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勢，通過酶提取技術、植物干細胞提取與培養技術得到天然的植物源抗病促生酶，對其進行合理復配，得到新型的植物源農藥，對我國土壤環境和食品安全有重要意義。基于植物干細胞技術的植物源抗病促生酶，通過植物菌群修復，可以有效降低和預防植物癌變，促進植物快速生長。

關鍵詞：植物源抗病促生酶;植物源農藥;研究進展

中圖分類號 S435 文獻標識碼 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，是我國現代化進程中不可回避的重大問題。農業是現代經濟的基礎，農藥是現代農業的保障，發展高效農業需要現代化的植物保護理念。化學農藥使現代農業受益，但與此同時也帶來了農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]。植物源農藥本身具備強大的實驗效果和安全優勢，在越來越廣泛的地區和物種上得到了應用，成本和價格具備高端農藥的優勢，市場前景廣闊。

植物源農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生抗藥性等優點，符合傳統有機化學農藥向環境友好型農藥轉變的趨勢[4]。基于植物干細胞技術的植物源抗病促生酶，通過植物菌群修復，可以有效降低和預防植物癌變，促進植物快速生長，經毒理學檢驗，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，病變導致的作物減產嚴重，其中植物癌變造成的減產接近30%，經濟損失達數百億元。因此，找到一種安全、高效、綠色環保型的植物源抗病促生酶，對預防和減輕植物癌癥造成農作物減產具有重要的現實意義。植物源抗病促生酶項目采用純天然植物萃取液作為原料，通過培養植物干細胞，以微生物活性有機物質為主體制作成植物源農藥，具有使用簡易、無毒、安全、綠色環保等優點，同時可以提高農作物的產量和品質[4]。當前，農藥殘留日益嚴重，化學農藥的過量使用，對農作物、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，逐漸認識到使用安全、環保的植物源農藥的必要性。

1.2 農業藥用價值 植物源抗病促生酶通過土壤和葉面吸收可以實現多種目的，例如修復受傷的植物;解決農藥殘留、重金屬超標;改良土壤、修復有毒土壤;還原土壤里的微生物菌群等[5]。利用植物干細胞發酵技術研發植物源抗病促生酶菌，已經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，成功讓得病不產膠的橡膠樹重新產膠。

綜上所述，植物源抗病促生酶是化學殺蟲劑和農藥的良好替代品，可以使病蟲害的植物恢復健康，提高農作物30%～50%的產量。

2 研究進展

2.1 植物源農藥種類 化學農藥因為具有速度快、成本低、使用簡單等特點，成為現代農業防治病蟲害的傳統方法，但若長期使用，容易造成污染環境、病原菌產生抗藥性和土壤退化等危害[4，5]。植物源農藥作為一種高效、無毒無害、無污染的生物防治技術，為農業可持續發展提供保障。植物源抗病促生酶技術包括植物性農藥、農用抗生素和其他生防制劑[6]，按照作用特點細分為：植物生長調節型，鈍化病毒型，抑制病毒型，誘導抗性型，保護膜型等。豆科、楝科、菊科、莎草科、衛矛科、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[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家Khoo Meng Chuan和他的日本、德國同事共同歷時8年研究開發的一種新型復合微生物應用技術，處于國際領先地位。這一套植物源抗病促生酶技術經過引進、轉化、創新和實驗，與田間應用相結合，并對工藝過程和產品結構進行穩定、完善，最終形成了適合我國國情的復合微生物應用技術。植物源抗病促生酶的研究與開發主要有以下幾種途徑：直接開發利用，例如已經工業化生產的楝素殺蟲乳油、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和細胞培養技術。我國植物源抗病促生酶技術相關知識產權情況如表2所示。

2.3 提取技術 植物源抗病促生酶通過刺激植物產生抗病菌活性物質，或者提高植物抗病能力，從而實現植物的健康生長。植物抗病促生酶通過抑制菌絲的生長、干擾細胞膜的滲透性和蛋白質的合成從而殺滅病菌;或者通過誘導植物產生抗性、增強植物繁殖能力從而實現植物快速生長。植物源抗病促生酶提取技術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-質譜聯用、高效液相色譜、高效液相色譜-質譜聯用等分析儀器可以有效改善分析檢測技術[6]，提高產品質量控制水平。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]，進而使產量和品質得到穩步提升，且性能穩定，對作物無毒、無害，對人類健康和環境安全友好。

3 結語

植物源抗病促生酶項目比傳統農藥具有更多的優勢，根據土壤條件和作物本身進行有針對性的研究開發，可以治理病蟲害，增強植物抗病性，修復土壤，對施用環境無污染，不產生后期修復費用。日趨嚴峻的耕地和環保壓力，使得植物源抗病促生酶成為全球科學家投入研發的目標，植物源農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已經日趨成熟，國內外已經研發出多種植物源農藥實現工業化量產。我國有幾千年使用天然植物源酵素的經驗和豐富的植物種類，留存了大量的和研究成果，具備植物干細胞提取、干細胞培養技術，酶提取技術等多種研發手段，并且有最新的專利技術，可以實現工業化量產。

參考文獻

[1]唐傳核.植物生物活性物質[M].北京：化學工業出版社，2005：247.

[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作用[J].山東農業科學，2013，05.

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

[4]何軍，馬志卿，張興.植物源農藥概述[J].西北農林科技大學學報，2016：34-9，.

[5]婁凱.農藥對土壤的影響，污染及防治措施[J].卷宗，2013，12.

[6]張興，馬志卿，馮俊濤，等.植物源農藥研究進展[J].中國生物防治學報，2015，05.

（責編：張宏民）