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【中国科学报】为小麦打“植物疫苗”

■ 本报记者 李思辉 通讯员 蒋朝常

“病原真菌是‘敌人’,真菌病毒是‘敌人’的‘敌人’,而‘敌人’的‘敌人’不就是咱们的‘朋友’吗?”近日,在湖北省襄阳市举行的“植物疫苗促进小麦抗病、提质增产绿色技术”现场观摩活动上,M88体育-明升M88体育教授姜道宏带来一项“脑洞大开”的作物病害绿色防控成果——“植物疫苗”引发关注。

从动物疫苗到作物疫苗

“植物疫苗”的概念参考了人和动物疫苗。姜道宏告诉《中国科学报》,过去很长一段时间,他和团队成员都在思考一个问题:人和动物疫苗注射到接受者体内后会产生抗体,防病治病,包括农作物在内的植物能否借鉴这一思路?

研究发现,农作物“一生”会被多种病原物感染,80%以上的病害是由病原真菌导致的。姜道宏团队利用携带真菌病毒病原真菌的无致病力和内生特性,给种子或植株打“疫苗”,激发植物的抗病反应,进而把“对方阵营”的“敌人”诱导为“朋友”,达到保护植株的目的。

相对于传统的“见虫治虫、见病治病”,该团队开拓出一条利用有益微生物抗病的全新技术思路。

姜道宏团队一直致力于植物抗病研究。2010年,团队在湖南益阳大通湖油菜病株上成功分离出抗病DT-8菌株,并先后在水稻、油菜、大麦和玉米等作物上实现了“植物疫苗”的抗病加持。继水稻和油菜“植物疫苗”研制成功后,2023年团队尝试在小麦中找到“植物疫苗”的用武之地。相关研究论文相继发表于《分子植物》《国际微生物生态学学会杂志》等。

小麦被认为是核盘菌的非寄主植物。团队研究发现,核盘菌是禾谷类植物的“朋友”,可在小麦上内生生长,且不伤害小麦。利用这一特性,团队研制了一款名为“绿麦宝”的疫苗,利用真菌病毒SsHADV-1“打压”核盘菌,使其丧失致病能力,丧失了致病能力的核盘菌才能应用于田间;同时内生的核盘菌又可“帮扶”作物免疫系统,提升作物综合抗病能力。

中国工程院院士康振生告诉记者,我国农作物病虫害造成的年均损失高达1400万吨,长期以来,粮食作物抗病依赖农药等化学防控,给环境带来不小伤害。为“良种”找到“良护”方案,一直是科学家苦苦寻觅的路向。小麦植物疫苗“绿麦宝”的问世,为小麦绿色防控找到了一条新路子。

从“绿稻宝”到“绿麦宝”

风吹麦浪,丰收在望。

在襄阳市毛岗村万亩连片示范区,100余位院士专家组成的观摩团现场调研了“疫苗小麦”的长势。《中国科学报》在现场看到,施用过“植物疫苗”的麦田里,麦苗茁壮、麦穗繁密。

襄阳市农业科学院高级农艺师白桂萍评价打了“植物疫苗”的小麦:“快、齐、壮、绿,表观效果‘肉眼可见’。”

据介绍,随着油菜疫苗“绿油宝”、水稻疫苗“绿稻宝”和小麦疫苗“绿麦宝”相继问世,一个比较乐观的预期是,未来科学家可能找到一种适合多种作物、多病同治的广谱抗病“疫苗”。这将提高作物综合免疫力,为粮食安全提供绿色“护盾”。

中国工程院院士张献龙认为,“小麦疫苗”概念新、效果好、模式佳、易操作、潜力大。他希望研究团队加强基础研究和应用研究,将其变成更加轻简的“傻瓜技术”,让老百姓用得上、用得好,增产增收。

中国工程院院士柏连阳希望将“小麦疫苗”推广到湖南、甘肃、浙江等更多地方,促进更大范围的试种、测试和应用研究。

姜道宏表示:“尽管应用前景广阔,但‘植物疫苗’终究是新生事物,还有很多技术问题需要解决。未来我们将奋力攻关,使它得到更广泛应用。”

《中国科学报》 (2024-05-14 第1版 要闻)