蛋白農藥
與一般概念上的生物農藥不同,蛋白農藥本身對病蟲害無直接殺死作用,它通過誘導植物免疫,達到控制植物病蟲害、促進植物生長的目的,是一類新型的廣譜、高效、多功能生物農藥。
形成和發展過程
1992年,生物學家首次發現梨火疫病菌的hrpN基因編碼的一種新蛋白質能誘導植物產生過敏反應,將其命名為過敏蛋白(Harpin),并首次提出過敏蛋白激發植物過敏反應與抗病性的關系。2001年,美國康奈爾大學和美國伊甸生物技術公司基于過敏蛋白的研究,共同開發并成功研制了具有抗病防蟲功能的廣譜無公害微生物蛋白農藥Messenger。該產品在美國獲得登記,被美國環境保護署(EPA)列為免檢殘留的農藥產品,準許在所有作物上使用。Messenger是2001年生物農藥中最具代表性的新產品之一,榮獲當年度美國環境保護委員會頒發的“總統綠色化學挑戰獎”,并被稱為是“植物保護和農產品安全生產上的一次綠色革命”。?
除過敏蛋白外,還有從隱地疫霉分泌的隱地蛋白(cryptogein),從鏈格孢菌、稻瘟菌、灰霉菌等植物病原真菌分離得到的PeaT1、Hrip1、MoHrip1、MoHrip2、PemG1、PebC1等多個蛋白激發子。中國農業科學院植物保護研究所邱德文團隊成功研制的抗病毒蛋白農藥“阿泰靈”的問世,標志著中國蛋白農藥研究達到了國際先進水平。
廣義的蛋白農藥包括Bt殺蟲晶體蛋白(ICP)、過敏蛋白(harpin)和激活蛋白(activator protein)等。Bt殺蟲晶體蛋白來源于蘇云金芽孢桿菌,對農作物害蟲如棉鈴蟲和小菜蛾等具有高效的殺蟲活性,相關產品已獲得了多個國家的農藥登記認證。 隨著生物農藥的發展,蛋白農藥僅指能誘導植物免疫、提高植物抗性的蛋白質生物農藥。從作用機理上看,它們與一般概念的蛋白農藥最大的區別在于不直接殺滅害蟲和病原物,而是誘導植物自身免疫、激發植物防衛基因的表達,最終抵御病蟲害的侵擾、促進植物生長,是一類新型的廣譜、高效、多功能生物農藥。蛋白農藥作用于植物表面受體,通過植物體內一系列信號轉導,提高內源激素(水楊酸、茉莉酸等)、植保素及病程相關蛋白等的水平,增強植物免疫力,提高植物自身的抗病、抗逆性,從而使植物不生病或減輕發病,達到防控病蟲害的目的。
蛋白農藥誘導的是植物的天然抗性,對人畜安全無害;同時,蛋白農藥在自然界易于降解,對環境友好,無污染,不產生抗藥性,具有很高的安全性。蛋白農藥的使用可大幅度降低化學農藥使用量,生產出的產品達到綠色食品要求,還能促進農作物增產,是生態環境保護和農產品安全生產的重要保障。蛋白農藥的應用強調植物健康生長和植物誘導免疫,突破和拓展了植物病蟲害防治理念,促進了植物保護學科的發展,對于提高農作物病害的綠色防控具有重要的引領作用。
由于蛋白農藥的本質是蛋白質、易降解,因此,保證蛋白農藥的架上壽命至關重要,可采用合適的吸附劑或添加劑保證蛋白農藥的活性。蛋白農藥是一個新興的研究領域,其有關標準及研究體系還在不斷的完善中,概念及內涵還會隨著蛋白農藥研究的不斷深入逐步得以完善和提高。