐病等細菌、真菌性病害有著很好的防治效果。

“一般農(nóng)藥采取的是比較‘野蠻的滅殺’方式，這種方式除了消滅了病蟲害，有時也可能對植物本身造成傷害。而阿泰靈則是通過激活植物自身免疫系統(tǒng)，改善植物健康狀況，增強植物抵抗力，從而抵御病蟲害?！鼻竦挛恼f，阿泰靈的做法更“溫和”，也更綠色環(huán)保，這也是生物農(nóng)藥與化學(xué)農(nóng)藥最本質(zhì)的不同。

據(jù)悉，阿泰靈是中國農(nóng)科院植保所的專利產(chǎn)品。作為新型生物農(nóng)藥，它具有成分唯一、市場競爭品少、綠色環(huán)保、無抗性等優(yōu)勢。截至目前，阿泰靈已獲得北京市科學(xué)技術(shù)二等獎、中國農(nóng)科院科技成果二等獎等獎勵。美國環(huán)境保護委員會授予邱德文“美國總統(tǒng)綠色化學(xué)挑戰(zhàn)獎”，并評價其用蛋白質(zhì)治療植物病蟲害是農(nóng)藥行業(yè)的綠色革命。

植物也可以有免疫

研制阿泰靈的過程中，邱德文遭遇過種種不懷好意的揣測，但他從沒懷疑過自己的選擇，更沒想過放棄。他的心中只有一個信念：利用自己的專長，為實現(xiàn)病蟲害綠色防控做一些力所能及的事情。

談及自己用13年孕育的這項成果，邱德文認為，阿泰靈不僅改變了傳統(tǒng)農(nóng)藥的使用觀念和用法，更為重要的是，它向大眾傳遞了一個全新的概念—植物免疫誘抗劑，也可稱作植物疫苗。

這是繼人疫苗、動物疫苗之后，疫苗工程技術(shù)出現(xiàn)的新事物，是在揭示植物—病蟲害—生物農(nóng)藥三者關(guān)系理論基礎(chǔ)上科學(xué)控制病蟲害的新實踐，也是當(dāng)前國際生物農(nóng)藥創(chuàng)新創(chuàng)制熱門研究領(lǐng)域。

業(yè)界普遍認為，植物疫苗無毒、無殘留、性能穩(wěn)定、便于規(guī)?；a(chǎn)、操作簡便，它的出現(xiàn)將會為生物農(nóng)藥的創(chuàng)新發(fā)展樹立新的里程碑。

2002年，邱德文回國。在此之前，他在美國從事了長達8年的植物抗性蛋白相關(guān)研究。此番回來，他希望借助“863”計劃“新型多功能農(nóng)藥創(chuàng)制關(guān)鍵技術(shù)研究與產(chǎn)品開發(fā)”課題研究的機會，嘗試新的思路，研制一種誘導(dǎo)免疫的農(nóng)藥。

彼時，植物疫苗的概念才剛剛興起，人們對這個新鮮的概念，了解得并不多。大多數(shù)人對免疫的認識還停留在人體身上，還不太確定植物身上是否也存在免疫系統(tǒng)。

事實上，早在2002年，Nature雜志就曾報道指出，植物本身存在有效的保護機制，可幫助植物抵抗細菌及霉菌的侵染。2006年，美國科學(xué)家提出了植物免疫系統(tǒng)的概念。到了2007年，德國科學(xué)家在Science雜志發(fā)文稱：“自然界中的植物具有特殊的可以識別細菌、病毒和霉菌等微生物入侵的免疫傳感器?！蓖?，美國康奈爾大學(xué)植物研究所確定了植物免疫響應(yīng)過程中的關(guān)鍵信號——水楊酸甲脂。

邱德文認為，植物雖然沒有血液，但卻有維管束、導(dǎo)管等結(jié)構(gòu)，并通過這些結(jié)構(gòu)吸收水分和養(yǎng)分，這其實就是循環(huán)系統(tǒng)。他相信，植物體內(nèi)存在抗性物質(zhì)，只是處于失活狀態(tài)，需要外部因素的誘導(dǎo)和干預(yù)才能發(fā)揮效果。

