植物免疫激活蛋白實驗田
“以前，人們在防治農(nóng)作物病蟲害時，關(guān)注的是‘害蟲死沒死’，但現(xiàn)在越來越多的農(nóng)民開始更加關(guān)心‘作物健不健康’。”最近，經(jīng)常在一線和農(nóng)戶打交道的中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院植物保護研究所副所長邱德文發(fā)現(xiàn)了這一觀念的悄然轉(zhuǎn)變。
科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)，人類和動物可以對某些疾病具有免疫能力，從而研制出了疫苗，以此保障身體健康。
那么，能不能開發(fā)出針對植物的疫苗來促進農(nóng)作物健康？
經(jīng)過多年的研究和實驗，邱德文便是國內(nèi)外少數(shù)實現(xiàn)這一目標(biāo)的學(xué)者之一。他和他的團隊研發(fā)的植物免疫激活蛋白已在國內(nèi)成功應(yīng)用，在保障農(nóng)作物健康特別是增產(chǎn)方面起到了顯著作用，正在成為促進農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的新利器。
植物疫苗：國內(nèi)外站在同一起跑線上
植物疫苗，對農(nóng)戶來說可能還是個新鮮事物。但是對植物抗病能力的發(fā)現(xiàn)可以追溯到100多年前，當(dāng)時人們就觀察到植物可產(chǎn)生對一些病害的抵抗能力。
上世紀50年代，Kuc等人通過一系列實驗，成功證明了在外界因子作用下，植物能產(chǎn)生誘導(dǎo)抗性，從而抵抗病原菌入侵，抑制病原微生物生長，使植物免生病害或減輕病害，并提出了植物免疫這一概念。
上個世紀70年代以來，分子生物學(xué)和分子遺傳學(xué)技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用，使植物免疫學(xué)研究不斷獲得突破，尤其是近10年來有許多新的進展。
進入到本世紀以來，Nature、Science等雜志的多篇科研論文證實，植物確實具有免疫力。
在此基礎(chǔ)上，科學(xué)家們希望能夠研制出植物疫苗。邱德文研發(fā)的“植物免疫激活蛋白”便是其中的重要品種之一。
據(jù)中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院生物防治研究所前所長楊懷文向《中國科學(xué)報》記者回憶，2002年左右，農(nóng)科院面向全球招聘人才，剛剛在前一年獲得美國環(huán)境保護委員會“美國總統(tǒng)綠色化學(xué)挑戰(zhàn)獎”的邱德文作為“中國農(nóng)科院首批一級崗位杰出人才”被引進國內(nèi)。
美國授予邱德文上述獎項，正是因為其有關(guān)研究促進了全球第一個植物免疫激活蛋白生物農(nóng)藥的誕生。在獎狀上可以看到這樣的評價：“A Green Chemistry Revolution in Plant Production and Food Safety.”（一場食品安全與植物生產(chǎn)中的綠色化學(xué)革命。）
邱德文介紹，激活蛋白的抗病原理是：激活蛋白可以作用于植物葉表面的細胞膜受體蛋白，當(dāng)膜受體蛋白接收激活蛋白的信號后，通過植物體內(nèi)的一系列信號傳導(dǎo)，激活與抗病性相關(guān)的代謝途徑，產(chǎn)生具有抗菌活性的水楊酸和茉莉酸等物質(zhì)，使植物自身獲得對病菌的免疫抗性。
回國后，邱德文繼續(xù)從事植物免疫激活蛋白的開發(fā)和產(chǎn)業(yè)化研究。
楊懷文表示，我國不少科研領(lǐng)域落后于發(fā)達國家，大多在追趕國際先進水平，而在植物疫苗方面，我國已有一支分布在科研單位、大專院校的科研隊伍，和發(fā)達國家?guī)缀跬瑫r起步，無論是機理還是疫苗制劑的研究，都在國際同一起跑線上。
邱德文一直希望自己的研究可以讓農(nóng)作物更加健康，結(jié)出安全、口感好、營養(yǎng)豐富的果實。如今，他對植物疫苗的研發(fā)也終于開始結(jié)出累累碩果。
