Harpin信号蛋白介绍与应用概述

Harpin信号蛋白介绍与应用概述Harpin信号蛋白介绍与应用概述/Harpin信号蛋白介绍与应用概述Harpin信号蛋白介绍及其应用概述HarpinHarpin植物信号蛋白介绍及应用概述一、产品开发背景20世纪以来，人类在农业方面取得了巨大的进步，特别是化学农药和化肥的广泛使用为农作物抵御病虫害及其农业增产提供了重要的保障。同时,大量使用农药和化肥导致病虫害抗性增加，农药残留超标，土壤生态恶化，生产投入加大，作物品质和产量下降。我国的农药和肥料使用量为全球平均使用量的2—2.5倍，土壤酸化、盐化严重，土壤有机质和微生物含量少，作物对肥料的吸收和利用率低.农药大量的使用导致病虫害抗性的增加，新农药开发难度增加和投入增大，导致了有些病虫害已经到了无药可防的地步。单纯依赖农用化学品的投入已经很难确保农产品的产量和品质。农产品安全和食品安全成为了世界性的问题。世界各国都在大力发展安全、生态农业，控制传统化肥、农药的用量,减少农药残留和环境污染，保证农产品安全和生态安全，保障农业的可持续“绿色发展”.因此,开发和应用新型、绿色的植保产品，确保农业增产增收和绿色发展已刻不容缓.至今，全世界发现的生物农药和生物农肥中，Harpin信号蛋白是最安全、最有效果的新技术产品.该类产品被称为“植物保护和农产品安全生产上的一次绿色革命”.美国的同类产品获得了美国政府颁发的“总统绿色化学挑战奖"。在中国,自上世纪90年代开始,四川国氏生物科技公司科学家团队及中、美一流科学家和技术专家紧密合作，历时10余年研究,于2005年获得Harpin信号蛋白的原创性发明成果,又经过5年的产业化开发，构建了优选的生产工艺，最终研发出的一类新型、安全、稳定、高效的植保产品—Harpin信号蛋白。至此，四川国氏生物科技有限公司(简称“国氏生物”)拥有了全球领先的Harpin信号蛋白原创性技术成果和自主知识产权.二、了解Harpin信号蛋白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蛋白基因的工程菌发酵获得。2）Harpin蛋白是可以被植物表面细胞受体识别的的天然蛋白,所有的植物表面都存在大量的Harpin蛋白结合受体.3）Harpin蛋白是可以激活植物体内内源信号传导的天然蛋白，是一类广谱的植物机能激活剂。2、产品作用机制传统农药作用机制：通过进入植物体和病原菌体内，杀灭或阻止病原菌生长以达到防治效果。这种传统的机制加速诱导病原菌的耐药性和抗药性，从而加大农药使用量，对土地和环境造成污染，在农作物中经常造成农药残留。传统肥料的作用机制:土地通过大量使用肥料，提高土壤的肥力，供农作物吸收。这种传统的机制不改变作物的吸收利用能力,不改变肥料利用效率低下的问题，造成肥料用量年年增加。过量使用化肥,破坏土壤结构,造成土壤退化及环境污染问题,形成恶性循环。Harpin新机制:Harpin蛋白通过植物体内的共同机制，激发植物固有的生长和防御能力的高水平表达，全面激活植物机能.作为第一信使的Harpin,不进入植物体和病原菌体内，通过植物叶片或根系上细胞表面受体及传导,激活植物细胞内的信号物质，诱导植物多条信号传导途径的基因高水平表达和生物学效应，从而激发植物的“生长发育机能”、“抗逆机能”、“修复机能”和“运输转化机能”.Harpin全面激活植物机能的新机制，不直接杀灭病原菌，病原菌不产生耐药性和抗药性；促进养分吸收和利用，实现农作物增产增收。通过在中国各地区试验比较，可以有效地减少农药使用量（约60—70%），有效地提高肥料的利用效率(约减少肥料30%使用量)，农作物普遍增产10％以上，显著地提高农作物种植的经济效益.Harpin蛋白的功能Harpin信号蛋白作用机制独特,是一种多功效机能激活产品。从内在激活植物的生长机能，显著提高产量和改善品质出芽早、整齐、健壮、长势好；有效提高作物的光合效率;分枝分蘖多，果枝果穗多；提前挂果结实，防止落花落果，提高结实率和成熟度；促进根系发展，大大提高作物对养分的利用率；提升农产品品质，提高作物产量。