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重大专家用食用油和大米制出"可以喝的农药"
2019-07-22 10:45
来源:重庆日报  评论:
  重庆大学,夏玉先教授正在指导师生进行实验。记者 万难 实习生 洪紫珊 摄
重庆大学,夏玉先教授正在指导师生进行实验。记者 万难 实习生 洪紫珊 摄

夏玉先

夏玉先

  人物名片

  夏玉先,重庆大学基因工程研究中心主任、重庆市杀虫真菌农药工程技术研究中心主任、重庆聚立信生物工程有限公司首席科学家,教育部“新世纪优秀人才”获得者。

  2000年从英国巴斯大学博士毕业后,他回国创建了重庆大学基因工程研究中心,带领团队研制出国内首个获得国家登记的真菌杀虫剂。

  如今,他又成功研制出广谱、微毒、高效的真菌类生物农药——金龟子绿僵菌CQMa421,并在全球首次实现真菌生物农药的规模化生产。

 

  稻花香里说丰年,听取蛙声一片。这是词人辛弃疾描述的“世外桃源”。农村娃出身的夏玉先,穷其一生,便是为了守护着美丽的绿色田园。

  要实现这个梦想,注定一生“与害虫为敌”。这些虫,让全世界都头疼。比如蝗虫,以及对水稻危害最大的稻飞虱、稻纵卷叶螟、二化螟等。

  和这些害虫斗争20多年后,夏玉先研制出金龟子绿僵菌CQMa421(以下简称“生物农药421”)。因为只杀害虫不杀益虫且对人畜无害,被媒体誉为“可以喝的生物农药”。

  生物农药421去年在重庆实现了规模化生产,美国、德国等发达国家的农药生产巨头纷纷派人来重庆打探——中国人是怎样解决世界性难题的?

两次在“最风光”时转型

  夏玉先出生于四川资中的一个农民家庭,是个地地道道的农村娃。大多农村娃都想跳出“农门”,但他却不同,从小的梦想就是搞农业。1981年,高考填报志愿时,他为此还和父亲“干了一架”。

  “你自己都是农民,还看不起农民嗦?”把父亲怼了回去之后,他考入四川农业大学林学专业。

  从四川农业大学毕业后,夏玉先被分配到南充地区林业科学研究所。1986年,20多岁的他就被指定主持国内第一个选育柏木良种的科研项目。

  一个初出茅庐的小伙子有啥资格主持这个大项目?这中间有个小故事。

  当时,在南充林科所,很多高工都搞不懂柏木育种。申报项目时,国家林业局的立项评审专家提出质疑:既然林科所没人懂柏木育种,那怎么能把这么大个项目放到这?情急之下,有人突然想起:“刚分配来的小伙子不就是搞林业的吗?叫他来回答!”本是死马当活马医,但让人没想到的是,夏玉先对专家们的问题对答如流。最终,项目拿下来了,夏玉先理所当然地成为了项目主持人。

  仅仅搞了两年,夏玉先便决定转行。因为他发现,柏木育种太慢了,“搞一个杂交品种出来,可能一辈子都看不到效果”。

  他又考取西南农业大学(现西南大学)读硕士研究生,转学农学,搞棉花育种。当时,国内多数省区都在发展轻纺业,棉花自然也成为四川最主要的经济作物之一。硕士毕业后不到两年,夏玉先便成为四川年轻的棉花专家。他研制出一种棉花专用浸种剂,浸泡过后的棉花种子不仅出土快,而且长得壮、根系发达,更适宜四川春来早、气温反复的气候。他研制的浸种剂大受欢迎,得到大面积应用。

  可是,夏玉先决定再一次转型。因为他发现,四川根本不适合种植棉花!“虽然现在棉花专家吃香,但到自己40岁时,也许四川都不会有人种棉花了!那时怎么办?”事实证明,夏玉先的决定是正确的,如今在四川已经鲜有人种植棉花了——这是后话。

