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近距离认识植物疫苗

来源：花匠小妙招时间：2024-11-23 12:38

18世纪70年代，英国医生爱德华·琴纳发现了牛痘，人类终于能够抵御天花病毒，从此开启了人类疫苗的研究与重大疾病预防的疫苗注射。疫苗的发现可谓是人类发展史上一件具有里程碑意义的事件，控制传染性疾病最主要的手段就是预防，而接种疫苗被认为是最行之有效的措施。此后200年间疫苗家族不断扩大发展，目前用于人类疾病防治的疫苗有20多种。

抗原和抗体是免疫学的概念，凡是在体内能引起免疫反应的物质都是抗原，比如病原体的某些分子结构，如蛋白质、多糖等，这些抗原引起机体产生的一类物质就是抗体，抗体的作用是对抗这些外来物质。很多物质都可能成为抗原，比如细菌细胞壁上的糖蛋白分子等等，甚至牛奶中的蛋白质分子、花粉、人体自身分泌的某些物质如甲状腺素等都可能成为抗原。

既然人类和动物都具有免疫能力，植物能否像人类一样接种疫苗，提高抗病能力呢？

“在自然界中，植物经常会受到各种病菌的侵染而发病，但是植物并没有因此灭绝，这表明植物与人类和动物一样，具有免疫功能。”从事了十多年植物免疫系统研究的中国农科院植保所研究员邱德文说。当植物体受到病虫侵入时，会通过释放植保素、乙烯、水杨酸、茉莉酸以及多酚类物质来抵御外来有害生物入侵，植物的这些初始反应如同人类和动物所存在的免疫反应一样。

那么，植物的免疫防御系统是怎样工作的呢？以植物抵御病原菌入侵为例，作为对抗双方的植物细胞和病原菌就像两座城池，都建有坚固的城墙——细胞壁。

第一阶段

病原菌企图瓦解植物细胞壁入侵，此时，植物会分泌出一系列多糖水解酶来破坏病原菌的细胞壁，以消灭病原菌。这一过程会产生很多寡糖类物质，植物由此启动第一层免疫反应，分泌植保素PA、PR蛋白等杀伤力较强的物质对抗病原菌。

第二阶段

病原菌受到植物抵御后会改变策略，分泌效应蛋白干扰植物的第一层免疫反应。当然，植物不会坐以待毙，它会激活第二层免疫反应，加速和放大免疫，增强战斗力，通过过敏反应HR导致感染细胞快速坏死，形成坏死隔离区，阻止病原菌再次入侵附近健康细胞。这时，病原菌会继续改变策略，释放另一种效应蛋白继续入侵，而植物也会进一步加强自身防线，产生多糖，形成木质素加厚细胞壁。

这为科学家们带来启发：外源添加植病对战过程的一些寡糖、蛋白、亚磷酸盐等物质，是不是可以激活植物的免疫防御系统，达到增强植物抗病性的目的呢？经过长期研究，这个推测得到了肯定回答。

科学家们发现了一系列物理、化学或生物的因子都能够激活植物的免疫防御系统，从而诱导植物对寒冷、干旱等极端天气进行防御、对病原菌的侵袭产生抗性。这些因子被称为“激发子“，也被形象地称为“植物疫苗”。

目前全世界已开发了多种“植物疫苗”，包括寡糖、蛋白、亚磷酸盐等一系列产品已投入实际农业生产应用。近年来，国外广泛使用的“亚磷酸钾”已成为欧美日澳等大农场对付病原菌抗药性和降低农产品农残的秘而不宣的常规武器和必备的植物营养免疫剂。全世界大量种植者使用和科学试验表明亚磷酸钾预防植物病害如细菌性溃疡病、角斑病和褐斑病与真菌性霜霉病、疫霉和腐霉根腐病等是非常有效的。

番禺苦瓜上表现

笔者2015年2月从加州首府Sacramento驱车一直向南到Fresno县长达200公里的中央谷Central Valley（美国加州最大的水果生产带）一路参观果园（杏仁、开心果、葡萄、油桃和柑橘）和拜访农资零售服务（Lyman/Tremont）、水溶肥生产厂（CAF），发现各个农场都在使用亚磷酸钾这个产品，CAF水肥厂给我们介绍说 “亚磷酸钾是他们销量最大的几个产品之一”。这也是触动笔者为什么要在国内推广使用亚磷酸钾的起因。

美国杏树上使用

笔者2016年初从英国Solufeed公司引进攀腾®Potentate（亚磷酸钾），通过小桔灯团队近两年在柑橘上开展了大量的研究试验包括可混性、安全性和田间药效试验，总结出柑橘全程溃疡病解决方案及其攀腾®配套使用技术，南宁武鸣越来越多的沃柑农场使用攀腾®预防溃疡病取得了很好的效果，沃柑新梢、幼果得到了很好保护与快速老熟，溃疡病的扩散蔓延得到了有效的控制，而攀腾也获到了广泛的好评和良好的用户体验。南宁大热门农场（目前种植5000亩沃柑）是南宁最早使用攀腾的果场之一，全年使用5-6次，不但对作物安全，而且到今年8月份全园几乎很难找到溃疡病斑和红蜘蛛，无论叶片还是果上。

柑橘上表现

攀腾®(亚磷酸钾)为什么会有如此神奇的表现？让我们近距离来认识亚磷酸钾的抗菌防病免疫机理。

当病原菌人侵时，亚磷酸激发植物细胞膜上受体对病菌的反应信号加强；

mRNA信息转录使植物细胞产生抗毒素或植保素(PA)，分泌裂解酶(POD、PPO、几丁质酶、葡聚糖酶等)，使病原菌死亡；

同时发出信号呼吁其它尚未受侵袭的细胞启动防御系统(SAR)，产生PR蛋白，继而产生多糖形成木质素，以加强细胞壁厚度，阻止病原菌入侵；

并通过过敏反应HR导致感染细胞快速坏死以形成隔离区，以隔止病原菌再次入侵。

植物疫苗与传统化学农药相比有哪些不同呢？植物免疫诱抗剂市场前景如何？

传统化学农药直接作用于病原菌，虽然效果明显，但可能导致病原菌产生耐药性和抗药性，进而需要不断加大剂量控制病害，造成环境污染和农药残留。“植物疫苗”相当于通过为植物注射疫苗提高其免疫抗病能力，因此具有诸多优势：使用剂量低、对人体无害、没有农药残留、不污染环境；诱导抗病效果显著、持效期长、作用广谱；病原菌不会产生抗药性，对不具有致病性的微生物无影响，有利于生态平衡和环境保护；此外，还可以与常规杀菌剂配套使用，减少化学农药使用量。

植物免疫诱抗剂及其配套技术在绿色防控和作物健康管理体系中将会发挥越来越重要的作用。随着我国肥料农药双减行动计划的推行和农药行业朝着绿色、高效、低污染方向发展，“植物疫苗”将成为当前生物农药发展的制高点和农作物病虫害绿色防控与作物健康管理的重要手段，植物免疫诱抗剂市场前景广阔！