Harpin信號蛋白介紹與應用概述

Harpin信號蛋白介紹與應用概述Harpin信號蛋白介紹與應用概述/Harpin信號蛋白介紹與應用概述Harpin信號蛋白介紹及其應用概述HarpinHarpin植物信號蛋白介紹及應用概述一、產(chǎn)品開發(fā)背景20世紀以來，人類在農(nóng)業(yè)方面取得了巨大的進步，特別是化學農(nóng)藥和化肥的廣泛使用為農(nóng)作物抵御病蟲害及其農(nóng)業(yè)增產(chǎn)提供了重要的保障。同時,大量使用農(nóng)藥和化肥導致病蟲害抗性增加，農(nóng)藥殘留超標，土壤生態(tài)惡化，生產(chǎn)投入加大，作物品質(zhì)和產(chǎn)量下降。我國的農(nóng)藥和肥料使用量為全球平均使用量的2—2.5倍，土壤酸化、鹽化嚴重，土壤有機質(zhì)和微生物含量少，作物對肥料的吸收和利用率低.農(nóng)藥大量的使用導致病蟲害抗性的增加，新農(nóng)藥開發(fā)難度增加和投入增大，導致了有些病蟲害已經(jīng)到了無藥可防的地步。單純依賴農(nóng)用化學品的投入已經(jīng)很難確保農(nóng)產(chǎn)品的產(chǎn)量和品質(zhì)。農(nóng)產(chǎn)品安全和食品安全成為了世界性的問題。世界各國都在大力發(fā)展安全、生態(tài)農(nóng)業(yè)，控制傳統(tǒng)化肥、農(nóng)藥的用量,減少農(nóng)藥殘留和環(huán)境污染，保證農(nóng)產(chǎn)品安全和生態(tài)安全，保障農(nóng)業(yè)的可持續(xù)“綠色發(fā)展”.因此,開發(fā)和應用新型、綠色的植保產(chǎn)品，確保農(nóng)業(yè)增產(chǎn)增收和綠色發(fā)展已刻不容緩.至今，全世界發(fā)現(xiàn)的生物農(nóng)藥和生物農(nóng)肥中，Harpin信號蛋白是最安全、最有效果的新技術(shù)產(chǎn)品.該類產(chǎn)品被稱為“植物保護和農(nóng)產(chǎn)品安全生產(chǎn)上的一次綠色革命”.美國的同類產(chǎn)品獲得了美國政府頒發(fā)的“總統(tǒng)綠色化學挑戰(zhàn)獎"。在中國,自上世紀90年代開始,四川國氏生物科技公司科學家團隊及中、美一流科學家和技術(shù)專家緊密合作，歷時10余年研究,于2005年獲得Harpin信號蛋白的原創(chuàng)性發(fā)明成果,又經(jīng)過5年的產(chǎn)業(yè)化開發(fā)，構(gòu)建了優(yōu)選的生產(chǎn)工藝，最終研發(fā)出的一類新型、安全、穩(wěn)定、高效的植保產(chǎn)品—Harpin信號蛋白。至此，四川國氏生物科技有限公司(簡稱“國氏生物”)擁有了全球領(lǐng)先的Harpin信號蛋白原創(chuàng)性技術(shù)成果和自主知識產(chǎn)權(quán).二、了解Harpin信號蛋白1、Harpin是什么1）Harpin蛋白是天然的而非人工合成的蛋白，采用含有天然Harpin蛋白基因的工程菌發(fā)酵獲得。2）Harpin蛋白是可以被植物表面細胞受體識別的的天然蛋白,所有的植物表面都存在大量的Harpin蛋白結(jié)合受體.3）Harpin蛋白是可以激活植物體內(nèi)內(nèi)源信號傳導的天然蛋白，是一類廣譜的植物機能激活劑。2、產(chǎn)品作用機制傳統(tǒng)農(nóng)藥作用機制：通過進入植物體和病原菌體內(nèi)，殺滅或阻止病原菌生長以達到防治效果。