植物诱导抗性剂在农业生产中的应用进展

牛亚斌 李 红 李晓静 刘雪平

（1.郑州市农业技术推广中心 河南 郑州 450001；2.新密市农业农村发展服务中心 河南 新密 452370；3.巩义市农业服务中心 河南 巩义 451200）

植物诱导抗性剂（Plant Induced Resistance，PIR）是指植物在受到生物或非生物胁迫后， 通过自身的防御系统，产生一系列抗病、抗虫、抗逆性等方面的响应，以增强其对外来压力的适应性和抵抗性。 又将植物诱导抗性定义为植物在接种病原物后或在一定的物理或化学因素的作用下， 所产生的局部或系统的抗性，并沿用至今[1]。 植物诱导抗性在所有植物中普遍存在，具有诱导的非专化性、系统广谱性和持效性及安全性等特点[2]。 受到激发子刺激部位所产生的信号分子，能够转导至其他未经处理的部位，从而使植物获得系统性的抗病性[3]。 植物诱导抗性剂促进植物免疫系统的激活， 使植物能够通过多种途径形成防御反应，包括改变植物细胞壁组成来提高抗病性、产生化学信号诱导实现抗虫性、 调节植物生长发育以适应不同的环境压力、增强植物的免疫反应等。

植物诱导抗性剂实现植物自我保护的机制，不仅对植物本身的健康具有重要意义， 同时也能够降低农业生产中对化学农药的依赖， 减少环境污染和食品安全隐患[4]。 在农业生产中，植物诱导抗性剂被广泛研究和应用， 是一种非常有前景的农业生产技术。

1 植物诱导抗性剂在农业生产中的重要性

植物诱导抗性剂可以提高作物的抗病、 抗虫害能力，还能减少化学农药的使用，减少环境污染和农产品残留问题。 当遇到一些外来病虫害等压力时，作物可以通过激活自身免疫系统来应对， 减少了化学农药的使用[5]。 这不但可以避免化学农药渗入到食品链中，也有利于保护土壤、水体和自然环境[6]。

同时， 植物诱导抗性剂还能提高作物的抗逆性能，如抗寒、抗旱、耐盐碱等。 随着气候变化和自然环境的改变，作物生长环境面临较大的不确定性，在这种情况下，通过降低灾害损失来实现高效、可持续的农业生产[7]。 这种方法可以帮助减少对化学农药和化学肥料的依赖， 并减少使用这些化学品对人体、 土壤和环境造成的负面影响。 对于维持健康的生态系统、 减轻土地和水资源压力， 提供可持续农业发展路径都具有重要意义。 由此可见， 它不仅能够提高作物的抗病、 抗虫和抗逆性， 还能降低化学农药的使用， 减少环境污染和农产品残留问题， 具有积极的经济、 社会和生态效益[8]。

科技进步加速植物诱导抗性剂的研究， 现在已经有了许多高效的植物诱导抗性剂配方在田间使用[9]。 其中，蛋白质体或天然激素等物质在农业生产中应用比较广泛。 研究人员已经开发了具有干扰病原体侵入能力的生物菌剂，并在田间试验成功，改善了农作物的生长。 另外，研究人员也在探索植物诱导抗性剂在农业生产中提高土壤质量、 控制重金属和农药等污染的可能[10]。因此植物诱导抗性剂已经成为农业生产中不可或缺的技术之一[11]。

2 植物诱导抗性剂的种类及作用机理

2.1 脂质体

脂质体是一种天然的生物大分子，无毒、无害、生物兼容性好[12]。它是由一层或多层由磷脂和胆固醇等化合物形成的球形膜囊构成， 其中磷脂分子在水和油之间形成平衡。 其作用原理是将一些植物表面活性物质如链霉素通过脂质体纳入到植物内， 形成一定的抗性。

2.2 糖质体

糖质体是一种由糖类和脂质类物质组成的分子复合物， 其带有电荷特征， 可以附合在叶片表面细胞的细胞壁上形成薄膜层， 进而增加植物的抗性。其机制是通过在植物表面产生一层防御屏障， 以保护植物。 当有害物质侵入植物表面后， 糖质体能够迅速将它们吸附到表面， 并增加表面张力， 使有害物质无法附着在植物表面上并形成保护层， 进而降低病害发生率[13]。 通过与其他农药组合使用，可广泛应用于果树、蔬菜等各类经济作物的生产上[14]。

2.3 蛋白质体

蛋白质体是由一些天然的蛋白质及一些激素等组成的复合物， 其主要通过改变植物体内的代谢通路和信号转导来增加植物的抗性。 蛋白质体的应用原理是通过刺激植物体免疫防御机制， 促使其产生抗性。 蛋白质体能够激活植物体内的免疫途径，增加其对病害的抵抗力，改善植物生长和发育状态，为植物保护提供了更为有效的方式。

2.4 植物激素

植物激素是植物内源性生长调节物质， 包括赤霉素、乙烯、赤素等。 其主要作用是调控植物生长和发育进程，调控植物对环境胁迫的响应，在植物免疫防御中具有重要的作用[15]。例如，乙烯是一种含有98%碳和2%氢的简单碳氢化合物；赤霉素是一种由多种同分异构体组成的物质； 赤素是一种由苯丙酸和吲哚酸合成的化合物。 这些激素在结构上有着明显的差异[16]。 其优点是具有良好的生长适应能力[17]。

