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科学圆桌会·关注春季过敏|北京农学院植物学家:我们研发了防御花粉的新技术

2026-04-01 09:02

来源:新华网

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在北京的春季,柏树,尤其是圆柏、侧柏,是花粉的“主要贡献者”之一,其花粉飘散期通常从3月中上旬持续至4月中下旬。

不过,一场不动声色的花粉“科技防御战”也在上演。今年,我们北京农学院植物科学技术学院研发的“新武器”——一种有机的圆柏花粉固定剂,就早早大显身手,在东城、西城、朝阳、海淀、石景山、丰台以及昌平喷洒投用。

为圆柏雄球花罩上科技“沉降膜”

它是一种食品级高分子有机化合物,喷洒后能包裹住圆柏雄球花,通过重力作用让已经散播的花粉沉降下来,并延迟其散粉约10至12小时。当这种药剂按比例兑入清水中,就会变成一种半透明的黏性液体。

在圆柏散粉高峰期,每一两天用高压水枪喷一次,就能有效沉降、减少散粉数量。我们团队还从圆柏中提取天然成分,使固定剂能抑菌保存,因此它是绿色环保的。

跟传统的喷淋水相比,这种喷剂不会造成花粉四散。我们做过测试:喷施3小时之后,收集树下面沉降下来的花粉,花粉沉降总量是喷水做法的17到20倍,之后及时清扫地面,就能彻底“清除”花粉。

现在,圆柏花粉固定剂已开始在北京主要城区应用。有单位在应用后说,盛花期应用该产品,两天喷一次,喷后第二天,用竹竿拍打树体,没有明显的花粉飘散。有的街道也打来电话,说效果特别好,又增加了产品订购。

与此同时,我们也提出建议,对一些适宜修剪的行道树,可以对外围集中的雄球花进行修剪。就如同理发一样,去一个边,减少雄球花数量。适当修剪、喷施花粉固定剂、清理地面等措施,已经应用到北京市园林绿化局圆柏花粉整体防控方案中。

复盘研发全过程

怎么想起来做柏树雄球花的花粉防控研究的呢?

这还是源自于2022年的3月中旬,当时接到一个电话,邀请我去某个单位座谈,讨论圆柏花粉过敏问题和如何防治。为什么请我呢,说是看到我们开展的其他树种“去雄增雌”的有关研究。

正因为如此,我也觉得应该做些什么,以减少北京春季致敏花粉数量,减轻老百姓的过敏反应。说干就干,回学校我们就开始了相关研究。

一查参考文献,发现关于圆柏的研究非常少,只有几篇关于繁殖方面的论文。而关于圆柏花粉是如何发育的这种基本研究,都没有公开发表的学术论文,更不要提如何防控花粉了。

开展这个研究前,没有想到现在这么多人对圆柏花粉过敏,受到如此大的关注,花粉过敏还成了社会热点问题。后面研究的难度越来越大,团队师生天天或去现场或在实验室。有人调侃,这下好了,压力值先于花粉“爆表”了。

但责任所在,箭已离弦,只能开足马力。大家都说,干就是了!

在北京农学院的校园中,秦岭教授团队仔细观察花粉治理试剂在圆柏雄株上的使用效果。(受访者供图)

我们先在学校里的圆柏雄株树上挂了二维码和采样袋,进行了“一树一档”,包括位置、树体图片、花粉量多少等基本信息。

再就是雄球花的基础性研究。如果把雄球花比作一个大房子,里面的小孢子囊就是其中一个个小房子。一个小小的雄球花里,到底有多少花粉?在体视显微镜下解剖,一瞬间,花粉就从“小房子”散了出来,数量之多震撼到我了。这些单个花粉粒径平均只有24.8微米,就是致敏的“元凶”。

经过不断地讨论,我们制定了圆柏花粉防控的“三部曲”:第一步就是减少雄球花和小孢子囊的形成,瞄准“治本”;第二步是直接让雄球花脱落;第三步是应急,就是快速降低空气中的花粉密度。

通过持续的细胞解剖学和生理生化的分析,我们明确了雄球花原基的分化时期,也就是开始花芽分化的时间节点,学术名词称花芽分化临界点。

这就好比一个“开关”节点,为后续调控雄球花的形成奠定了基础。依此理论,我们研发的“圆柏抑花1号”,2025年中试取得初步效果,能有效使雄球花数量减少80%以上。也就是说,在头一年处理后,第二年春天我们看到树上原本会有100个雄球花,控制后只剩下了20个。目前,我们还在继续中试。

关于专利、安全性等的说明

现在应用的这个花粉固定剂,研发较为成熟了,已经开始以技术秘密的形式进行转化生产。

有些媒体问,我们是否申请了专利,目前还未安排对圆柏花粉固定剂申请专利,因为专利申请的窗口期至少三年,过敏人群等不起。所以,团队一致决定,先推动科研成果落地,让老百姓尽快受益。

秦岭(中)和邢宇(左一)在实验室指导学生进行实验操作。(受访者供图)

关于这个花粉固定剂的安全性,还有一个有趣的插曲。

我们首选了食品级的主原料,同时成膜效果要持续有效,浓度还要合适,价格还要低。都记不得多少次的失败后,终于有几个候选的组合后,我才终于放下心来。

后来,北京市园林绿化局相关人员来实验室调研时,特别反复问起产品成分的安全性。我一着急,当场用手指蘸了一些试剂放进嘴里。大家先是一愣,然后都笑了。

后续就是对花粉和雄球花的针对性研究,包括浓度,喷施时间,喷施量等,最后确定了现在的工作液浓度。第三方检测机构也从产品安全性,以及对植被生物量、盖度及光合作用等影响,给出了良好结果。至此,我们才松了一口气。

但我也知道,这个产品仅仅是应急用的,只能让形成的花粉沉降下来,减少空气中的花粉密度。未来我们希望从根本入手,减少圆柏雄球花的形成基数,有效控制雄花量,通过科技的力量打赢这场“花粉防御战”。

为做好这个成果的转化应用,我和团队的邢宇教授不放心,就在企业现场盯着设备组装,调整生产线。流水线完整“走一遍”的那一天,我们和工人们下班已经是深夜了。连加工企业的技术员都说:你们真是太认真了,服了。

这几天恰是北京圆柏花粉的高发期。我之前几年一直没有过敏,而这两天感到眼睛不舒服,虽然每天用洗眼器冲洗,但由于天天在圆柏树下做试验,也达到了阈值,不得不去医院开了眼药水。团队师生都很心疼我,我也担心学生过敏,但是看到研究应用了并取得效果,真是由衷地感到自豪。

记得从工厂回来的途中,邢老师跟我说,这个成果应用比自己发几篇高水平论文都觉得值。我们都认为,这就是把论文写在了大地上,是件特别有意义的研究。

在这个研究过程中,也接到很多电话咨询,很多人不仅对圆柏,还对蒿草、葎草等过敏,提出了更多需求。我从事板栗雌雄同株的去雄研究有20余年了,已完成深入的分子机制研究和技术应用,不仅能减雄还能增雌。这几年集中到圆柏雄株的花粉控制,可以说是“降维打击”,但也存在许多难点,我们会加快研究、中试、应用的脚步。

看到这么多“过敏星人”,真是感同身受。我也正在考虑如何进行延伸研究,现在已对接并纳入后期的研究计划。期待用科技的力量,守护大家的健康。(作者系北京农学院植物科学技术学院教授、博士生导师秦岭)

【责任编辑:孔令瑶】
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