這種傳統(tǒng)的機制加速誘導病原菌的耐藥性和抗藥性，從而加大農(nóng)藥使用量，對土地和環(huán)境造成污染，在農(nóng)作物中經(jīng)常造成農(nóng)藥殘留。傳統(tǒng)肥料的作用機制:土地通過大量使用肥料，提高土壤的肥力，供農(nóng)作物吸收。這種傳統(tǒng)的機制不改變作物的吸收利用能力,不改變肥料利用效率低下的問題，造成肥料用量年年增加。過量使用化肥,破壞土壤結(jié)構(gòu),造成土壤退化及環(huán)境污染問題,形成惡性循環(huán)。Harpin新機制:Harpin蛋白通過植物體內(nèi)的共同機制，激發(fā)植物固有的生長和防御能力的高水平表達，全面激活植物機能.作為第一信使的Harpin,不進入植物體和病原菌體內(nèi)，通過植物葉片或根系上細胞表面受體及傳導,激活植物細胞內(nèi)的信號物質(zhì)，誘導植物多條信號傳導途徑的基因高水平表達和生物學效應，從而激發(fā)植物的“生長發(fā)育機能”、“抗逆機能”、“修復機能”和“運輸轉(zhuǎn)化機能”.Harpin全面激活植物機能的新機制，不直接殺滅病原菌，病原菌不產(chǎn)生耐藥性和抗藥性；促進養(yǎng)分吸收和利用，實現(xiàn)農(nóng)作物增產(chǎn)增收。通過在中國各地區(qū)試驗比較，可以有效地減少農(nóng)藥使用量（約60—70%），有效地提高肥料的利用效率(約減少肥料30%使用量)，農(nóng)作物普遍增產(chǎn)10％以上，顯著地提高農(nóng)作物種植的經(jīng)濟效益.Harpin蛋白的功能Harpin信號蛋白作用機制獨特,是一種多功效機能激活產(chǎn)品。從內(nèi)在激活植物的生長機能，顯著提高產(chǎn)量和改善品質(zhì)出芽早、整齊、健壯、長勢好；有效提高作物的光合效率;分枝分蘗多，果枝果穗多；提前掛果結(jié)實，防止落花落果，提高結(jié)實率和成熟度；促進根系發(fā)展，大大提高作物對養(yǎng)分的利用率；提升農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)，提高作物產(chǎn)量。2、從內(nèi)在激活作物的防御系統(tǒng)，誘導作物抗病、抗蟲和抗不良環(huán)境。大大增強作物對病毒、細菌、真菌以及部分蟲害和干旱、高溫、凍災等多類型不良氣候環(huán)境危害的防御能力;顯著增強作物對蚜蟲、紅蜘蛛、螨蟲、線蟲、介殼蟲等的趨避作用和抗性；能大幅度減輕或消除因病原菌、蟲害和干旱、高溫、凍災等不良環(huán)境對作物造成的危害.3、從內(nèi)在激發(fā)作物強大的修復系統(tǒng)，減少逆境對作物的損失從內(nèi)在激發(fā)作物對病害、蟲害和多類型不良環(huán)境造成的危害產(chǎn)生強大的修復能力,特別是用于作物的災后恢復，能較快的促使作物再生、恢復生長發(fā)育能力，大大減少災害造成的損失.4、從內(nèi)在激活作物的運輸轉(zhuǎn)化系統(tǒng)，提高對營養(yǎng)物質(zhì)的吸收和利用機能從內(nèi)在激發(fā)作物對水分和養(yǎng)分的吸收,加速營養(yǎng)物質(zhì)向果實和成熟組織的運輸和積累,顯著提高作物的經(jīng)濟產(chǎn)量和質(zhì)量，增加干物質(zhì)的含量，改善產(chǎn)品品質(zhì)。