参赛信息

蛋白质植物免疫诱导剂的创制与应用

项目介绍

成果简介
1. 成果来源。鉴定、审定、认证以及获得相关授权等情况。
围绕保障国家粮食安全、食品安全和生态安全的战略需求,以提高植物抗性、保障植物健康生长的免疫蛋白为研究对象,以高效低成本的免疫蛋白创制技术为突破,中国农业科学院植物保护研究所在国家项目资助下,组织科研、管理和推广单位,历经13年协同攻关,建立了免疫蛋白发掘和产品研发的新技术体系;突破了蛋白质制剂性能不稳定、产品成本偏高的产业化技术瓶颈;在植物免疫诱抗剂的研制中, 取得了多项技术创新与突破,创制了全球首个蛋白质植物免疫诱导剂,植物免疫诱导剂商品名-阿泰灵于2017年8月获得了我国农药正式登记证, 阿泰灵可提高蔬菜、果树和粮食作物的抗病性60-70%, 提高农作物产量5-10%,阿泰灵的成功推出使我国免疫诱抗蛋白生物农药研究及应用水平跻身于世界先进水平。
通过技术创新,创建了免疫蛋白发掘和评价技术体系,创制了国际上首个抗病毒蛋白质植物免疫诱导剂,植物免疫诱导剂商品名-阿泰灵于2014年2月获得农业部农药临时登记证,3年来在全国28个省市累计推广示范应用达千万亩次,取得了良好的社会效益和生态效益。本成果自主研制的蛋白质植物免疫诱导剂是从蛋白序列、防病机制及创制工艺全新的产品,填补了我国蛋白质生物农药创制的多项研究空白,大幅度降低了化学农药使用量,对实现“化肥农药减施”以及提质增效具有战略意义。相关研究获得中国发明授权专利7例,出版专著2部,发表研究论文88篇。阿泰灵成功入围2016年全球农化最佳生物农药新品奖; 2016年3月与国际第5大农化公司爱利思达签署了阿泰灵的海外独家代理合作协议,这是我国第一个推向全球市场、自主研制的蛋白质生物农药; 2015年获得产学研合作创新一等奖,2013年获得第八届大北农科技奖二等奖,2012年获得北京市科技二等奖,2012年获得中国农科院科技二等奖。

2. 成果特点。包括创新点,突出优点,适用范围及应用前景。
(1) 提出了“植物疫苗”免疫诱导剂控制农作物病害的植保新策略,革新了以杀灭靶标进行农药创制的传统理念。利用免疫诱导技术提高植物抗性,减轻病害发生是一种全新的绿色植保理念。以激活植物免疫系统,增强植物抗性为目标的生物农药筛选模式,更重视植物先天免疫力和植物健康生长,引领了生物农药的发展方向,对实现“药肥双减”、生态和食品安全具有深远意义。
(2) 创建了定向分离活性蛋白及多功能评价技术体系。基于现代植物免疫学理论,在国际上率先建立了直接从微生物中定向纯化活性蛋白的技术体系,从多种微生物中分离纯化了10个具有诱导植物免疫和增强植物抗性的新型蛋白质,为创制蛋白免疫诱导剂提供了丰富的蛋白资源。
(3) 实现了蛋白产品规模化生产工艺技术的新突破,创制了全球第一个抗植物病毒病的免疫蛋白诱导剂新产品。针对极细链格孢天然菌株产免疫蛋白特性,系统优化了工厂化三级发酵工艺、蛋白提取工艺和制剂加工工艺,建立了高效低成本的免疫蛋白生产工艺流程,实现了免疫蛋白规模化生产。基于免疫蛋白诱导植物抗性的功能,创制了6%寡糖•链蛋白可湿性粉剂(商品名“阿泰灵”);基于免疫蛋白具有保障植物健康生长的功能,创制了蛋白质生物肥料(商品名“吡能”),并获得农药登记和肥料登记。其中阿泰灵是全球第一个抗植物病毒病的免疫蛋白诱导剂生物农药。该蛋白产品具有生产周期短、成本低、货架期长、生产工艺创新、应用范围广和市场潜力大等诸多优势。
(4) 建立了蛋白质植物免疫诱导剂的应用技术规程,实现了大规模推广应用。基于免疫蛋白不直接作用于靶标病原菌,而是通过诱导植物抗性而减轻病害的作用特点,在我国1500多个县市、2万多个乡镇开展了蛋白产品在不同作物上的应用技术研究,制定了植物免疫蛋白诱导剂应用技术规程。研究了蛋白产品与其它生物农药的协调应用技术,建立了以诱导植物免疫、提高植物抗病性为基础的病害综合防控技术体系。
(5) 植物免疫诱导剂可在多种农作物上使用,诱导抗性免疫作用具有广谱性。植物免疫诱导剂商品名-阿泰灵于2014年2月获得我国农药临时登记证开始推广三年来, 已经在番茄、辣椒、黄瓜、大豆、水稻、玉米和葡萄等农作物上示范推广,实验数据证明:阿泰灵可提高多种蔬菜、果树和水稻、小麦及玉米等粮食作物的抗病性60-70%, 提高农作物产量5-10%,阿泰灵诱导农作物抗性免疫作用具有广谱性, 可在多种农作物上推广使用, 2017年8月阿泰灵获得了我国农药正式登记证,阿泰灵在多种农作物上推广应用具备了很好的基础。

