18世紀70年代，英國醫(yī)生愛德華·琴納發(fā)現(xiàn)了牛痘，人類終于能夠抵御天花病毒，從此開啟了人類疫苗的研究與重大疾病預防的疫苗注射。疫苗的發(fā)現(xiàn)可謂是人類發(fā)展史上一件具有里程碑意義的事件，控制傳染性疾病最主要的手段就是預防，而接種疫苗被認為是最行之有效的措施。此后200年間疫苗家族不斷擴大發(fā)展，目前用于人類疾病防治的疫苗有20多種。
抗原和抗體是免疫學的概念，凡是在體內(nèi)能引起免疫反應的物質(zhì)都是抗原，比如病原體的某些分子結構，如蛋白質(zhì)、多糖等，這些抗原引起機體產(chǎn)生的一類物質(zhì)就是抗體，抗體的作用是對抗這些外來物質(zhì)。很多物質(zhì)都可能成為抗原，比如細菌細胞壁上的糖蛋白分子等等，甚至牛奶中的蛋白質(zhì)分子、花粉、人體自身分泌的某些物質(zhì)如甲狀腺素等都可能成為抗原。
既然人類和動物都具有免疫能力，植物能否像人類一樣接種疫苗，提高抗病能力呢？
“在自然界中，植物經(jīng)常會受到各種病菌的侵染而發(fā)病，但是植物并沒有因此滅絕，這表明植物與人類和動物一樣，具有免疫功能?！?/span>從事了十多年植物免疫系統(tǒng)研究的中國農(nóng)科院植保所研究員邱德文說。當植物體受到病蟲侵入時，會通過釋放植保素、乙烯、水楊酸、茉莉酸以及多酚類物質(zhì)來抵御外來有害生物入侵，植物的這些初始反應如同人類和動物所存在的免疫反應一樣。
那么，植物的免疫防御系統(tǒng)是怎樣工作的呢？以植物抵御病原菌入侵為例，作為對抗雙方的植物細胞和病原菌就像兩座城池，都建有堅固的城墻——細胞壁。
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第一階段
病原菌企圖瓦解植物細胞壁入侵，此時，植物會分泌出一系列多糖水解酶來破壞病原菌的細胞壁，以消滅病原菌。這一過程會產(chǎn)生很多寡糖類物質(zhì)，植物由此啟動第一層免疫反應，分泌植保素PA、PR蛋白等殺傷力較強的物質(zhì)對抗病原菌。
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第二階段
病原菌受到植物抵御后會改變策略，分泌效應蛋白干擾植物的第一層免疫反應。當然，植物不會坐以待斃，它會激活第二層免疫反應，加速和放大免疫，增強戰(zhàn)斗力，通過過敏反應HR導致感染細胞快速壞死，形成壞死隔離區(qū)，阻止病原菌再次入侵附近健康細胞。這時，病原菌會繼續(xù)改變策略，釋放另一種效應蛋白繼續(xù)入侵，而植物也會進一步加強自身防線，產(chǎn)生多糖，形成木質(zhì)素加厚細胞壁。
這為科學家們帶來啟發(fā)：外源添加植病對戰(zhàn)過程的一些寡糖、蛋白、亞磷酸鹽等物質(zhì)，是不是可以激活植物的免疫防御系統(tǒng)，達到增強植物抗病性的目的呢？經(jīng)過長期研究，這個推測得到了肯定回答。
科學家們發(fā)現(xiàn)了一系列物理、化學或生物的因子都能夠激活植物的免疫防御系統(tǒng)，從而誘導植物對寒冷、干旱等極端天氣進行防御、對病原菌的侵襲產(chǎn)生抗性。這些因子被稱為“激發(fā)子“，也被形象地稱為“植物疫苗”。
目前全世界已開發(fā)了多種“植物疫苗”，包括寡糖、蛋白、亞磷酸鹽等一系列產(chǎn)品已投入實際農(nóng)業(yè)生產(chǎn)應用。近年來，國外廣泛使用的“亞磷酸鉀”已成為歐美日澳等大農(nóng)場對付病原菌抗藥性和降低農(nóng)產(chǎn)品農(nóng)殘的秘而不宣的常規(guī)武器和必備的植物營養(yǎng)免疫劑。全世界大量種植者使用和科學試驗表明亞磷酸鉀預防植物病害如細菌性潰瘍病、角斑病和褐斑病與真菌性霜霉病、疫霉和腐霉根腐病等是非常有效的。
