植物诱导抗病性与诱抗剂研究进展

(整期优先)网络出版时间:2019-10-07
/ 2

植物诱导抗病性与诱抗剂研究进展

蒋雄辉

佛山市三水阳特园艺有限公司广东佛山528000

摘要:植物诱导的抗病性有多种作用机制,使得其诱抗剂的种类也多种多样,不同的植物可以选择适合的诱抗剂来表现出抗病性。本文主要对植物诱导抗病性的作用机制进行了介绍,并对当前诱抗剂的研究进展进行了阐述。

关键词:硝酸;酸性蚀刻液;蚀刻工艺;影响因素

1.诱导抗病性的定义及特性

1.1诱导抗病性的定义

诱导抗性是指采用一些刺激或诱导方法,包括生物和非生物的,对植物进行刺激,使得植物对某一个病虫害产生局部或者整体的抵抗作用,也分别被称为局部抗性和整体抗性。局部抗性是植物的某一个部位经过刺激或诱导产生抗性;整体抗性是通过对植物进行刺激和诱导,使得植物的整体表现出抗性。

1.2诱导抗病性的特性

植物诱导抗病性具有很多的特性,主要体现在以下几个方面。

(1)持续性:植物诱导抗病性一旦产生就会在较长的一段时间内持续存在,表现出良好的持续性,持续时间最多可长达数月。且当植物的诱导抗病性开始下降时,可以进行再次刺激和诱导,使得抗性恢复,继续长时间维持其抗性。

(2)广谱性:植物诱导抗病性的特异性和转移性较弱,这就使得对植物进行诱导以后可以对多个病虫害表现出抗性,体现了诱导抗病性的广谱性。

(3)安全性和可控性:植物诱导抗性是通过诱导剂进行刺激和诱导作用使得植物产生抗性,而诱导剂只是起到了诱导作用,不会残留在植物体内,也不会再植物体内转化为毒性产物,所以其具有很好的安全性。且可以通过对诱导剂的种类和施用时间进行控制,来对植物诱导抗病性进行调控,体现了其可控性。

(4)非遗传性:植物诱导抗病性不能通过育种的方式进行遗传,而是通过嫁接的来完成诱导抗病性的传导,体现了其非遗传性。

(5)迟滞性:在对植物施加诱导剂进行抗病性诱导时并不是立即产生抗病性,而是要经过一定的诱导期,才会逐渐表现出抗病性,体现了其具有迟滞性。而且这种迟滞性存在物种的差异。

(6)必须要存在诱导因子:物理诱导因子包括紫外辐射、X射线辐射、高温操作、低温冷冻操作、微波操作等。化学诱导因子主要是指化学诱导剂,种类较多,包括有机酸、金属离子、无机盐、植物提取液等。生物诱导因子主要包括细菌、病毒等。后面会对这些因子进行详细阐述。

2.抗病诱导剂的研究进展

诱导因子包括生物和非生物两大类。非生物诱导因子又包括物理和化学两种。

2.1生物源诱抗剂

2.1.1寡糖类诱抗剂

寡糖类激发子是人们研究的最早、最为充分的一类激发子。目前已确定的具有激发子活性的寡糖有4类:

(1)寡聚葡聚糖第1个被发现的葡聚糖激发子是从大雄疫霉大豆专化型的培养滤液中检测出来,后来在商用酵母浸出物中也纯化得到。这些激发子被证明是由3~6个3,6连接的葡萄糖残基组成的,其组成与许多真菌菌丝细胞壁的重要组分β一葡聚糖相似。对卵菌的菌丝体细胞壁水解后可提取一种分枝(1,3-1,6)一七聚-β-葡糖苷,这是最小的具有激发子活性的寡聚葡糖昔。目前,国内已用化学方法合成得到寡糖激活剂,且化学合成寡糖与天然寡糖结构活性完全相同,从而证实了某些特定结构的寡糖作为病原体的最有效成分,象“抗原”一样激活植物的自卫系统.使植物产生植保素这一重要发现。

(2)几丁质寡糖几丁质(1,4连接}-N-乙酞葡糖胺多聚物)是许多真菌细胞壁多糖的主要成分。同时,也大量存在于昆虫和动物的甲壳中。目前,我国已有从虾壳、蟹壳提取的寡糖素生物农药上市。同时,水解真菌细胞壁可以得到几丁质寡糖激活剂。由于几丁质是不可溶多聚物.因此认为由内源的植物几丁质酶释放的可溶性几丁质片段起激发子作用结构活性研究表明有生物活性的几丁质寡聚体的最低聚合度为4。此外,不同植物不同防卫反应所需的结构大不相同。