Harpin蛋白的安全性Harpin是天然蛋白質(zhì)，無毒，不會對人畜的身體健康造成任何威脅；不進入植物體內(nèi)，在農(nóng)產(chǎn)品中無殘留;在自然環(huán)境下極易分解，在環(huán)境中無殘留。Harpin不直接殺死或抑制病原物生長，不改變病原生物結(jié)構(gòu)，長期或多次誘導不會使植物病原菌產(chǎn)生抗藥性，也不會殺傷害蟲的天敵和有益生物，安全無害，對環(huán)境友好，保護生物多樣性,保持生態(tài)平衡。原材料安全:采用精制酵母粉、葡萄糖、維生素等食品級材料以及食品級工程菌發(fā)酵的生物工程技術(shù)生產(chǎn)產(chǎn)品安全：產(chǎn)品為天然蛋白Harpin蛋白無毒，不會對人畜的身體健康造成任何威脅農(nóng)產(chǎn)品安全：在環(huán)境中無殘留Harpin蛋白在直接暴露環(huán)境下極易分解,在農(nóng)產(chǎn)品中無殘留生態(tài)安全：Harpin蛋白不直接作用于有害生物，不會殺傷害蟲的天敵和有益生物,安全無毒，保護生物多樣性，對環(huán)境友好.由四川大學華西公共衛(wèi)生學院分析測試中心出具的安全性檢驗報告，檢驗結(jié)果及結(jié)論如下：（1）急性經(jīng)口毒性試驗，Harpin蛋白質(zhì)對SD大鼠的急性經(jīng)口LD50>5000mg/kg，急性經(jīng)口毒性屬微毒類；（2）急性經(jīng)皮毒性試驗,Harpin蛋白質(zhì)對SD大鼠的急性經(jīng)皮LD50〉5000mg/kg，急性經(jīng)皮毒性屬微毒類；（3）皮膚刺激試驗，Harpin蛋白質(zhì)對家兔皮膚無刺激性;（4）眼刺激試驗，Harpin蛋白質(zhì)對家兔眼粘膜無刺激性；（5）皮膚變態(tài)反應試驗，Harpin蛋白質(zhì)對豚鼠皮膚屬弱致敏物。Harpin信號蛋白的應用優(yōu)勢1、異于傳統(tǒng)農(nóng)化的作用機理獨特，多次使用不會產(chǎn)生抗藥性，對難防病蟲害和疑難雜癥有較好的防效，如病毒病、青枯病、黃萎病等。2、激活作物自身機能,增產(chǎn)效果明顯，附加價值高每季作物噴施3—5次,在減少農(nóng)肥和藥投入的情況下，還可以增產(chǎn)15％—30％。3、持效期長,防病譜廣，減少勞力投入和種植成本一次噴施，持效期可達20—25天，相當于農(nóng)肥和農(nóng)藥的兩次噴施，可降低勞動力成本，同時一藥多防，可減低用藥成本。4、提高農(nóng)產(chǎn)品競爭力提高農(nóng)產(chǎn)品的色澤、香氣、口感和保鮮期,大大提升了農(nóng)產(chǎn)品的商品性，提高農(nóng)產(chǎn)品的競爭力。5、施藥方式簡單，混用性好，使用方便可葉面噴霧、灌根、浸種、拌種、蘸根等。既適用于小型農(nóng)機具噴施,更適合大中型農(nóng)機具及飛機噴施；用于葉面噴施時，僅需噴到即可，有別于傳統(tǒng)農(nóng)藥必須整株透徹噴施；可以及農(nóng)藥化肥混合使用。6、適用所有作物Harpin誘導的是所有植物具有的共同機制，所有植物都有接受Harpin信號的受體和傳遞信號及代謝高表達機制。7、綠色環(huán)保安全無毒，對環(huán)境友好，不破壞生態(tài)，可以保證農(nóng)產(chǎn)品安全，實現(xiàn)農(nóng)業(yè)的綠色增收和綠色發(fā)展.