植物免疫性的应用

作者：陈任芳 副研究员/电话：(03)852-1108转390

前 言

植物体是否也有免疫功能? 如同动物和人类一样也能产生抗体来抵抗病原菌呢?植物体中是否也存在与动物类似的免疫系统，直到最近几年才获得了确定的答案。其实，植物在长期演化过程中，已形成了许多可抵抗病原生物侵袭的能力和特性，植物由于没有哺乳动物的移动防卫细胞和适应性免疫反应，必须依靠每一个细胞的先天免疫力以及由感染点发送信号至植物内各处来进行免疫。

早在100多年前，科学家就已经观察到对植物接种致病性病原菌及一些病原菌产物可以使植物产生对相关病害抗性的现象，在病原菌入侵后植物会由被入侵部分发出信号传播到其他未被感染的部分，通过这种信号传达的方式来诱导整个植物体产生抗性，而达到抵抗病害的目的。因此，详细了解植物免疫系统的复杂机制对防治病虫害是非常重要，对于农业发展具有重大意义。

植物免疫模式

植物的第一道防线为厚厚的细胞壁，其外覆盖一层表皮层，类似人类的皮肤，如果病原菌透过伤口方式穿透这一层屏障，植物细胞表面或内部的免疫反应接受器就可以被感应到。植物本身皆具有可抵御大至物种间、小至病毒等生物体侵害的能力，植物在与病原菌在长期的斗争过程中，而进化出了自己独特的免疫系统。当植物受到病原菌的攻击时，叶子会向根部发现求救信号，根部接收到求救信号后也会立即作出反应，分泌出一种携带有益菌类的酸性物质解围。而这些求信号可能是亚磷酸、水杨酸、茉莉酸、苹果酸等，所有植物都可以合成，但是只能是在特殊的情况下或为了某种特殊目的。

植物抗病物质

植物抵御生物侵害的方法很多，其中之一就是产生一系列具有多种功能的抗菌蛋白、酵素及化学物质等。自20世纪50年代以来，国内外学者研究发现某些微生物（根圈萤光细菌、枯草杆菌、芽孢杆菌、木霉菌或胶状青霉菌、无病原性病原菌）或化学物质（水杨酸、茉莉花酸、亚磷酸、苹果酸、抗菌胜肽(蛋白)、多糖或寡糖）能刺激植物启动防御系统，产生抗生物质对抗入侵的病原菌。

目前国内已被应用较多的抗病物质如下：

一、功能性微生物：

1. 促进植物生长根栖微生物 (PGPM)：聚集于植物根圈部位，能激发植物的免疫力，以抵抗植物病原的侵染，降低植物病害的之发病率或罹病程度。帮助作物养分吸收、促进生长、增加产量，此類菌种如固氮细菌、菌根菌、萤光细菌、链霉菌、枯草杆菌、木霉菌及促进植物生长根栖细菌(PGPR)群等。
2. 有益微生物：可寄生于病原菌、产生抗生物质抑制病原生长，诱导植物产生系统性抗性，此類菌种如萤光细菌、链霉菌、枯草杆菌及木霉菌等。

二、甲壳素

甲壳素(Chitin，又名几丁质、甲壳质或壳多糖)、甲聚糖(Chitosan，又名几丁聚糖、壳胺糖，一个更水溶性的纤维质衍生物，也称甲壳素)，是一种由虾、蟹、昆虫等甲壳类或魔菇类所萃取的天然高分子物质，可作为活性信号分子，迅速激发植物的防卫反应，启动防御系统，具有促进植物根茎叶生长，刺激乙烯之生成及抵抗病害入侵的功效，间接达成防治病虫害的效果，亦可作为有机肥料。甲壳素是链霉菌所喜爱的物质，可促进链霉菌繁殖，而达抑制病害效果。

三、亚磷酸

亚磷酸是植物体内普遍存在的一种小分子酚类物质，可启动植物防御系统加速植物抗御素、酚化合物、或其他抗病物质的产生与量的累积。田间试验显示，亚磷酸对酪梨根腐病、柑橘疫病、葡萄露菌病、莴苣与十字花科露菌病的防治有良好的防治效果，目前已普遍被农民用于多种作物疫病与露菌病的田间防治。

应用植物免疫性开发生物源农药

利用此类物质开发应用预防病虫害，就如同人与动物施打预防针一样，在特定病原菌入侵植物时，植物本身即可辨识受侵害而立即启动防御系统，产生抗生物质（通称植物防御素）与病原菌打仗；植物抗御素对病原菌的菌丝生长与产孢具干扰与抑制作用，有直接保护寄主的功效，抵抗病原菌的入侵，时效常可达数周至一年之久。因为它的功能类似医用和兽用的疫苗，在中国大陆即有植物疫苗之称。植物疫苗就是利用植物自身具备的抗病虫防御能力，以无致病力病原菌或化学物质为主要原料来开发生物源农药，应用于农作物生产，进而诱导和激发作物的免疫能力，达到抗病虫害的目的，这些物质容易被土壤微生物迅速分解，且诱导植物所产生的抗性成分是植物代谢的正常物质，对人畜安全、无残留，诱导的抗病性强、抗病持续时间长、长期多次使用亦不会造成病原菌产生抗药性，同时有促进植物生长和提高品质功能，相较传统化学农药都是直接杀灭病原菌，使病原菌的抗药性不断增加，而植物自身的抗病机制却逐渐削弱、钝化、丧失。

结 语

应用植物免疫性所开发的生物源资材则是对环境友好、无污染、发展前景广阔的新一类生物性农药。然而免疫系统虽可为植物提供强而有力的保护，远离病原菌的侵害，但这种抗病激发物质必须预先施用始能有效地诱发植物系统性抗病反应，同时必须要有一段植物被激发抗病的时间，才能达防病效果，且当免疫系统的作用对病原菌反应过度时，则有可能阻碍植物生长，对植物反而有危害，且不同抗病物质在不同植物上有程度不一的抗病能力，故须选择适当的抗病物资适度使用，才可减少病害发生。

原文同步刊载于花莲区农业改良场农业专讯82期｜全文pdf档