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    中國工程院院士、貴州大學副校長宋寶安在農藥創制領域作出了重要貢獻，尤其深耕于植物抗病免疫激活劑的研究與開發，發現了多個該類產品，并取得了登記，實現了量產，服務于農業生產。宋院士團隊創造性地提出了基于作物健康導向的“全程免疫”防控技術，將“農藝措施、生態防控、物理防控和化學減量防控”有機集成，實現作物的健康栽培。

    11月22日，宋寶安院士在“第三十三屆中國植保信息交流暨農藥械交易會”高峰論壇與信息發布會上，做了題為“作物健康導向下免疫激活劑研發與應用”的精彩報告。

    據宋院士介紹，世界糧食安全面臨嚴峻挑戰，我們需要在不斷減少的耕地面積上養活更多的人。根據美國農業部的資料，停止使用農藥將導致作物減產30%，農產品提價50%～70%。FAO的統計數據顯示，農藥使用可以挽回作物損失30%～40%。正如諾貝爾獎獲得者、小麥育種學家Noman K. Borlang所言：“沒有農藥，人類將面臨饑餓的危險。”

    生態農藥是減量增效的有效手段

    作物生產離不開農藥，然而農藥的過度使用，又會給環境和人類健康構成嚴重威脅。2015年，農業部提出了化肥農藥零增長行動計劃。宋院士指出，開發生態農藥是農藥減量增效的有效途徑之一。

    生態農藥是天然物或天然修飾物，高效低風險，對有益生物和生態環境安全。研究人員以生物源或天然物作為先導，開展生態農藥的分子設計研發。

    近年來，國家提出了綠色發展理念。宋院士說，作物健康栽培是貫徹綠色發展理念的重要組成部分。

    農作物全程健康栽培是從種子萌發到作物收獲全程一體化綜合管護，涉及土壤要素評價、土壤綜合修復、植物營養需求、肥料應用、給水灌溉、病蟲害綜合防治、作物品質提升等，它是以作物為核心，基于生長發育需求，結合生長環境等要素，所制定的一套涵蓋植物全程生長的措施，具有農業投入品經濟安全、資源節約、環境友好、生態優先的優點。

    宋院士團隊一直致力于生態農藥的研究，他們發現的多個植物抗病免疫激活劑有力地推動了作物健康栽培的實現。

    植物抗病免疫激活劑的研究開發

    植物具有類似于高等動物的免疫防御系統，它對植物防御病蟲為害、抗逆境等具有重要的調控作用。2006年，美國科學家首次在《Nature》上提出植物免疫系統的概念；2007年，德國科學家在《Science》上發表文章指出，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。

    水楊酸（SA）信號通路是與植物抗病密切相關的通路，研究人員對該通路的結構、調控機理的研究已比較透徹，這對抗病免疫激活劑的篩選和應用具有重要的指導作用。

    我國在植物免疫激活劑領域積極開展研究，并取得了一些成果。其中，最典型的產品是氨基寡糖素。作為植物生長調節劑，氨基寡糖素目前在我國登記了60多個產品。

    迄今，全球共有20多個具有免疫誘導抗病功能的農藥取得登記，但只有香菇多糖以“植物抗病誘導劑”的農藥類別進行登記。其他大部分有效成分在農藥分類方面還沒有統一標準，通常被歸類在抗植物病毒中。我國當前以“植物抗病誘導劑”進行登記的藥劑也只有香菇多糖。

    目前，由國外公司開發的具有抗病誘導功能的農藥品種有：Messenger、苯并噻二唑（BTH）、KeyPlex腐殖酸、烯丙異噻唑、Sereenade、昆布素、Oxycom、Chitosan、Actigard、NCI、吡唑醚菌酯等。已在我國登記的具有抗病誘導功能的農藥品種有：植物激活蛋白、S-ABA、S-誘抗素、氨基寡糖素、甲噻誘胺、香菇多糖、井岡霉素、氟唑活化酯、毒氟磷等。

    多個植物抗病免疫激活劑問世

    近年來，植物抗病誘導劑（即植物免疫激活劑）的發展風起云涌。宋院士團隊長期從事該類產品的研究，發現和開發了毒氟磷、Vc免疫劑、甲磺酰菌唑、氟芐噁唑砜、香草硫縮病醚等多個具有自主知識產權的產品。

    2000年以來，他們以天然氨基膦酸、氨基酸為模板，歷經5年仿生合成千余個新化合物，進行化合物活性篩選，最后通過引入氟原子及苯并噻唑雜環基團，提高了分子成藥性和活性，創制出毒氟磷。

    毒氟磷是全球首個免疫誘抗型農作物病毒病調控劑，低毒、低殘留，對非靶標生物安全，對環境友好。其大鼠急性經口LD50＞5,000 mg/kg；亞慢性、慢性毒性和致癌合并試驗均為陰性；大鼠遺傳、致畸、致突變毒性試驗亦為陰性；環境毒理學試驗（對非靶標生物）均為低毒。糙米中最終殘留＜0.05 mg/kg，番茄中最終殘留＜0.08 mg/kg。

    毒氟磷目前已有4項發明專利獲得授權，分別為：ZL200510003041.7、ZL02113252.6、ZL200910102561.1、ZL201010159758.1。

