早在20世紀(jì)初，人們就發(fā)現(xiàn)植物在遭病原物侵染后可以產(chǎn)生對(duì)病原物進(jìn)一步侵染的抗性。1933年，Chester詳細(xì)描述了這種由病原菌侵染而誘導(dǎo)產(chǎn)生抗病性的現(xiàn)象。Ross(1961)在煙草上進(jìn)行的一系列研究發(fā)現(xiàn)，植株感染煙草花葉病毒(TMV)后可產(chǎn)生對(duì)該病毒進(jìn)一步為害的抗性。70年代，美國(guó)學(xué)者Kuc博士等對(duì)煙草、黃瓜等作物誘導(dǎo)免疫防病效果及其生理機(jī)理的系統(tǒng)研究，使植物誘導(dǎo)免疫得到植物病理學(xué)界的廣泛關(guān)注和重視。

1 植物誘導(dǎo)免疫的特點(diǎn)

誘導(dǎo)免疫主要是外界因子處理后激活和調(diào)控植物內(nèi)在免疫反應(yīng)系統(tǒng)以抵抗病原菌的侵染為害。與植物抗病基因介導(dǎo)的抗病性相比，植物誘導(dǎo)免疫具有以下特點(diǎn)：

(1) 廣譜性 誘導(dǎo)因子與病原物之間沒(méi)有明顯的特異性，即不同的誘導(dǎo)因子能誘導(dǎo)對(duì)同一病害的抗性；反之，同一誘導(dǎo)因子也可以誘導(dǎo)對(duì)數(shù)種病害的抗性。如用煙草壞死病毒TNV (tobacco necrosis virus )誘導(dǎo)處理瓜類(lèi)后，能使瓜類(lèi)抵抗真菌、細(xì)菌和病毒引起的10多種病害，而瓜類(lèi)刺盤(pán)孢(Colletotrichum lagenarium)、TNV及假單胞菌( Pseudomonas lachrymans )都可誘導(dǎo)對(duì)炭疽病抗性。因此，與動(dòng)物系統(tǒng)中免疫反應(yīng)的高度特異性不同，植物誘導(dǎo)免疫反應(yīng)是非特異性、廣譜的。這是植物誘導(dǎo)免疫的最大特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)，使得在理論上研究植物廣譜抗病性、在應(yīng)用上探索一藥防多病成為可能。

(2) 遲滯性 誘導(dǎo)處理到免疫作用的表現(xiàn)需要一個(gè)間隔時(shí)期，稱(chēng)為遲滯期。遲滯期是植物對(duì)誘導(dǎo)刺激發(fā)生“免疫應(yīng)答”或基因敏感化所需的時(shí)間，也是誘導(dǎo)免疫有效表達(dá)的必要條件。遲滯期的長(zhǎng)短因不同植物和誘導(dǎo)因子而異，短則幾個(gè)小時(shí)，長(zhǎng)則幾天。一般化學(xué)類(lèi)誘導(dǎo)因子所需的遲滯期較短，而生物類(lèi)誘導(dǎo)因子則需要較長(zhǎng)的遲滯期。

(3) 持續(xù)性 誘導(dǎo)免疫一旦建立，可以維持一段時(shí)間。持久期(或持效期)因不同植物-誘導(dǎo)因子-病害系統(tǒng)而異，如西瓜經(jīng)瓜類(lèi)炭疽菌(C. lagenarium)弱毒株誘導(dǎo)后，對(duì)炭疽病的抗性可持續(xù)4～6周。

(4) 穩(wěn)定性 誘導(dǎo)免疫是通過(guò)調(diào)控植物自身體內(nèi)免疫機(jī)制來(lái)達(dá)到抵御病菌侵染、降低病害發(fā)生的目的，作用機(jī)制復(fù)雜，誘導(dǎo)因子本身一般對(duì)病原菌沒(méi)有明顯抑制作用，病菌不易產(chǎn)生抗藥性，因而誘導(dǎo)免疫是一種穩(wěn)定的抗病手段。

(5) 傳導(dǎo)性 誘導(dǎo)抗性是可以進(jìn)行傳導(dǎo)的。研究發(fā)現(xiàn)，瓜類(lèi)受誘導(dǎo)后體內(nèi)可產(chǎn)生一種“免疫信息物質(zhì)”，并通過(guò)韌皮部上、下傳導(dǎo)，使植株產(chǎn)生系統(tǒng)免疫，而且能通過(guò)嫁接傳給接穗。用瓜類(lèi)刺盤(pán)孢(Colletotrichum lagenarium)接種哈密瓜第1片真葉，2周后新生出的第2片至第5片葉也有抗病性。

