安全、廣譜和規模：重慶科技“破題”生物農藥
發布時間：
2017-12-05
若非將“準生證”穩穩收入懷中，重慶聚立信生物工程有限公司和他們的首席科學家夏玉先，絕不會公開承認，這座今年9月剛剛建成投產的工廠，正是全球規模的真菌類生物農藥生產基地。
文/邵以南
涪陵區白濤工業園區，重慶市政府規劃建設的三大化工園區之一，現代煤化工、氯堿化工、氟硅化工等是這里頗具規模的優勢主導產業。
一座占地3萬平米的工廠冷冷清清，走在車間廊道，糧食發酵后的氣味隱隱飄出，與整個園區的“調性”不太合拍。
2003年，國內第一例“殺蝗綠僵菌生物農藥”面世，在北方十省主要蝗區推開應用，防蝗效率達80%-90%；2009年，“殺蟲真菌農藥共性關鍵技術研究與產品研制”獲重慶市技術發明一等獎；2011年，國內第一例廣譜性綠僵菌生物農藥走出實驗室，于云、貴、川、渝等地展開田間試驗，實驗證明能有效防治水稻、蔬菜、玉米、茶葉、煙草等作物的蟲害；2017年，廣譜性殺蟲綠僵菌油懸浮劑和可濕性粉劑完成農業部田間試驗，原藥和制劑獲得了國家新農藥登記和生產許可。
若非將“準生證”穩穩收入懷中，重慶聚立信生物工程有限公司和他們的首席科學家夏玉先，絕不會公開承認，這座今年9月剛剛建成投產的工廠，正是全球規模的真菌類生物農藥生產基地。目前能滿足機械化年生產3000噸殺蟲真菌農藥，達產后可年產制劑2.8萬噸，與當下國際先進的小批量人工發酵判若云泥，使我國成為真正能夠規模化生產安全高效、無公害、無殘留、無抗藥性，廣譜性殺蟲真菌類生物農藥的國家，令丹麥諾維信、德國拜耳等行業跨國巨頭艷羨不已。
生物農藥：為何“洛陽紙貴”？
16個紗網箱子內爬滿蝗蟲，壘成近2人高，異味嗆人又刺鼻。這般常人難以忍受的環境，就是夏玉先終日浸淫的實驗室。
“我的信念從來很簡單——解決問題。”
“實用主義”，是他為自己的科研歷程貼上的標簽。
1986年從四川農業大學林學專業畢業后，夏玉先被分配到南充林科所。是年恰逢國內首個柏木良種基地立項，他被指定負責該項目，選育柏木良種，可謂天時地利人和。“但從幼苗到速生期要足足30年，這輩子就搭進去了。”夏玉先笑道，當年的想法雖然幼稚，但也從某種意義上成就了他對農業病蟲害防治的執著。
1991年，夏玉先進入西南農業大學轉向研究棉花育種；1996年，獲中英政府獎學金進入英國巴斯大學，師從國際著名昆蟲病理學家基斯?查恩利和分子生物學家約翰?卡拉克森，攻讀生物化學專業博士；2000年，他以重慶大學海外引進人才的身份，創建了重慶大學基因工程研究中心，通過生物手段開展農業病蟲害防治研究。
事實上，在早年鉆研棉花育種時，夏玉先就對化學農藥之于農作物毒性高、殘留重、目標害蟲抗藥性強的問題感到頭疼：長期依賴和大量使用有機合成化學農藥，已經帶來了眾所周知的環境污染、生態平衡破壞和食品安全等一系列問題，對推動現代農業實現科學發展帶來諸多不利影響。
與之相反，利用生物活體（真菌，細菌，昆蟲病毒，轉基因生物，天敵等）或其代謝產物針對農業有害生物進行殺滅或抑制的生物農藥，對人畜安全，生態環境影響小。然而公開資料表明，生物農藥的市場占有率始終相當有限，1995年前后，生物農藥占世界農藥總銷售量的1.3%；時至今日，我國有260多家生物農藥生產企業，僅占全國農藥生產企業的10%，生物農藥制劑年產量近13萬噸，年產值約30億元人民幣，農藥總產量和總產值占比均不到10%。