是農(nóng)藥，也是肥料
那么，這一生物農(nóng)藥領(lǐng)域的“碩果”都有哪些特點？
植物疫苗不同于傳統(tǒng)的殺菌劑，邱德文對《中國科學(xué)報》記者表示，它們不直接作用于病原菌，而是通過激發(fā)植物自身的免疫反應(yīng)，使其獲得系統(tǒng)抗性，對病害產(chǎn)生廣譜抗性，從而起到抗病增產(chǎn)的作用。
“一方面可以起到激活植物免疫抗性、減少或減輕植物病害的作用，減少化學(xué)農(nóng)藥的使用量，另一方面還可以增加葉綠素含量、促進植物根系生長，起到肥料的作用，提高農(nóng)業(yè)產(chǎn)量。”邱德文說。
實際應(yīng)用證實了上述判斷：激活蛋白初試產(chǎn)品性能穩(wěn)定，便于規(guī)模化生產(chǎn)，產(chǎn)品無毒、無殘留。可用于植物的拌種、浸種、澆根和葉面噴施。經(jīng)對40多種植物的室內(nèi)盆栽和田間實驗表明，對病蟲害的防治效果為40%~80%，提高作物產(chǎn)量10%~20%。
在眾多有關(guān)應(yīng)用研究的報道中，激活蛋白具有苗期促生根、營養(yǎng)期促生長、生殖期促結(jié)果和防病抗蟲的作用。
激活蛋白現(xiàn)已進行規(guī)模化生產(chǎn)，在北京、河北、河南、山東、廣西等地進行了煙草、柑橘、草莓、桃、葡萄、白菜、水稻等作物田間試驗示范推廣10萬畝以上，對多種植物病害綜合防效可達60%~70%，增產(chǎn)10%以上，同時能顯著提高農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)和商品價格。
丹東方綠有機產(chǎn)業(yè)有限公司董事長秦玉元告訴《中國科學(xué)報》記者，使用植物免疫激活蛋白之后，藍莓產(chǎn)量增加了25%，草莓增產(chǎn)不低于10%。
此外，邱德文的研究成果還獲得了第三屆北京發(fā)明創(chuàng)新大賽金獎。
施藥觀念正在轉(zhuǎn)變
植物免疫激活蛋白生產(chǎn)商普綠通（北京）生物科技有限公司技術(shù)總監(jiān)馬培華近兩年都奔忙于全國各地，給農(nóng)民講課，介紹激活蛋白的特點和使用方法，并通過小規(guī)模實驗向農(nóng)民證實其效果。
她發(fā)現(xiàn)，農(nóng)民的施藥觀念正在發(fā)生變化：“以前農(nóng)民基本都是見到蟲子才打藥，而現(xiàn)在開始注意提前預(yù)防。人體接種疫苗的有效體驗也讓他們不難接受植物疫苗。”
秦玉元表示，當(dāng)時他雖然并不了解植物免疫激活蛋白到底是怎么一回事，但他知道，年老體弱的母親在醫(yī)院打過丙種球蛋白之后，身體素質(zhì)有了明顯改善。這讓他愿意選擇嘗試植物疫苗這種新事物。
河北農(nóng)大眾邦生物工程公司業(yè)務(wù)經(jīng)理郭秀清表示，某農(nóng)戶在甜瓜作物上將激活蛋白和抗菌劑聯(lián)合使用了一次之后，當(dāng)年就再沒使用其他農(nóng)藥，效果卻出人意料的好，引來其他農(nóng)戶紛紛前來參觀。
盡管已經(jīng)取得了上述成果，作為激活蛋白研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化的關(guān)鍵人物，邱德文卻顯得非常冷靜和客觀：“使用激活蛋白只是農(nóng)作物增產(chǎn)的手段之一，并不意味著可以完全替代其他農(nóng)藥。就好像人打了疫苗之后，碰到預(yù)防不了的疾病照樣得吃藥。但打疫苗肯定對提高免疫力很有幫助。”
接下來，他將致力于研發(fā)出對不同作物、不同品種更有針對性的植物疫苗，把植物疫苗做得更好。
談到目前面臨的困難，邱德文表示，由于植物疫苗屬于新事物，國家農(nóng)藥登記有關(guān)規(guī)定中尚無適于植物疫苗的登記類別，暫時只能按植物生長調(diào)節(jié)劑等類別來登記，這在一定程度上影響了其推廣應(yīng)用。
他希望國家能夠根據(jù)植物疫苗的特點，出臺新版農(nóng)藥登記規(guī)定，以促進植物疫苗產(chǎn)業(yè)發(fā)展。