(6) 耗能性 誘導(dǎo)抗性的產(chǎn)生是一個(gè)需要能量的過(guò)程,如果處理不當(dāng),可能會(huì)產(chǎn)生負(fù)效應(yīng)，如植株矮化等。

(7) 安全性 大多數(shù)誘導(dǎo)因子，特別是那些來(lái)自于生物體的多糖類(lèi)、蛋白類(lèi)誘導(dǎo)因子，對(duì)人畜和環(huán)境安全無(wú)公害，作用后在植物體內(nèi)也不轉(zhuǎn)化為有毒物質(zhì)，所以誘導(dǎo)免疫是一種環(huán)境友好的綠色防病技術(shù)。

(8) 遺傳性 到目前為止,還沒(méi)有發(fā)現(xiàn)經(jīng)過(guò)抗性誘導(dǎo)的植株的抗病性可以通過(guò)種子遺傳給下一代。

2 植物誘導(dǎo)免疫的誘導(dǎo)因子

能夠誘發(fā)植物產(chǎn)生誘導(dǎo)免疫的外界因子統(tǒng)稱(chēng)為誘導(dǎo)因子。誘導(dǎo)因子種類(lèi)繁多，可以粗略地分為生物誘導(dǎo)因子和非生物誘導(dǎo)因子兩類(lèi)。

2.1 生物誘導(dǎo)因子

早期，大多利用植物病原真菌、細(xì)菌或病毒的弱致病或無(wú)毒菌株以及非致病性微生物作為生物誘導(dǎo)因子開(kāi)展植物誘導(dǎo)免疫的研究，但是由于這些活性微生物誘導(dǎo)因子在應(yīng)用上存在保存困難、作用不穩(wěn)定以及潛在致病性風(fēng)險(xiǎn)等缺點(diǎn)，因而人們轉(zhuǎn)向從微生物中分離鑒定具有誘導(dǎo)活性的成分。現(xiàn)在，已經(jīng)從植物病原菌或者普通微生物中分離獲得一些蛋白類(lèi)、寡糖類(lèi)和糖蛋白類(lèi)等誘導(dǎo)因子。

(1) 寡糖類(lèi)誘導(dǎo)因子

來(lái)自真菌、甲殼類(lèi)動(dòng)物等的β-1,3-葡聚糖、寡聚幾丁質(zhì)、脫乙酰幾丁質(zhì)等寡糖是一類(lèi)熟知的誘導(dǎo)因子。這些多糖的誘導(dǎo)活性部位是其結(jié)構(gòu)中的特殊寡糖片段。脫乙酰幾丁質(zhì)在許多植物上具有控制病害發(fā)生的誘導(dǎo)免疫活性。寡糖是一類(lèi)很有應(yīng)用潛力的誘導(dǎo)因子。

(2) 蛋白類(lèi)誘導(dǎo)因子

植物病原細(xì)菌中存在一類(lèi)決定在寄主植物上致病性和非機(jī)制植物上過(guò)敏反應(yīng)的基因家族，即hrp基因家族。harpin蛋白富含甘氨酸，缺半胱氨酸，熱穩(wěn)定，對(duì)蛋白酶敏感，不直接作用于病原菌本身，而是刺激植物產(chǎn)生誘導(dǎo)免疫，從而防治細(xì)菌、真菌和病毒病害的發(fā)生。harpin蛋白在幾十種植物上具有免疫誘導(dǎo)劑的活性，體外十分穩(wěn)定、作用譜廣，在西甜瓜等作物上使用，具有良好的防病效果。

Elicitins和cryptogein是一類(lèi)由卵菌(如疫霉、腐霉)分泌的、低分子量(約10kD)的蛋白誘導(dǎo)因子。用低濃度elicitins或cryptogein處理瓜類(lèi)等多種植物可誘導(dǎo)過(guò)敏性反應(yīng)，并使植物獲得對(duì)其它病原物的誘導(dǎo)免疫。