六、HarpinEccs蛋白的田間試驗1、覆蓋區(qū)域和作物種類各地區(qū)試驗效果具體描述試驗地點作物抗病蟲害效果增產(chǎn)幅度運城地區(qū)棉花專家們用“令人震撼”來形容超敏蛋白產(chǎn)品的功效，親自簽署驗產(chǎn)報告,并連同上述試驗結(jié)果,農(nóng)科院幾位專家上書山西省政府主要領(lǐng)導人，希望將該項目落戶在山西,以促使山西的農(nóng)業(yè)快步發(fā)展經(jīng)農(nóng)科院植保所、土肥站、棉花所等部門幾位專家親自嚴格測產(chǎn)，棉花增產(chǎn)幅度達33%以上運城地區(qū)黃瓜、油白菜、芹菜試驗報告未描述經(jīng)嚴格測產(chǎn)驗收，黃瓜增產(chǎn)50％以上，油白菜、芹菜增產(chǎn)20％以上運城地區(qū)聞喜縣小麥、玉米、西瓜、甜瓜、西紅柿、杏、蘋果、梨、大棗除對病蟲害和逆境具有顯著驅(qū)避和誘抗作用外，特別是小麥度過了倒春寒，玉米抗過了嚴重的春旱，瓜果比對照更甜了，并提高了產(chǎn)品的商品性和延長了儲存期小麥產(chǎn)量提高8。7％-13％，玉米的產(chǎn)量提高22。6%以上,西紅柿提高28％，西瓜產(chǎn)量提高28%,甜瓜提高32％,杏提高30%,蘋果、梨、大棗的產(chǎn)量提高25％以上山西榆次山西省農(nóng)科院試驗基地黃瓜、生菜試驗報告未描述經(jīng)嚴格測產(chǎn)，黃瓜增產(chǎn)25%,每畝增產(chǎn)黃瓜900余公斤，生菜增產(chǎn)12％三江源、牧區(qū)草原植被保護和牧區(qū)的人工種植牧草青海日報進行了報道，三江源保護和植被恢復的國家專項第二期計劃中，將我們的超敏蛋白產(chǎn)品列入其中，項目第一期1200萬畝草場恢復完成后的鞏固階段以及其它牧區(qū)也期待超敏蛋白產(chǎn)品的進入。牧草的產(chǎn)量提高了27％至33％湟源縣青稞、小麥、大蔥、西紅柿除對病蟲害和逆境具有顯著驅(qū)避和誘抗作用，并大大提高了產(chǎn)品的商品性。青稞產(chǎn)量提高11.47％，小麥提高15％，大蔥提高19%，西紅柿提高13％河西走廊地區(qū)的特種藥材種植基地和土豆種植基地特種藥材、土豆特種藥材有效成分的產(chǎn)量和品質(zhì)大幅度提升，加工品質(zhì)尤為突出土豆增產(chǎn)大豆21％以上建設(shè)兵團棉花棉花植株明顯驅(qū)避棉鈴蟲，并抗黃萎病產(chǎn)量提高19%—20%麥蓋提縣大棗裂果率減少了80％,商品率大幅度提高產(chǎn)量提高10％—25%湖南水稻試驗報告未描述增產(chǎn)幅度為18%—37%,希望能大量提供該產(chǎn)品雞西市玉米、大豆、水稻在2014年非常風調(diào)雨順的情況下，普通大田的產(chǎn)量也非常高，在這樣的條件下，增產(chǎn)超過5％，已經(jīng)實屬罕見玉米增產(chǎn)11。8％，大豆增產(chǎn)10.4％，水稻增產(chǎn)7。7％齊齊哈爾大豆試驗報告未描述平均增產(chǎn)16.7%，按試驗要求管理的試驗區(qū)(70余畝），增產(chǎn)幅度達27％曲靖陸良煙葉煙葉等級普遍提高一個級別,全體村民用簽字和蓋紅手印出具了相關(guān)證明產(chǎn)量增加24％玉溪市玉米、辣椒、茄子、西芹除對病蟲害和逆境具有顯著驅(qū)避和誘抗作用外產(chǎn)量提高15%至38％普洱茶基地普洱茶提前了收獲期，熟化加工過程更快了，大幅度提升口感和茶香味產(chǎn)量提高30%以上云南北部酒用高粱試驗報告未描述產(chǎn)量提高34％至60%南京油菜、黃瓜、西紅柿、茄子對病蟲害和逆境具有顯著驅(qū)避和誘抗作用，商品率大幅度提高在大雪災過后，使用超敏蛋白產(chǎn)品的油菜，比對照增收47%；正常年景，黃瓜、西紅柿、茄子增產(chǎn)幅度在16%—38％之間2、增產(chǎn)效果下表所列增產(chǎn)效果是在中國各地區(qū)多種農(nóng)作物、植物上所做的試驗比較結(jié)果(參見相關(guān)的大田試驗報告).