番禺苦瓜上表現(xiàn)
筆者2015年2月從加州首府Sacramento驅(qū)車一直向南到Fresno縣長達200公里的中央谷Central Valley（美國加州最大的水果生產(chǎn)帶）一路參觀果園（杏仁、開心果、葡萄、油桃和柑橘）和拜訪農(nóng)資零售服務（Lyman/Tremont）、水溶肥生產(chǎn)廠（CAF），發(fā)現(xiàn)各個農(nóng)場都在使用亞磷酸鉀這個產(chǎn)品，CAF水肥廠給我們介紹說 “亞磷酸鉀是他們銷量最大的幾個產(chǎn)品之一”。這也是觸動筆者為什么要在國內(nèi)推廣使用亞磷酸鉀的起因。
美國杏樹上使用
筆者2016年初從英國Solufeed公司引進攀騰?Potentate（亞磷酸鉀），通過小桔燈團隊近兩年在柑橘上開展了大量的研究試驗包括可混性、安全性和田間藥效試驗，總結出柑橘全程潰瘍病解決方案及其攀騰?配套使用技術，南寧武鳴越來越多的沃柑農(nóng)場使用攀騰?預防潰瘍病取得了很好的效果，沃柑新梢、幼果得到了很好保護與快速老熟，潰瘍病的擴散蔓延得到了有效的控制，而攀騰也獲到了廣泛的好評和良好的用戶體驗。南寧大熱門農(nóng)場（目前種植5000畝沃柑）是南寧最早使用攀騰的果場之一，全年使用5-6次，不但對作物安全，而且到今年8月份全園幾乎很難找到潰瘍病斑和紅蜘蛛，無論葉片還是果上。
柑橘上表現(xiàn)
攀騰?(亞磷酸鉀)為什么會有如此神奇的表現(xiàn)？讓我們近距離來認識亞磷酸鉀的抗菌防病免疫機理。
當病原菌人侵時，亞磷酸激發(fā)植物細胞膜上受體對病菌的反應信號加強；
mRNA信息轉(zhuǎn)錄使植物細胞產(chǎn)生抗毒素或植保素(PA)，分泌裂解酶(POD、PPO、幾丁質(zhì)酶、葡聚糖酶等)，使病原菌死亡；
同時發(fā)出信號呼吁其它尚未受侵襲的細胞啟動防御系統(tǒng)(SAR)，產(chǎn)生PR蛋白，繼而產(chǎn)生多糖形成木質(zhì)素，以加強細胞壁厚度，阻止病原菌入侵；
并通過過敏反應HR導致感染細胞快速壞死以形成隔離區(qū)，以隔止病原菌再次入侵。
植物疫苗與傳統(tǒng)化學農(nóng)藥相比有哪些不同呢？ 植物免疫誘抗劑市場前景如何？
傳統(tǒng)化學農(nóng)藥直接作用于病原菌，雖然效果明顯，但可能導致病原菌產(chǎn)生耐藥性和抗藥性，進而需要不斷加大劑量控制病害，造成環(huán)境污染和農(nóng)藥殘留。“植物疫苗”相當于通過為植物注射疫苗提高其免疫抗病能力，因此具有諸多優(yōu)勢：使用劑量低、對人體無害、沒有農(nóng)藥殘留、不污染環(huán)境；誘導抗病效果顯著、持效期長、作用廣譜；病原菌不會產(chǎn)生抗藥性，對不具有致病性的微生物無影響，有利于生態(tài)平衡和環(huán)境保護；此外，還可以與常規(guī)殺菌劑配套使用，減少化學農(nóng)藥使用量。
植物免疫誘抗劑及其配套技術在綠色防控和作物健康管理體系中將會發(fā)揮越來越重要的作用。隨著我國肥料農(nóng)藥雙減行動計劃的推行和農(nóng)藥行業(yè)朝著綠色、高效、低污染方向發(fā)展，“植物疫苗”將成為當前生物農(nóng)藥發(fā)展的制高點和農(nóng)作物病蟲害綠色防控與作物健康管理的重要手段，植物免疫誘抗劑市場前景廣闊！
甘蔗上表現(xiàn)
本文作者 陸元丁 廣州綠旺農(nóng)業(yè)科技有限公司總經(jīng)理，之前在德國拜耳、諾普信、海利爾等知名大型農(nóng)藥制劑企業(yè)任職，對化合物的研究和植物營養(yǎng)方面有很深的造詣和獨特的見解，特別是國際上最新的作物解決方案，并受聘于很多特大型香蕉、柑橘基地，作為技術顧問，服務面積超過20萬畝。
