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广谱信息素亮相驱虫界
来源:中国科学报 发布时间:2019-02-19

在现代农业生产中,虫害防控始终是核心问题之一。传统农药的广泛使用,不仅带来了许多后续安全与环境生态问题,也对一些有益生物产生了伤害。

近日,南京工业大学科研工作者从植物中提取了一种特殊的信息素,具有广谱驱虫效果,堪称驱虫界的“青蒿素”。他们将其应用于农业生产,助力国家精准扶贫和现代生态农业绿色发展。

灵感来源于革命老区

革命老区卢氏县是河南省一个深度贫困县,农业是当地人的主要生活来源。为了节省农业生产成本,当地人采摘夜来香和一种当地称作“萝卜树”的植物,放在地里为农作物驱赶害虫,效果非常好。

从合作方江苏华昌织物有限公司处听到这个信息后,南京工业大学化学与分子工程学院副教授韩国志对植物这种特别的效用产生了极大的兴趣。

“目前利用昆虫信息素防控虫害是绿色农业生产中的一项新技术。”韩国志介绍,昆虫信息素也叫昆虫性信息素,是昆虫性成熟后分泌于体外,被同种昆虫异性个体感知,引起一定行为反应或生理效应的微量化学物质,也是昆虫求偶通信的渠道。通过改变农作物周围环境中特定的昆虫信息素浓度,使昆虫无法感知异性,从而干扰昆虫交配,降低害虫繁衍,达到减少害虫的目的。

据了解,虽然昆虫信息素生物活性与安全性很高,但从实际应用角度而言,信息素在田间野外的直接应用往往是无效的。因为大多数信息素分子挥发性强,且容易受到温度、阳光、风雨等环境因素的影响。

“虽然目前有些市售的信息素产品,但大多价格较高、作用目标单一,而且有很多害虫的信息素是未知的。这些问题阻碍了信息素在国内农业生产中的应用。”韩国志说。

韩国志带领课题组以此为目标,与合作方江苏华昌织物有限公司联合立项开展研究。韩国志的研究生、有机化学专业方向的严力加入研究团队,负责项目开展。他们对从卢氏县购买的夜来香和萝卜树皮进行分析,经过反复实验,成功提取了夜来香与萝卜树皮的活性成分,并通过前期防虫测试。测试结果显示,这种活性成分具有广谱防虫效果,被一些评审专家誉为“防虫害的青蒿素”。

让信息素和遮阳网完美结合

在调研中,韩国志了解到,遮阳网与防虫网是目前农业生产中广泛使用的耗材,市场需求量很大。很多农作物在生产过程中,既需要遮阳网也需要防虫网。防虫网通过对防虫区域的全面包裹覆盖,达到防虫目的,一旦破损则失去防虫效果,同时也无法防控内部原生虫害。

韩国志突然灵光一闪:可不可以通过添加他们提取出来的广义信息素让遮阳网也具备驱虫功能?

在韩国志的指导下,经过几个月的实验研究,严力和团队成员合成了一种能用提取的广义信息素修饰的高分子材料,在温度或紫外线的驱动下能缓慢释放信息素。“这种高分子材料与遮阳网的主要材料聚乙烯具有很好的相容性。”严力说,在不改变现有遮阳网生产工艺的条件下,加了一道负载的工序,成功生产具有信息素缓释功能的遮阳网。

目前,团队研发的信息素缓释防虫网,借助江苏华昌强大的生产平台,开始中试生产,并在江苏省句容市下蜀镇亭子社区东沟的圣福来农业基地开始应用实验,结果显示有非常明显的广谱防虫害效果,反响良好。

但由于目前传统聚乙烯网布生产过程中,有些阶段温度较高,可能会对负载的信息素产生破坏,导致缓释周期还未能达到设计的目标。

严力瞄准这一难题,在韩国志的指导下,开始了新的研究,要给信息素释放之前套上一层“盔甲”。

科技创业助力精准扶贫

科学研究从生活中获得灵感,也应将成果立足群众,造福百姓。

严力给记者算了一笔账:“我们的信息素缓释防虫网相较于传统防虫网售价提高了10%左右,但是将遮阳与防虫合二为一,能为农户直接降低40%左右的农业生产投入。”对于自然环境来说,也能减少高分子材料的消耗,促进绿色发展。

“响应国家精准扶贫。”严力说,未来该项目进行大规模生产之后,将引领当地农户种植并收购,预计将为当地种植农户每家每年增加4000元左右的收入,“目前已经与部分农户草签了采购协议,用于中试生产。等到以后产品进一步成熟,我们将根据项目产业化进程,逐年增加收购数量。以点带面,逐步推广,精准扶贫,助力乡村振兴”。

将科研成果落于实处,为农户谋福利,这个项目带给严力的不仅是专业知识、实验技能上的增进,也有对科研本身的思考——“科研不一定要高高在上,而是要落地生根,促进社会发展,才会有长久的生命力”。


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