“在我們國家，研究生物農藥從上世紀50年代就開始了。第一代生物農藥包含尼古丁，生物堿，魚藤酮類，除蟲菊類和一些植物油等等。”夏玉先告訴新華網，許多因素限制了生物農藥的成長：生物農藥通常不具廣效性，且和化學農藥相比生效較為緩慢，產品保質期限較短，生產成本較高。
“說直白一點，就是殺蟲廣譜和生產效率。”夏玉先進一步解釋說，“殺滅對象單一，顯然不能滿足現代農業生產中病蟲害綜合防治需要；規模化生產關鍵技術缺乏，使得市場上生物農藥產品比普通化學農藥的價格普遍高50%以上。”
解開昆蟲病理的“基因密碼”
在研究昆蟲病理學時，夏玉先注意到了昆蟲病原真菌致病機制，這是一種來于自然，歸于自然，正常的物質循環方式，也是真菌類生物農藥區別于化學農藥的本質特征，能夠將農藥的對人畜和生態的危害降到最低程度。
“讓害蟲生病”的密碼，是基因。
科研團隊從基因角度出發，研究不同菌種的基因組，尋找出能作用于更多寄主的菌種。以此為導向，綠僵菌與蝗蟲間的病理關系率先進入了他們的視野。
綠僵菌是能夠寄生于多種害蟲的一類殺蟲真菌，代表種類有金龜子綠僵菌、羅伯茨綠僵菌和蝗綠僵菌等。不同種類的殺蟲范圍不同，如金龜子綠僵菌為廣譜性殺蟲真菌，而蝗綠僵菌只能感染蝗蟲等直翅目昆蟲。綠僵菌的作用機理，是通過體表入侵進入害蟲體內，在害蟲體內不斷增繁殖通過消耗營養、機械穿透、產生毒素，使害蟲致死，并不斷在害蟲種群中傳播，感染其它未接觸過農藥的同類害蟲。
這個全部由跨學科人才組成的團隊，承擔了具有獨立自主知識產權的“殺蝗綠僵菌生物農藥”和多項相關的基礎研究課題。他們巧妙利用大米作原料，并發明固態發酵技術生產線，生產出了能殺死蝗蟲的生物農藥，這也是國內第一例國家登記的“殺蝗綠僵菌生物農藥”。
2003年，沙坪壩區井口工業園為重慶大學基因研究工程中心提供了科技成果的轉化平臺。短短3年時間，夏玉先團隊的工作正從基礎研究走向產業化。
“殺蝗綠僵菌生物農藥”顯威力
2005年，華東小麥產區，夏糧收獲漸行漸近。夏玉先和他的“殺蝗藥”打算北上應戰。
“山東省地處黃河下游，深受蝗災危害。”夏玉先告訴新華網，“農作物收獲前半個月是絕不能噴灑化學農藥的，這是常識。”
在此之前，最有效的滅殺蝗蟲辦法是實時監控，用飛機噴灑化學農藥，該方法殺蟲率高、滅殺范圍廣，而且以化學防治為主的防治方式只能應一時之需，不能保證長治久安；山東省有關部門亦曾在東營搞過培育蝗蟲天敵：中華雛蜂虻的實驗，不一而足。
播撒“殺蝗綠僵菌生物農藥”7天左右，蝗蟲紛紛死亡。“殺死了蟲，田間地頭卻不見尸體！”山東省植保工作人員驚嘆不已。
“聽到這句話，我的心情頓時放松下來。”原來，這種“殺蟲不殺人”的“生物武器”專門針對蝗蟲，對人類、水體、土壤沒有污染、保證了環境安全、并有效地避免了化學農藥毒性高、有殘留、抗藥性的難題，進而保護了耕地生態，蝗群的尸體，正是被其它物種啃食掉了。
千畝水稻試驗：聚焦“廣譜性”
2006年，夏玉先團隊的科研項目被列為“十一五”國家863計劃生物農藥專項。這一次，他們的目光，聚焦在真菌類生物農藥廣譜性上。
研究主要切入點，是困擾南方水稻產區的蟲害。
數據顯示，我國常年水稻種植面積約4.5億畝，病蟲害年均發生面積14.5億畝次。2002年至2012年，年平均危害損失520萬噸，占糧食總損失的53.5%。水稻害蟲常見種類有40多種，其中二化螟、稻縱卷葉螟、稻飛虱等危害最為嚴重，可導致水稻大幅度減產。在使用農藥進行控制的條件下，常年蟲害造成的損失仍占水稻總產量的5%以上。
