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文件名称:抗病免疫激活剂发展迅速,是作物健康栽培的重要手段.docx
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更新时间:2025-05-22
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文档摘要

中国工程院院士、贵州大学副校长在农药创制领域作出了重要贡献,尤其深耕于植物抗病免疫激活剂的研究与开发,发现了多个该类产品,并取得了登记,实现了量产,服务于农业生产。宋院士团队创造性地提出了基于作物健康导向的“全程免疫”防控技术,将“农艺措施、生态防控、物理防控和化学减量防控”有机集成,实现作物的健康栽培。

据介绍,世界粮食安全面临严峻挑战,我们需要在不断减少的耕地面积上养活更多的人。根据美国农业部的资料,停止使用农药将导致作物减产30%,农产品提价50%~70%。FAO的统计数据显示,农药使用可以挽回作物损失30%~40%。正如诺贝尔奖获得者、小麦育种学家NomanK.Borlang所言:“没有农药,人类将面临饥饿的危险。”

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生态农药是减量增效的有效手段

作物生产离不开农药,然而农药的过度使用,又会给环境和人类健康构成严重威胁。2015年,农业部提出了化肥农药零增长行动计划。宋院士指出,开发生态农药是农药减量增效的有效途径之一。

生态农药是天然物或天然修饰物,高效低风险,对有益生物和生态环境安全。研究人员以生物源或天然物作为先导,开展生态农药的分子设计研发。

近年来,国家提出了绿色发展理念。宋院士说,作物健康栽培是贯彻绿色发展理念的重要组成部分。

农作物全程健康栽培是从种子萌发到作物收获全程一体化综合管护,涉及土壤要素评价、土壤综合修复、植物营养需求、肥料应用、给水灌溉、病虫害综合防治、作物品质提升等,它是以作物为核心,基于生长发育需求,结合生长环境等要素,所制定的一套涵盖植物全程生长的措施,具有农业投入品经济安全、资源节约、环境友好、生态优先的优点。

宋院士团队一直致力于生态农药的研究,他们发现的多个植物抗病免疫激活剂有力地推动了作物健康栽培的实现。

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植物抗病免疫激活剂的研究开发

植物具有类似于高等动物的免疫防御系统,它对植物防御病虫为害、抗逆境等具有重要的调控作用。2006年,美国科学家首次在《Nature》上提出植物免疫系统的概念;2007年,德国科学家在《Science》上发表文章指出,自然界中的植物具有特殊的可以识别细菌、病毒和霉菌等微生物入侵的免疫传感器。

水杨酸(SA)信号通路是与植物抗病密切相关的通路,研究人员对该通路的结构、调控机理的研究已比较透彻,这对抗病免疫激活剂的筛选和应用具有重要的指导作用。

我国在植物免疫激活剂领域积极开展研究,并取得了一些成果。其中,最典型的产品是氨基寡糖素。作为植物生长调节剂,氨基寡糖素目前在我国登记了60多个产品。

迄今,全球共有20多个具有免疫诱导抗病功能的农药取得登记,但只有香菇多糖以“植物抗病诱导剂”的农药类别进行登记。其他大部分有效成分在农药分类方面还没有统一标准,通常被归类在抗植物病毒中。我国当前以“植物抗病诱导剂”进行登记的药剂也只有香菇多糖。

目前,由国外公司开发的具有抗病诱导功能的农药品种有:Messenger、苯并噻二唑(BTH)、KeyPlex腐殖酸、烯丙异噻唑、Sereenade、昆布素、Oxycom、Chitosan、Actigard、NCI、吡唑醚菌酯等。已在我国登记的具有抗病诱导功能的农药品种有:植物激活蛋白、S-ABA、S-诱抗素、氨基寡糖素、甲噻诱胺、香菇多糖、井冈霉素、氟唑活化酯、毒氟磷等。

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多个植物抗病免疫激活剂问世

近年来,植物抗病诱导剂(即植物免疫激活剂)的发展风起云涌。宋院士团队长期从事该类产品的研究,发现和开发了毒氟磷、Vc免疫剂、甲磺酰菌唑、氟苄噁唑砜、香草硫缩病醚等多个具有自主知识产权的产品。

2000年以来,他们以天然氨基膦酸、氨基酸为模板,历经5年仿生合成千余个新化合物,进行化合物活性筛选,最后通过引入氟原子及苯并噻唑杂环基团,提高了分子成药性和活性,创制出毒氟磷。

毒氟磷是全球首个免疫诱抗型农作物病毒病调控剂,低毒、低残留,对非靶标生物安全,对环境友好。其大鼠急性经口LD50>5,000mg/kg;亚慢性、慢性毒性和致癌合并试验均为阴性;大鼠遗传、致畸、致突变毒性试验亦为阴性;环境毒理学试验(对非靶标生物)均为低毒。糙米中最终残留<0.05mg/kg,番茄中最终残留<0.08mg/kg。

毒氟磷目前已有4项发明专利获得授权,分别为:ZL200510003041.7、Z6、ZL200910102561.1、ZL201010159758.1。

团队揭示了毒氟磷抗水稻病毒病的免疫激活作用机制。研究发现,毒氟磷通过上调POD酶的表达量,增加水稻体内ROS水平,使水稻植株中SA的含量增加,激活水稻的SAR免疫途径,形成大量PR蛋白,从而激活植物抗性能力。

2016年,在我国正式登记了98%毒氟磷原药和30%毒氟磷可湿性粉剂。制剂产品登记防治水稻黑条矮缩病和番茄病毒病。广西田园独家建成了年产20