植物基因活化劑在農作物中的抗病功效

唐湫鑰

（重慶優(yōu)勝科技發(fā)展有限公司，重慶 400010）

植物基因活化劑是一種新型的植物生長調節(jié)劑，是重慶優(yōu)勝科技發(fā)展有限公司的專利產(chǎn)品，其主要成分為蕓苔素內酯、茉莉酸甲酯、水楊酸和亞麻酸。該產(chǎn)品問世十多年以來，已在國內外各地的多種植物上進行了正規(guī)試驗和大面積推廣應用，試驗結果顯示，植物基因活化劑除了可均衡調節(jié)作物的生長發(fā)育、提高產(chǎn)量、改善品質外，還在作物抗病中具有顯著功效。試驗研究發(fā)現(xiàn)，噴施植物基因活化劑后，植物體內其防御體系酶（PAL、PO、PPO和SOD）和鈣調素的含量及活性提高[1]。植物基因活化劑的成分茉莉酸、水楊酸是植物體內主要的2個防御信號途徑，也是研究比較多的2個信號途徑[2]，而油菜素內酯可提高植物對多種病原物的抗性[3]。筆者從植物的抗病機理方面闡述了植物基因活化劑的抗病功效，旨在為植物基因活化劑更大范圍的推廣應用提供理論依據(jù)。

1 植物基因活化劑增強植物抗病的作用機理

1.1 植物的抗病機理

植物在長期進化過程中，已逐漸形成一系列復雜的抗病機制來抵抗病原菌的侵害。超敏反應（Hypersensitive response,HR）和系統(tǒng)獲得性抗性（Systematic acquired resistance,SAR）是植物產(chǎn)生的具有普遍性的2種抗病機制[4]。前者通過誘導病原物侵染處的局部細胞死亡來阻止病原物進一步擴散，后者需要信號分子參與植物防御系統(tǒng)的信號轉導[5]。在植物體內，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)并且研究較多的信號分子包括水楊酸、茉莉酸以及乙烯等。這些信號分子通過調節(jié)酶的活性和誘導病程相關蛋白（pathogenesis-related proteins，PR蛋白）的合成來提高植物抗性[6]。

1.2 誘導植物抗病性酶的活性提高

植物防御性酶包括超氧化物歧化酶（SOD）、苯丙氨酸解氨酶（PAL）、過氧化物酶（PO）、多酚氧化酶（PPO）。PAL酶是植物抗病反應次生代謝途徑的關鍵酶和限速酶[7]，它參與植物次生抗病物質（植保素、木質素和酚類物質）的合成和積累；SOD酶歧化超氧物陰離子自由基生成過氧化氫和分子氧，可保護細胞免受活性氧和自由基的損傷[8]；PO酶可催化合成殺菌物質，提高木質素、木栓成的生物合成，參與乳突形成核顆粒狀沉淀物的積累，從而構成植物的一般抗病性和非專化抗病性[9]；PPO酶是酚類物質氧化的主要酶，它在植物的光合作用、抗病蟲害以及花色的形成中起一定作用[10]。這些酶通過促進植物細胞壁強化，抑制病原菌的生長活性等方面來加強植物的防御體制，并可通過多種因素（如內源激發(fā)因子水楊酸、茉莉酸等）誘導調控。

1.3 誘導PR蛋白的合成

病程相關蛋白（pathogenesis-related proteins，PR蛋白）被認為參與植物對各種微生物病原菌的誘導抗性[3]，它們可被內源激發(fā)因子所誘導，內源激發(fā)因子包括乙烯、水楊酸和其他激素[11]。許多研究表明，PR蛋白有抗細菌和抗真菌的活性[12]，PR蛋白最先在植物遭受侵染的部位周圍形成[13]。體外抑菌試驗、組織學觀察和轉基因植株試驗結果均證實了PR蛋白在誘導抗病中的作用[11]。

2 基因活化劑的抗病功效

各類試驗表明，基因活化劑在番茄、棉花、煙草、水稻等植物上施用均可以提高植株的抗病性[14-17]。棉花黃萎病是真菌侵染性病害，棉株噴施基因活化劑后抵抗力增強，蕾鈴脫落減少[15]，病害可得到有效控制和減輕[16]?；蚧罨瘎┖托滦蜌⒕鷦⑼；旌弦鹤⑸浞乐畏亚嗫莶【哂酗@著的效果，對所測試的124株番茄病株進行注射后全部復活[14]。用奇菌植物基因活化劑及在其基礎上研制出的新產(chǎn)品——比施壯進行的防治煙草花葉病毒病的田間試驗結果表明，比施壯可阻斷病毒病途經(jīng)，激活煙草的抗病基因，對控制煙草花葉病和促進煙草生長有良好的應用效果[18]。植物基因活化劑還可緩解草甘膦、2,4-D、2,4-D丁酯、農樂利、苯磺隆等農藥和除草劑的藥害，解除農田因大量施用除草劑造成的傷害[19]。另外，基因活化劑可有效地控制噴施三唑磷乳油對煙草植株帶來的藥害，同時由于葉綠素含量增加，光合效率提高，促使煙葉受害部位黃斑淡化，逐漸轉綠，煙葉質量提高，并且對煙草花葉病害有明顯的抑制效果[20]。

