植物基因活化劑在農(nóng)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(zhǎng)調(diào)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(nèi)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(guó)內(nèi)外各地的多種植物上進(jìn)行了正規(guī)試驗(yàn)和大面積推廣應(yīng)用，試驗(yàn)結(jié)果顯示，植物基因活化劑除了可均衡調(diào)節(jié)作物的生長(zhǎng)發(fā)育、提高產(chǎn)量、改善品質(zhì)外，還在作物抗病中具有顯著功效。試驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，噴施植物基因活化劑后，植物體內(nèi)其防御體系酶（PAL、PO、PPO和SOD）和鈣調(diào)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(nèi)主要的2個(gè)防御信號(hào)途徑，也是研究比較多的2個(gè)信號(hào)途徑[2]，而油菜素內(nèi)酯可提高植物對(duì)多種病原物的抗性[3]。筆者從植物的抗病機(jī)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(yīng)用提供理論依據(jù)。

1 植物基因活化劑增強(qiáng)植物抗病的作用機(jī)理

1.1 植物的抗病機(jī)理

植物在長(zhǎng)期進(jìn)化過程中，已逐漸形成一系列復(fù)雜的抗病機(jī)制來抵抗病原菌的侵害。超敏反應(yīng)（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(jī)制[4]。前者通過誘導(dǎo)病原物侵染處的局部細(xì)胞死亡來阻止病原物進(jìn)一步擴(kuò)散，后者需要信號(hào)分子參與植物防御系統(tǒng)的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)[5]。在植物體內(nèi)，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)并且研究較多的信號(hào)分子包括水楊酸、茉莉酸以及乙烯等。這些信號(hào)分子通過調(diào)節(jié)酶的活性和誘導(dǎo)病程相關(guān)蛋白（pathogenesis-related proteins，PR蛋白）的合成來提高植物抗性[6]。

1.2 誘導(dǎo)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(yīng)次生代謝途徑的關(guān)鍵酶和限速酶[7]，它參與植物次生抗病物質(zhì)（植保素、木質(zhì)素和酚類物質(zhì)）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(hù)細(xì)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(zhì)，提高木質(zhì)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(gòu)成植物的一般抗病性和非專化抗病性[9]；PPO酶是酚類物質(zhì)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(jìn)植物細(xì)胞壁強(qiáng)化，抑制病原菌的生長(zhǎng)活性等方面來加強(qiáng)植物的防御體制，并可通過多種因素（如內(nèi)源激發(fā)因子水楊酸、茉莉酸等）誘導(dǎo)調(diào)控。

1.3 誘導(dǎo)PR蛋白的合成

病程相關(guān)蛋白（pathogenesis-related proteins，PR蛋白）被認(rèn)為參與植物對(duì)各種微生物病原菌的誘導(dǎo)抗性[3]，它們可被內(nèi)源激發(fā)因子所誘導(dǎo)，內(nèi)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(xì)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(yàn)、組織學(xué)觀察和轉(zhuǎn)基因植株試驗(yàn)結(jié)果均證實(shí)了PR蛋白在誘導(dǎo)抗病中的作用[11]。

2 基因活化劑的抗病功效

各類試驗(yàn)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(qiáng)，蕾鈴脫落減少[15]，病害可得到有效控制和減輕[16]。基因活化劑和新型殺菌劑——菌立停混合液注射防治番茄青枯病具有顯著的效果，對(duì)所測(cè)試的124株番茄病株進(jìn)行注射后全部復(fù)活[14]。用奇菌植物基因活化劑及在其基礎(chǔ)上研制出的新產(chǎn)品——比施壯進(jìn)行的防治煙草花葉病毒病的田間試驗(yàn)結(jié)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(duì)控制煙草花葉病和促進(jìn)煙草生長(zhǎng)有良好的應(yīng)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(nóng)樂利、苯磺隆等農(nóng)藥和除草劑的藥害，解除農(nóng)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(duì)煙草植株帶來的藥害，同時(shí)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(zhuǎn)綠，煙葉質(zhì)量提高，并且對(duì)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(yīng)用前景

相關(guān)試驗(yàn)表明基因活化劑在提高作物抗性方面確有實(shí)效。有研究發(fā)現(xiàn)植物基因活化劑是通過誘導(dǎo)植物的信號(hào)系統(tǒng)，啟動(dòng)植株體內(nèi)防御酶系的表達(dá)[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(nèi)含成分蕓苔素內(nèi)酯、水楊酸和茉莉酸甲酯均可影響植物體內(nèi)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(dǎo)植物體內(nèi)重要防御酶的活性[25]，水楊酸通過調(diào)節(jié)酶活性和誘導(dǎo)PR蛋白來增強(qiáng)植物免疫能力。基因活化劑集中以上成分之功效，作用于提高植物抗性的機(jī)理，也值得更進(jìn)一步細(xì)致研究。基因活化劑作為一種新型的環(huán)保型植物多功能調(diào)節(jié)劑，加之其十多年來積累的大田應(yīng)用實(shí)效，可為植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑市場(chǎng)帶來一股全新力量，為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)帶來更大效益。

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