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新型农药:激活植物自身免疫力

生物技术 时间:2019-12-27 13:00:27 作者:莫敖坤
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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。随着农药行业研发创新的不断进步,植物免疫诱抗农药通过激发植物自身的免疫功能,诱导农作物产生抵御或防控病虫害的物质,从而达到防治病虫害的目的。在提高植物抗病性的同时,植物免疫诱抗农药还可激发植物体内的一系列代谢调控系统,促进植物根、茎、叶生长和提高叶绿素含量,最终起到作物增产的作用。毒氟磷、大黄素甲醚、寡糖•链蛋白为三种最新研发的植物免疫诱抗农药。

毒氟磷

近日,《防治农作物病毒病及媒介昆虫新农药研制与应用》项目荣获国家科技进步二等奖。这个项目创新研制出了具有自主知识产权的全新结构的抗植物病毒仿生新农药——毒氟磷。

毒氟磷专利权归属于广西田园生化股份有限公司,该公司董事长李卫国介绍,毒氟磷为全世界首次人工合成的新化合物,持效期长达10~15天,具有较强的内吸作用,通过作物叶片的吸收可迅速传导至植株的各个部位,破坏病毒外壳,使病毒固定而无法继续增殖,有效阻止病害的进一步蔓延。

据了解,毒氟磷作用机理独特,可以通过激活水杨酸信号分子,进而激活下游PAL、POD、SOD等植物防御因子,提高作物总体系统抗病性,最终使病毒无法增殖。不仅主动防御,还能促进生长,通过调节植物内源生长因子,促进根部生长,恢复叶部功能,降低产量损失。由于毒氟磷是以绵羊瘤胃中的氨基磷酸酯类化合物为先导仿生合成的化合物,对作物高度安全,对蜜蜂、家蚕、鱼、鸟等非靶标生物高度安全,可在水稻、番茄等农作物上应用。

在毒氟磷研发成功的基础上,提出了水稻病毒病全程免疫防控新策略,构建出“控虫防病”的新技术体系,解决了农作物病毒病及媒介昆虫防控的重大难题。截至目前,该项目在全国累计应用4755万亩次,创造经济效益48.45亿元,获国家发明专利23项,获国家新农药登记7个,获国家重点新产品2个。

大黄素甲醚

在今年的国家科学技术奖励大会上,“新型天然蒽醌化合物农用杀菌剂的创制及其应用”项目也同样荣获国家科技进步二等奖。

据了解,新型天然蒽醌化合物是源于天然植物源次生代谢产物,名叫大黄素甲醚。大黄素甲醚植物源杀菌剂不仅能直接抑制植物病原菌生长,同时还能激活植物主动免疫系统,抑制病原菌形成,使得作物免受病原菌的侵害,达到防病的效果,具有植物抗病诱导剂的典型特点。且蒽醌类化合物之间具有协同增效杀菌作用,喷施大黄素甲醚后8小时,作物受药部位的抗菌硫堇蛋白表达量显著提高,作用机理十分独特。

与化学农药相比,大黄素甲醚抗药性风险低、活性高,用量少,每亩用有效成分仅0.15~0.30克,防病效果好且稳定,杀菌谱广,对白粉菌、稻瘟病菌、丝核菌、核盘菌、镰刀菌、炭疽菌等10余种重要病原菌有杀菌活性。毒性低、降解快,土壤中的消解半衰期为2.8天,低残留,基本无施药采收间隔期,是化学杀菌剂的理想替代产品,特别适合于绿色和有机蔬菜生产,已经获得欧盟ECO-CERT有机认证。

内蒙古清源保生物科技有限公司是首家也是独家获得大黄素甲醚农药正式登记证的单位,近年来,公司投入6000多万元在内蒙古乌兰布和生态治理区,建成了植物源农药原料生产基地和大黄素甲醚植物源杀菌剂年产能达1000吨的生产线。累计推广使用2116.67万亩,挽回病害损失36亿多元,每亩节省用药、用工及农药成本合计经济效益7亿余元。由于大黄素甲醚以大黄等蓼科植物为基本原材料,生产原料可在沙漠、贫瘠土地上种植,也为农民致富提供了新途径。

寡糖•链蛋白

针对植物病毒病发生特点和植物抗性机制,一种由植物免疫诱抗蛋白和氨基寡糖素科学配伍的新型蛋白质生物农药引起了业内的广泛关注,这也是世界上第一个蛋白质生物农药。

植物免疫诱抗蛋白是经极细链格孢发酵提取的一种新型蛋白质农药。植物病毒专性寄生,在植物体内增殖,造成植物畸形生长或叶片黄化,一般化学药物很难破坏病毒粒子的结构,而蛋白质生物农药能很好地解决这一问题。植物免疫诱抗蛋白当接触到植物表面后,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,激活植物抗性系统和提高自身的抗病能力。

科研人员大量筛选了弱致病性病原真菌,获得能高效提高植物免疫的极细链格孢菌株,分离纯化高活性热稳定蛋白,通过高效蛋白生产加工工艺,并添加增效因子氨基寡糖素,配制成6%寡糖•链蛋白可湿性粉剂。它的作用方式独特,既可抑制作物体内病毒的基因表达,控制其繁殖,还可通过细胞活化作用,修复受害植株损伤,系统防治病毒病。同时可激发植物体内的基因表达,使其产生具有抗病作用的几丁酶等,诱导植物产生多重防御反应,提高自身的抗病能力,起到抗病防虫作用。

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