    宋寶安團隊揭示了毒氟磷抗水稻病毒病的免疫激活作用機制。研究發現，毒氟磷通過上調POD酶的表達量，增加水稻體內ROS水平，使水稻植株中SA的含量增加，激活水稻的SAR免疫途徑，形成大量PR蛋白，從而激活植物抗性能力。

    2016年，廣西田園生化股份有限公司在我國正式登記了98%毒氟磷原藥和30%毒氟磷可濕性粉劑。制劑產品登記防治水稻黑條矮縮病和番茄病毒病。廣西田園獨家建成了年產200噸毒氟磷原粉生產裝置，通過無溶劑催化合成，實現了清潔化生產，總收率達80%，純度為98%。

    宋寶安團隊還開發了國內第1個正式登記的Vc免疫劑，即植物生長調節劑“6%抗壞血酸水劑”。該產品已在水稻、煙草、果樹、蔬菜、茶葉等作物上廣泛應用。可促進水稻秧苗早生、快發，能使稻株整齊健壯，營養生長期加長，有利于干物質的形成和積累；明顯促進小麥的生長發育，提高小麥的免疫能力；顯著降低馬鈴薯晚疫病的發病率；顯著提高辣椒的抗病能力；提高茶葉抗病能力及品質。

    該研究團隊從沒食子酸出發，發現了對多種植物細菌性病害具有較好生物活性的新型雜環類農藥甲磺酰菌唑。其低毒，對水稻白葉枯病及條斑病等細菌性病害均有較好的防效，其藥效相當于或高于中生菌素和葉枯唑等。

    他們還創制了抗細菌劑氟芐噁唑砜，發現了其免疫激活作用機制。氟芐噁唑砜能誘導水稻體內過氧化物酶、幾丁質酶及超氧化物歧化酶等病程相關蛋白表達量顯著上調，從而激活植株的主動防御體系。該產品能提高水稻體內NPR1、NOS、PAD4及POX等水楊酸信號通路關鍵基因的表達量，激活水稻SA信號通路，從而提高水稻的抗病能力。氟芐噁唑砜對水稻白葉枯病、條斑病及柑橘潰瘍病等細菌性病害均具有較好的抑制活性。

    以天然產物“香草醛”為先導，宋院士團隊經過結構多樣性研發，發現了高效低風險免疫激活劑香草硫縮病醚。該產品低毒，對蜜蜂、家蠶、鳥類安全。生測試驗表明，香草硫縮病醚對水稻有促生長作用，對CMV（黃瓜花葉病毒）有保護活性；它與氨基寡糖素的復配產品抗CMV和PVY的活性防效提高了15%以上。

    香草硫縮病醚的化合物專利現已轉讓給海南正業，目前正在進行產業化開發。

    宋院士團隊還發現了誘導植物免疫激活劑F27及其作用機制。F27處理煙草后，能明顯調控蛋白表達量上調，增強光合作用和提高NADPH水平，最終激活寄主的抗性功能。

    基于作物健康導向的全程免疫防控技術

    農作物病毒病是農業生物災害防治中的世界性重大難題。宋寶安團隊開創性地提出了基于作物健康導向的全程免疫誘抗生態調控技術，并取得了突破性進展。他們率先提出以免疫誘抗為核心的生態調控理念，創新構建了“全程免疫”防控水稻黑條矮縮病新策略，有效解決了這一病毒病防治難題。

    研究團隊創造性地開發了抗病毒劑毒氟磷與吡蚜酮相結合的“全程免疫”防控技術，針對播種期、秧田期和分蘗期3個關鍵環節，提出了植株免疫防病與切斷媒介昆蟲傳毒相結合的控蟲治病策略。以“吡蚜酮＋毒氟磷”拌種，激活免疫，實現種子健身栽培；秧田期（移栽前）使用“吡蚜酮＋毒氟磷”，再次免疫；大田分蘗期以后再使用“吡蚜酮＋毒氟磷”，控蟲防病，實現全程免疫。這種技術在我國水稻主產區已大面積應用推廣，使農藥使用下降了30%，防效達到80%以上，增產顯著，基本解決了水稻黑條矮縮病的防控技術難題。

    研究團隊在氨基寡糖素的基礎上，構建了“生態為根、農藝為本、化學防控為輔”的茶樹病蟲害生態調控技術。實現茶園重大病蟲害有效防控，保障茶產品質量安全。

    金釵石斛莖腐病是金釵石斛種植中危害最嚴重的病害，宋院士團隊研發了一套防治莖腐病免疫防控技術。研究表明，將海島素與申嗪霉素復配防治金釵石斛莖腐病防效達81%。

    據宋院士介紹，針對水稻，他們的創新產品毒氟磷、Vc免疫劑、香草硫縮病醚、海島素等都是較好的免疫誘抗劑，對抗病抗逆增產和改善品質有較好的作用及應用前景。為此，他們加快免疫誘抗及調節劑產業化及應用技術研發，推動農藥減量化和作物健康導向的“全程免疫”調控為特點的綠色殺菌劑創新與應用；推動企業與高校融合，研發高工效免疫誘抗劑和使用技術，提高免疫誘抗劑市場占有率，創造“重磅炸彈”級的國際著名品種；強調“農藝措施、生態防控、物理防控和化學減量防控”相結合的綜合防控集成，實現“綠色防控為主、化學減量防控應急”；推進綠色免疫誘抗劑全程植保技術和體系建設，為以區域和作物健康為代表的重大病蟲害防控提供“全程免疫”解決方案。