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糖链植物疫苗
  生物化学农药包括信息素、激素、植物生长调节剂和昆虫生长调节剂等,对靶标生物具有调节生长、干扰交配或引诱等特殊作用而没有直接毒性。其可以是天然化合物,也可以是人工合成的(与天然化合物相同,允许异构体比例的差异)。
  糖链植物疫苗是一类来自于微生物、植物、海洋动物具有的激活植物自身免疫、提高植物抗病抗逆能力的糖类物质。目前研究较多的糖链植物疫苗有以下几类:寡聚半乳糖醛酸、葡聚糖及其寡糖、几丁聚糖及其寡糖、壳聚糖及其寡糖、海藻酸钠寡糖等。此外,卡拉胶及其寡糖、果寡糖、木寡糖、环糊精以及一些天然和人工修饰的糖类等也具有植物疫苗的活性。 
  在自然情况下,这些糖链均来源于植物与病原菌相互作用的过程:一方面,植物分泌β-1,3葡聚糖酶,壳聚糖酶和几丁质酶直接水解病原菌的细胞壁,抑制其生长;另一方面,病原菌又分泌多聚半乳糖醛酸酶和果胶酶降解植物的细胞壁,相互水解产生寡糖片段,激发植物产生病程相关蛋白、植保素等,增强植物的抗病性。这是糖链植物疫苗实现功能的基本原理。


糖链植物疫苗激发植物防御反应的过程


  糖链植物疫苗能有效防治作物病害,主要通过两个途径起作用:一是糖链植物疫苗可以抑制植物病原菌生长,钝化病毒的侵染力;二是糖链植物疫苗与植物细胞上的受体结合,激发抗性信号分子产生NO、H2O2、Ca+2、茉莉酸等,经过信号传导激发抗性基因表达,产生抗性物质如植物抗毒素、几丁质酶、苯丙氨酸解氨酶、多酚氧化酶、过氧化物酶、过氧化氢酶、超氧化物歧化酶、β-1,3葡聚糖酶等,从而达到防治病害的目的。组织结构方面,糖链植物疫苗诱导植物产生从细胞壁到细胞内部的一系列结构抗性反应。细胞壁强化是第一个环节,包括木质素沉积形成乳突以及胼胝体、胶滞体、侵填体的产生等,都可以不同程度地阻止病原物的侵入和扩展。壳寡糖处理黄瓜植株叶片,可诱导黄瓜产生对白粉病的抗病性,寄主细胞对病原菌的侵入产生了防卫反应结构和物质以及过敏性坏死反应,表现为寄主细胞壁加厚,染色加深,寄主细胞壁下产生多层次结构的乳突,在寄主细胞壁与质膜之间有黑色物质沉积;吸器外质膜皱褶,染色加深,吸器外基质中出现染色加深的颗粒状电子沉积物;寄主细胞质紊乱,细胞器解体,整个寄主细胞解体、坏死。


糖链生物农药的特点


  寡糖生物农药实质上是一类糖链植物疫苗,能激发植物产生抗病性的特征。
  寡糖属于抗病性诱导激发子,其诱导的抗病性具有三大特点:一是系统性,即在植株的非诱导因子处理部位表现抗病性;二是持久性,即诱导产生的抗病性可维持几周或几个月,时间长久,而且在抗病性表达弱时,通过再次诱导可加强并延长其抗病性;三是广谱性,自然界中的植物特别是栽培植物对病害的抗性作用常常表现出明显的专一性或特异性,不同于遗传抗病性,植物诱导抗病性则表现出不同程度的广谱性。这有两层意义:一是同一种诱导物可诱导某一种植物产生对多种病害的抗性;二是不同的诱导物可诱导不同的植物产生对多种病害的抗性,即产生的抗病性对真菌、细菌、病毒所致的病害均有抗性。诱导抗病性还具有可控性,人工诱导产生的植物抗病性可以根据需要,在不同的时间、空间或采用不同种类、剂量的诱导物来诱导表达,在抗病性表达的时空和程度上是可以控制的。寡糖除诱导抗病性外,还有调节植物生长的作用。此外,壳寡糖还具有抑制病原菌生长的作用,是比较理想的糖链植物疫苗。具有如下优点:
  (1)环境相溶性好。糖链植物疫苗一般来自生物体,属于天然产物,在环境中易分解,无残留影响,对环境和生态平衡无不良影响。
  (2)高效。糖链植物疫苗对生物体而言是信号分子,一般用量比较小。据大连化物所壳寡糖生物农药课题组试验,每亩用量1克,就可起到较好的诱抗作用。
  (3)安全性好。糖链植物疫苗是以农副产品为原料制成的纯生物制剂,安全无毒。国内生产的壳寡糖生物农药经化工部农药安全评价监督检验中心试验,属于低毒。
  (4)病原菌不易产生抗药性。糖链植物疫苗不对病原菌直接起作用,而是诱导植物产生系统获得性免疫反应。该抗病性持久广谱,不易刺激病原菌产生抗药性。
  (5)糖链植物疫苗的多功能性。糖链植物疫苗不仅具有激发植物抗病性的作用,还能激发植物抗病性、抗寒、抗旱、抗干热风的能力。低浓度壳寡糖还能促进作物生长。
 
 
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