八年“炼”一剂 专克“植物癌”——“烟草内源抗病毒制剂”诞生记

2024-05-28 07:34 来源:中国农网 编辑:杜娟

曾经,“植物癌症”对云南省每年造成烟叶减产在5亿元以上。烟农痛心疾首,专家无计可施。

玉溪市烟草专卖局(公司)青年博士周文兵探索以“植物之道”还治“植物之身”,寻找到“灵丹妙药”,以技术和前沿科技创新,炼就的“烟草内源抗病毒制剂”,只需三剂,就能克制“烟草癌症”,为行业增添了新质生产力。

2018-2024年,该制剂广泛应用于122万余亩烟田,对烟草花叶病平均防效达65.09%,有效控制了烟叶病毒病的发生,累计挽回烟叶损失6.56亿元。今年,仅在云南就计划推广82.55万亩,云南烟草产业因“烟草内源抗病毒制剂”又增添了一份免疫力。

“植物癌症”危及烟草产业

2014年初,以天然药物化学为研究方向,在中国科学院昆明植物研究所获得博士学位的周文兵,加入玉溪市烟草专卖局(公司)技术中心,成为这一精英团队的一员。参与公司重点研究项目——蚜茧蜂防治蚜虫技术,负责蚜茧蜂的大农田推广应用。

从烟苗移栽到封顶打杈期间,烟农都会打电话给烟站,咨询烟草花叶病的防治方法。周文兵也去看了,他知道,那是烟草病毒病,是烟草第一大病害,素有“植物癌症”之称。我国已发现的烟草病毒病有16种,其中引致烟草花叶病的病毒主要有TMV、CMV、PVY等3种病毒。大部分地区病毒病是以烟草黄瓜花叶病毒病(CMV)、烟草普通花叶病毒病(TMV)等几种病毒病混合发生。烟草感染病毒后,叶绿素受破坏,光合作用减弱,叶片生长被抑制,叶小、畸形,植株严重矮化,生长缓慢、叶片斑驳污损。烟叶减产幅度可达20%-80%,严重影响烟叶的产量、品质。这种病症还常见于辣椒、茄子和番茄等植物中。

烟农年年怕此病毒,只能以化学药剂作为主要防治措施,但化学药剂不仅对烟草花叶病毒疗效甚微,同时带来环境污染。栽种抗耐病品种、加强苗床和田间管理等常规病毒病防控措施大多作用有限。

周文兵也无良方,但他明白,植物进化中其本身就具有抗击病毒的抗体,形成自己对各类病害的抵御方式,全世界有1/3的药物均来自于植物中开发而来,抵御烟草花叶病的良方就是“植物之道”还治“植物之身”,但这“植物之道”的良药在哪儿?

周文兵常常在推广蚜茧蜂防治蚜虫技术的同时,在烟田观察烟草病毒病发病情况。

一次偶然发现的必然

在2014年7月中旬的一次察看烟叶植株打顶时,周文兵发现,打顶后的烟叶病毒病症状比没打顶时减轻了许多。

“植株打顶会不会和病毒病症状减退有关系?”他似有所悟,并反复向烟农求证。在得到烟农经验确定此现象并非偶然,而是普遍存在于烟草和大多数植物中后,周文兵开始访师问友,查阅资料。

烟株打顶后,由于伤害刺激和植株激素源发生变化,烟根中开始大量合成次生代谢物质,并向烟叶中汇聚,抗病毒的“良药”应该就藏身在这些次生代谢物质中。周文兵有了研究烟草中抗烟草花叶病活性物质的设想。2014年底,在玉溪市烟草专卖局(公司)推动下,周文兵向云南省烟草专卖局(公司)作了项目申报。

2015年,“烟草内源抗烟草花叶病化学成分研究”项目立项。心叶烟、云烟203、巴斯马1号和K326四种烟草废弃物的根部,是抗烟草花叶病活性成分的研究对象。

探索生物世界的奥秘

试验室在抚仙湖畔,为防止污染水环境,周文兵找到玉溪师范学院的老师帮忙协调试验台面。白天,他在离玉溪市区约一小时车程的澄江上班,晚上在位于市区的玉溪师范学院做试验。好在学院还给他配备了4名助手。

他用三年时间,从烟株各部位中分离出100余个各类型单体化学成分,经过抗病毒的活性筛选和盆栽试验验证,终于从常规烤烟品种的根部发现了一类对病毒病具有很好抑制活性的生物碱,确定了其化学结构。

这一科技成果获得了国际同行的认可,周文兵受邀参加国际烟草科研合作中心(CORESTA)2017年大会,并在会上作了相关报告。

“最开始,用小锅煮一吨多的烟茎、烟根,花了半年时间,才提取到1公斤活性成分,将其取名为‘烟草内源抗病毒组份’,可用于10亩烟田。”周文兵回忆起“炼丹”时的场景,却未有丝毫的艰辛之苦。

他们在澄江右所选择了因为染上病毒病,农户原本想把烟株拔掉改种萝卜的5亩烟田做实验。周文兵劝阻烟农暂时不拔烟株,他把一公斤烟草内源抗病毒组份融入水里,用喷雾器分次喷在烟叶上。两周过后,植株恢复生长,烟叶上的花斑纹路慢慢褪去,部分坏死斑开始愈合。

“效果非常好,但成本太高。”周文兵说。从烟株根部提取成分的办法成本高而且耗时,2019年,团队对烟草内源抗病毒组份中一个目标物质进行化学合成,和烟草内源抗病毒组份混合后制成制剂量产,取名“烟草内源抗病毒制剂”。终于成功实现烟草内源抗病毒免疫物质规模化生产,烟草内源抗病毒免疫物质走出实验室,进入大田试验阶段。

玉溪市烟草专卖局(公司)成立烟草内源抗病毒制剂产业化开发与推广领导小组,集中市、县(区)各方力量、资源,确保关键技术研究、原料开发、面积推广与数据采集稳步推进。坚持“边研究、边试验、边开发、边应用”的开发思路,快速提升烟草内源抗病毒制剂生产技术水平,将技术研发、原料生产、原料应用有机结合,及时将实施过程中形成的阶段性创新成果应用于规模化开发和品牌研发。同时,坚持市场导向,积极拓展与国内生物农药开发研究团队合作,邀请相关单位全方位、全过程深度参与烟草内源抗病毒制剂开发,及时跟进烟草内源抗病毒制剂原料药规模化生产、质量工业验证评价、产品配方研究及品牌合作开发。

2021年,玉溪市烟草专卖局(公司)拨付专项经费生产烟草内源抗病毒制剂,用70万元的成本合成一吨原料,在大理、曲靖、昆明、普洱、文山等地,运用到1万亩烟田。2021年7月,云南省烟草专卖局(公司)组织,邀请专家对该技术成果进行了田间鉴评,同田对比试验中,该制剂在田间防效率为63%。同时,可有效解除感病烟株矮化,降低病叶坏死斑的形成,其大面积规范施用可基本解决烟田病毒病问题,并实现大面烟叶增产5%以上。

从植物自身中提取烟草内源抗病毒制剂组份到人工合成试验取得“烟草内源抗病毒制剂”,再到规模化生产,用了五年的时间。

作者:肖钰姗 庄浩

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