植物源抗病促生酶研究進展

唐蘋 JEFFERY QIU

摘? 要：該文綜述了植物源抗病促生酶具備的實驗效果和安全優(yōu)勢，通過酶提取技術(shù)、植物干細(xì)胞提取與培養(yǎng)技術(shù)得到天然的植物源抗病促生酶，對其進行合理復(fù)配，得到新型的植物源農(nóng)藥，對我國土壤環(huán)境和食品安全有重要意義?；谥参锔杉?xì)胞技術(shù)的植物源抗病促生酶，通過植物菌群修復(fù)，可以有效降低和預(yù)防植物癌變，促進植物快速生長。

關(guān)鍵詞：植物源抗病促生酶;植物源農(nóng)藥;研究進展

中圖分類號 S435 文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A ? 文章編號 1007-7731（2018）23-0058-02

我國人口眾多，耕地資源緊張，利用有限的耕地滿足不斷增長的糧食需求，是我國現(xiàn)代化進程中不可回避的重大問題。農(nóng)業(yè)是現(xiàn)代經(jīng)濟的基礎(chǔ)，農(nóng)藥是現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的保障，發(fā)展高效農(nóng)業(yè)需要現(xiàn)代化的植物保護理念?；瘜W(xué)農(nóng)藥使現(xiàn)代農(nóng)業(yè)受益，但與此同時也帶來了農(nóng)藥殘留和害蟲抗藥性的問題。植物在與昆蟲長期共進化過程中，產(chǎn)生了大量具有特殊生物活性的次生代謝物，如生物堿、類黃酮、酚類、獨特氨基酸等，其中大部分具有殺蟲活性[1，3-4]。植物源農(nóng)藥本身具備強大的實驗效果和安全優(yōu)勢，在越來越廣泛的地區(qū)和物種上得到了應(yīng)用，成本和價格具備高端農(nóng)藥的優(yōu)勢，市場前景廣闊。

植物源農(nóng)藥是從植物中提取的活性成分制成的一種殺蟲劑[3]，具有高效、低毒、無污染、不易使害蟲對殺蟲劑產(chǎn)生抗藥性等優(yōu)點，符合傳統(tǒng)有機化學(xué)農(nóng)藥向環(huán)境友好型農(nóng)藥轉(zhuǎn)變的趨勢[4]?；谥参锔杉?xì)胞技術(shù)的植物源抗病促生酶，通過植物菌群修復(fù)，可以有效降低和預(yù)防植物癌變，促進植物快速生長，經(jīng)毒理學(xué)檢驗，從植物中萃取的植物源抗病促生酶無毒可廣泛用于作物的病蟲害防治[2]。

1 開展植物源抗病促生酶研究的重要意義

1.1 現(xiàn)實意義 我國耕地約占全球耕地的7.8%，人口約占全球人口的22.5%，糧食自給率低于國際安全線，病變導(dǎo)致的作物減產(chǎn)嚴(yán)重，其中植物癌變造成的減產(chǎn)接近30%，經(jīng)濟損失達(dá)數(shù)百億元。因此，找到一種安全、高效、綠色環(huán)保型的植物源抗病促生酶，對預(yù)防和減輕植物癌癥造成農(nóng)作物減產(chǎn)具有重要的現(xiàn)實意義。植物源抗病促生酶項目采用純天然植物萃取液作為原料，通過培養(yǎng)植物干細(xì)胞，以微生物活性有機物質(zhì)為主體制作成植物源農(nóng)藥，具有使用簡易、無毒、安全、綠色環(huán)保等優(yōu)點，同時可以提高農(nóng)作物的產(chǎn)量和品質(zhì)[4]。當(dāng)前，農(nóng)藥殘留日益嚴(yán)重，化學(xué)農(nóng)藥的過量使用，對農(nóng)作物、土地和水源造成了極大的污染和危害[5]。特別是在食品安全方面，從國家到企業(yè)，逐漸認(rèn)識到使用安全、環(huán)保的植物源農(nóng)藥的必要性。

1.2 農(nóng)業(yè)藥用價值 植物源抗病促生酶通過土壤和葉面吸收可以實現(xiàn)多種目的，例如修復(fù)受傷的植物;解決農(nóng)藥殘留、重金屬超標(biāo);改良土壤、修復(fù)有毒土壤;還原土壤里的微生物菌群等[5]。利用植物干細(xì)胞發(fā)酵技術(shù)研發(fā)植物源抗病促生酶菌，已經(jīng)取得了一些試驗成功，2015年在云南西雙版納州進行的橡膠樹死皮病治理實驗，成功讓得病不產(chǎn)膠的橡膠樹重新產(chǎn)膠。

綜上所述，植物源抗病促生酶是化學(xué)殺蟲劑和農(nóng)藥的良好替代品，可以使病蟲害的植物恢復(fù)健康，提高農(nóng)作物30%～50%的產(chǎn)量。