  这一次,夏玉先选择了昆虫病原微生物学。在当时,这还是个冷门学科,但夏玉先却认为,它是未来发展的方向。

  1995年,作为西农讲师的夏玉先,成功申请到国家自然科学基金项目,重点研究真菌是如何进入昆虫体的。值得一提的是,当年西农总共拿到5个国家自然科学基金项目,5个项目申请人当中,夏玉先是仅有的一名讲师,获得的资助额却是最高的。

  第二年,32岁的夏玉先被破格晋升为副教授。

留学英国却毅然回国

  “昆虫体壁最主要的成分就是几丁质和蛋白质。”夏玉先作了一个形象的比喻,几丁质好比“钢筋”,蛋白质好比“水泥”,它们共同形成昆虫的外壳,可以有效阻挡细菌、病毒侵入昆虫体内。但是,当真菌接触到昆虫体壁后,它就会开始“打洞”,分泌蛋白酶和几丁质酶“消融”昆虫体壁,从而进入昆虫的血液、脂肪体、肌肉组织并吸取昆虫体内的营养,最终导致昆虫死亡。

  在承担国家自然科学基金项目的过程中,夏玉先发现,英国巴斯大学在昆虫病原真菌学领域的学术水平最高。于是在1996年,受中英友好奖学金资助,他到了巴斯大学做访问学者,师从国际著名昆虫病理学家基思·查利(Keith Charnley)和分子生物学家约翰·克拉克森(John Clarkson),在他们的指导下攻读生物化学专业博士学位。

  当时,夏玉先的研究课题是病原真菌如何利用昆虫体内营养。从专业角度讲,这是一项难度极高的研究,很多学者都不愿触及。

  “举个例,当病原真菌进入昆虫体内之后,昆虫体内的一些水解酶活性会增加。真菌和昆虫都可能分泌这些水解酶,那么,这究竟是谁分泌的?论证起来很困难。”夏玉先解释说。

  经过深入分析研究,夏玉先提出了可行的技术路线,并找出病原真菌“吞噬”昆虫体内营养的机理,这让导师查利很意外。他直接跑到院长那里,兴奋地告诉院长,有个中国学生非常优秀,希望能把他留下来。

  可夏玉先已经早有打算——回国发展,到重庆大学筹建基因工程研究中心,建立生物学学科。

  大家都愿意往国外跑,为啥夏玉先要回国?

  夏玉先认为,回国后自己的发展会更好——英国没蝗虫,中国蝗灾严重,这是研究的基础;英国优秀人才多,重庆相对少,这是发展的空间。

绿僵菌成就“生物治蝗”

  2000年,夏玉先加入重庆大学,筹建基因工程研究中心,发展生物学学科。新办一个学科不是一件容易的事儿,如果按部就班采用传统方式,出路渺茫,必须走出一条新路子。

  2001年,夏玉先以蝗虫防治研究引资,在重庆大学的支持下引入了市场化运营机制,成立了重大生物科技有限公司,由企业与大学一起进行研发,由企业推进成果的产业化。

  当年他共申请了国家自然科学基金、国家“863”计划等国家和省部级项目7个,没想到“百发百中”,全部都获得立项支持。

  2003年,夏玉先团队成功研制出杀蝗绿僵菌产品。这是我国第一个获得国家登记的真菌杀虫剂,被同行认为是中国真菌生物农药领域的一个里程碑。

  时至今日,夏玉先都忘不了我国北方蝗灾的触目惊心。一次在白洋淀施药,他们头一天拍出来的照片还是一望无际的麦地,仅过了一天,由于蝗虫“大军压境”,整个麦地一下子被吃光了,连一点儿叶子都不剩。这也让他倍感任务艰巨,“蝗情如军情”,研制并推广使用一种绿色高效的生物农药,刻不容缓。

  在农业部进行项目答辩时,评审专家曾询问过夏玉先,他研制出来的杀蝗绿僵菌,要用9-10天才能把蝗虫彻底杀掉,如果在这之前蝗虫就起飞了怎么办,作物不是仍然要遭殃吗?

