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作物也能“打疫苗”?浅析植物免疫诱导剂的市场潜力和挑战 qrcode

2018-02-24

编者按:近日,AgroPages 英文站的一篇关于超敏蛋白(harpin protein)应用到种子处理方面的报道,引起国内一些“市场敏感型”读者的关注和询问,作为一种植物生长调节剂,超敏蛋白在植物免疫诱导方面的作用正在为国人了解,并随着绿色农业发展时机的到来,市场潜力初现,笔者通过本文初浅的盘点和分析,希望与业界同仁一起探讨该产品未来的市场机会和挑战。
 
植物免疫诱导剂为绿色农业发展添动力
 
超敏蛋白属于植物免疫诱导剂。该产品对人畜无害,不污染环境,被称为“植物保护和农产品安全生产商的一次绿色革命”,其同类产品获美国政府颁发的“总统绿色化学挑战奖”;在我国第八届全国农药登记评审委员会第九次会议上,根据《农药登记资料规定》等有关规定,豁免了7种植物生长调节剂最大残留限量,其中一种就是超敏蛋白。 其他6种分别是赤霉酸(gibberellic acid),烯腺嘌呤(enadenine),苄氨基嘌呤(6-benzylamino-purine),羟烯腺嘌呤(oxyenadenine),S-诱抗素(+)(-abscisic acid),三十烷醇(triacontanol)。
 
越来越多的农场走“绿色发展”道路,采用新方法创收。传统防治病害,促进作物生长的方式是除病源,多施肥,而忽视了作物本身是否具有抵抗力,生长力是否旺盛。植物免疫诱导剂的应用则是顺应植物的生长规律,提高植物自身对病害潜在控制能力。如果说,化学农药和化肥通过杀虫补养来“治标”,那么植物免疫诱导剂则是通过调节作物体质来“治本”。
 
超敏蛋白,存在于多种植物革兰氏阴性病原菌中,能引起植物过敏反应,同时能诱导植物产生获得性系统抗性并刺激植物生长发育。美国Eden生物公司的研究小组经研究后发现,超敏蛋白会引起拟南芥中Cl、Ca、K、Cu、Zn离子通道的激活,以及各种氧化酶的激活。这些因子在植物抗病信号通路中起着重要作用。抗病同时,还能激发植物体内一系列代谢调控系统,促进植物根茎叶生长和叶绿素含量提升,提高作物产量。因此超敏蛋白没有直接的杀菌或抗病毒活性,而是诱导植物免疫系统,使植物获得或提高对病菌的抗性及抗逆性。
 
超敏蛋白的商业化之路
 
超敏蛋白的商业生产,是将病原菌编码该蛋白的DNA导入大肠杆菌(E. coli K-12)中,大肠杆菌产出大量超敏蛋白,经过分离纯化提取出来。生产过程中的所有副产物都可以生物降解,超敏蛋白也可被紫外线和微生物降解,不会长时间残留,因此该产品的生产应用不会造成大量污染。
 
目前,全世界仅有2项这方面的技术成功应用于生产,一项为美国Eden生物公司研发的“Messenger-HarpinEa”,一项为以色列农业生物科研机构“Galilee-Green(嘉利利-绿色)”实验室所拥有的“HarpinEccHarpinEac”。
 
Messenger(中文名:康壮素)
 
2001年,美国Eden生物公司开发登记Messenger产品,2007年将该技术和所有资产出售给美国领先的天然植保产品供应商Plant Health Care,资产以220万美元的价格出售。2010年7月Plant Health Care宣布同先正达合作研发和销售叶用超敏蛋白产品,产品与先正达草甘膦除草剂组合销售,该组合适用于任何作物,提高了作物对除草剂的耐受力,每年用于全球2亿英亩农田中。此外,Plant Health Care还与Talc U.S.A.公司合作,将其获得专利的harpin αβ技术与润滑剂结合,用作玉米种子处理剂,重复试验证明玉米的抗逆性和产量均有提高,此项合作使Plant Health Care有机会打开美国0.9亿英亩的玉米市场。产品主要在欧美地区绿色和有机作物生产中应用。
 