2、从内在激活作物的防御系统，诱导作物抗病、抗虫和抗不良环境。大大增强作物对病毒、细菌、真菌以及部分虫害和干旱、高温、冻灾等多类型不良气候环境危害的防御能力;显著增强作物对蚜虫、红蜘蛛、螨虫、线虫、介壳虫等的趋避作用和抗性；能大幅度减轻或消除因病原菌、虫害和干旱、高温、冻灾等不良环境对作物造成的危害.3、从内在激发作物强大的修复系统，减少逆境对作物的损失从内在激发作物对病害、虫害和多类型不良环境造成的危害产生强大的修复能力,特别是用于作物的灾后恢复，能较快的促使作物再生、恢复生长发育能力，大大减少灾害造成的损失.4、从内在激活作物的运输转化系统，提高对营养物质的吸收和利用机能从内在激发作物对水分和养分的吸收,加速营养物质向果实和成熟组织的运输和积累,显著提高作物的经济产量和质量，增加干物质的含量，改善产品品质。Harpin蛋白的安全性Harpin是天然蛋白质，无毒，不会对人畜的身体健康造成任何威胁；不进入植物体内，在农产品中无残留;在自然环境下极易分解，在环境中无残留。Harpin不直接杀死或抑制病原物生长，不改变病原生物结构，长期或多次诱导不会使植物病原菌产生抗药性，也不会杀伤害虫的天敌和有益生物，安全无害，对环境友好，保护生物多样性,保持生态平衡。原材料安全:采用精制酵母粉、葡萄糖、维生素等食品级材料以及食品级工程菌发酵的生物工程技术生产产品安全：产品为天然蛋白Harpin蛋白无毒，不会对人畜的身体健康造成任何威胁农产品安全：在环境中无残留Harpin蛋白在直接暴露环境下极易分解,在农产品中无残留生态安全：Harpin蛋白不直接作用于有害生物，不会杀伤害虫的天敌和有益生物,安全无毒，保护生物多样性，对环境友好.由四川大学华西公共卫生学院分析测试中心出具的安全性检验报告，检验结果及结论如下：（1）急性经口毒性试验，Harpin蛋白质对SD大鼠的急性经口LD50>5000mg/kg，急性经口毒性属微毒类；（2）急性经皮毒性试验,Harpin蛋白质对SD大鼠的急性经皮LD50〉5000mg/kg，急性经皮毒性属微毒类；（3）皮肤刺激试验，Harpin蛋白质对家兔皮肤无刺激性;（4）眼刺激试验，Harpin蛋白质对家兔眼粘膜无刺激性；（5）皮肤变态反应试验，Harpin蛋白质对豚鼠皮肤属弱致敏物。Harpin信号蛋白的应用优势1、异于传统农化的作用机理独特，多次使用不会产生抗药性，对难防病虫害和疑难杂症有较好的防效，如病毒病、青枯病、黄萎病等。2、激活作物自身机能,增产效果明显，附加价值高每季作物喷施3—5次,在减少农肥和药投入的情况下，还可以增产15％—30％。3、持效期长,防病谱广，减少劳力投入和种植成本一次喷施，持效期可达20—25天，相当于农肥和农药的两次喷施，可降低劳动力成本，同时一药多防，可减低用药成本。4、提高农产品竞争力提高农产品的色泽、香气、口感和保鲜期,大大提升了农产品的商品性，提高农产品的竞争力。5、施药方式简单，混用性好，使用方便可叶面喷雾、灌根、浸种、拌种、蘸根等。既适用于小型农机具喷施,更适合大中型农机具及飞机喷施；用于叶面喷施时，仅需喷到即可，有别于传统农药必须整株透彻喷施；可以及农药化肥混合使用。6、适用所有作物Harpin诱导的是所有植物具有的共同机制，所有植物都有接受Harpin信号的受体和传递信号及代谢高表达机制。7、绿色环保安全无毒，对环境友好，不破坏生态，可以保证农产品安全，实现农业的绿色增收和绿色发展.六、HarpinEccs蛋白的田间试验1、覆盖区域和作物种类各地区试验效果具体描述试验地点作物抗病虫害效果增产幅度运城地区棉花专家们用“令人震撼”来形容超敏蛋白产品的功效，亲自签署验产报告,并连同上述试验结果,农科院几位专家上书山西省政府主要领导人，希望将该项目落户在山西,以促使山西的农业快步发展经农科院植保所、土肥站、棉花所等部门几位专家亲自严格测产，棉花增产幅度达33%以上运城地区黄瓜、油白菜、芹菜试验报告未描述经严格测产验收，黄瓜增产50％以上，油白菜、芹菜增产20％以上运城地区闻喜县小麦、玉米、西瓜、甜瓜、西红柿、杏、苹果、梨、大枣除对病虫害和逆境具有显著驱避和诱抗作用外，特别是小麦度过了倒春寒，玉米抗过了严重的春旱，瓜果比对照更甜了，并提高了产品的商品性和延长了储存期小麦产量提高8。