能不能只利用一個菌種，殺滅水稻全生育期內可能出現的所有主要害蟲？在綠僵菌進化關系上，團隊研究發現，綠僵菌由專性菌經中間過渡種類向廣譜菌方向進化，期間伴隨基因擴張，尤其是破壞素等殺蟲毒素基因只存在于廣譜菌中，從而便于適應更多的昆蟲寄主。科研人員在100多種綠僵菌株中，找到了具有廣譜性的金龜子綠僵菌，在農業部支持下，于2011年起在湖北、湖南、廣東、廣西、四川、貴州、重慶、江西、海南等水稻主要產區先后進行數千畝的試驗示范和大面積應用，近100個試驗示范點。
對農藥的試驗需要達到什么效果？夏玉先給出了5條標準。
微毒。其有效成分來源自然界微生物，完全可以滿足有機、綠色農作種植和稻魚、稻鱔混合種養殖。
選擇性強。只對害蟲有作用，對人畜及各種有益生物(包括動物類害蟲天敵、昆蟲類害蟲天敵及魚、蝦等水生生物)比較安全，對非靶標生物的影響也比較小。
高效、廣譜、無殘留。能夠防治多種作物全生育期的主要害蟲，可以避免化學農藥殺蟲譜不能夠完全覆蓋的作物主要害蟲，且存在農殘缺陷。
害蟲不易產生抗藥性。具有在害蟲群體中傳播的能力，在一定的條件下，具有定殖、擴散和發展流行的能力。不但可以對當年當代的有害生物發揮控制作用，而且對后代或者翌年的有害生物種群起到一定的抑制，具有明顯的后效作用，并使害蟲難以產生抗藥性。
使用簡單便捷。作物全生育期具有多種重要害蟲，農民往往需要準確辨認害蟲并正確選用化學農藥才能有效防止害蟲。廣譜生物農藥應能夠防治作物全生育期的主要害蟲，不需要準確辨認，見蟲即可施藥。
試驗結果達到甚至超出了科研團隊預期。數據顯示，多年多區域的試驗、示范和大面積應用均未發生減產，在使用過程中對空氣、水源、土壤友好。
推進技術轉化 持續攻關拓展防控領域
“如果技術得不到轉化，科學家的夢想是難以實現的。”據夏玉先介紹，他與家人投資組建團隊還研制出了基于固態發酵技術專門的機械設備，能夠滿足規模化生產需要。重慶聚立信生物工程有限公司正是利用全封閉全固態一體化發酵技術及設備，于2015年在涪陵白濤化工園區建設工廠，今年9月正式投產，具備了規模生產的能力。
重慶博恩科技集團有限公司，是該企業主要資方。新華網注意到，曾在TMT（數字新媒體）領域大展拳腳的博恩集團，投資重心近些年正在向環保和食品安全行業轉向。據董事長熊新翔介紹，企業目前已經將“沙漠土壤化”生態恢復技術用于內蒙古阿拉善盟烏蘭布和沙漠中試基地，前不久還成功受讓中科院合肥物質科學研究院重金屬土壤及鹽堿地修復技術與制備劑專利。目前，博恩的投資行為已涉足空氣、水、土壤、生物農藥、生物肥料、生物醫藥、新材料、包裝安全等多個領域，硅藻精土污水處理工藝、負氧離子生成技術、有機農業全程綜合防控技術等也是其未來關注的重點。
近年來，我國已先后淘汰了六六六、滴滴涕、甲胺磷等40多種劇毒、高毒類農藥。依照有關國際公約，到2020年，除了個別必須保留的高毒農藥品種外，我國還將淘汰禁用其他高毒農藥，生物農藥的占比會大幅提高，且許多有害生物都缺乏相應的生物農藥，市場空間巨大，前景被普遍看好。
談及接下來的工作，夏玉先打算依托企業與國內外微生物農藥研發機構合作，在未來5年建成國家級生物農藥研究所，不斷開發新產品，滿足日益增長的市場需求，力爭實現對主要糧食作物的全程生物防控，并向更多經濟作物領域擴展。
刊發媒體：新華網
刊發時間：2017.12.5
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