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植物也能打“疫苗”?带你认识守护作物的“免疫卫士”

农药是农业植物保护最重要最核心的手段,在全球粮食安全的发展中发挥了不可或缺的作用。如果没有农药,那么,农业生产力将受到严

农药是农业植物保护最重要最核心的手段,在全球粮食安全的发展中发挥了不可或缺的作用。如果没有农药,那么,农业生产力将受到严重影响,估计水果减产78%,蔬菜减产54%,谷物减产32%。。然而,长期依赖大规模使用传统化学农药对人类健康和环境产生了不利影响,使其转型和升级成为可持续农业的迫切要求。

一、植物免疫诱抗剂:从“被动治病”到“主动防御”的革命

植物免疫诱抗剂又称“植物疫苗”,是疫苗工程技术在农业领域的重要突破。它的来源广泛,既包括从微生物、植物中提取的天然活性物质(如香菇多糖、氨基寡糖素),也有人工合成的仿生信号分子。与传统农药直接杀灭病虫害的“对抗式”思路不同,它通过模拟病虫害侵袭、逆境胁迫等外界信号,激活植物体内的免疫系统,促使作物自主合成植保素、抗病蛋白等抗逆物质,构建起“主动防御”体系。这种绿色防控模式能大幅减少化学农药依赖,降低土壤与农产品中的农药残留,同时减轻对有益生物的伤害,已成为国际生物农药研发的核心方向。

传统农药长期单一使用易导致两大痛点:一是病原菌快速产生抗药性,如某蔬菜产区连续使用吡唑醚菌酯防治霜霉病,3年后防效从85%降至40%以下;二是农药残留超标影响农产品品质与市场竞争力。而植物免疫诱抗剂走了一条“曲线救国”的路子——通过提前“唤醒”植物自身防御机制,比如促使细胞壁增厚形成物理屏障,合成类黄酮等化学抗菌物质,让作物在病害发生前就进入“戒备状态”。以农业生产中棘手的病毒病为例,传统化学农药难以穿透病毒蛋白外壳,往往束手无策,而诱抗剂通过诱导植物产生抗病毒蛋白,能有效阻断病毒复制,将水稻条纹叶枯病防治效果提升至65%,显著降低减产风险。

二、三大核心功能:抗病、增产、抗逆的“全能选手”

植物免疫诱抗剂并非单一功能产品,而是集“抗病护株、促产提质、抗逆稳收”于一身的“全能选手”,从作物苗期到收获期,全程为生长保驾护航,尤其适配当前绿色农业对“减药增效”的需求。

(一)激活免疫系统:构建作物“天然防护盾”

诱抗剂通过植物细胞表面的受体蛋白识别后,会启动水杨酸、茉莉酸等关键信号通路的“链式反应”。其中水杨酸通路主要调控对真菌、细菌病害的抗性,茉莉酸通路则侧重对抗虫害和坏死性病害,二者协同作用促使植物合成病程相关蛋白(如几丁质酶,可分解真菌细胞壁)和类黄酮、植保素等抗菌次生代谢物。据全国农技推广中心田间试验数据,其对水稻纹枯病、番茄晚疫病、草莓白粉病等多种病害的防治效果可达40%-80%,且因作用于植物自身而非病原菌,长期使用不易产生抗药性,是有机农业、绿色食品生产的核心防控技术。

(二)激发生长潜能:从“保命”到“提质增产”

除抗病外,诱抗剂还能通过调控植物内源激素平衡激发生长潜能:一方面促进根系分生组织活跃,增加须根数量和根毛密度,提升养分吸收能力;另一方面提高叶片叶绿素a/b比值,增强光合作用效率,同时延缓叶片衰老,延长灌浆期和结果期。在生产实践中,小麦、玉米等粮食作物使用后一般可增产10%-20%,蔬菜果树增产效果更显著——辣椒亩产提升15%-25%,番茄单果重增加8%-12%,且果实中维生素C含量提高10%-15%,可溶性糖含量提升5%-8%,真正实现“量质双升”。

