近日,我随江苏省淮安市淮阴区组织的观摩车前往平桥镇沈庄村考察植物疫苗促进水稻抗病增产技术。车窗外,晚稻金黄一片。
站在田埂上,眼前两块试验田乍看并无二致——一样的品种、一样的土质、一样的灌溉。可蹲下身细看,差别立刻刺目:左边稻穗齐整、秆青籽黄;右边却高低错落,不少稻穗被稻曲病菌裹成墨绿色的“病谷”,耷拉着脑袋。
区别只有一个:左边的稻种播种前“打”过一针植物疫苗。
水稻也能打疫苗?我满心疑惑。华中农业大学姜道宏教授却笑着说:这有什么稀奇,给人打疫苗,不也才两百多年嘛!
他的话把我拉回到1796年。英国医生琴纳发现,挤奶女工感染过牛痘之后,竟几乎不得天花。于是他冒险把牛痘浆接种到一个八岁男孩身上——人类历史上第一例疫苗就此诞生。今天英文里的“vaccine”,词根就是拉丁语里的“牛”(vacca)。谁能想到,两百多年后,我们居然能照着这个思路,给水稻也“种”一回牛痘。
更离奇的还在后头。姜道宏教授告诉我们,这针水稻“牛痘”的真身,竟是一种让农民恨得牙痒的真菌——核盘菌。它引起的油菜菌核病,是农业农村部认定的一类农作物病虫害,一旦流行,油菜成片枯死倒伏。让致病真菌去给水稻防病,这不等于“请黄鼠狼看鸡窝”吗?
答案,藏在一个跨越十八年的科学故事里。
2008年,湖南益阳大通湖,姜道宏教授团队从一株发病油菜残体的菌核上,分离出一株核盘菌,编号DT-8。怪就怪在它长得格外慢;把它滴在油菜叶片上,一连四天,叶片竟然完好无损——这株真菌,“叛变”了,彻底丧失了致病力。
它为什么变好了?研究一路追下去,结果让所有人吃惊:DT-8体内住着一种前所未见的病毒,SsHADV-1。这是国际上首例被报道的真菌DNA病毒,成果登上《美国国家科学院院刊》(PNAS)。正是这个“搭便车”的病毒,悄悄缴了致病真菌的械——它让真菌那些拆解植物细胞壁的“凶器基因”统统噤声。
姜道宏教授在汇报里做了个比喻:正常的核盘菌是“吃肉的”,它分泌一堆酶,把植物细胞壁和果胶拆碎当粮食,一路破坏、杀死植物细胞。可感染病毒之后,真菌体内基因被激活,它改吃植物细胞里现成的淀粉了。“就像熊猫,本来是吃肉的,后来改吃竹子,就不伤人了。”
这株“吃素”的真菌,正是水稻的“牛痘”。它钻进水稻的根、茎、叶,并不破坏细胞,反而像人接种牛痘、狂犬疫苗一样,提前拉响水稻体内的“免疫警报”——加固细胞壁、合成抗菌物质。等真正的病原菌找上门,水稻早已严阵以待。更妙的是,它身上的病毒还能“传染”给田间仍在作恶的致病真菌,24小时内就让对方蔫头耷脑;病毒一代代扩散,致病菌群体越来越弱,这颇像人类社会的群体免疫。
根据专家组公布的机收实测测产数据,在沈庄村示范田,化学药剂拌种田实收面积953.53平方米,折算亩产592.56公斤;植物疫苗拌种田实收面积1009.76平方米,折算亩产达626.61公斤,较化学药剂拌种对照增产5.75%。这在今年全国面临稻飞虱病虫害的情况下,尤为显著而特别。
放眼全国多地多年试验,使用过植物疫苗的水稻增产幅度均在5.4%-16.7%之间;2024年高温干旱,化学防治的田块出现减产,而经过“植物疫苗”处理田每亩仍多收约90公斤。最直观的对比是:人工接种稻曲病菌后,打过植物疫苗的水稻几乎安然无恙,而常规化学农药处理组,竟有30.2%的稻子抽不出穗。此外,水稻叶绿素含量提升,抽穗提早2到3天;用法也不折腾——种子拌一拌、无人机喷一喷、秧苗蘸一蘸就行,每亩可多收稻谷34-80公斤。
这项技术的推广,还有一笔生态账。不同于传统化学农药生产过程中容易产生“三废污染”,植物疫苗制剂生产全程没有废气、废水、废渣排放,仅添加少量保护成分保障产品货架期,产品安全级别很高,操作人员可以直接接触,无须佩戴额外防护用具。应用于水稻生产,可在原有4次防病用药的基础上减少2次化学药剂施用,有效降低农药向土壤、水体的流失,减轻土壤板结与农田面源污染,守护农田土壤微生物群落,维护土地生态健康。它不靠杀灭所有病菌,而是通过群体免疫压低田间病原菌的致病能力,不易诱发病菌抗药性,兼顾作物提质增产与农田生态保护,契合农业绿色发展方向。
测产专家组给出权威评价:该技术能够促进水稻生长发育,提升水稻广谱抗病性,适宜在水稻主产区大面积应用,助力提升区域水稻单产水平,建议持续开展示范,加快落地推广。
交流研讨会上,华中农业大学项目组教授们与江苏省农业农村厅和来自各地高校科研院所的专家们围坐一起,聊的都是怎么把这针“疫苗”尽快用到淮安485万亩稻田上。我们这代人都习惯了“与病虫害作斗争”:见虫就打药,见菌就灭菌。可现实是,化学农药的利用率只有四到六成,其余大半都进了空气、土壤和水体。近二十年,姜道宏教授团队走的是另一条路——从真菌病毒里找到资源,把作恶的病原菌,一点点改造成护田的内生菌。
从琴纳挤奶女工手臂上的那滴牛痘浆,到沈庄村齐整的稻浪,人类学会给万物接种的这条路,走了两百多年。风从田埂上吹过,我忽然觉得,最好的农业技术,或许不是把自然界赶尽杀绝,而是在读懂它之后,让曾经的对手,变成替我们站岗的“牛痘”。(作者付昌义系南京工业大学副教授,江苏省首席科技传播专家,淮安市淮阴区科技镇长团团长)