抗逆抗病新利器糖链植物疫苗锋芒渐露

中国科学报,2012-08-07

一提到糖，现代人往往首先想到的是过多摄入所导致的肥胖等各种健康问题。而谈到疫苗，人们恐怕也不会想到植物也可以“打”疫苗。

从事农业生产和植物保护工作多年的陕西省蒲城县植保站站长周天仓也没想到利用生物技术可以把“糖”制成“疫苗”，而且帮助农户们的宝贝酥梨挺过了倒春寒。

这种“让作物吃的糖”叫做“糖链植物疫苗”。在植保生物技术产品各类“兵刃”当中，它是新锻造的一把利器，正在农作物抗逆抗病等方面渐露锋芒。

娇美酥梨挺过倒春寒

酥梨盛产于陕西省蒲城县，其果大形美、果面金黄、皮薄肉白。品相好的酥梨，那肥硕娇美的样子就好像唐朝美人杨玉环。不仅如此，其酥脆味甜、多汁爽口的特点也使蒲城酥梨不仅畅销国内，还受到了澳大利亚等海外食客的欢迎。

可是与养尊处优的杨玉环时常露出“妃子笑”不同，酥梨曾一度苦于有损“容颜”的冻斑。

据周天仓向《中国科学报》记者介绍，每年3月底4月初是酥梨开花结果的关键时期，而这个时候往往会遇到倒春寒，严重影响产量和品质的同时，果实表面还会留下冻斑。

在2007年，蒲城地区酥梨受冻害影响最为严重。4月2日晚上最低气温突然降到-4℃，将正值盛花期的梨花冻僵在树上。

2008年，蒲城县植保站在做防冻药剂筛选实验中发现壳寡糖防冻效果最好。2009年开始进行小规模应用示范，结果发现，示范园中果树平均单花坐果1.75个，而对照园中坐果数仅为0.16个。

实验显示，壳寡糖不仅能够防冻，而且在生长期喷2~3次，可使酥梨提前3~5天成熟，还能改善品质。农民在看到示范效果后，开始使用糖链植物疫苗。

党睦镇孝通村2010年在1400亩梨树上喷洒壳寡糖，酥梨提前成熟，客商争相抢购，每斤比一般的梨高出0.2元。

最早使用壳寡糖的蒋顺喜家的果园被农业部确定为酥梨标准化示范园。该村在2011年被确定为陕西省出口澳大利亚酥梨生产基地。

植物免疫由来已久

壳寡糖是各类糖链植物疫苗中的典型品种，而糖链植物疫苗是何方神圣？植物也可以像人和动物一样拥有自己的疫苗吗？

其实，在糖链植物疫苗的概念被提出来之前，人类已经在实际生产中使用糖类物质。

多年来，法国等国家沿海地区的农民将海带粉末、虾蟹壳粉末施用于田间，会起到增加产量、防治病害的效果。后经学者研究发现，这是因为海带中含有β-1-3葡聚糖，虾蟹壳中含有几丁聚糖、壳聚糖。这些物质起到了“疫苗”的作用。

长期从事糖链植物疫苗研发的中国生物工程学会糖工程专业委员会副主任委员、中科院大连化学物理研究所研究员杜昱光对《中国科学报》记者表示，与动物不同，在遭到外界侵染时植物无法通过移动来进行躲避，所以自身免疫系统在植物应对病虫害过程中有重要作用。

从事植物保护研究的科学家们发现，植物在长期演化过程中，不但逐步获得了适应不良环境的能力，而且还进化出了各种机制以抵抗病原菌的侵入。

对于植物免疫概念的提出，中国工程院院士、中国农业科学院植物保护研究所研究员郭予元表示：“长期和大量的实验证明，植物中也存在着与动物类似的免疫系统，植物免疫系统的存在使得通过调节此系统防治病害成为现实。”

相对于植物免疫学，糖生物学的产生要更晚一些，虽然劳动者对于糖的利用由来已久，但真正对糖类物质产生重视，将其作为一门独立学科来研究则仅从20世纪70~80年代开始，杜昱光说。

据中国科学院院士，中国科学院微生物研究所研究员张树政介绍：“国内外研究者发现壳寡糖等糖类物质对植物具有抗病抗逆作用，后续的系列研究证明这些糖是通过调节植物自身免疫力实现功能的。”

糖链疫苗 一苗多用

与作物防病的传统原理不同，糖链制剂并不直接作用于病菌，而是激发和提高作物自身的抵抗力，因此被称为“疫苗”。

研究人员发现，糖链植物疫苗具有生物农药、生物肥料和抗逆剂的作用，甚至还可作为饲料添加剂。

海南省海洋生物农药工程技术研究中心主任、海南正业中农高科股份有限公司技术总监张善学长期从事农药、肥料的研发和应用推广，熟悉各类农用产品，相对于其他品种，他发现，糖链植物疫苗在抗病抗逆方面很有优势。

“糖链植物疫苗具有抗寒、抗病作用，可使蔬菜、果树等作物增产10%~30%以上，而且与其他杀菌剂复配后，增效显著。”张善学对《中国科学报》记者说。

在增效的同时，糖链植物疫苗还可以减少其他农药和肥料的使用。

在海南万宁、文昌等县进行寡糖与其他生物制剂集成示范，示范基地集成了缓释复合肥，控失复合肥、海岛素、昆虫病毒、S-诱抗素、天然除虫菊酯等生物制品。实验显示，示范基地减少投入1378元，减少用药10次左右，减少施肥4次，减少投入36.15%。

此外，糖链植物疫苗还具有改善产品品质，降低农药残留等功能。

2011年，科研人员在枸杞主产区宁夏针对枸杞的实验与在茶叶主产区福建针对茶叶的实验均表明，糖链植物疫苗在经济作物上具有显著的降农残作用。

对于很多农用生物制品原料不足，成本过高的问题，糖链植物疫苗在这一方面也具有其优势：“糖质资源是海洋中最丰富的资源之一，几丁质、壳聚糖、褐藻胶、卡拉胶、葡聚糖等具有多种功能活性的多糖均在海洋中海量存在。”杜昱光说。

据知情人士透露，在即将发布的生物产业发展“十二五”规划中，加强海洋生物资源开发利用将是重点之一。国家将加快开发海洋特有的生物资源、发展绿色农用生物制剂。

由此，以海洋资源为原料的糖链植物疫苗或将赢得更广阔的发展空间。