(三)应对逆境胁迫:让作物“抗压能力”MAX

面对干旱、低温、盐碱等非生物逆境胁迫,诱抗剂能诱导植物合成脯氨酸、甜菜碱等渗透调节物质,维持细胞渗透压稳定;同时促进脱落酸积累,增强细胞膜完整性,减少逆境对细胞器的损伤。例如在北方冬小麦产区,寒潮来临前3天喷施诱抗剂,可使麦苗受冻率降低25%-30%,抗冻能力提升30%以上;在西北干旱地区,棉花喷施后叶片蒸腾速率下降18%-22%,耐旱时间延长5-7天,有效缓解干旱对产量的影响,为气候变化背景下的农业稳产保收提供了重要技术支撑。

三、从实验室到田间:看得见的“绿色防控”成效

从实验室的分子机制研究到田间的大面积应用,植物免疫诱抗剂已积累了大量真实可靠的示范数据,其在病虫害绿色防控和作物增产提质方面的成效肉眼可见,正逐步成为农业生产的“新宠”。

(一)病毒病防治:打破“无药可治”困局

病毒病因传播速度快、防治难度大,被称为作物“癌症”,传统化学农药几乎无能为力。中国农科院植物保护研究所研发的“6%寡糖·链蛋白可湿性粉剂”,是我国首个获得农药登记的抗病毒蛋白生物农药。在河南、山东烟草产区试验中,对烟草花叶病毒病防治效果达75%,病株率较常规处理降低40个百分点;在广东番茄主产区,对番茄黄化曲叶病毒病防效达68%,坐果率提升15%以上。该药剂通过激活植物抗病毒信号通路,诱导产生RNA干扰相关蛋白,阻断病毒复制与传播,已成为蔬菜产区防治病毒病的“救命药”。

(二)水稻增产案例:示范田见证“减药增效”奇迹

在广西平南水稻绿色高质高效示范区,采用“正业一号”免疫增产方案(分蘖期、破口前、齐穗期各喷施1次诱抗剂)后,田间表现亮眼:水稻纹枯病防效达90%,较常规化学农药处理提高20%,病丛率控制在5%以下;有效穗数从每亩18万穗增加到21.6万穗,增加20%;湿谷亩产达803.92公斤,较对照田块增产11%。更值得关注的是,该方案减少化学农药使用量30%以上,稻米中吡虫啉、三环唑等常见农药残留检测值仅为国家标准的1/5,达到绿色食品大米标准,实现了“减药、增产、提质”的三重效益。

(三)多作物适配:从粮食到果蔬的“全能应用”

诱抗剂的适配范围极为广泛,目前已在水稻、小麦、玉米、蔬菜、果树、茶叶等40余种作物上开展试验与推广。云南会泽辣椒产区使用诱抗剂后,病毒病、早疫病发病率下降40%,单果重量增加12%,维生素C含量提升15%,亩增收超2000元;四川双流草莓基地应用后,白粉病防效达81.6%,草莓可溶性糖含量提高2-3度,货架期延长2-3天;山东烟台苹果园喷施后,斑点落叶病防效75%,果实着色度提升10%,优果率从70%提高到85%。综合来看,粮食作物平均增产10%-15%,果树增产15%-20%,蔬菜增产幅度普遍超过25%。

四、产业前景:从“新兴技术”到“战略产业”的跨越

(一)政策东风助力:绿色农业刚需下的黄金机遇

随着国家“农药减量增效行动”“农业绿色发展”等政策的深入推进,植物免疫诱抗剂作为关键技术被明确写入农业农村部《“十四五”全国农业绿色发展规划》。截至2024年6月,我国已登记植物免疫诱抗剂产品270个,主要涵盖氨基寡糖素(91个)、S-诱抗素(84个)、香菇多糖(35个)等品类。剂型方面,水基化剂型占比高达86%,其中水剂占45%、可溶液剂占41%,符合全球农药剂型向环保、低毒、易降解发展的趋势。据行业统计,全国累计应用面积已超2.5亿亩次,带动农户亩均增收150-300元,实现了经济效益与生态效益的双赢。