  面对专家的询问,他却给出了自己的答案:小麦正在灌浆时,化学农药是不能施用的,否则麦子就毁了,但生物农药可以照打不误。因为生物农药是利用生物活体或其代谢产物,杀灭或抑制农作物害虫的制剂,具有安全、不污染环境等特点。所以,施用生物农药完全可以在蝗虫起飞前将其制服,将蝗灾扼杀在摇篮之中。

  山东一个植保站站长很是不解:以前施用化学农药,农田里到处都能看到死虫。现在施用生物农药,的确杀死了蝗虫,为什么往往看不到死虫?

  原来,这种生物农药只杀蝗虫,却把蝗虫的天敌保留了下来。蝗虫感病后就变得很虚弱,还没有死亡就会被天敌吃掉,死亡后的尸体也会被天敌吃掉,这保全了生物食物链。而且,如果蝗虫死后没有被天敌吃掉,从它的尸体上可以再长出绿僵菌,继续对其他蝗虫产生威胁。

  2006年以后,杀蝗绿僵菌在北方10省主要蝗区开展规模化应用,防蝗率高达70%—90%。自此以后,我国大规模蝗灾发生频率和面积极大减少。

  也是在夏玉先的带领下,仅仅9年,从无到有,重庆大学就拿到了博士点。

转战水稻 成功研制生物农药421

  2006年,夏玉先将目光瞄向了一个新的领域——对付水稻“两迁害虫”稻飞虱和稻纵卷叶螟。

  最初,夏玉先按照国际上惯有的方法,针对一种虫研发一种绿僵菌,两种害虫就研发两种菌。3年后,他研发出了两种绿僵菌制剂,分别用来防治稻飞虱、稻纵卷叶螟。

  但是,问题来了。农民不是害虫和农药专家,常常认不准害虫,买化学农药时也时常买错。买一次没有杀掉虫子,买两次还没有杀掉虫子……一来两去,农民就急了。

  “生物农药不能这么搞!能否选一种杀虫微生物菌株,杀死水稻全生育期会遭遇的全部重要害虫,而且还能像‘长了眼睛’一样,辨别出害虫与益虫?”夏玉先想。

  夏玉先的研究思路开始转变。他又花了两年时间,从1000多种菌株中,选出广谱杀虫的优良菌株——金龟子绿僵菌CQMa421。

  与化学农药致害虫“猝死”不同,这种真菌生物农药是让害虫“慢性中毒”至死。真菌生物农药看似杀虫慢,但它把害虫的天敌——蜻蜓、蜘蛛、青蛙等保留了下来,它们仍然会吃掉一些害虫。而且,施用生物农药421之后,即便害虫没有立即死亡,也会像生了病一样,既不动弹,也不吃作物。因此,农作物不仅不减产,有时反而会增产。此外,生物农药421不仅可以用于水稻,还可以用于其他很多作物,比如茶叶、蔬菜、水果等等。

  更重要的是,夏玉先的研究成果,还颠覆了人们对于“农药=毒药”的认知。他研制出的绿僵菌油悬浮剂,是灰绿灰绿的液体,即便一口下肚,也不会有何不适。原因是,它的生产原料仅仅是食用油和大米。

  在农业部支持下,从2011年起,生物农药421开始在湖北、湖南、广东、广西、四川、贵州、重庆、江西、海南等水稻主要产区的数千亩、近100个试验点得到试验和应用示范。

  前不久,生物农药421被农业部认定为水稻三大害虫防治推荐用药。全国农业技术推广服务中心还将在重庆等8地对该产品展开田间示范。

  如今,54岁的夏玉先仍在积极开发新药。这位喜欢研读古诗词的科学家,最大的心愿就是他的生物农药能够被广泛应用,让辛弃疾描述的那种“世外桃源”,在这个地球上处处可见。

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【编辑:王淳熙】
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