2001 年,Messenger经我国农业部农药检定所(ICAMA)审定,取得了临时登记证。
 
信号施康乐
 
信号施康乐是四川海博氏生物科技有限公司2013年引进以色列Galilee-Green实验室的科研成果。经过以色列Galilee-Green实验室过去近6年的田间试验证明,产品可使植物主动抵抗由病毒、细菌、真菌等病原物所造成茎腐、霜霉、花叶、枣疯、黄化、斑驳、全蚀、纹枯、赤霉、叶斑、黑粉、粗缩、条斑、叶枯、溃疡、黑腐、靶斑、白粉、白绢、猝倒、红粉、灰霉、蔓枯、炭腐、锈病、疫病等70余种病害浸染,最高可减少50%的农药施用量。目前,信号施康乐已在以色列、美国、瑞士、德国、西班牙以及我国四川、陕西、新疆、云南等地区的土豆、葡萄、叶菜、柑橘、棉花、番茄、辣椒、黄瓜、大豆、玉米、水稻等粮食和经济类作物市场成功应用。
 
超敏蛋白发展的机遇和挑战
 
超敏蛋白的应用优势有:1、异于传统农化产品的作用机理,多次使用不会产生抗药性,对难防病虫害和疑难杂症有较好的防效。 2、激活作物自身机能,增产效果明显:每季作物喷施3-5次,在减少肥药投入的情况下,还可增产15%-30%。 3、持效期长,防病谱广,减少劳力投入和种植成本:一次喷施,持效期可达20-25天,相当于肥药的两次喷施,可降低劳动力成本,同时一药多防,减少用药成本。 4、施药方式简单,混用性好,使用方便:可叶面喷雾、灌根、浸种、拌种、蘸根等;既适用于小型农机具喷施,也可使用大中型农机具及飞机喷施;用于叶面喷施时,仅需喷到即可,有别于传统农药必须整株喷施;可与农药化肥混合使用。 5、适用于所有作物。 6、绿色环保。
 
虽然超敏蛋白有诸多优势,想要广泛应用于市场,目前仍有难度。成本较高是超敏蛋白乃至其他植物免疫诱导剂所共有的问题。使用该产品生产的农作物售价会因此高于普通产品,在价格上缺少竞争力。
 
湖北长阳植保站站长赵毓潮分析道,每用掉1元的化学农药,就需要5元的后续环境治理开支。如果这些成本也被计入化学农药销售价格构成,植物免疫诱导剂的价格并不高。超敏蛋白面临的这种不公平的市场制度环境,是制约产业发展的重要因素。
 
针对这一问题,政府、农民、科研单位和企业之间应当加强合作,共同为解决农产品安全问题而努力。
 
政府应向购买超敏蛋白,包括其他安全植物免疫诱导剂的农户给与补贴,因为应用这类产品产生的环境治理成本极低,对公众的健康有益。为了农产品品质和生态环境,农民需要转变自己的思想,逐步利用安全植物免疫诱导剂取代高毒农药,并减施化肥。有了政府补贴,农民会更愿意选择安全的产品。韩国政府通过大幅度补贴农户,间接促进生物农药企业实现盈利,产业发展逐步走向正轨——这一做法值得我们借鉴。此外,我国研发与生产存在脱节,发展起来的企业可与有实力的研究单位合作,强化产品研发,提高产品质量的同时降低生产成本。科研单位和企业也应当切实了解农民所需,开发产品以实用为本。
 
结 语
 
我国化学农药和化肥的大量使用为农作物抵抗病虫草害,提高作物产量做出了巨大贡献。但环境污染问题越来越突出,我国单位面积平均化学农药用量比世界平均水平高2.5-5.0倍,每年遭受农药残留污染的作物面积达12亿亩。并且,随着农业有害生物对农药的抗性不断增加,土壤生态恶化,生产投入增加但作物品质和产量却在下降。如今,单纯依靠化学农药和化肥已经无法保证农产品生产的质与量。
 
植物免疫诱导剂已经在我国农业生产中起到了越来越重要的作用。这一领域的研究和应用已经得到政府监管和推广部门,以及广大农民的认可。在促进植物健康生长,保障食品安全,保护生态环境方面,此类产品发挥着越来越重要的作用,为农业可持续发展做出贡献。
 
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