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构建黄龙病防控新体系,助力柑橘产业大发展

作者:pt真人电子 来源:加工所 更新时间:2020年07月23日

  柑橘黄龙病对国内外柑橘种植产业的发展产生极大危害,至今尚无有效防控方案。我院加工所科研团队在院自主研发科研经费资助下,迎难而上,开展了“防控柑橘黄龙病寡糖农药研制”课题研究工作。课题组在研究分析柑橘黄龙病病原菌侵染机制以及现有生物化学防治技术存在问题的基础上,依托十余年寡糖生物农药的研究应用实践,提出了以纳米碘为靶向杀菌组分、以信息寡糖为免疫诱抗组分的黄龙病疫苗研发新途径,创建了集纳米碘靶向攻击、信息寡糖免疫防护及高压灌注急输技术为一体的柑橘黄龙病急输诱杀(RTK)防控技术体系,为有效防治柑橘黄龙病提供了新的技术路径。

  一、靶向杀菌纳米碘创制技术

  碘对植物病毒性、细菌性和真菌性病害防治具有广谱消杀效果,同时也是植物的诱导抗病因子,可调节植物生长及诱导植物抗病,在农业生产中具有巨大的应用潜力。但由于碘的光热不稳定性,其应用受到极大限制。科研团队突破了传统的碘络合稳定理论,在建立拟临界体系的基础上,创制了线性纳米碘及相变新型材料—碘-60(I-60),克服了碘的常温光热不稳定性及碘的固-液-气三相态常温转换问题。以碘-60为基础,创制黄龙疫苗HB-1(图1),研究发现其对柑橘黄龙病、柑橘溃疡病、植物病毒病、植物维管束病等专一寄生性病害表现出显著的诱杀效果。

图1、黄龙疫苗-1(HB-1)

图2、纳米碘粒子的电镜及粒径检测

  二、高效免疫识别信息寡糖创制技术

  针对染病植株细胞膜损伤、树体抗病及免疫能力下降问题,科研团队根据微生物同源类似原理,以微生物胞外多糖—黄原胶为原料,采用非水多糖液化降解技术制备兼具信息识别和诱导抗病性能的信息寡糖材料,以信息寡糖为基础,创制黄龙疫苗HB-2(图3)。本产品可加强宿主细胞膜对专一性寄生物的免疫识别,达到修复细胞膜、在细胞水平上防御黄龙病菌的传导及侵染的目的,体现了植物细胞免疫的整体效应。室内生测及田间应用试验证明,疫苗产品可明显提高柑橘叶片中过氧化物酶的表达,降低有害物质细胞膜脂质氧化产物MDA的含量,提升染病柑橘树体树势。

图3、黄龙疫苗-2(HB-2)            图4、黄龙疫苗-2的分子量分布及红外光谱

图5、黄龙疫苗(HB-1)对柑橘叶片POD活性和MDA含量的影响

  三、高压灌注急输技术

  专一寄生性细菌(如黄龙病病原体—韧皮部杆菌)会导致植物体内输送系统受到堵塞破坏,影响物质运输。由于杀菌药物内吸传导性差,常规喷施或灌根方式的防治效果较差,本课题集成高压灌注急输技术,将药物通过高压注入树体髓心部,可在12小时内使药物快速输送至树体各部位(根、茎、叶、果),达到高浓度速杀树体内病原体的目标。高压灌注急输技术摒弃了传统喷施药物方式,施药不受气候影响,药物利用率高,能有效解决药物浪费、传输阻碍的问题。

图6、柑橘黄龙病树压力灌注装置立体结构示意图

图7 柑橘黄龙病树压力灌注示意图及操作流程

  四、黄龙病病菌高灵敏PCR检测技术

  设计并筛选出黄龙病病原体特异性强的引物对,对PCR监测体系和反应程序进行优化,通过1对引物1次PCR反应,最终使黄龙病病原物检出浓度能够达到1.0×10-4 pg/ul水平,比目前国内文献或专利记录的检出浓度4.39×10-1 pg/ul提高了260倍左右,大幅提高了黄龙病病原物的检测灵敏度。

  五、濒危黄龙病树的清除与修复

  本课题构建的柑橘黄龙病急输诱杀(RTK)防控技术体系不但可以有效防控黄龙病,还可以有效清除被黄龙病菌严重侵染的濒危病树,快速阻断传染源。试验表明,通过控制施用极限剂量的药剂,濒危病树还可以修复再生。

图8 清除、修复与再生

  六、初步成效

  柑橘黄龙病急输诱杀(RTK)防控技术体系在江西瑞金脐橙种植区、广西来宾沃柑种植区、桂林砂糖橘种植区及广州竹料沃柑种植区等地进行了黄龙病防治试验,结果表明,黄龙病PCR检测综合转阴率达到85%以上,病树果实成熟率达到90%以上,濒危病树修复再生率60%以上。目前本项目共发表论文4篇,申请发明专利6项,其中已获得国家发明专利授权3项,美国发明专利授权2项。

图9 授权发明专利