【揭秘“云南省重点实验室”】之二：生物界的“特洛伊木马战争”惊心动魄

公元前十二世纪，一场“特洛伊木马战争”让希腊人用“木马计”成功攻破特洛伊城；

几千年后的今天，生物界再现古希腊“特洛伊木马战争”，一招‘木马计’成功攻破线虫防治。

小小线虫，每年造成全球损失高达1570亿元。作物线虫病已成为中国农业上仅次于真菌病害的第二大类病害，其中根结线虫的危害面积最大、引起的损失最大。

“线虫的危害十分严重，由于化学农药的禁用，线虫的防治成为世界性的一个难题。”云南省生物资源保护与利用国家重点实验室主任张克勤说，要找到“卡脖子”问题进行攻破，研制生物农药防治线虫病害，保证农作物既安全又增产。

4月，记者走进云南省生物资源保护与利用国家重点实验室，揭秘生物界的“特洛伊木马”战争。

攻克两大“世界难关”

“线虫是一种危害各种作物的病害，虽然是小动物，但是引发的病害却不小，直接造成的损失十分惊人。”张克勤说，必须解决这个世界性难题。

目前，市场上防治根结线虫的主要是低毒的化学农药，如阿维菌素和噻唑膦等，防效不理想。严禁使用高毒、高残化学杀线剂。近年来禁用的高毒化学杀线剂呋喃丹、涕灭威等引发的食品安全事件时有发生，根结线虫病的安全防控已经成为保障国家粮食安全和食品安全急需解决的难题。

“要减少使用或不使用高毒化学农药，就必须找到取代品。”张克勤说，原来生物杀线虫方法是通过筛高毒力菌株做成制剂，找到高毒力微生物从而杀死线虫。“但是，在实验室阶段虽然取得很好的效果，在田间里却不起效果了。”

必须另辟蹊径走新的路，就要攻破全世界最难的两大科学难关。

作物到底释放了什么信号吸引线虫，线虫神经元如何感知信号并钻入作物中？自然界存有很多线虫的天敌微生物，为什么大部分微生物不工作？调控微生物工作的开关是什么？

“知道线虫的神经元如何感知作物信号后，就可以在生防制剂中进行添加，将线虫‘骗’到生防制剂旁，布置陷阱杀死线虫。知道天敌微生物的工作开关后，线虫一旦来到生防制剂旁，联合生防菌和土壤的天敌微生物对线虫进行‘围剿’，从而真正杀死线虫。”张克勤说，通过微生物和线虫的战争，操控微生物侵染线虫的基因以及找到线虫感受作物分泌的化合物，继而利用化合物引诱线虫上当，才能真正攻克线虫。

2013年，张克勤领衔的项目组正式开展了新型线虫防制剂的研究，几年的时间里，实验室不断研究和探索，最终在生防菌与线虫、土著微生物互作研究取得了重要进展。

“第一我们发现生防细菌可产生2—庚酮等信号分子诱吸线虫靠近，进而分泌丝氨酸蛋白酶等活性物质杀死线虫，以生物方式再现了古希腊的‘特洛伊木马’战争。通过该机理的揭示，就可筛选到吸引有害线虫的化合物作为木马，达到诱骗有害线虫到生防菌附近；第二发现细菌可以产生尿素，线虫生防真菌吸收尿素后，在脲酶的催化下产生氨气，氨气作为信号分子可提高生防真菌捕食线虫的效率，从而使线虫从捕食者变成被捕食者。”张克勤告诉记者。

一场生物界的“特洛伊木马战争”正在进行时。

线虫发病率由90%降到10%以下

艰难困苦，玉汝于成。

1998年，实验室成功研发出了国内首个拥有自主知识产权的线虫生物农药—“线虫必克”，实现了产品的规模化生产和应用。1998年到2002年间，仅云南就减少损失达1亿多元。

