小小微生物化解糧食安全大問題：探訪全省唯一國家植保微生物種質(zhì)資源庫！
小楊 / 2024-11-22 09:30:59
百歐博偉生物：植物也會(huì)生病，尤其怕病蟲害。專家估算，我國每年因病蟲害導(dǎo)致糧食損失1400萬噸，而過量使用化學(xué)農(nóng)藥，易造成環(huán)境污染、食品安全等問題。
微生物給人們帶來希望。在位于武漢市南湖大道的湖北省生物農(nóng)藥工程研究中心內(nèi)，有全省唯一一座國家植保微生物種質(zhì)資源庫。這里保存著17萬余株各類微生物資源，等待被開發(fā)成微生物農(nóng)藥，為保障國家糧食安全“出戰(zhàn)”。
17萬余株菌株存“銀行”
微生物，顧名思義，一切肉眼看不見或看不清楚的微小生物。它們與自然生態(tài)和人類生活密不可分，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中更是扮演了不可或缺的角色。土壤生態(tài)、作物健康、食藥用、畜禽水產(chǎn)養(yǎng)殖、環(huán)境修復(fù)、廢棄物資源化利用等無不需要微生物的參與。
在國家植保微生物種質(zhì)資源庫里，湖北日?qǐng)?bào)全媒記者看到了它們“沉睡”中的模樣——被密封在凍存管里的菌株。省生物農(nóng)藥工程研究中心副主任王開梅說，微生物培養(yǎng)物保存在低溫環(huán)境中，其代謝活動(dòng)減緩甚至停止，在零下80℃的超低溫保存庫中可以保存十年以上。
保存它們有什么用？王開梅介紹，自然界中天然存在著大量微生物，能幫助植物吸收養(yǎng)分、抵抗病蟲害，強(qiáng)壯根系，提高產(chǎn)量，以及應(yīng)對(duì)高溫、嚴(yán)寒、干旱、鹽堿等極端環(huán)境的脅迫。這類具有殺蟲、防病、除草等生物防治功能的微生物，是國家發(fā)展生物農(nóng)藥產(chǎn)業(yè)、實(shí)現(xiàn)農(nóng)藥減量、保障農(nóng)業(yè)綠色發(fā)展的重要資源。
為了收集它們，王開梅和同事幾乎每年都會(huì)去野外，像獵人一樣，跑遍大半個(gè)中國，深入林地、草原、荒地、河流，特別是一些人跡罕至的地方，采集染病昆蟲和各種樣品，再帶回實(shí)驗(yàn)室尋找蛛絲馬跡。他舉例，敵人的敵人就是朋友。從染病害蟲身上分離出的病原微生物，有可能就是我們需要的植保微生物，利用它們以菌治蟲，就能抑制蟲害的發(fā)生。
萬株“潛力菌”脫穎而出
開展生防微生物資源鑒定評(píng)價(jià)，篩選出產(chǎn)業(yè)急需的植保微生物資源，是王開梅和同事的另一項(xiàng)重要工作。
由于資源數(shù)量龐大，篩選鑒定工作不能盲目進(jìn)行。科研人員一般根據(jù)資源開發(fā)需要，鎖定某一類生防特性微生物資源，在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行菌種分離、純化以及培養(yǎng)鑒定。
王開梅說，就像醫(yī)生檢查我們的身體一樣，我們也需要對(duì)微生物資源進(jìn)行鑒定，了解它們的形態(tài)、活性、代謝產(chǎn)物來源、功能基因、與植物以及環(huán)境如何相互作用，從而判斷是否具有開發(fā)價(jià)值。為此，中心飼養(yǎng)了小菜蛾、棉鈴蟲、蚜蟲等各類常見農(nóng)作物害蟲，培養(yǎng)了多種植物病原菌和雜草種子，開發(fā)了一套與農(nóng)藥活性相關(guān)的蟲菌草篩選體系，供科研人員進(jìn)行微生物農(nóng)藥資源的篩選和評(píng)價(jià)工作，可實(shí)現(xiàn)微生物資源的高通量篩選，處理能力可達(dá)每年150萬樣次。
經(jīng)過多年研究，科研人員通過建立的篩選模型，從資源庫中篩選出1萬多株農(nóng)用活性微生物資源。它們中，有的對(duì)小菜蛾具有高毒力，有的對(duì)大白菜根腫病防治效果好，有的能防治多種真菌病害……為生物農(nóng)藥以及微生物菌劑產(chǎn)品的創(chuàng)制提供了有力支撐。
已開發(fā)出十余種生物農(nóng)藥
近年來，我國東北玉米產(chǎn)區(qū)遭受玉米螟蟲害，大大降低玉米籽粒品質(zhì)，減少玉米產(chǎn)量。基于保藏的微生物資源活性信息與所建立的篩選體系，湖北省生物農(nóng)藥工程研究中心的研究人員僅用半年時(shí)間就從資源庫中篩選出對(duì)玉米螟表現(xiàn)出優(yōu)異殺蟲活性的蘇云金芽孢桿菌菌株。利用這一資源，相關(guān)高含量原藥很快試制成功，進(jìn)入市場(chǎng)，累計(jì)在東北地區(qū)防控面積達(dá)1000萬畝。
蘇云金芽孢桿菌是國際上用于微生物源低毒殺蟲劑的主要微生物資源。目前，國家植保微生物種質(zhì)資源庫（湖北）已保存3000余株蘇云金芽孢桿菌株，研究人員已完成所有菌株的農(nóng)藥殺蟲活性評(píng)價(jià)，篩選出多株對(duì)不同種類目標(biāo)昆蟲的高活性菌株，開發(fā)出十余種生物農(nóng)藥產(chǎn)品，廣泛用于糧食作物和經(jīng)濟(jì)作物病蟲害防控。相關(guān)研究成果獲得國家科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)。中心還針對(duì)植食性害螨創(chuàng)制了“死亡谷芽孢桿菌”生物殺螨劑，具有廣闊市場(chǎng)前景。
近幾年，這里的科研人員又在為研發(fā)草地貪夜蛾生物防控產(chǎn)品作準(zhǔn)備。草地貪夜蛾是一種破壞性強(qiáng)的遷飛性害蟲，玉米如遭其啃食，產(chǎn)量損失可達(dá)50%以上，被稱為“糧食殺手”。目前，已完成對(duì)草地貪夜蛾高毒力菌株的基因組測(cè)序以及分析，確定了該菌株基因組中含有的殺蟲蛋白基因，發(fā)現(xiàn)它對(duì)多種夜蛾科害蟲具有高毒力，為創(chuàng)制防控草地貪夜蛾的高效產(chǎn)品提供了支撐。
王開梅介紹，下一步，他們將繼續(xù)完善保藏條件、加強(qiáng)資源評(píng)價(jià)與精準(zhǔn)鑒定，為新型微生物農(nóng)藥及微生物制劑的創(chuàng)制提供豐富的資源，爭取讓更多農(nóng)業(yè)微生物造福人類。
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