申嗪霉素：從生病植物中尋找的綠色農(nóng)藥

說起植物的蟲害，無人不知。但很多人并不知道，不管是水稻、小麥，還是瓜果蔬菜，它們要順利長大成熟，除了要對抗蟲害外，還要扛過各種疾病。如果病重，還會需要抗生素等農(nóng)藥來治病。
如果要完全杜絕使用農(nóng)藥，那么農(nóng)業(yè)就得“靠天吃飯”。顯然，這對于滿足大多數(shù)人溫飽的需求來說并不現(xiàn)實。問題是，眼下無論是有機種植還是一般的大規(guī)模種植，所使用的大都是高毒、高殘留的農(nóng)藥。如何開發(fā)高效、安全、經(jīng)濟，并對環(huán)境友好的綠色農(nóng)藥，讓農(nóng)藥噴灑農(nóng)作物之后盡快降解一直是科學(xué)家們在努力的事情。
上海交通大學(xué)生命科學(xué)技術(shù)學(xué)院的許煜泉教授研制出的申嗪霉素，就是這樣一種綠色的農(nóng)藥。申嗪霉素已經(jīng)獲得農(nóng)業(yè)部的新農(nóng)藥正式登記，將逐步取代目前使用中的部分高毒和高殘留的農(nóng)藥。
有機種植也逃不過農(nóng)藥
當下有機種植已廣為人知，順帶著“有機”一詞也成為環(huán)保、健康的標志。不幸的是，“并非所有標著有機、天然的作物，就都是健康的。是否綠色、是否親環(huán)境，才是環(huán)保的標志”，許煜泉告訴記者。
根據(jù)有機種植的標準，必須不能使用化學(xué)合成的肥料、農(nóng)藥、生長調(diào)節(jié)劑。但目前世界上在用的農(nóng)藥，幾乎都是有機農(nóng)藥，而且很多有機農(nóng)藥仍然是高毒性的，比如廣泛使用的有機磷等。即便是純天然的農(nóng)藥，也有可能會引發(fā)植物的其他反應(yīng)，導(dǎo)致農(nóng)作物用上原本沒有毒的農(nóng)藥，反而增加了植物含毒素的概率。比如，現(xiàn)在長江中下游地區(qū)廣泛種植的小麥，6月份收獲時恰逢梅雨季節(jié)，容易感染赤霉菌�，F(xiàn)在普遍使用的治療赤霉菌的常用農(nóng)藥，就是低毒的有機農(nóng)藥。雖然效果很好，但病菌的反應(yīng)往往出乎意料，僥幸存活下來的赤霉菌在這一藥物的刺激下，會變本加厲地分泌致癌毒素。
即便是我們所認為的生物農(nóng)藥，也并非完全環(huán)保，甚至未必是綠色的。比如，我們的主糧水稻就有一種“富貴病”，每逢高產(chǎn)就會發(fā)病。因為“水稻多肥多水才會高產(chǎn)，但這就像虛胖的人，吃得多，塊頭大，很容易生病。一般情況下，瘦弱的植株則既不會發(fā)生病害，又不招蟲子，但是低產(chǎn)。”紋枯病就是這種嚴重威脅水稻穩(wěn)產(chǎn)和安全生產(chǎn)的常見病害，目前，農(nóng)民為了防治紋枯病的發(fā)生，必需按時施用井岡霉素。雖然這屬于天然的藥物，但屬于胺基糖苷類藥物，對人體健康有潛在危害，歐盟早在2003年就禁止使用。
病菌聚集地里尋藥
“在土壤中，既有病原菌，又有對植物友好的促進生長抗病菌，尤其抗病菌往往都是在病菌的聚集地”，許煜泉告訴記者。他研發(fā)出來的申嗪霉素就是是從生病植物的病菌聚集地中找到的。
16年前，許煜泉為了研制出對抗植物根腐的抗生物質(zhì)，檢測了所有被病源菌感染的植物，從甜瓜到水稻再到豆角，凡是生病的植物都成為他尋找植物抗生素的源頭。先得找植物友好的細菌，許煜泉介紹說，所謂對植物友好的細菌，就是能夠使植物永葆青春，尤其是抑制植物中衰老激素乙烯的細菌，找到這些細菌后再從中挑選出能夠抗菌的友好細菌。
最終許煜泉在甜瓜根部發(fā)現(xiàn)了一種代號為m18的細菌，可以強力地抑制植物病菌的發(fā)展，他嘗試著把含有野生菌的培養(yǎng)液灑到田里，但是野生活菌的抗病活性受環(huán)境影響太大了，效果不穩(wěn)定。而且，把這些細菌釋放到環(huán)境中會不會改變環(huán)境也很難預(yù)料，因此一直難以推廣。
許煜泉從這種細菌中發(fā)現(xiàn)了申嗪霉素。但是，野生菌株合成的申嗪霉素活性成分的效率太低。為此，許煜泉通過分子遺傳學(xué)手段，查明了m18制造和分泌這一抗生素的基因開關(guān)，使它分泌申嗪霉素的量增加了50倍，原來1升培養(yǎng)液中的野生菌只能分泌0.1到0.2克的申嗪霉素，現(xiàn)在經(jīng)基因工程改造的細菌可以生產(chǎn)5克申嗪霉素。更重要的是，這個活性成分的半衰期只有兩周，每畝地只要用1克申嗪霉素，一個月后再檢測，不論是糧食還是土壤里都沒有這種活性成分。今年這一綠色農(nóng)藥已有了幾千萬元的銷售額。“根據(jù)調(diào)查，農(nóng)民能夠接受每畝地農(nóng)藥的價格必須在5元以下。新農(nóng)藥大規(guī)模量產(chǎn)后，生產(chǎn)成本將大大減低，價格就可以下降到瓜農(nóng)、糧農(nóng)能夠接受的區(qū)間�！�
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