2015年，实验室又研发出了防治效果显著高于“线虫必克”的第二代高效线虫生防制剂“线虫佰控丹”，线虫发病率由原来的90%下降到10%以下。

张克勤告诉记者，“线虫佰控丹”添加吸引线虫的活性成分，有效解决因根结线虫田间分布不均匀而造成的二次侵染问题，添加诱导捕食器形成的活性物质，有效调动土著生防真菌参与线虫防控。同时，根据土壤有机改良防控根结线虫的研究成果，将“线虫佰控丹”与有机质结合开发出作为基肥施用的功能型微生物菌剂“佰控沃土”。

“目前，市面上最好的生物农药防效为60%左右，但是我们目前已经达到80%以上的防效，与最好的化学农药的防效不相上下。”张克勤说，“线虫佰控丹”的防治效果达到80%，比对照农药阿维菌素高出14.2%。

2013年，张克勤所带领的项目组驻扎玉溪市化念镇四年。“最初，随便在田间拔一根植株里面全是线虫，发病率达98%以上。”张克勤说，目前我们成功将线虫发病率控制在10%以下，现在再去田间采线虫标本都很难了。

“用了‘佰控菌剂’，线虫控制了，番茄产量提高了。”玉溪市化念镇某农户回忆起四年前，3万亩大棚番茄遭线虫危害，减产特别严重。

据了解，项目组在化念镇累计示范2万多亩，2015—2017年间佰控菌剂的使用效果为示范区内根结线虫发病率从92.38%降到14.65%，根结线虫病情指数从8.67降到1.13，土壤的线虫密度减少了90.7%。试验示范区三年的平均防效分别达到66.36%、76.92%和81.35%，有效遏制了该片区域根结线虫病泛滥成灾、猖獗危害的严重局面。

张克勤告诉记者，“虽然有了生物农药，大部分农民还是会选择化学农药，因为化学农药见效快。”不同于见效快的化学农药，生物农药需要通过一系列复杂机制，没有化学农药那么立竿见影。

“但是，生物农药有化学农药无法比拟的优势，化学农药只能使用一次且杀死一代线虫，而生物农药可重复使用，每年都能不断杀死线虫，最终逐渐控制该地区的线虫危害。”张克勤说，生物农药中的孢子一直在繁殖，时间越久，防治效果越好。

下一步，实验室将在全国不同省份、不同作物、不同线虫种类上试验示范，同时，按程序着手生物农药的登记，力争将该生物防剂尽快推向市场，为安全、有效地防治作物病原线虫做出应有的贡献。

跟科学家聊一聊

“我三十年只做了这一件事情——微生物防控线虫，而且还有很多问题没有解决。”张克勤说，搞科研就是要专注。

在采访的过程中，张克勤用最通俗易懂的语言向记者讲述了线虫生物防治的研究过程，眼神中迸发着光彩，言语中透露出激情。

1981年从贵州农学院毕业的张克勤，如同线虫天然地就会被植物做释放的信号所吸引一样，张克勤被云南丰富的微生物所吸引，1998年毅然决定来云南开展生物研究。

“我来实验室的第一件事就是建立微生物库。”张克勤说，微生物就是我以后的家底，家底丰厚了才有底气开展更多的研究。而今，张克勤和其团队已成长为国际上研究线虫生物防治领域知名的团队之一。

实验室已建成全球最大的线虫生物防治微生物库，并在此基础上建成国家大科学工程——中国西南野生种质资源库微生物分库，为我国线虫生物防治研究搭建了坚实的资源共享平台。

【实验室名片】

云南是我国乃至世界上生物多样性最丰富和种质资源最集中的地区之一。

2015年，“省部共建云南生物资源保护与利用国家重点实验室”通过专家验收并正式运行。实验室主要围绕特色生物资源的保护与利用、重要生物类群的系统演化与适应、关键区域的生态功能与生态建设等研究，建立“中国西南野生种质资源库—微生物库”，目前保存有丝孢菌、酵母菌、细菌、放线菌十余万份。

近5年实验室围绕生物多样性可持续利用研究，获各类科研成果奖26项，其中省部级以上特等和一等奖12项，获国家发明专利授权80项。