3 植物基因活化劑的應用前景

相關試驗表明基因活化劑在提高作物抗性方面確有實效。有研究發(fā)現(xiàn)植物基因活化劑是通過誘導植物的信號系統(tǒng)，啟動植株體內防御酶系的表達[1]，從而提高植物抗病、抗逆能力。除此之外，已有研究表明基因活化劑的內含成分蕓苔素內酯、水楊酸和茉莉酸甲酯均可影響植物體內代謝系統(tǒng)，提高植物自身免疫能力[3,21-24]。外源茉莉酸甲酯誘導植物體內重要防御酶的活性[25]，水楊酸通過調節(jié)酶活性和誘導PR蛋白來增強植物免疫能力?；蚧罨瘎┘幸陨铣煞种π?，作用于提高植物抗性的機理，也值得更進一步細致研究?；蚧罨瘎┳鳛橐环N新型的環(huán)保型植物多功能調節(jié)劑，加之其十多年來積累的大田應用實效，可為植物生長調節(jié)劑市場帶來一股全新力量，為農業(yè)生產(chǎn)帶來更大效益。

[1]楊家書,魏松紅,劉志恒,等.奇茵——植物基因活化劑對番茄植株防御酶系活性變化的影響[J].農藥,2002,41(7):38-39.

[2]徐剛,姚銀安.水楊酸、茉莉酸和乙烯介導的防衛(wèi)信號途徑相互作用的研究進展[J].生物學雜志,2009,26(1):48-51.

[3]陳士云,宋冬林,楊寶玉.誘導植物抗病的幾種化合物及其抗病機理[J].中國生物工程雜志,2003,23(9):40-44.

[4]饒力群,官春云,羅澤民.過氧化氫、水楊酸與植物抗病性關系的研究進展[J].湖南農業(yè)大學學報,2000,26(1):9-14.

[5]張艷秋,崔崇士.植物系統(tǒng)獲得性抗性研究進展[J].東北農業(yè)大學學報,2008,39(12):113-117.

[6]杜良成,王鈞.病原相關蛋白及其在植物抗病中的作用[J].植物生理學通訊,1990(4):1-6.

[7]曾永三,王振中.苯丙氨酸解氨酶在植物抗病反應中的作用[J].仲愷農業(yè)技術學院學報,1999,12(3):56-65.

[8]馬旭俊,朱大海.植物超氧化物歧化酶（SOD）的研究進展[J].遺傳,2003,25(2):225-231.

[9]蔣選利,李振岐,康振生.過氧化物酶與植物抗病性研究進展[J].西北農林科技大學學報:自然科學版,2001,29(6):124-129.

[10]王曼玲,胡中立,周明全,等.植物多酚氧化酶的研究進展[J].植物學通報,2005,22(2):215-222.

[11]王勇剛,曾富華,吳志華,等.植物誘導抗病與病程相關蛋白[J].湖南農業(yè)大學學報:自然科學版,2002,28(2):177-182.

[12]Edreva A.Pathogenesis-related proteins:research progress in the last 15 years[J].Gen Appl Plant Physiol,2005,31(2):105-124.

[13]林麗,張春宇,李楠,等.植物抗病誘導劑的研究進展[J].安徽農業(yè)科學,2006,34(22):5912-5914.

[14]陳錫院.菌立停、奇茵植物基因活化劑混合液防治番茄青枯病初報[J].廣西農業(yè)科學,2005,36(4):356-357.

[15]楊發(fā)琴.植物基因活化劑對棉花病害防效試驗[J].農村科技,2010(11):23.

[16]鄧先明,秦森榮,劉光珍,等.基因活化劑增強棉花對黃萎病的抗性研究初報[C].中國植物保護學會第八屆全國委員代表大會暨21世紀植物保護發(fā)展戰(zhàn)略學術研討會,2001.

[17]李偉,秦森榮.植物基因活化劑對水稻增產(chǎn)作用和防治紋枯病的效果[C].中國植物保護學會第八屆全國會員代表大會暨21世紀植物保護發(fā)展戰(zhàn)略學術研討會,2001.

[18]伍小良,丁偉,劉榮華,等.基因活化劑對煙草花葉病控制作用的研究[C].科技創(chuàng)新與綠色植保——中國植物保護學會2006學術年會論文集,2006.

[19]張格成,張人慶.綠色食品產(chǎn)業(yè)革命與植物基因活化劑[C].新世紀(首屆)全國綠色環(huán)保農藥技術論壇暨產(chǎn)品展示會議論文集,2002.

[20]張人慶.植物基因活化劑緩解煙草受三唑磷藥害效果[J].農藥,2002,41(10):40.

[21]Rasin I.Role of salicylic acid in plants[J].Plant Physiol.,1992(99):799-803.

[22]蔡新忠,鄧重.植物系統(tǒng)性獲得抗病性的產(chǎn)生機理和途徑[J].植物保護學報,1999,26(1):83-90.

[23]吳文華,潘瑞熾.茉莉酸甲酯對水稻幼苗葉片中碳水化合物含量及苯丙氨酸解氫酶活性的影響[J].植物生理學通訊,1997,33(3):178-180.

[24]吳勁松,種康.茉莉酸作用的分子生物學研究[J].植物學通報,2002,19(2):164-170.

[25]張智慧,聶燕芳,何磊,等.外源茉莉酸甲酯誘導水稻抗瘟性相關防御酶和內源水楊酸的變化[J].植物病理學報,2010(4):395-403.