7％-13％，玉米的产量提高22。6%以上,西红柿提高28％，西瓜产量提高28%,甜瓜提高32％,杏提高30%,苹果、梨、大枣的产量提高25％以上山西榆次山西省农科院试验基地黄瓜、生菜试验报告未描述经严格测产，黄瓜增产25%,每亩增产黄瓜900余公斤，生菜增产12％三江源、牧区草原植被保护和牧区的人工种植牧草青海日报进行了报道，三江源保护和植被恢复的国家专项第二期计划中，将我们的超敏蛋白产品列入其中，项目第一期1200万亩草场恢复完成后的巩固阶段以及其它牧区也期待超敏蛋白产品的进入。牧草的产量提高了27％至33％湟源县青稞、小麦、大葱、西红柿除对病虫害和逆境具有显著驱避和诱抗作用，并大大提高了产品的商品性。青稞产量提高11.47％，小麦提高15％，大葱提高19%，西红柿提高13％河西走廊地区的特种药材种植基地和土豆种植基地特种药材、土豆特种药材有效成分的产量和品质大幅度提升，加工品质尤为突出土豆增产大豆21％以上建设兵团棉花棉花植株明显驱避棉铃虫，并抗黄萎病产量提高19%—20%麦盖提县大枣裂果率减少了80％,商品率大幅度提高产量提高10％—25%湖南水稻试验报告未描述增产幅度为18%—37%,希望能大量提供该产品鸡西市玉米、大豆、水稻在2014年非常风调雨顺的情况下，普通大田的产量也非常高，在这样的条件下，增产超过5％，已经实属罕见玉米增产11。8％，大豆增产10.4％，水稻增产7。7％齐齐哈尔大豆试验报告未描述平均增产16.7%，按试验要求管理的试验区(70余亩），增产幅度达27％曲靖陆良烟叶烟叶等级普遍提高一个级别,全体村民用签字和盖红手印出具了相关证明产量增加24％玉溪市玉米、辣椒、茄子、西芹除对病虫害和逆境具有显著驱避和诱抗作用外产量提高15%至38％普洱茶基地普洱茶提前了收获期，熟化加工过程更快了，大幅度提升口感和茶香味产量提高30%以上云南北部酒用高粱试验报告未描述产量提高34％至60%南京油菜、黄瓜、西红柿、茄子对病虫害和逆境具有显著驱避和诱抗作用，商品率大幅度提高在大雪灾过后，使用超敏蛋白产品的油菜，比对照增收47%；正常年景，黄瓜、西红柿、茄子增产幅度在16%—38％之间2、增产效果下表所列增产效果是在中国各地区多种农作物、植物上所做的试验比较结果(参见相关的大田试验报告).作物增产效果作物增产效果棉花19％—33%土豆8。27%—36.1％小麦、水稻7.7%-37%辣椒、黄瓜13。7％—50%西红柿13%-38％茶叶明前茶多采1—2次牧草25％—33％玉米20％—26.1％西瓜、甜瓜28%-32％烟叶24%苹果、梨、18％-24％葡萄、大枣18%—24％福建茶叶基地左,对照处理，右，Harpin处理，提早茶叶的收获期,熟化加工过程更快了,大幅度提升口感和香味，多采茶叶1—2次。四川德阳辣椒示范实验左,对照处理，辣椒挂果少且小，植株长势较弱；右，Harpin处理，辣椒挂果多而大率高,植株长势旺盛，增产24%。云南省陆良县烟草试验田块云南省陆良县烟草试验田块,收获期，左为Harpin处理的烟田使用，烟叶增产达22。6%；右为对照处理烟草长势成都双流县草莓示范实验左，对照处理，草莓长势较弱，叶片颜色淡；右，Harpin处理，草莓长势旺盛，叶片浓绿厚实3、抗病虫害Harpin信号蛋白能够有效提高抵御病毒、细菌、真菌等病原菌致病的能力和抗虫害能力，其中包括至今还没有有效防治手段的许多难防病虫病，对为害植物的真菌性病害、细菌性病害和病毒性病害具有较好的防效，特别是对病毒病特效.Harpin在部分作物上药效试验结果作物病毒防治效果棉花坐果率大幅提高,阻止了棉铃虫和黄萎病的发生烟草花叶病：70％—90%赤星病：60％-80%黑茎病：60%-80％土豆花叶病：70％—90%早疫病：60％-80%晚疫病：50％—90％辣椒花叶病：70%-90%早疫病:70％—90％晚疫病：70％—80%黄瓜花叶病:70%-90％枯萎病：50％-80％霜霉病:50%-70%玉米大斑病：70％-90％小斑病:70％-90%水稻文枯病：70％—90%稻麴病：60%—80%白叶枯:60％—80％草莓病毒病：70%—90%白粉病:50％—80%备注：以上实验数据皆摘自于“中国科学院成都生物研究所生物高新技术实验基地"和“四川农业科研生物工程中心"所作的田间药效试验总结报告。