作物增產(chǎn)效果作物增產(chǎn)效果棉花19％—33%土豆8。27%—36.1％小麥、水稻7.7%-37%辣椒、黃瓜13。7％—50%西紅柿13%-38％茶葉明前茶多采1—2次牧草25％—33％玉米20％—26.1％西瓜、甜瓜28%-32％煙葉24%蘋果、梨、18％-24％葡萄、大棗18%—24％福建茶葉基地左,對照處理，右，Harpin處理，提早茶葉的收獲期,熟化加工過程更快了,大幅度提升口感和香味，多采茶葉1—2次。四川德陽辣椒示范實驗左,對照處理，辣椒掛果少且小，植株長勢較弱；右，Harpin處理，辣椒掛果多而大率高,植株長勢旺盛，增產(chǎn)24%。云南省陸良縣煙草試驗田塊云南省陸良縣煙草試驗田塊,收獲期，左為Harpin處理的煙田使用，煙葉增產(chǎn)達22。6%；右為對照處理煙草長勢成都雙流縣草莓示范實驗左，對照處理，草莓長勢較弱，葉片顏色淡；右，Harpin處理，草莓長勢旺盛，葉片濃綠厚實3、抗病蟲害Harpin信號蛋白能夠有效提高抵御病毒、細菌、真菌等病原菌致病的能力和抗蟲害能力，其中包括至今還沒有有效防治手段的許多難防病蟲病，對為害植物的真菌性病害、細菌性病害和病毒性病害具有較好的防效，特別是對病毒病特效.Harpin在部分作物上藥效試驗結(jié)果作物病毒防治效果棉花坐果率大幅提高,阻止了棉鈴蟲和黃萎病的發(fā)生煙草花葉?。?0％—90%赤星?。?0％-80%黑莖病：60%-80％土豆花葉?。?0％—90%早疫?。?0％-80%晚疫病：50％—90％辣椒花葉?。?0%-90%早疫病:70％—90％晚疫?。?0％—80%黃瓜花葉病:70%-90％枯萎?。?0％-80％霜霉病:50%-70%玉米大斑病：70％-90％小斑病:70％-90%水稻文枯?。?0％—90%稻麴病：60%—80%白葉枯:60％—80％草莓病毒?。?0%—90%白粉病:50％—80%備注：以上實驗數(shù)據(jù)皆摘自于“中國科學院成都生物研究所生物高新技術(shù)實驗基地"和“四川農(nóng)業(yè)科研生物工程中心"所作的田間藥效試驗總結(jié)報告。茄子幼苗試驗經(jīng)Harpin處理的茄子葉面無蚜蟲對照處理的茄子葉面布滿蚜蟲煙草幼苗試驗經(jīng)Harpin處理的煙草葉面無蚜蟲對照處理的煙草葉面布滿蚜蟲煙草花葉病毒病接種試驗清水處理后,接種煙草花葉病毒病Harpin處理后，接種煙草花葉病毒病德陽黃瓜地示范試驗左，對照處理，病蟲害發(fā)生嚴重,植株長勢衰弱；Harpin處理后，長勢旺盛，幾乎無病害害發(fā)生什邡黃瓜示范實驗Harpin處理20天（左）未處理（右）Harpin處理40天(左)和和未處理（右）Harpin處理的黃瓜無病害對照病害嚴重經(jīng)Harpin長勢良好對照處理黃瓜植株,葉面干凈、幾無病蟲害長勢較弱、葉片皺縮，病害較嚴重6.3抗逆境HarpinEccs能促進植物強大的抗逆能力，大大增強植物抵御高溫、嚴寒、干旱等極端氣候及災害的能力。