(3)真菌源的寡聚脱乙酰几丁质脱乙酰几丁质对豌豆、大麦、番等多种植物具有生物活胜。如可诱导番茄对根腐菌和早疫病菌的抗性。

(4)植物源寡聚半乳糖醛酸匀质半乳糖醛酸化合物,即果胶多糖是组成植物细胞壁的重要成份,它由1,4连接的半乳糖醛酸残基构成.在病原物攻击植物时,可释放寡聚半乳糖醛酸苷作为内源激发子。因此,半乳糖醛酸寡糖可通过将果胶酶喷洒在植物上“就地”生产。许多研究表明,寡聚半乳糖醛酸的聚合度在10-15之间时活性最高。

2.1.2蛋白类诱抗剂

最近已证明植物防卫反应的激发子可以肽肤和蛋白,激发素就是其中的一种。Elicitin是由多种疫毒菌分泌的低分子量胞外蛋白,其分子量约为10kDa,可在多种植物上诱导抗性。

植物病原细菌拥有一类hrp基因簇,由它决定可分泌一族蛋白.此蛋白是非寄主植物的激发子。现已得到的有梨火疫病菌产生的过敏素和丁香假单孢菌产生的harpin。

从大雄疫霉大豆专化型培养滤液中分离出一种42kDa的糖蛋白能激发欧芹细胞和原生质体产生香豆素植保素,可证明该激发子的活性取决于蛋白部分而不是聚糖部分。从大豆疫霉病病原真菌中既纯化出了大豆植保素生物合成的寡糖类激发子,又分离出了欧芹植保素积累的糖蛋白激发子。可见,从同一真菌中提取的不同成分可以被不同植物识别为激发子。

研究表明,将水杨酸、茉莉酸、茉莉酸甲酯等内源激发子或一些植物激素如脱落酸等作为外源激发子施用于植物,同样有诱导植物抗逆及抗病能力的作用。如茉莉酸甲酯可提高花生的抗旱性,诱导花生抗黄曲霉的污染,诱导烟草幼苗抗炭疽病。

2.1.3微生物诱抗剂

(1)细菌。可作为诱抗剂的细菌包括死体和活体、病原细菌和非病原细菌及细菌的不同成分如菌体脂多糖(LPS)、胞外多糖(EPS)等。

(2)真菌。真菌中包括病原菌和非病原菌及菌根菌、菌丝体、细胞壁片段、培养液。

(3)病毒。病毒本身或病毒辅助因子都可作为诱抗剂诱导植物的抗病性。

2.2非生物源诱抗剂

2.2.1物理诱抗剂

物理诱抗剂包括机械损伤、紫外辐射、X射线辐射、高温操作、低温冷冻操作、微波操作、酸碱度、湿度等。当对植物进行物理诱导作用刺激时,会使得植物对某些病原体产生抗性。例如对黄瓜进行加热处理会使其产生对黑星病的抗性,而对水稻信息低温操作,会使得水稻对稻瘟病的抗性增强。

2.2.2化学诱抗剂

化学诱抗剂主要采用化学试剂对植物进行刺激,其种类超过了一百种。又可分为有机和无机两大类,其中有机诱抗剂又包括抗生素类、激素类、维生素类和植物提取液等。例如一氧化氮、乙烯等气体,水杨酸、茉莉酸等有机酸,噻菌灵等农药,还包括无机盐等,均能对植物起到诱导抗病作用。

3结束语

植物诱导抗病性方法通过一定手段对植物进行刺激使其产生诱导抗病性,具有经济、绿色环保、效果稳定的优势,具有较好的应用前景,引起了植保科研人员的广泛研究。植物诱导抗病性具有很多的作用机制,诱抗剂的种类也是多种多样。但植物诱导抗病性方法还处于研究阶段,只能用于病虫害的预防,离实际应用还有不小的距离,需要进一步开展相关研究。

参考文献:

[1]徐芬芬,叶利民,夏瑾华.植物诱导抗病性研究进展[J].生物学教学,2011,36(1):2-3.

[2]范志金,刘秀峰,刘凤丽,等.植物抗病激活剂诱导植物抗病性的研究进展[J].植物保护学报,2005,32(1):87-92.

[3]丁志祥,姚永红,敬廷桃,等.植物诱导抗病性及其在果蔬上的初步应用概述[J].南方农业,2016,10(10):70-73.

[4]陈东菊,安敏敏,李丽兰,等.植保素及其在增强作物抗性中的作用[J].分子植物育种,2017,15(2):774-780.