让植物自发防治病虫害,实现作物生长和食品安全革命——南京工业大学朱玉亮教授研发的生物农药——寡糖激活剂,有望彻底消除人们对农药残留的担忧,让人们吃上放心的绿色食品。
这种寡糖激活剂是以葡萄糖为原料制成的植物免疫激活剂,对植物的抗病菌侵染、生长发育、形态建成等有重大影响。它在浓度10 ppm时即可激活植物的自卫免疫系统:一方面诱导植物产生糖苷酶(如β-葡萄糖苷酶、几丁质酶、半乳糖醛酸酶)来分解病原体;另一方面活化多个生物酶,进而合成黄酮、菇烯、酚、多炔类等简单有机物,这些化合物也能毒杀病原体。该激活剂可有效防治稻瘟病、棉花枯萎病及其他作物、蔬菜的病害,并能调节、促进植物生长。这些化合物源于植物自身,可在自然界中完全降解,使用后无残留,不污染生态环境,对人体健康无害。
使用这种生物农药时,以极低浓度(1克植物免疫激活剂可用于50亩)的稀释液喷洒在水果、蔬菜、茶叶、烟草等农作物上,即可产生足够的植保素抵御病害,用量仅为常规农药的1/300~1/100,每亩成本不到20元,而化学农药每亩成本至少百元以上,大大降低了生产成本。此外,它还能使水果保鲜期延长1~2周。
国内外专家认为,寡糖激活剂必将取代化学农药及植物生长激素,改变未来农药和农药制剂的产业结构,成为农药发展的新方向,其应用被誉为作物生长和食品安全的一场绿色化学革命。
国外也有科学家从事寡糖激活剂的合成研究,但由于所用试剂昂贵、反应步骤繁多,仅能用于结构-活性关系验证,难以批量制备和产业化。1998年,朱玉亮教授师承孔繁祚先生,完成了实验室合成工艺研究,并在北京现代农业科技园租用15亩试验田进行应用研究,效果理想,但当时合成步骤繁多,无法产业化。经过多年反复探索,朱教授对合成工艺进行了创新改进,采用少保护的糖为原料合成寡糖,极大简化了步骤,方便快捷地得到成分单一的纯目标化合物,合成成本低于同类产品30%,使工业化得以实现。这是迄今为止国内外合成六糖及其缀合物最为简洁实用的方法,其产品也是已发现的植保素激活剂中效率最高的(1克寡糖激活剂可使1000吨作物的组织产生足够植保素)。目前,该项成果已进入大批量生产阶段,首期建设一条生物农药植物免疫激活剂生产线,售价800元/克,预计今年内可实现年产100千克,2015年实现年产200千克。
“按照我国现有18亿亩耕地计算,如果有1%的土地使用植物免疫激活剂(不包括复种),年使用量可达360千克。由于其在抗病、防虫方面有特殊功效,且利用绿色化学技术对原材料全面回收、循环利用,对生态环境几乎没有影响,使用方便、成本低、附加值高,市场前景广阔。最近,公司已与新疆建设兵团达成协议,目前有50万亩西红柿地使用,2014年增加到100万亩,2015年将有500万亩西红柿地使用本项目产品。”朱教授介绍道。