植物免疫誘導劑在草莓中的應用情況

苗立祥，楊肖芳，張豫超，蔣桂華

（浙江省農業科學院園藝研究所，浙江 杭州 310021）

草莓是一種營養價值和經濟價值均較高的小漿果，因其色、香、味俱佳，成為冬春季深受消費者青睞的時令水果。目前，浙江省草莓種植戶在省內種植面積5 333.3 hm2，省外種植面積4 666.7 hm2，在育苗面積1 533.3 hm2，總產值約50億元，是浙江省農業中的一項特色高效產業。

在浙江省的大棚草莓栽培中，其開花結果期大都處于冬春季低溫、弱光季節，大棚內溫度較高，經常碰到陰雨天氣，導致大棚內濕度增加，容易滋生病蟲，其中灰霉病、白粉病、蚜蟲以及螨類等危害較重。為了保證正常產量，種植者們采用相應的農藥進行防治。近年來，隨著草莓種植地土壤環境的不斷惡化，病蟲害危害也越來越嚴重，導致化學農藥的使用劑量越來越大，頻率也越來越高。由于草莓果皮細胞只有1～2層，非常薄，易受外界有毒、有害物質直接或間接污染，果實上農藥殘留檢出率偏高，甚至超標，嚴重影響了草莓的安全生產。

植物免疫誘導劑是一類能夠誘導植物產生免疫防御反應的化合物，其本身并不殺蟲、不殺菌，不具備殺菌或抗病毒活性[1]，靶標是植物，這些化合物在低濃度下即可被植物識別為信號物質，誘發并增強植物自身的免疫反應，提高植物抵御病害和抗逆的能力。植物免疫誘導劑可在保持植物與病菌、環境之間和諧關系的基礎上，提高植物的抗性，促進植物生長良好，進而提高品質，減少農藥的使用。本文對植物免疫誘導劑的種類、誘導機理及其在草莓栽培上的應用現狀進行綜述，旨在為植物免疫誘導劑在草莓上的開發和應用提供一定的理論和實踐參考。

1 植物免疫誘導劑種類

植物免疫誘導因子一般分為2類：植物免疫誘導子（蛋白質、寡糖、生物代謝產物或有機活性小分子）和植物免疫誘導菌（木霉菌、芽孢桿菌等）。植物免疫誘導劑一般特指植物免疫誘導子，根據來源可分為生物源和非生物源類[1]。生物源類誘導子是指動植物、微生物活體及其代謝或互作產物，主要有寡糖類、糖蛋白或糖肽、蛋白質或多肽類以及脂類；其中，寡糖類和蛋白類是目前應用較廣泛的誘導劑。寡糖類免疫誘導劑主要有4個來源：（1）由真菌細胞壁多糖及甲殼動物殼得到的寡聚糖-葡聚寡糖（如β-葡七糖——由幾丁質和殼聚糖得到的氨基寡糖素）；（2）由植物細胞壁多糖得到的寡聚糖（如寡聚半乳糖醛酸、木聚寡糖）；（3）細菌產生的胞外多糖激發子（如脂多糖）；（4）由植物及真菌糖蛋白得到的寡聚糖（如肽寡糖）。蛋白類誘導子主要指從微生物中分離到的蛋白質，這些蛋白質能誘導植物的早期防御反應，產生抗性。非生物源類主要指能誘導植物產生信號傳導的水楊酸、茉莉酸、茉莉酸甲酯、草酸、乙烯、脫落酸、油菜素內酯、磷酸鹽、二氧化硅、臭氧等[2]。

