周明国教授:防治卵菌病害化学农药必不可少,靶向农药是未来研发方向
发布日期:2020-09-09 作者:农药市场信息 顾旭东 顾倩倩

 

       卵菌病害是藻菌纲真菌中的一类病害,属于鞭毛菌亚门,在漫长的演化过程中,又发生了很多变异。目前我们所知的卵菌种类非常的多,约有700多种,而它又分为水生和陆生的,但我们主要关注的还是可以侵染植物的陆生卵菌。这些卵菌病害给许多农作物和花卉植物造成毁灭性危害,现在仍每年给全球造成数十亿美元的损失。

       如何防治好卵菌病害,已经是摆在当前农业生产者面前的一道迫切需要解决的难题。为此,《农药市场信息》传媒记者特别采访了植物病理学和农药学专家、南京农业大学周明国教授。

卵菌病害最重要的3种类型你知道吗?为何他们如此难防难治?

       卵菌病害中最重要的3种类型分别是霜霉病、疫霉病和腐霉病。这3种类型又可以分为两大类,一类危害植物在土壤里的组织,一类危害植物地上的组织。如腐霉菌主要危害地下作物根茎,可以导致种子腐烂、幼苗猝倒及与地面接触的肉质果实腐烂等;而疫霉菌既可以为害作物地下部位,也可以危害作物地上部位;霜霉菌则大多为害作物地上部位。这些病原菌危害作物的种类很多,主要出现在瓜果蔬菜上,如我们经常食用的黄瓜、番茄、辣椒、大白菜、马铃薯等蔬菜品种,葡萄等果树上也比较常见。

马铃薯晚疫病

菜豆腐霉病

葡萄霜霉病

       卵菌病害中最难防难治的当属霜霉病和疫霉病,为什么难防治呢?一是这些病原菌生长、繁殖的速度非常快,可以短时间内形成巨大的病原群体,从而造成毁灭性的危害。而且他们的侵染周期很短,能在短时间内造成大范围的流行,很快引起病害的暴发,常常导致防治措手不及。

       此外,这些病原菌可以产生卵孢子在土壤和病死的植物组织中长期存活,一旦遇到了适宜的温度和湿度,可以在短短的57天内,迅速萌发、侵染,发病、形成新的孢子囊,再次侵染危害。他们完成一个周期仅需510天,反复多次侵染植物。孢子囊还可以通过雨水、气流、农事操作进行较远距离的传播危害,造成病害流行。

       更让人头疼的是这些病原菌在侵染植物之前是看不到摸不着的,等到可以发现的时候,病原菌的数量已经多到很难控制,这也是卵菌病害难防难治的重要原因。

防控卵菌病害化学农药必不可少,其重要程度未来仍难以改变

       100多年来,为了控制卵菌病害,世界各国的真菌学和植物病理学工作者从不同角度对它进行了大量的研究。不同的人会提出不同的防控方案,如通过生物防控、化学农药防控,还有选用抗病品种进行防控等。但各种防治方案中,想要作物能够优质、高产,化学农药防治仍是必不可少的手段。特别是霜霉病和晚疫病这类能够在短时间内大暴发的病害,只有通过化学药剂防治才能将其控制住。

       多年来,我们也发现了不少可以防治卵菌病害的药剂,如代森类杀菌剂如丙森锌、铜素杀菌剂如波尔多液、酰胺类杀菌剂如双炔酰菌胺和烯酰吗啉、甲氧基丙烯酸酯类杀菌剂如吡唑醚菌酯、吡啶酰胺类如氟吡菌胺,以及其他大家熟悉的杀菌剂如百菌清、霜脲氰、甲霜灵、霜霉威、氰霜唑等。据统计,目前卵菌杀菌剂占当下杀菌剂市场份额的21%,而且随着农产品商业化生产水平的不断提高,卵菌病害的化学防控需求还会增加,由此可见防治卵菌病害的杀菌剂的重要程度。

       但随着对杀菌剂的安全、高效、低毒要求不断提高,当下使用效果较好、毒性较低的杀菌剂都是选择性杀菌剂,它的问题是持续使用容易产生抗药性,这已经是我国卵菌病害防治的重要难点之一。

卵菌抗药性产生的原因,如何才能进行有效防控

       那么,卵菌的抗药性是如何产生的呢?

