植物與病原菌相互作用中產(chǎn)生的寡糖素信號(hào)。

在成長(zhǎng)過(guò)程中,，植物同動(dòng)物一樣,，會(huì)受到極端環(huán)境的刺激和昆蟲(chóng)、病原菌等侵襲,。雖然植物不能移動(dòng)躲避,，但在漫長(zhǎng)的進(jìn)化中，它們已逐步形成完備的免疫防御系統(tǒng),。

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(duì)抗雙方的植物細(xì)胞和病原菌就像兩座城池,，都建有堅(jiān)固的城墻——細(xì)胞壁。在對(duì)抗第一階段,，病原菌企圖瓦解植物細(xì)胞壁入侵,，此時(shí)，植物會(huì)分泌出一系列多糖水解酶來(lái)破壞病原菌的細(xì)胞壁,，以消滅病原菌,。這一過(guò)程會(huì)產(chǎn)生很多寡糖類(lèi)物質(zhì)，植物由此啟動(dòng)第一層免疫反應(yīng),，分泌植保素,、PR蛋白等殺傷力較強(qiáng)的物質(zhì)對(duì)抗病原菌，并產(chǎn)生木質(zhì)素等物質(zhì)加厚細(xì)胞壁。

在第二階段,，病原菌受到植物抵御后會(huì)改變戰(zhàn)略,，分泌病毒效應(yīng)蛋白干擾植物的第一層免疫反應(yīng)。當(dāng)然,，植物不會(huì)坐以待斃,，它會(huì)激活第二層免疫反應(yīng)，加速和放大免疫,，增強(qiáng)戰(zhàn)斗力，抵御病原菌入侵,。這時(shí),，病原菌會(huì)繼續(xù)改變戰(zhàn)略，釋放另一種效應(yīng)蛋白繼續(xù)入侵,，而植物也會(huì)進(jìn)一步加強(qiáng)自身防線,，這一過(guò)程會(huì)循環(huán)往復(fù)，直至一方獲勝為止,。

這為科學(xué)家們帶來(lái)啟發(fā)：外源添加植病對(duì)戰(zhàn)過(guò)程的一些寡糖,、蛋白等物質(zhì)，是不是可以激活植物的免疫防御系統(tǒng),，達(dá)到增強(qiáng)植物抗病性的目的呢,？經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期研究，這個(gè)推測(cè)得到了肯定回答,?？茖W(xué)家們發(fā)現(xiàn)了一系列物理、化學(xué)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(dǎo)植物對(duì)寒冷,、干旱等極端天氣進(jìn)行防御，對(duì)病原菌的侵襲產(chǎn)生抗性,。這些因子被定義為誘導(dǎo)子,，也被形象地稱(chēng)為“植物疫苗”。

研究發(fā)現(xiàn),，“植物疫苗”的物質(zhì)來(lái)源十分廣泛,，除了一些滅活的病原菌、效應(yīng)蛋白外,，還包括自然界中一些天然產(chǎn)物,，例如在植物與病原菌互作過(guò)程中產(chǎn)生的寡糖。通過(guò)利用自然界中富含多糖的海藻,、果膠,、微生物等資源，可以大規(guī)模制備得到系列寡糖類(lèi)物質(zhì)，再經(jīng)過(guò)模擬自然界中植物與病原菌互作的情況,，外源噴灑寡糖就可激活植物自身免疫系統(tǒng),，增強(qiáng)抗病性。因此,，“植物疫苗”同人類(lèi)疫苗一樣,，都以預(yù)防為主，通過(guò)激活植物免疫系統(tǒng)來(lái)抵御病原菌入侵,，減少化學(xué)農(nóng)藥的使用,，是一種新型生物農(nóng)藥。

那么,，“植物疫苗”與傳統(tǒng)化學(xué)農(nóng)藥相比有哪些不同呢,？傳統(tǒng)化學(xué)農(nóng)藥直接作用于病原菌，雖然效果明顯,，但可能導(dǎo)致病原菌產(chǎn)生耐藥性,，進(jìn)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(dāng)于通過(guò)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(shì)：使用濃度低、對(duì)人體無(wú)害,、沒(méi)有農(nóng)藥殘留,、不污染環(huán)境；誘導(dǎo)抗病效果顯著,，持效期長(zhǎng),、作用廣譜；病原菌不會(huì)產(chǎn)生抗藥性,，對(duì)不具有致病性的微生物無(wú)影響,，有利于生態(tài)平衡和環(huán)境保護(hù)；此外,，還可以與常規(guī)殺菌劑配套使用,，減少農(nóng)藥使用量。

目前,，科研工作者著力開(kāi)發(fā)多種“植物疫苗”,，包括寡糖、蛋白,、小分子化合物等一系列產(chǎn)品已被研發(fā)并投入實(shí)際應(yīng)用,。近日，中科院大連化物所研究團(tuán)隊(duì)基于在糖工程與植物保護(hù)領(lǐng)域多年研究基礎(chǔ),，創(chuàng)制了一系列高效多糖降解酶,，建立了系列寡糖的制備技術(shù)，并率先提出“糖鏈植物疫苗”概念。他們還與企業(yè)合作,，開(kāi)發(fā)出系列寡糖農(nóng)用制劑,，產(chǎn)品已在山東、陜西,、海南等地多種作物上大面積推廣,，取得了顯著經(jīng)濟(jì)效益與社會(huì)效益。

隨著人們?nèi)找嬷匾暿称钒踩?，不斷呼喚綠色農(nóng)業(yè)生產(chǎn),，相信在全社會(huì)共同努力下，這一新型生物農(nóng)藥會(huì)在我國(guó)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中一顯身手,，為構(gòu)建綠色低碳社會(huì)貢獻(xiàn)力量。

（作者單位：中科院大連化物所）