為了尋找激活植物體內(nèi)的免疫成分，邱德文帶領(lǐng)團隊篩選了弱致病性病原真菌，從中獲得能高效提高植物免疫的極細鏈格孢菌株，并分離出了純化高活性熱穩(wěn)定蛋白，繼而通過高效蛋白生產(chǎn)加工工藝，添加增效因子氨基寡糖素，最終成功配制出6%寡糖鏈蛋白可濕性粉劑，也就是阿泰靈。

相比研究過程的艱辛，邱德文更看重研究成果是否符合時代需求。令他欣慰的是，從目前各方反饋看，阿泰靈不僅實現(xiàn)了“有病治病”，“無病防病”以及“增產(chǎn)增質(zhì)”的功效，而且市場推廣、銷量、效果等指標均遠遠超出預(yù)期。下一步，邱德文和團隊計劃將阿泰靈出口到國外，走入更大的市場。

與此同時，他也在嘗試將阿泰靈用于柑橘黃龍病的防治，初步治療效果達到了60%—70%，得到了農(nóng)戶的認可。盡管依然有人不看好，但邱德文說：“現(xiàn)在世界范圍內(nèi)還沒有有效方法能夠防治黃龍病，我希望能夠攻破這個難題，改變現(xiàn)在的局面?！?/p>

邱德文指導(dǎo)學(xué)生

沒有替代只有協(xié)同發(fā)展

除了具有重要的的學(xué)術(shù)價值，植物疫苗更能服務(wù)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，為保障全民食品安全和農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展作出貢獻。

那么，未來，生物農(nóng)藥是否會替代化學(xué)農(nóng)藥？

對于這個問題，邱德文給出了否定答案。“當(dāng)前化學(xué)農(nóng)藥殘留問題嚴重，并不是化學(xué)農(nóng)藥本身造成的。事實上，在相關(guān)標準規(guī)定的劑量下，化學(xué)農(nóng)藥產(chǎn)生的影響是可控的。但實際情況卻是人們?yōu)榱睡熜Ф粩嗉哟笥昧浚踔翞E用農(nóng)藥。長此以往，才給生態(tài)、環(huán)境和健康帶來了各種隱患?！?/p>

“我們不提誰取代誰，化學(xué)農(nóng)藥是應(yīng)急措施，生物農(nóng)藥是預(yù)防措施，我們倡導(dǎo)的是兩者互相配合，通過科學(xué)管理和應(yīng)用，協(xié)同發(fā)展。”邱德文說，“就像人需要接種疫苗，預(yù)防生病。但如果真的生了病，也是需要吃藥治療的，植物也是這個道理。”

以阿泰靈為例，它追求的理念不是“滅殺”，而是通過誘導(dǎo)免疫，提高植物本身免疫力。如同邱德文所說，人接種了疫苗，可以不生病或少生病，減少打針吃藥的次數(shù)。同理，植株健康了，既能降低植物生病的幾率，也能大大降低農(nóng)藥的使用量，從而實現(xiàn)病蟲害綠色防控。這就是植物免疫誘抗劑區(qū)別于化學(xué)農(nóng)藥的最大不同。

但尷尬的是，縱觀國內(nèi)市場，目前仍是化學(xué)農(nóng)藥占主導(dǎo)，像阿泰靈這樣的生物農(nóng)藥，實際的市場份額僅有10%左右。

邱德文認為，一方面，過去我國土地資源有限，人們更多關(guān)注的是產(chǎn)量，為了滿足人口需求，不惜使用較多化學(xué)農(nóng)藥抗擊病蟲害以保證產(chǎn)量。直到近些年，隨著社會不斷發(fā)展，生活需求得以滿足時，人們才開始關(guān)注生態(tài)保護和可持續(xù)發(fā)展，逐漸意識到生物農(nóng)藥的環(huán)保優(yōu)勢。

另一方面，也是最重要的，生物農(nóng)藥的登記需要一段過程，而且它的推廣也是循序漸進的，先要逐步試點，才會大面積鋪開?！斑@畢竟是一個新型農(nóng)藥，很多人都在觀望和等待。但從現(xiàn)在阿泰靈每年15%的增長率來看，我相信生物農(nóng)藥的普及也會很快。”邱德文說。

作為一個新興領(lǐng)域，生物農(nóng)藥研究還有很長的一段路要走。各方力量的相互配合，是保證生物農(nóng)藥健康發(fā)展的關(guān)鍵。雖然，道路是曲折的，但可以肯定的是，生物農(nóng)藥的未來是光明的。

