周文兵:以“植物之道”还治“植物之身”
周文兵在实验室分析实验数据。溥婧摄
“太神奇了,实在是太神奇了,植物也能像人一样‘打疫苗’了!”
云南省玉溪市江川区大街街道的杨桂林家今年的烤烟,在生长期田里烟草病毒病开始大暴发,植物的病毒传染速度让杨桂林措手不及。
“病害太严重了,以前的农药也不是很起作用,我原本都想铲了得病烤烟种白菜。”一筹莫展的杨桂林试用了玉溪市烟草专卖局研发的新药,短短一个月的时间,烤烟的病斑逐渐消退。
究竟是什么样的新药能让杨桂林家的烟叶做到带病生长能修复并且烤烟产量不减产?
烟草病毒病也称为烟草“癌症”,感染了该病毒后出现植株严重矮化,生长缓慢、叶片斑驳污损的症状,这种病症还常见于辣椒、茄子和番茄等植物中。在植物进化中其本身具有抗击病毒的抗体,植物对各类病害形成了自己的抵御方式,对病毒病既是如此。
在一次田间观察中,玉溪市烟草专卖局技术中心博士周文兵发现烟株打顶后病毒病症状退化现象,并向老专家和村民多次请教后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。
“人可以打疫苗,那植物可不可以‘打疫苗’呢?”提出这个问题后,从2015年开始,周文兵克服万难带领团队从烟株各部位中分离出100余个各类型单体化学成分,用活性追踪法经过抗病毒的活性筛选和盆栽试验确定,通过三年的持续研究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,随后通过各种技术手段成功确定了其化学结构。原来,植物在生长过程中一旦感染了病毒,生长的精力就要分出一部分去与病毒作斗争,打了顶后的植物会停止生长,此时植物体内的抗体开始工作,病毒病就会在这种内部抗争中逐渐消退。
在随后时间里,周文兵和他的团队孜孜不倦,先后突破免疫物质规模化提取工艺和关键活性成分化学合成工艺技术,成功实现烟草内源抗病毒免疫物质规模化生产,从而将烟草内源抗病毒免疫物质走出实验室,进入大田试验阶段。
该类抵御物质的使用有效钝化了烟株体内病毒,降低了病毒活性,减轻病毒对烟株的影响,从而增强烟株对病毒的抵抗能力。这些发现为后期该类物质的开发利用奠定了基础,同时也获得了国际同行专家的高度认可。
人的免疫系统是主动防御,而植物则是被动防疫,植物的生长周期很短,大多数植物的生长周期一般为两到三个月左右,此时是营养物质增长最快的阶段,也是田间病毒病频发的时期。植物的生长和免疫存在竞争关系,通过内源抗病毒免疫物质,实现了植物生长和免疫的平衡。
内源抗病毒制剂的使用方式也和人打疫苗一样有异曲同工之妙通常为“三针”,“第一针”在烤烟移栽期间兑水后对其灌根浇透;“第二针”通常在烤烟团棵期兑水喷洒于叶面;加强针在封顶后及时均匀喷洒于烟株整体。烟草内源抗病毒制剂除防治病毒病外,还可调节烟株生长促进烟株正常落黄,提升感病烟株产值量。
近几年随着气候变化,田间病毒病呈高发态势,烟草内源抗病毒制剂成功抵御住了第一波考验,也受到了村民的高度好评。
“希望这些年的研究能帮助更多的村民病害问题,也希望在未来能有更多农作物能研发出相似的制剂,以植物之道,还治植物之身。”周文兵说道。(杨昕晔、溥婧)