       一是病菌感受药剂作用的靶标发生了遗传变异,对药剂变得不敏感,药剂失去作用,病菌因此就产生了抗药性。

       二是病菌代谢途径发生了遗传变异,减少对杀菌剂的吸收、增加对药剂的代谢能力,如降解、排出、钝化等,降低了药剂的作用,病菌表现抗药性。由于卵菌的繁殖速度和繁殖量高于害虫和杂草的数千至数万倍,所以病菌相对于害虫和杂草也更容易形成高水平抗药性的群体。

       面对这种情况,我们应当如何有效防控抗药性强的卵菌病害呢?首先我们必须要明白,使用高效、低毒的选择性杀菌剂,产生抗药性是必然的,但是造成抗药性危害是有一定的偶然性的,只有形成能够引起病害流行的足够大的抗药性群体,才能造成防治失败。因此我们可以通过农艺措施等多种手段降低抗药性强的病原菌数量,如通过通风改变大棚温度和湿度等,给这些病菌制造不利于发病和生存的环境,从而避免和延缓抗药性的发生。

       在使用药剂上,我们可以交替、轮换、混合使用不同作用靶标的农药,防止相同作用机理的杀菌剂混用。当然我们现在也拥有多个效果突出的化学防治药剂,如吡啶酰胺类杀菌剂氟吡菌胺就是其中一个,它拥有独特的作用机理,与其他的杀菌剂没有交互抗性,既可以单独使用,用药量小,效果好,还可以与其他产品复配使用,如与霜霉威、三乙膦酸铝、氰霜唑、霜脲氰、丙森锌、烯酰吗啉等复配,对防治卵菌病害,可以取得良好的防治效果。氟吡菌胺具有优异的薄层传导特性和向顶性内吸传导活性,能从叶片上表面向下渗透,从叶基向叶尖方向传导,保护新生组织,此外,氟吡菌胺还可从根部沿植株的木质部向整株作物分布。

       抗药性治理的原则是降低抗药性群体的数量,因此注意监测抗药性群体发展态势也是非常重要的一环,我们还需要建立一套抗药性监测体系或者网络,可以有目的地去指导我们新农药的研发,指导农药科学使用,也有利于相关部门对农业生产进行管理。

       科学发展是不能满足于现状的,因此我们不能停留在现有的药剂上,要不断地去研发更加安全、更加有效的新农药,我们需要有颠覆性的思维。现在分子生物学理论与技术发展迅速,我们已经能够解析植物病原菌对杀菌剂敏感的靶标分子结构特征,发现病原菌生长、发育、致病的关键基因,我相信它将指引我们新农药的研发。针对病原菌分子靶标的特异性结构研发的靶向新农药,不仅会实现更加安全、高效的目标,而且农药研发的成功率会大幅度提高、大大缩短研发周期和降低成本。因此,绿色靶向农药创制必将推动农药发展进入新的历史阶段。

 

周明国教授简介

       周明国:农药学和植物病害防控专家,在杀菌剂毒理与抗性基础研究及抗药性农作物病害防控技术创新等方面做出了突出贡献。

       先后发现了植物病原真菌b2-微管蛋白和肌球蛋白Ⅰ两个选择性杀菌剂新靶标及药敏性结构特征,研发和推广应用了绿色靶向杀菌剂及其高效应用技术,攻克了稻、麦镰刀菌病害及果菜重大流行性病害的防控难题。

       揭示了常用杀菌剂毒理学机制,研发和推广了多种增效减药应用技术,有效控制了镰刀菌毒素污染,为食品安全提供了技术支撑。

       探明了常用杀菌剂抗性发生和发展机制,研发了单碱基变异的抗药性高通量简便检测系列技术,为实现重要植物病原菌抗药性早期预警和可持续高效防控提供了技术保障。

       研发的系列增效减药和抗药性治理技术得到推广应用,避免了重大病害突发性危害,取得巨大经济社会生态效益,先后获国家科技进步二等奖3项(第113),授权发明专利40余项(英、美、加、澳专利5项),发表论文350余篇,为我国建立杀菌剂抗性研究方向和培养高水平创新人才队伍做出重要贡献。

       现任南京农业大学钟山学者计划特聘教授,农药抗性研究中心主任和中国农药发展与应用协会杀菌剂专业委员会主任委员。

 

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