邱德文建議：“我們應(yīng)當(dāng)借鑒國際大公司的經(jīng)驗，整合目前中小型生物農(nóng)藥企業(yè)，形成凝聚力量和規(guī)模，加大推廣和宣傳力度，助推生物農(nóng)藥產(chǎn)業(yè)發(fā)展?！彼瑫r還表示：“從事生物農(nóng)藥研究的科研人員，要利用好各項政策和條件支撐研究。同時，要擺正心態(tài)，用整體目光看待生物農(nóng)藥發(fā)展事業(yè)，不過多計較個人得失。另外，要用找‘對象’的目光尋找正確合作伙伴，保證生物農(nóng)藥產(chǎn)業(yè)化健康發(fā)展。”

傳統(tǒng)生物農(nóng)藥采取的是以菌治菌，以蟲治蟲的方式，借助食物鏈的制衡來達到防治效果，更加接近原始狀態(tài)。在邱德文看來，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)畢竟與自然狀態(tài)有所差別，要滿足生產(chǎn)需要，生物農(nóng)藥在起效時間上則必須更快一些。怎么提升起效速度，這是未來生物農(nóng)藥研制的發(fā)力點?！捌贩N可以更多，技術(shù)可以更先進，誘導(dǎo)方式可以更多元化，打破當(dāng)前局限，滿足不同農(nóng)業(yè)需求，這都是生物農(nóng)藥的創(chuàng)新點?！?/p>

邱德文（左）與北京中保綠農(nóng)科技集團有限公司總經(jīng)理陳昶在技術(shù)交流會現(xiàn)場

回歸自然最好

2015年3月20日上午，農(nóng)業(yè)部副部長陳曉華在農(nóng)業(yè)、口岸及標準等方面政策例行吹風(fēng)會上，明確了“一控、兩減，三基本”的農(nóng)村污染治理目標。其中的“兩減”即把化肥、農(nóng)藥的施用總量減下來。

另一方面，“十三五”規(guī)劃建議提出，未來要走產(chǎn)出高效、產(chǎn)品安全、資源節(jié)約、環(huán)境友好的農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化道路。這與生物農(nóng)藥奉行的綠色、環(huán)保、可持續(xù)發(fā)展的理念不謀而合。種種信息都讓邱德文對生物農(nóng)藥的發(fā)展前景充滿了信心。

邱德文有個大膽的建議，希望可以和原來的農(nóng)藥企業(yè)互相合作，取長補短，實現(xiàn)聯(lián)合發(fā)展。他認為，“兩減”計劃和“零增長”行動方案實施之后，農(nóng)藥企業(yè)的產(chǎn)量勢必會在一定程度上有所減少，生產(chǎn)或許達不到飽和。如果這些企業(yè)愿意分享一部分資源給生物農(nóng)藥，將會極大地提高生物農(nóng)藥的生產(chǎn)水平。

當(dāng)然，這需要政府的支持和鼓勵。邱德文表示，可以效仿新能源汽車的發(fā)展，由國家主導(dǎo)，通過一系列激勵手段和措施，鼓勵有資質(zhì)的大型企業(yè)，收購生物農(nóng)藥企業(yè)，實現(xiàn)資源的分享和整合，為生物農(nóng)藥的發(fā)展?fàn)I造有利的環(huán)境。他同時也強調(diào)，各企業(yè)自身也要保持誠信，應(yīng)當(dāng)把國家給予的獎勵和扶持，留給真正有需要的生物農(nóng)藥企業(yè)。

作為一種新型農(nóng)藥，生物農(nóng)藥未來會遇到什么挑戰(zhàn)，不可預(yù)知。邱德文認為，生物多樣性、食物鏈保護、回歸生態(tài)層面等將會是生物農(nóng)藥的研究熱點。

采訪最后，這位愿意為生物農(nóng)藥耗費13年時間的研究員說：“如果可以，我更希望連生物農(nóng)藥都不需要。最好的狀態(tài)，是隨著人們環(huán)境保護意識的不斷提高，以及生物多樣性的發(fā)展，盡量讓生物通過自然的食物鏈控制，達到更加平衡、生態(tài)的狀態(tài)，實現(xiàn)健康生長，使我們回歸自然?？諝馇逍拢B語花香，這樣就很好！”