2 誘導機理

誘導劑通過誘導植株木質素的沉積、乳突的形成及胼胝體、膠滯體、侵填體的產生，不同程度地阻止病原物的侵入和擴展，強化細胞壁，阻止病原菌的入侵。植物細胞識別誘導劑后通過細胞膜上的專一結合位點進行結合，結合并識別后引起膜的去極化和離子流的變化，Ca2＋和H＋流入細胞內，而K＋流出細胞，使得細胞質酸性化, 而細胞間堿性化；同時，一些信號分子如活性氧、NO、胞內第二信使（Ca2＋-CaM）及水楊酸、茉莉酸、乙烯等參與信號轉導的胞外信號分子啟動，直接激活植物防衛反應基因的表達。誘導劑誘導植物產生一系列代謝調控反應，增強苯丙氨酸解氨酶、超氧化物歧化酶、過氧化氫酶、抗壞血酸過氧化物酶、幾丁質酶、β-1,3-葡聚糖酶、過氧化物酶、纖維素酶等與抗病、抗逆性直接或間接相關酶的活性，增加了木質素、植保素、總酚、花色苷和類黃酮等抗病物質含量，進而提高植物的抗逆性。

3 免疫誘導劑在草莓生產中的應用

免疫誘導劑通過激發植物自身的免疫反應，使植物獲得系統性抗性，提高植物自身對抗外界的免疫力，幫助作物增強抗病原微生物的能力，有效預防病害的發生；此外，植物免疫誘導劑還能促進草莓生長發育、提高產量、改善品質及提高耐貯性。

3.1 促進草莓生長和發育

在草莓幼果期，噴施5%氨基寡糖素（800倍液和1 000倍液）對草莓不僅無藥害，且易被土壤中微生物降解為水和二氧化碳等易被環境吸收的物質，能顯著促進草莓植株的生長，莖粗增加24.1%，平均展開葉片數量增加8～10片[3-4]。使用保康靈1號（3%殼寡糖水劑）可以增加草莓植株高度和根莖干質量[5]。在冬季草莓生產中，5%氨基寡糖素水劑可促進作物發育，提早開花5～7 d[6]。

油菜素內酯能提高草莓葉片中葉綠素a、葉綠素b、胡蘿卜素和總葉綠素含量，從而提高葉片的光合作用能力[7]。當使用0.1 mg/L的油菜素內酯后，草莓葉色加深，葉面積增加，葉片干、鮮質量增加，植株生長健壯[8]；此外，油菜素內酯還可以增加根莖粗度，提高根質量，增加草莓苗的繁殖系數[9-11]。當油菜素內酯的濃度為0.02～0.03 mg/kg時，可極大地促進草莓提早開花、結果，提高產量；但當油菜素內酯的濃度為0.04～0.05 mg/kg 時，反而延遲草莓開花、結果[12]。

不同濃度茉莉酸甲酯蘸根處理均可提高草莓組培苗根莖粗、根長和根系干質量[13]，茉莉酸甲酯蘸根協同接種摩西球囊霉處理也能提高草莓產量[14]。蘸根處理還可提高草莓成活率、株高、單株葉面積、根系干質量、葉片數量等生長指標[15]。

3.2 誘導抗病性

噴施5%氨基寡糖素后，草莓白粉病發病率降低，僅為3.3%，防治效果達45.5%[6]。保康靈1號（3%殼寡糖水劑）能夠誘導草莓抗病，降低草莓炭疽病、灰霉病發病率，促進植株生長[5,16]。

油菜素內酯能夠顯著降低草莓葉片細胞質膜透性和丙二醛（MDA）含量，提高抗壞血酸過氧化物酶（APX）活性，增強葉細胞內超氧化物歧化酶（SOD）、過氧化氫酶（CAT）、過氧化物酶（POD）和谷胱甘肽還原酶（GR）的活性，從而提高其對灰霉病的抗性，降低果實發病率[7-8]。

茉莉酸甲酯協同摩西球囊霉能提高草莓根系POD、SOD、多酚氧化酶（PPO）和苯丙氨酸解氨酶（PAL）的活性，降低根系MDA生成含量，降低枯萎病病株率和病情指數，減輕草莓植株發病程度[14-15]。

水楊酸對提高植物抗病性有很好的效果[17]，可誘導PR-蛋白的合成，抑制病原分泌的植物細胞壁降解酶活性，誘導木質素沉積、細胞壁木質化，誘發病程相關蛋白的積累，阻止病害的進一步滲透和擴展。2～4 mmol/L水楊酸能降低草莓白粉病的病情指數[18]，提高草莓對炭疽病的抗性[19]，還可抑制采后草莓果實灰葡萄孢霉的菌絲生長與孢子萌發，從而降低灰霉病的發病率[20]。