(3) 糖蛋白類(lèi)誘導(dǎo)因子

研究還發(fā)現(xiàn)，一些來(lái)自病原菌或微生物的糖蛋白也具誘導(dǎo)因子活性，且其活性與蛋白基團(tuán)有關(guān)，如煙草疫霉(Phytophthora parasitica var. nicotianae)中的纖維素結(jié)合激發(fā)子凝集素(CBEL)，無(wú)纖維素酶活性而有類(lèi)似凝集素的活性，與植物纖維素及細(xì)胞壁結(jié)合，能誘發(fā)植物產(chǎn)生誘導(dǎo)免疫反應(yīng)。

2.2 非生物誘導(dǎo)因子

(1) 水楊酸及其類(lèi)似物

SA是植物抗病反應(yīng)的一種主要信號(hào)分子，能誘導(dǎo)煙草、擬南芥、黃瓜等植物體內(nèi)防衛(wèi)反應(yīng)，提高植物的抗病性。SA的結(jié)構(gòu)類(lèi)似物苯并噻二唑(benzothiadiazole, BTH)和二氯異煙酸(2,6-dichloroisonicotinic acid, INA)都具有誘發(fā)植物產(chǎn)生對(duì)真菌、細(xì)菌、病毒等多種病害的誘導(dǎo)免疫，在煙草、瓜類(lèi)、水稻、麥類(lèi)等作物上均有作用。

(2) β-氨基丁酸

研究發(fā)現(xiàn)，非蛋白氨基酸β-氨基丁酸(β-aminobutyric acid, BABA)在茄科、葫蘆科、豆科、十字花科、禾本科、錦葵科、葡萄科等幾十種作物上具有誘導(dǎo)廣譜抗性的作用，BABA誘發(fā)的誘導(dǎo)免疫對(duì)卵菌、真菌、病毒和線蟲(chóng)等引起的葉部、根部和果實(shí)病害均有效。BABA處理后，瓜類(lèi)抗霜霉病、角斑病和根結(jié)線蟲(chóng)病等。

(3) 噻菌靈及其它相關(guān)化合物

噻菌靈(probenazole)主要用于防治水稻稻瘟病，對(duì)白葉枯病等病害也有防效，本身對(duì)病菌僅有微弱殺菌作用，但能有效激發(fā)水稻體內(nèi)防衛(wèi)基因表達(dá)和防御酶活性提高。最近發(fā)現(xiàn)，噻菌靈在擬南芥等雙子葉植物上也有誘導(dǎo)免疫活性，噻菌靈處理后擬南芥植株提高對(duì)細(xì)菌性葉斑病和霜霉病的抗性和防衛(wèi)基因表達(dá)。因此，噻菌靈實(shí)際上是一種誘導(dǎo)因子，而不是傳統(tǒng)意義上的殺菌劑。

(4) 植物激素和維生素類(lèi)

油菜素內(nèi)酯(Brassinosteroid, BRs)是一種在植物生長(zhǎng)發(fā)育中起重要作用的激素。研究發(fā)現(xiàn)，BRs可增強(qiáng)植物的防病能力。最近的研究還發(fā)現(xiàn)，維生素也可以誘發(fā)植物產(chǎn)生誘導(dǎo)免疫反應(yīng)，如維生素B1噴施后，水稻、擬南芥和瓜類(lèi)等植物均表現(xiàn)出對(duì)真菌、細(xì)菌、病毒侵染的抗性，產(chǎn)生的誘導(dǎo)免疫可以持續(xù)15天；維生素B2處理后，擬南芥提高了對(duì)霜霉病和細(xì)菌性葉斑病、煙草產(chǎn)生對(duì)TMV和赤星病的抗性。維生素B1或B2處理后，這些植物體內(nèi)抗病防衛(wèi)反應(yīng)基因表達(dá)，表明維生素可能活化了植物自身免疫反應(yīng)相關(guān)的信號(hào)傳導(dǎo)途徑。

(5) 無(wú)機(jī)鹽類(lèi)

許多無(wú)機(jī)鹽具有誘導(dǎo)免疫活性，其中磷酸鹽的誘導(dǎo)免疫研究最多。研究表明，二價(jià)和三價(jià)磷酸鹽處理后黃瓜表現(xiàn)出對(duì)炭疽病的誘導(dǎo)免疫，而且這種誘導(dǎo)免疫與細(xì)胞過(guò)敏性死亡和活性氧產(chǎn)生有關(guān)。