在植物遭受逆境后使用，可以大大提高植株的修復功能，減輕因逆境導致的產(chǎn)量和品質(zhì)的下降。雙流縣草莓示范田左：未經(jīng)Harpin處理的草莓遭水淹后，死棵嚴重，植株矮小，長勢受阻，后期補苗50%;右：經(jīng)Harpin處理的草莓遭水淹后，植株生長良好、健壯，無死棵現(xiàn)象。山西聞喜縣玉米示范田左：未經(jīng)Harpin處理的玉米葉色灰綠、薄,明顯卷葉，植株生長受到影響,抗旱能力顯著減弱，出現(xiàn)明顯減產(chǎn)；右：經(jīng)Harpin處理的玉米葉色深、油綠、厚，無卷葉，植株生長良好、健壯,抗旱能力顯著增強,最后增產(chǎn)效果達24。6％。杜鵑示范試驗左:經(jīng)Harpin處理的杜鵑抗旱能力增強，植株長勢健壯，生長旺盛；右：未經(jīng)Harpin處理的杜鵑抗旱能力較弱,植株生長受到影響，出現(xiàn)死棵現(xiàn)象。攀枝花煙草示范試驗對照藥劑處理致病煙草田塊，2個月后，自動修復能力較差,已經(jīng)較嚴重影響煙草植株生長，葉片畸形、變小、有破碎，葉色不正常，可能影響產(chǎn)量30%Harpin處理高致病煙草田塊,2個月后，已經(jīng)基本修復，煙草植株重新恢復旺盛生長,葉片無畸形，葉色比較正常，病毒病斑得到有效控制，產(chǎn)量恢復正常。6.4提高鮮花商品性促進花卉等觀賞植物塑型、增色和提早花卉植株開花并延長花期6。5激發(fā)種子機能促進根系發(fā)達，讓幼苗早期啟動防御機制，提高種子出苗后的抗性，抵御外界生物和非生物的逆境危害，解決種植出苗不齊、黃花、僵苗等問題。辣椒育苗種子浸種，左為對照；中為國外EDEN公司類似產(chǎn)品HarpinEa處理;右為國氏生物聚谷信使HarpinEccs處理。辣椒育苗種子浸種，左為國外EDEN公司類似產(chǎn)品HarpinEa處理；中和右為國氏生物HarpinEccs處理。七、Harpin信號蛋白使用技術(shù)Harpin誘導和激發(fā)的是所有植物具有的共有機能，所有植物都有接受Harpin信號的受體和傳遞信號及代謝高表達機制,因此，Harpin對所有植物都有效。木本類果樹作物適用作物關(guān)鍵用藥時期使用倍數(shù)作用木本果樹類作物(蘋果、桃、李、檸檬、柑橘、石榴、木瓜、葡萄、獼猴桃、芒果）孕花期稀釋300倍促進光合作用和生殖生長盛花期稀釋300倍提高結(jié)實率，防治落花落果果實膨大期(每月使用一次)稀釋300倍促進果實膨大、營養(yǎng)物質(zhì)積累采摘后稀釋300倍防治病蟲害引起的落葉和延緩葉片的衰老,預防大小年現(xiàn)象豆類作物適用作物關(guān)鍵用藥時期使用倍數(shù)作用豆類作物（豆角、豌豆、蠶豆、黃豆）浸種稀釋300倍，浸種40-60分鐘提高抵御逆境的能力，促進作物根系發(fā)達，提高種植成活率孕花期稀釋300倍促進光合作用和生殖生長盛花期稀釋300倍提高結(jié)莢率和結(jié)實率,提高籽粒飽滿度禾谷類糧食作物適用作物關(guān)鍵用藥時期使用倍數(shù)作用禾谷類糧食作物（水稻、小麥、玉米、高粱)分蘗稀釋300倍促進作物根系發(fā)達，增加分蘗,健壯植株，增加光合作用，提高免疫能力孕穗期稀釋300倍促進生長生長，提高產(chǎn)量，抵御逆境天氣灌漿期稀釋300倍促進灌漿，提高籽粒飽滿度,提高商品性塊根塊莖類作物適用作物關(guān)鍵用藥時期使用倍數(shù)作用塊根塊莖類作物（洋蔥、土豆、芋頭、生姜）苗架期（植株15cm長以后）稀釋