湖南植保所书记刘勇：生物农业一定是未来方向，深耕光合细菌植保产业化应用

刘勇，植物保护专家，中共党员。湖南省农业科学院植物保护研究所书记，中国植物病理学会常务理事、湖南省植物保护学会理事长。

长期从事应用光合细菌等有益微生物防控农作物病虫害及治理农业面源污染的研究工作，是“园艺作物病虫害治理”湖南省重点实验室主任，国家大宗蔬菜产业体系岗位专家。建立了全球最大的光合细菌菌种库，鉴定了ALA、PSP、HSL等抗病活性成分，将光合细菌成功应用于农作物抗病促生和绿色生产，登记微生物新农药2个、微生物肥料9个，推动了农作物病虫害绿色防控和植保学科科技进步。获发明专利43件；主持制定技术标准20项；在PLoS Pathogen等国内外学术刊物发表论文226篇；出版著作6部。第一完成人获国家科学技术进步二等奖1项、省部科技奖励一等奖3项。被湖南省人民政府授予先进工作者称号；获国务院特殊津贴、全国优秀科技工作者；入选农业部杰出人才创新团队、科技部创新团队、中组部“万人计划”。

面对日益严峻的环境问题和资源约束，农药产业的绿色转型已成为必然趋势。生物农药，以其环保、高效的特性，将成为种植业未来发展的关键。刘勇强调：“化学农药的研发将越来越难了，生物农药等绿色农药肯定是未来发展的方向。”

近些年热门的“生物农药”，是指以动物、植物、微生物本身或者他们产生的代谢产物为主要原药加工而制成的农药，与传统农药相比有专一性强、活性高，对环境安全、不易产生抗药性、对非靶标生物相对安全、开发利用途径多、作用机理不同于常规农药、种类繁多、研发的选择余地大等优点。根据华经研究院相关产业报告预测，2020—2025年，预计全球生物农药市场复合年增长率将达10%左右，至2025年，该市场销售规模将超过80亿美元，行业发展潜力较大。

刘勇关注生物农药的两个发展方向：一是诱导抗性，二是活性微生物。其中，在活性微生物方向上，刘勇选择了渊源古老的“光合细菌”。

绿色植保重要成员——光合细菌

光合细菌 图源：中国科学院

据悉，光合细菌是能利用细菌叶绿素进行光合自养型生长的一类微生物总称，具有固氮、产氢、固碳和脱硫等多种生理生化功能，在自然界的物质循环中起着非常重要的作用。光合细菌的独特性在于能够利用光能进行生长和代谢，刘勇解释说，"光合细菌完全是活细菌，它是活的，但它是非常安全的，是一种有益微生物。" 这一特性使得光合细菌在生物农药中占有重要地位。

刘勇及其研究团队围绕光合细菌开展两项工作：一是从利用光合细菌本身而言，积极开展分离物筛选、分类的基础摸索工作；二是对其作用机理保持持续探索，发现高效的代谢产物并应用原生质体融合技术获得更广谱高效的微生物菌株，放大其有效性。

就前者而言，刘勇及其团队目前已经完成了近千个分离物筛选工作。今年年初，国家植保微生物种质资源库（湖南）成功获批建设，湖南省植物保护研究所和湖南省微生物研究院为共同建设依托单位。据统计，该资源库目前已保藏农业微生物种质资源88167份，其中植保微生物菌株7589株。

就后者来说，刘勇及其团队一直将光合细菌菌剂在水稻上的防病抗逆应用技术研发作为重点攻关内容，其研发的沼泽红假单胞菌PSB-S和嗜硫小红卵菌HNI-1悬浮剂两种新型微生物农药早在2019年即通过农业农村部的登记，显著降低了农药用量，提高了水稻抗病、抗旱能力，绿色生产、节本增效表现突出。

光合细菌产品广泛应用至蔬菜种植场景 图源：受访人供图

光合细菌的产业化应用

在光合细菌的领域中，刘勇及其团队投入将近20年的专研积累了60项发明专利，通过不断的实验和改良，成功提高了光合细菌的活性和稳定性。刘勇介绍，其专利成果几乎适用于所有作物，以水稻为例，可以用于防治稻瘟病、稻曲病等真菌性病害和白叶枯病、细条病等细菌性病害。此外，作为高经济价值作物的蔬菜类亦是重要应用场景之一，自2000年以来，截至目前统计，专利成果累计应用达2亿7千万亩次。

刘勇与团队同事检查光合细菌实验效果 图源：受访人供图

将自养型生长的光合细菌作为基底培育一些关键元素，亦是光合细菌的重要应用路径之一。刘勇透露，最近团队在叶绿素合成前提——5-氨基乙酰丙酸的光合训练实验中取得相当进展。

刘勇坦言，光合细菌制成的生物农药成本高于传统农药，一是因为培育所需能耗较高，二是菌种培育过程中污染在所难免。但让刘勇感到乐观的是：“污染的问题我们在去年已经彻底解决。”其中的关键举措，是将原本用于生产的“发酵罐”替换成PVC膜制成的“发酵床”，更安全更高效。

而就活细菌一类的生物农药而言，刘勇看到，还有几个问题有待关注和解决：

一是货架期。如何在保障菌种活性的前提下尽可能延长产品保藏期，是需要不断探索解决方案的问题之一，目前刘勇团队能够做到2年，但他希望进一步延长；

二是有效成分。刘勇希望进一步明确光合细菌及其代谢物的有效成分，目前探索了一部分，但“还不够”；

三是降低成本。刘勇提到，希望通过合成生物技术合成新的活性成分，或者让有效成分实现增量，从而达到降低成本的目的。

可持续产业发展的关键词

生物技术正在促使农业产业发生着深刻的变革。在技术方向上，刘勇看好基因编辑技术在育种领域的应用，随着转基因品种的逐步放开，转基因品种或将逐步形成替代；就微生物而言，刘勇认为，合成生物学新技术及发酵技术可以用以提高产量、提高效率，合成生物技术可以让药物要素、食品油脂等高价值元素在底盘细胞中表达更为精准、更加高效；而具体到产业来说，他说：“目前来看，化学农药肯定还是占比更大，但生物农业一定才是未来。”

刘勇及其团队为农药产业的可持续发展提供了切实可行的解决方案。生物农药，尤其是光合细菌的应用，展现了生物技术在农业生产中的潜力。随着生物技术的不断发展和应用，我们有理由相信，农业产业将迎来一个更加绿色、高效和可持续的未来。