茄子幼苗试验经Harpin处理的茄子叶面无蚜虫对照处理的茄子叶面布满蚜虫烟草幼苗试验经Harpin处理的烟草叶面无蚜虫对照处理的烟草叶面布满蚜虫烟草花叶病毒病接种试验清水处理后,接种烟草花叶病毒病Harpin处理后，接种烟草花叶病毒病德阳黄瓜地示范试验左，对照处理，病虫害发生严重,植株长势衰弱；Harpin处理后，长势旺盛，几乎无病害害发生什邡黄瓜示范实验Harpin处理20天（左）未处理（右）Harpin处理40天(左)和和未处理（右）Harpin处理的黄瓜无病害对照病害严重经Harpin长势良好对照处理黄瓜植株,叶面干净、几无病虫害长势较弱、叶片皱缩，病害较严重6.3抗逆境HarpinEccs能促进植物强大的抗逆能力，大大增强植物抵御高温、严寒、干旱等极端气候及灾害的能力。在植物遭受逆境后使用，可以大大提高植株的修复功能，减轻因逆境导致的产量和品质的下降。双流县草莓示范田左：未经Harpin处理的草莓遭水淹后，死棵严重，植株矮小，长势受阻，后期补苗50%;右：经Harpin处理的草莓遭水淹后，植株生长良好、健壮，无死棵现象。山西闻喜县玉米示范田左：未经Harpin处理的玉米叶色灰绿、薄,明显卷叶，植株生长受到影响,抗旱能力显著减弱，出现明显减产；右：经Harpin处理的玉米叶色深、油绿、厚，无卷叶，植株生长良好、健壮,抗旱能力显著增强,最后增产效果达24。6％。杜鹃示范试验左:经Harpin处理的杜鹃抗旱能力增强，植株长势健壮，生长旺盛；右：未经Harpin处理的杜鹃抗旱能力较弱,植株生长受到影响，出现死棵现象。攀枝花烟草示范试验对照药剂处理致病烟草田块，2个月后，自动修复能力较差,已经较严重影响烟草植株生长，叶片畸形、变小、有破碎，叶色不正常，可能影响产量30%Harpin处理高致病烟草田块,2个月后，已经基本修复，烟草植株重新恢复旺盛生长,叶片无畸形，叶色比较正常，病毒病斑得到有效控制，产量恢复正常。6.4提高鲜花商品性促进花卉等观赏植物塑型、增色和提早花卉植株开花并延长花期6。5激发种子机能促进根系发达，让幼苗早期启动防御机制，提高种子出苗后的抗性，抵御外界生物和非生物的逆境危害，解决种植出苗不齐、黄花、僵苗等问题。辣椒育苗种子浸种，左为对照；中为国外EDEN公司类似产品HarpinEa处理;右为国氏生物聚谷信使HarpinEccs处理。辣椒育苗种子浸种，左为国外EDEN公司类似产品HarpinEa处理；中和右为国氏生物HarpinEccs处理。七、Harpin信号蛋白使用技术Harpin诱导和激发的是所有植物具有的共有机能，所有植物都有接受Harpin信号的受体和传递信号及代谢高表达机制,因此，Harpin对所有植物都有效。木本类果树作物适用作物关键用药时期使用倍数作用木本果树类作物(苹果、桃、李、柠檬、柑橘、石榴、木瓜、葡萄、猕猴桃、芒果）孕花期稀释300倍促进光合作用和生殖生长盛花期稀释300倍提高结实率，防治落花落果果实膨大期(每月使用一次)稀释300倍促进果实膨大、营养物质积累采摘后稀释300倍防治病虫害引起的落叶和延缓叶片的衰老,预防大小年现象豆类作物适用作物关键用药时期使用倍数作用豆类作物（豆角、豌豆、蚕豆、黄豆）浸种稀释300倍，浸种40-60分钟提高抵御逆境的能力，促进作物根系发达，提高种植成活率孕花期稀释300倍促进光合作用和生殖生长盛花期稀释300倍提高结荚率和结实率,提高籽粒饱满度禾谷类粮食作物适用作物关键用药时期使用倍数作用禾谷类粮食作物（水稻、小麦、玉米、高粱)分蘖稀释300倍促进作物根系发达，增加分蘖,健壮植株，增加光合作用，提高免疫能力孕穗期稀释300倍促进生长生长，提高产量，抵御逆境天气灌浆期稀释300倍促进灌浆，提高籽粒饱满度,提高商品性块根块茎类作物适用作物关键用药时期使用倍数作用块根块茎类作物（洋葱、土豆、芋头、生姜）苗架期（植株15cm长以后）稀释