抗病抗逆，植物也能“打疫苗”

2020年至今，有一个全球人类共同关注的话题，这就是“疫苗”。

在与疾病长期斗争的过程中，人类发现动物自身的免疫机制可以被用来抵抗疾病，于是开发出各种疫苗来保护人和动物。

类似的生物学机制，是否可以被用来帮助植物抵御病虫害的侵扰呢？是否有可能开发出“植物疫苗”呢？

根据FAO的预测，到2050年全球人口总数将达到97亿，而对于粮食的需求将比2013年增长50%。

现代农业最核心的内涵，是通过可持续的方式来弥补不断增长的粮食缺口。可持续农业体系下，生物制剂是最被寄予厚望的有害生物综合治理选项之一。

根据Markets and Markets报告，预计全球生物农药市场的复合年增长率为14.7%，从2020年的43亿美元增长到2025年的85亿美元。

然而，现有大多数生物农药产品受其开发技术的限制，田间表现受环境影响非常大。生物农药效果不稳定，一直是生物农药的最大的痛点。

通过生物诱抗激发植物自身防御体系的抗病、抗虫的植物免疫诱抗药物，已成为生物源农药开发的新热点。

在农业生产应用中，壳寡糖不仅能使作物长势好，植株健壮，光合作用增强，而且在抗逆性、抗病虫害方面也表现出明显效果，所以有稳定而显著的增收效果。因其在农业方面所取得的良好效果，壳寡糖被誉为“植物疫苗”。

在农业方面，利用农业级壳寡糖为原料，海龙元生物的科研人员采用现代生物酶解技术分解、提取，精制而成的壳寡糖肥料，对作物品质的改善和食品营养价值和经济价值的提高有较大的意义。

大量研究表明，壳寡糖可以诱导植物产生广谱的抗性、增强植物的自身防卫能力、抑制多种植物病原微生物的生长，而且其无毒并可被微生物降解，对环境不会产生污染，这使其作为一种新型的绿色农药在农业生产中发挥重要的作用。

1.诱导植物抗性蛋白的产生

研究表明，壳寡糖可诱导植株产生抵御病原物质的抗性蛋白，如几丁质酶、壳聚糖酶和 l，3-葡聚糖酶等。这些酶的底物是真菌细胞壁的主要组分，几丁质酶特别是在与1，3-葡聚糖酶的共同作用下可在体外抑制真菌的生长。壳寡糖诱导出的几丁质酶、壳聚糖酶和1，3-葡聚糖酶彼此之间还有协同效应，以致抗菌作用更为明显。

2.诱导木质素形成

木质素是植物维管组织次生细胞壁的主要组分，它本身抗微生物的降解。大量研究证实，壳寡糖可诱使植物在其受病菌侵染点周围木质化，形成一个物理屏障，从而阻止或延迟病原菌的生长和向周围正常组织扩散，增强植物的抗病力。

3.改变植物的酚类代谢

酚类是杀菌性物质，又是木质素形成的前体，所以植物体内酚类增多，不但自身可以抗病，而且还可促使病原侵染处木质化，因而使植物抗病能力增强。壳寡糖诱导的大豆细胞中酚类组成会迅速变化，如苯丙烷、香豆酸和绿原酸等都明显增加。

4.诱使植物产生愈创葡聚糖

愈创葡聚糖是一种富含1，3-葡萄糖的多聚糖，植物受到病原侵害时，常在细胞间沉积愈创葡聚糖，从而将受菌感染的部位与正常的细胞分割开，与木质化一样，形成物理屏障。

壳寡糖对植物适应性广，亲和性好，无毒无副作用，对人畜无害，能够生物降解，在土壤中不板结土壤，可缓慢降解为小分子碳水化合物，对环境无公害，是一种优良的纯天然生态制剂。

壳寡糖被誉为“植物疫苗”，可见其对作物所起的作用。壳寡糖制剂能使植物抗菌抗病毒能力增强，改变植物生长机理，增强调节系统的免疫功能，从而保证植物的正常生长发育。

参考资料：

杨怀文, 宪代. 植物疫苗有前景[J]. 农药市场信息, 2008(10):1.

许珍. 壳寡糖新型生物农药的研制及应用研究[D]. 华中农业大学, 2012.

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