3. 已经推广应用情况(区域、面积、经济社会效益等)。
创制的免疫蛋白产品在全国28个省市区县进行了多年、多地、多作物品种的田间示范与应用推广,累计应用面积达3000万亩。在水稻、玉米、烟草、柑橘、茶叶、草莓、蔬菜(辣椒、番茄、甘蓝、黄瓜)等作物上对病毒病、立枯病、软腐病、灰霉病和叶斑病等病害控制效果达65%以上,提高产量10%以上,并能提高农产品品质,减少化学农药使用量30%以上。
(1)在水稻上的应用:对水稻防病及促增产效果显著。2015年在中国农业科学院安排的浙江诸暨“水稻绿色高产增效示范基地”阿泰灵处理区对水稻稻瘟病的防治效果达69.2%。同时“稻春优84”品种的有效穗增加11.5%,每穗粒数增加8.4%,处理区水稻增产15%以上。
(2)在玉米上的应用:2013年~2015年间在河北饶阳开展了防治玉米病毒病等的应用推广,阿泰灵可有效减轻玉米病毒病、粗缩病等病害的发生,对玉米叶斑病也有显著防效,平均增产10%。
在草莓、葡萄上的应用:2013年~2015年间在辽宁省恒仁满族自治县开展阿泰灵和吡能在草莓和葡萄上的应用,阿泰灵能有效降低葡萄霜霉病的发生。草莓叶片柔软有韧度,根系发达果实饱满;葡萄长势旺盛,叶片厚。平均增产20%。
(3)在烟草上的应用:对烟草病毒病具有良好的预防效果,同时能提高烟草品质、提高产量。2013~2015年件在山东昌邑和湖南郴州等地进行的应用推广效果显示,阿泰灵处理区植株健壮、叶片浓绿,叶片厚,发病率和病情指数明显降低,对TMV 的防治效果在65%以上。平均增产18~21%。
(4)在蔬菜上的应用:阿泰灵和吡能在蔬菜、瓜果等作物上使用对病毒病、炭疽病、软腐病、叶斑病等真菌或细菌病害均有较好的控制作用。2013~2015年在成都金堂、安徽宿州、云南宜良、山东金乡、广西北流、河北廊坊等地的番茄、辣椒等蔬菜上对病毒病、辣椒早疫病等多种病害的田间平均防效为60~75%,增产11~20%。
(5)拓展产品登记范围和应用领域:本成果研制的免疫蛋白具有广谱抗性,适用于多种作物、多种病害,而目前仅登记了抗植物病毒制剂和生物肥料,今后可拓展农药登记的作物范围。目前本成果研制的蛋白生物制剂仅应用在农业领域,并取得了良好的经济和社会效益。还可应用到都市公园、街道及百姓庭院绿化的树木、草坪养护、花卉保鲜等方面。特别是目前我国市场上蔬菜、水果缺乏生物保鲜剂,蛋白生物保鲜剂的开发将填补国内生物保鲜剂的空白。

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