4 植物誘導(dǎo)免疫在西甜瓜病害防治中的應(yīng)用

利用植物誘導(dǎo)免疫技術(shù)進(jìn)行西甜瓜病害防治處于初級(jí)階段，一些誘導(dǎo)因子或制劑在實(shí)踐中表現(xiàn)出良好的病害防治效果，顯示出植物誘導(dǎo)免疫技術(shù)將是今后西甜瓜病害防治中一條有效途徑。

(1) BTH

BTH是SA的結(jié)構(gòu)類(lèi)似物，在幾十種雙子葉和單子葉植物上表現(xiàn)出很好的誘導(dǎo)免疫活性。Syngenta公司以BTH為活性成分研制成功了植物“激活劑”，分別以Bion和Actigard為商標(biāo)投放歐洲和北美市場(chǎng)。在玉米、小麥、西甜瓜、煙草、番茄、辣椒、菜豆、菠菜、大豆、棉花、豌豆、蘋(píng)果、梨等植物上施用，對(duì)真菌、細(xì)菌和病毒病害具有很好的防治效果。在葫蘆科類(lèi)作物上，BHT噴霧苗期西甜瓜葉片后在整個(gè)生長(zhǎng)期內(nèi)有效控制白粉病、蔓枯病和枯萎病等真菌病害的發(fā)生。另外，BTH還可以誘導(dǎo)西瓜對(duì)西瓜小西葫蘆黃花葉病毒、西瓜花葉病毒與甜瓜對(duì)黃瓜花葉病毒的抗性。BTH作用譜和防效在不同的作物-病害系統(tǒng)中各異，而且并不是在所有作物上均有效，如在馬鈴薯上對(duì)晚疫病基本無(wú)效。BTH與其它藥劑配合使用，可以提高防病效果。

(2) harpin蛋白

Harpin是由植物病原細(xì)菌分泌產(chǎn)生的蛋白，能在非寄主植物激活抗性反應(yīng)，產(chǎn)生誘導(dǎo)免疫反應(yīng)。美國(guó)EDEN生物科學(xué)公司利用harpin 蛋白研制成功新型生物農(nóng)藥Messenger，并獲得美國(guó)環(huán)境署的登記許可。Messenger是含Harpin蛋白的可濕性顆粒劑，可作葉面噴霧、種子處理、灌溉和溫室土壤處理，每公頃用有效成分2~11.5克，間隔二周施用1次。施用后需要3~5天才能達(dá)到防病作用。EDEN公司的試驗(yàn)結(jié)果表明，Messenger在40多種作物上有效。國(guó)內(nèi)南京農(nóng)業(yè)大學(xué)已研制成功以harpin蛋白為主要成分的制劑，采前和采后處理可以防治西瓜和甜瓜等病害的發(fā)生。另外，harpin還有促進(jìn)植物生長(zhǎng)、抗蟲(chóng)等作用。

(3) 阿泰靈

“阿泰靈”是中國(guó)農(nóng)科院植保所針對(duì)植物病毒病發(fā)生特點(diǎn)及植物抗性機(jī)制，經(jīng)過(guò)數(shù)十年的潛心研究而成的新型病毒病生物農(nóng)藥。為國(guó)家專(zhuān)利創(chuàng)制產(chǎn)品，是世界上首個(gè)抗病毒蛋白質(zhì)農(nóng)藥。其成分是3%極細(xì)鏈格孢激活蛋白與3%氨基寡糖素的復(fù)合制劑。極細(xì)鏈格孢激活蛋白是經(jīng)極細(xì)鏈格孢菌發(fā)酵提取的一種具有生物活性、穩(wěn)定的新型蛋白質(zhì)農(nóng)藥，當(dāng)其接觸到植物器官表面后，可以與植物細(xì)胞膜上的受體蛋白結(jié)合，引起植物體內(nèi)一系列相關(guān)酶活性和基因表達(dá)量的增強(qiáng)，釋放抗性因子，激活植物抗性系統(tǒng)，提高自身的抗病能力，修復(fù)受害植株損傷，起到抗病防蟲(chóng)作用。鏈蛋白對(duì)病毒病防治效果優(yōu)異，對(duì)細(xì)菌、真菌性病害也有很好的防治效果。氨基寡糖素(殼寡糖)可激發(fā)植物體內(nèi)基因，產(chǎn)生具有抗病作用的幾丁酶、葡聚糖酶、植保素等，并具有細(xì)胞活化作用，有助于受害植株的恢復(fù)，促根壯苗，增強(qiáng)作物抗性，促進(jìn)植物生長(zhǎng)發(fā)育。有試驗(yàn)證明通過(guò)“阿泰靈+”組合方案進(jìn)行種子處理與苗期處理，可有效控制西甜瓜苗期細(xì)菌性果斑病發(fā)生，同時(shí)，“阿泰靈+”組合方案積極發(fā)揮植物保健功能，提高作物自身免疫力，誘發(fā)植物自身抗病潛能，從而減緩植株中后期病蟲(chóng)害的發(fā)生，有效減少農(nóng)藥和化肥的使用，提質(zhì)增產(chǎn)，為西甜瓜細(xì)菌性果斑病等病害防治提供了綠色防控的有效解決方案。