(二)技术突破方向:从“能用”到“精准高效”

目前我国正联合科研院所与企业,构建从分子筛选到田间验证的诱抗剂全链条评价技术体系,重点攻克三大技术难题:一是明确不同作物的诱抗剂受体蛋白识别机制,实现“精准激活”;二是解析水杨酸/茉莉酸信号通路的交叉调控网络,提升诱抗效率;三是开发针对特定作物(如设施蔬菜、果树)和特定逆境(如盐碱地、连作障碍)的专用诱抗剂产品。未来,结合基因编辑技术改造植物受体蛋白,有望实现“一药多抗”(同时抵抗病害、干旱、盐碱);通过种子包衣技术将诱抗剂与种衣剂结合,还能实现作物从苗期到成熟期的“全程免疫保护”。

(三)全球竞争格局:中国从“跟跑”到“并跑”

在国际市场上,美国、日本等发达国家已将壳聚糖、β-葡聚糖等诱抗剂广泛应用于有机蔬菜、高端水果种植,年市场规模超10亿美元。我国在蛋白激发子(如极细链格孢激活蛋白)、寡糖制剂(如氨基寡糖素)领域实现技术突破,部分产品的诱抗活性与持效期领先全球。例如某生物科技企业研发的3%极细链格孢激活蛋白可湿性粉剂,在东南亚水稻产区推广时,较当地同类产品防效提高15%-20%,已占据越南、泰国市场15%的份额。借“一带一路”农业合作契机,我国诱抗剂技术还在非洲肯尼亚、埃塞俄比亚等国的耐旱玉米、高粱种植中发挥作用,成为农业科技输出的新名片。

五、给种植户的小贴士:如何用好植物“免疫疫苗”?

诱抗剂的效果发挥与使用方法密切相关,掌握科学的施用技巧能让其“功力”最大化。针对种植户关心的实操问题,总结以下三个核心小贴士:

(一)最佳施用时机:提前防御,事半功倍

务必遵循“提前防御”原则,在病害高发期前、逆境胁迫来临前施用。具体而言,水稻纹枯病高发期在分蘖末期至破口期,果树病害高发期在花期和幼果期,蔬菜病毒病高发期在定植后10-15天;遇到低温、干旱等逆境时,提前3-5天喷施效果最佳。此时作物生理活性较高,能快速响应诱抗信号,建立起完善的防御体系,比病害发生后再补救的防效提升30%-50%。

(二)搭配使用技巧:科学混用,增效减施

诱抗剂可与非碱性杀菌剂、叶面肥混合使用(需先做相容性测试:取少量药剂混合后静置10分钟,观察无沉淀、分层、变色即为相容),既能增强防效,又能减少喷药次数。拌种或浸种也是高效用法,如小麦种子用5%氨基寡糖素水剂1000倍液浸种6小时,可促进种子萌发,幼苗根系鲜重增加20%以上,苗期抗病能力显著提升。注意避免与铜制剂、碱性农药混用,以免降低诱抗活性。

(三)认准正规产品:品质保障,效果放心

购买时务必选择农业部农药登记的正规产品,包装上会清晰标注“农药登记证号”(格式为PD+年号+编号),可在农业农村部农药管理司官网查询真伪。常见的正规产品如“3%极细链格孢激活蛋白可湿性粉剂”(登记证号PD2020XXXX)、“5%氨基寡糖素水剂”(登记证号PD2019XXXX),购买后仔细查看适用作物、防治对象及推荐用量,避免因错买错用影响效果。

结语:植物保护进入“免疫时代”

植物免疫诱抗剂的推广应用,标志着农业植保理念从“被动治病”向“主动防病”的根本性转变。随着技术不断成熟、产品日益丰富,这场“植物免疫革命”将为粮食安全筑牢稳产防线,为生态安全减少化学污染,为食品安全提升产品品质。未来,当“会打疫苗的作物”成为田间常态,绿色农业的发展之路将更加宽广,种植户也能在守护生态的同时,收获更多丰收的喜悦。