此外，多效唑、烯效唑、β-氨基丁酸等還能控制草莓子苗長勢，促使子苗矮壯老熟，提高草莓對炭疽病和灰霉病的抗性[21-23]。

3.3 提高產量，改善果實品質

Aspinall等[24]、Viasus-quintero等[25]研究表明，免疫誘導劑對提高葉綠素含量、VC含量和可溶性糖含量，降低可滴定酸含量，改善作物品質有很好的效果。使用5%氨基寡糖素可使采收初期的單果質量提高37.2%，使采收后期單果質量提高18.2%[6]。油菜素內酯可增加第1級序果單果質量和總果的平均單果質量[7]，使單株產量極顯著增加[10]。茉莉酸甲酯也能提高草莓單株果數、平均單果質量和總產量[14]。

油菜素內酯可使草莓果實堅硬，表面光澤增加，總糖、還原糖、有機酸含量及糖酸比增加，風味更濃[8,26]，品質更高[7]，但不利于草莓果實可溶性蛋白含量的增加。隨著油菜素內酯施用濃度提高會明顯增加畸形果率，影響水果的經濟價值；因此，草莓上最好只施用1次，濃度以0.1～0.2 mg/kg為宜[27]。茉莉酸甲酯也能顯著提高草莓果實VC和可溶性固形物含量[14]，但使用濃度過高會降低果實硬度[28]。

3.4 提高草莓的耐貯性

油菜素內酯能通過調控采后草莓果實苯丙烷類代謝相關酶活性，提升幾丁質酶、β-1,3-葡聚糖酶和抗氧化酶及病程相關蛋白的活性，延緩果實成熟衰老，抑制果實腐爛，提高草莓的耐貯性[29-30]；同時，油菜素內酯處理提高了果實硬度、可溶性固形物和VC含量，增加了總酚、花色苷和類黃酮的積累量，提高了草莓的貯藏品質[29-30]。β-氨基丁酸處理也能提高草莓果實中的可溶性固形物、可滴定酸、總花色苷和總酚含量[23]。

茉莉酸甲酯能維持貯藏后期較高的可溶性固形物含量，抑制還原糖積累，但對果實硬度、VC、可滴定酸、總糖含量無影響[31]。10 μmol/L茉莉酸甲酯處理還可誘導二氫黃酮醇還原酶（DFR）活性的上升，延緩酚類和花色苷類物質含量的下降[32]，但100 μmol/L茉莉酸甲酯處理使果實品質下降[31]。茉莉酸甲酯通過提高PAL、肉桂酸-4-羥化酶（C4H）活性，延緩4-香豆酰-輔酶A連接酶（4CL）活性的下降，誘導總酚和花青素類物質含量的增加，提高DPPH自由基清除能力，維持較高的抗氧化能力，從而避免腐爛的發生[33]。

4 展望

近年來，隨著經濟的快速發展和人們消費水平的提高，對優質草莓的需求量不斷增大，對草莓的質量安全也越來越關注。目前草莓生產中對病蟲害的防治仍以化學農藥為主，化學農藥的殘留難以避免，這給消費者帶來了安全隱患。植物免疫誘導劑與傳統的化學農藥不同，它不直接作用于有害生物，而是激發植物自身的天然免疫系統，使植物獲得系統性抗性來防治病害，有利于農業的安全和可持續發展，應用前景廣闊。雖然在草莓生產中已經進行了誘導劑的應用，但誘導機制仍不清晰。通過分子技術手段，解釋清楚免疫誘導劑如何提高草莓對主要病蟲害的抗性，明確主要的靶標、受體結合和識別位點是下一步研究的重要內容。建議進一步利用新技術手段和新工藝，研發出實用性強的免疫誘導劑，助力實現草莓安全生產。