(4) Reysana/REGALIA Rx

Marrone Bio Innovations, Inc.（MBI）公司的生物殺菌劑Reysanah和REGALIA Rx均為虎杖提取物，主要用于防治葡萄和瓜類(lèi)作物上的病害。他們具有獨(dú)特的誘導(dǎo)系統(tǒng)抗性作用模式，可與常規(guī)殺菌劑混合使用或交替使用，也可單獨(dú)使用，能夠抵御有害真菌，增進(jìn)植物健康，提高作物產(chǎn)量。該產(chǎn)品還可用作土壤處理劑，對(duì)抗土壤傳播的作物病害。

(5) Oxycom

Oxycom是根據(jù)植物抗病信號(hào)分子原理開(kāi)發(fā)的一個(gè)制劑，主要活性成分是活性氧、SA和肥料等，可以采用葉面噴霧或灌根施用。Oxycom施用后，可控制瓜類(lèi)、葡萄、蘿卜等作物上根腐病、白粉病的為害，而且促進(jìn)植物生長(zhǎng)，還可防治煙草野火病、番茄根結(jié)線蟲(chóng)病的發(fā)生。

(6) 無(wú)機(jī)磷酸制劑

無(wú)機(jī)磷酸鹽可以誘發(fā)許多植物產(chǎn)生誘導(dǎo)免疫反應(yīng)。田間試驗(yàn)中，磷酸鹽處理可以防治水稻穗頸瘟和大麥白粉病。在水培黃瓜的水培液中加入磷酸鹽，使其濃度達(dá)到20 ppm，可降低白粉病發(fā)病率80%~92%。美國(guó)和法國(guó)已研制成相應(yīng)的產(chǎn)品，如Phytogard，施用40.6 ppm的phytogard幾乎完全防治瓜類(lèi)霜霉病的發(fā)生。

(6) 脫乙酰幾丁質(zhì)制劑

美國(guó)Glycogenesys公司研制成功一種含4%脫乙酰幾丁質(zhì)活性成分的制劑Elexa，美國(guó)環(huán)境保護(hù)署允許其在黃瓜、葡萄、馬鈴薯、草莓和番茄等作物上施用。在田間試驗(yàn)中，種子處理時(shí)Elexa對(duì)霜霉病的防效為58%，葉片噴施的防效75%，種子處理和葉片噴霧結(jié)合施用的防效為77%。

5 結(jié)語(yǔ)和展望

當(dāng)今，西甜瓜病害防治仍然面臨很大挑戰(zhàn)。這種挑戰(zhàn)不僅來(lái)自于病原菌對(duì)常規(guī)殺菌劑的抗藥性以及西甜瓜抗病種質(zhì)抗性的失效，而且也受困于社會(huì)公眾對(duì)化學(xué)農(nóng)藥污染和農(nóng)產(chǎn)品安全的關(guān)注。因此，應(yīng)用誘導(dǎo)免疫原理防治植物病害的技術(shù)順應(yīng)了21世紀(jì)農(nóng)藥從突出殺死有害生物的傳統(tǒng)農(nóng)藥逐步向免疫調(diào)控的發(fā)展趨勢(shì)，也符合當(dāng)今社會(huì)對(duì)環(huán)保和農(nóng)產(chǎn)品安全的要求，具有廣闊的前景。因此，應(yīng)加強(qiáng)誘導(dǎo)免疫應(yīng)用技術(shù)研究，建立適合作物-病害-環(huán)境的合理應(yīng)用技術(shù)，最大限度地發(fā)揮植物誘導(dǎo)免疫在病害防治中的優(yōu)勢(shì)。

作者：李大勇、宋鳳鳴（浙江大學(xué)）