3 植物诱导抗性剂的应用领域

3.1 种子处理

通过种子处理，植物对病原菌、真菌等的侵袭能力得到明显提高， 使其产量得到增加， 并提高其抗冻、抗旱等针对逆境环境的应对能力[18-19]。 经过处理的玉米种子在种植后出苗率提高了10%以上， 而传统处理方法仅提高了2%左右。 在显微镜下观察可以看到，玉米种芽更加粗壮，根系健壮，而传统处理方法下的玉米种子则表现出生长较弱、 病虫害易发的情况。

同时，种子处理方法方便快捷、成本较低，可助力农业生产实现高效、安全的生产目标。 未来，随着农业技术的不断发展及人们对环境和生态问题的日益重视， 植物诱导抗性剂的种子处理应用也将进一步得到推广。

3.2 农药增效

农药增效剂是指添加在农药中， 可以提高农药的杀虫防治作用的一种化学物质， 可以大幅度降低病虫对作物的危害，提高作物的产量和品质。 有试验结果表明， 植物诱导抗性剂和农药配合使用后， 水稻的产量大幅提高， 使用农药的量也大幅降低， 增产增效。 经过精细处理和合理配方， 当植物诱导抗性剂和农药在一定浓度下、 达到一定比例时， 可以使农药的效率提高20%～30%，同时可降低农药使用量20%～30%。

通过植物诱导抗性剂和农药增效剂的联合使用， 不仅能够提高作物的防御能力， 促进农药在植物体内的分化和吸收， 而且能够大幅度减少农药的使用量、 保护环境。 具有防治高效、 经济实惠等优点[20]。

3.3 抵抗病害

植物诱导抗性剂可以增强植物机体免疫系统，从而使植物更能够抵御外界环境的攻击和病害侵袭，提高植物对病害的抵抗能力，降低农作物的病害发病率和死亡率[21]。 此外，应用植物诱导抗性剂也可以增加植物本身的免疫修复能力， 有助于植物产生更多的免疫响应， 从而缩短病害持续的时间和减轻病害对作物的危害程度[22]。

3.4 提高作物产量和品质

植物诱导抗性剂可以增加作物的生长速度、改善其产量和品质，提高土地利用率和农业效益。 通过促进植物生长发育、增强光合作用和养分吸收能力，提高作物产量[23]。通过与作物的其他生长调节技术配合使用，如配合施肥、关注病虫害等，进一步提高作物产量和品质，降低生产成本。

3.5 生物安全

植物诱导抗性剂可有效降低土地、 水环境中的化学物质残留和农药使用量， 从而降低对环境的污染和危害，并保障农产品质量和食品安全[24]。 通过增加植物对大气污染、 气候变化和土地酸碱度的胁迫条件的耐受性，有助于维护生态系统的稳定、确保生物安全、保障农业开发的可持续性。

4 展望

近年来， 随着农业生产的可持续发展需求逐渐凸显，植物诱导抗性剂的研发与应用变得愈发重要。首先是发掘与利用新型诱导剂资源， 当前已知的诱导剂种类有限， 而不同植物对诱导剂的敏感性和诱导效果可能存在差异。 因此，未来研究需要从生物、微生物及天然产物等多种来源中发掘与利用新型诱导剂资源，通过合成化学手段设计并筛选出更高效、环境友好的诱导剂。

同时需要揭示植物诱导抗性的分子机制， 对植物诱导抗性分子机制的深入研究有助于精确调控植物抗性，进一步提高植物诱导剂的使用效果。 这包括研究激活植物抗性的信号传导途径、 调控基因表达和蛋白质翻译等分子层面的调控机制。 通过深入了解这些机制，可以为筛选、设计和应用植物诱导剂提供理论基础。

其次可以继续创新植物诱导剂的使用技术与方法， 为了提高植物诱导剂在农业生产中的实际应用效果，可以研究开发不同的施用方式，如叶面喷施、根系滴灌等。 此外，针对不同作物和生长阶段，可以通过优化施药时间和剂量等参数， 实现植物诱导剂使用的精细化管理。 同时，可探讨与其他生物防治技术的整合应用，以提高防治效果和降低成本。

同样重要的是还需要研究植物诱导剂对全球气候变化的适应性，随着全球气候变化加剧，极端气候对农作物生长及病虫害发生的影响日益严重。 因此，研究植物诱导剂在不同气候条件下的适应性和稳定性具有重要意义。 通过建立多环境试验平台和模拟气候变化条件， 探究植物诱导剂在应对气候变化所带来的生产挑战方面的应用潜力。

综上来看， 发掘与利用新型诱导剂资源、 揭示植物诱导抗性的分子机制、 创新植物诱导剂的使用技术与方法及研究植物诱导剂对全球气候变化的适应性等方向， 这些新颖论点将为农业发展提供新的思路和方法， 助力实现可持续发展和绿色环保的农业生产。