2 研究進展

2.1 植物源農(nóng)藥種類 化學(xué)農(nóng)藥因為具有速度快、成本低、使用簡單等特點，成為現(xiàn)代農(nóng)業(yè)防治病蟲害的傳統(tǒng)方法，但若長期使用，容易造成污染環(huán)境、病原菌產(chǎn)生抗藥性和土壤退化等危害[4，5]。植物源農(nóng)藥作為一種高效、無毒無害、無污染的生物防治技術(shù)，為農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展提供保障。植物源抗病促生酶技術(shù)包括植物性農(nóng)藥、農(nóng)用抗生素和其他生防制劑[6]，按照作用特點細(xì)分為：植物生長調(diào)節(jié)型，鈍化病毒型，抑制病毒型，誘導(dǎo)抗性型，保護膜型等。豆科、楝科、菊科、莎草科、衛(wèi)矛科、木蘭科、大戟科、唇形科、木犀科、馬兜鈴科、蓼科、葫蘆科、百合科、十字花科等1000多種植物中含有殺蟲、殺菌活性物質(zhì)[1，4]，常見的抑菌植物中有效成分和其作用病原菌見表1。

2.2 植物源抗病促生酶 馬來西亞籍華人科學(xué)家Khoo Meng Chuan和他的日本、德國同事共同歷時8年研究開發(fā)的一種新型復(fù)合微生物應(yīng)用技術(shù)，處于國際領(lǐng)先地位。這一套植物源抗病促生酶技術(shù)經(jīng)過引進、轉(zhuǎn)化、創(chuàng)新和實驗，與田間應(yīng)用相結(jié)合，并對工藝過程和產(chǎn)品結(jié)構(gòu)進行穩(wěn)定、完善，最終形成了適合我國國情的復(fù)合微生物應(yīng)用技術(shù)。植物源抗病促生酶的研究與開發(fā)主要有以下幾種途徑：直接開發(fā)利用，例如已經(jīng)工業(yè)化生產(chǎn)的楝素殺蟲乳油、魚藤酮乳油和苦皮藤索乳油等;全人工仿生合成利用;修飾合成利用;其他還有生物合成技術(shù)和細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)。我國植物源抗病促生酶技術(shù)相關(guān)知識產(chǎn)權(quán)情況如表2所示。

2.3 提取技術(shù) 植物源抗病促生酶通過刺激植物產(chǎn)生抗病菌活性物質(zhì)，或者提高植物抗病能力，從而實現(xiàn)植物的健康生長。植物抗病促生酶通過抑制菌絲的生長、干擾細(xì)胞膜的滲透性和蛋白質(zhì)的合成從而殺滅病菌;或者通過誘導(dǎo)植物產(chǎn)生抗性、增強植物繁殖能力從而實現(xiàn)植物快速生長。植物源抗病促生酶提取技術(shù)主要有超臨界流體萃取法、超微粉碎法、大孔樹脂吸附法、分子印記分離法、逆流超聲提取法和高效逆流色譜分離法[3]。高效薄層色譜、氣相色譜、氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用、高效液相色譜、高效液相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用等分析儀器可以有效改善分析檢測技術(shù)[6]，提高產(chǎn)品質(zhì)量控制水平。植物源抗病促生劑可以提高植物自身免疫力，增強植株的抗病性[4]，進而使產(chǎn)量和品質(zhì)得到穩(wěn)步提升，且性能穩(wěn)定，對作物無毒、無害，對人類健康和環(huán)境安全友好。

3 結(jié)語

植物源抗病促生酶項目比傳統(tǒng)農(nóng)藥具有更多的優(yōu)勢，根據(jù)土壤條件和作物本身進行有針對性的研究開發(fā)，可以治理病蟲害，增強植物抗病性，修復(fù)土壤，對施用環(huán)境無污染，不產(chǎn)生后期修復(fù)費用。日趨嚴(yán)峻的耕地和環(huán)保壓力，使得植物源抗病促生酶成為全球科學(xué)家投入研發(fā)的目標(biāo)，植物源農(nóng)藥具備更高的性價比和更大的潛力。

植物源抗病促生酶的提煉和研制技術(shù)已經(jīng)日趨成熟，國內(nèi)外已經(jīng)研發(fā)出多種植物源農(nóng)藥實現(xiàn)工業(yè)化量產(chǎn)。我國有幾千年使用天然植物源酵素的經(jīng)驗和豐富的植物種類，留存了大量的和研究成果，具備植物干細(xì)胞提取、干細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)，酶提取技術(shù)等多種研發(fā)手段，并且有最新的專利技術(shù)，可以實現(xiàn)工業(yè)化量產(chǎn)。

參考文獻(xiàn)

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[2]黃志勐，劉兆輝，張玉鳳，等.植物源抗病促生劑對西瓜苗的誘導(dǎo)作用[J].山東農(nóng)業(yè)科學(xué)，2013，05.

[3]張瑾.植物源殺菌劑的復(fù)配及其微乳液的制備[D].天津：天津大學(xué)，2013.

[4]何軍，馬志卿，張興.植物源農(nóng)藥概述[J].西北農(nóng)林科技大學(xué)學(xué)報，2016：34-9，.

[5]婁凱.農(nóng)藥對土壤的影響，污染及防治措施[J].卷宗，2013，12.

[6]張興，馬志卿，馮俊濤，等.植物源農(nóng)藥研究進展[J].中國生物防治學(xué)報，2015，05.

（責(zé)編：張宏民）