植物免疫诱导剂在草莓中的应用情况

苗立祥，杨肖芳，张豫超，蒋桂华

（浙江省农业科学院园艺研究所，浙江 杭州 310021）

草莓是一种营养价值和经济价值均较高的小浆果，因其色、香、味俱佳，成为冬春季深受消费者青睐的时令水果。目前，浙江省草莓种植户在省内种植面积5 333.3 hm2，省外种植面积4 666.7 hm2，在育苗面积1 533.3 hm2，总产值约50亿元，是浙江省农业中的一项特色高效产业。

在浙江省的大棚草莓栽培中，其开花结果期大都处于冬春季低温、弱光季节，大棚内温度较高，经常碰到阴雨天气，导致大棚内湿度增加，容易滋生病虫，其中灰霉病、白粉病、蚜虫以及螨类等危害较重。为了保证正常产量，种植者们采用相应的农药进行防治。近年来，随着草莓种植地土壤环境的不断恶化，病虫害危害也越来越严重，导致化学农药的使用剂量越来越大，频率也越来越高。由于草莓果皮细胞只有1～2层，非常薄，易受外界有毒、有害物质直接或间接污染，果实上农药残留检出率偏高，甚至超标，严重影响了草莓的安全生产。

植物免疫诱导剂是一类能够诱导植物产生免疫防御反应的化合物，其本身并不杀虫、不杀菌，不具备杀菌或抗病毒活性[1]，靶标是植物，这些化合物在低浓度下即可被植物识别为信号物质，诱发并增强植物自身的免疫反应，提高植物抵御病害和抗逆的能力。植物免疫诱导剂可在保持植物与病菌、环境之间和谐关系的基础上，提高植物的抗性，促进植物生长良好，进而提高品质，减少农药的使用。本文对植物免疫诱导剂的种类、诱导机理及其在草莓栽培上的应用现状进行综述，旨在为植物免疫诱导剂在草莓上的开发和应用提供一定的理论和实践参考。

1 植物免疫诱导剂种类

植物免疫诱导因子一般分为2类：植物免疫诱导子（蛋白质、寡糖、生物代谢产物或有机活性小分子）和植物免疫诱导菌（木霉菌、芽孢杆菌等）。植物免疫诱导剂一般特指植物免疫诱导子，根据来源可分为生物源和非生物源类[1]。生物源类诱导子是指动植物、微生物活体及其代谢或互作产物，主要有寡糖类、糖蛋白或糖肽、蛋白质或多肽类以及脂类；其中，寡糖类和蛋白类是目前应用较广泛的诱导剂。寡糖类免疫诱导剂主要有4个来源：（1）由真菌细胞壁多糖及甲壳动物壳得到的寡聚糖-葡聚寡糖（如β-葡七糖——由几丁质和壳聚糖得到的氨基寡糖素）；（2）由植物细胞壁多糖得到的寡聚糖（如寡聚半乳糖醛酸、木聚寡糖）；（3）细菌产生的胞外多糖激发子（如脂多糖）；（4）由植物及真菌糖蛋白得到的寡聚糖（如肽寡糖）。蛋白类诱导子主要指从微生物中分离到的蛋白质，这些蛋白质能诱导植物的早期防御反应，产生抗性。非生物源类主要指能诱导植物产生信号传导的水杨酸、茉莉酸、茉莉酸甲酯、草酸、乙烯、脱落酸、油菜素内酯、磷酸盐、二氧化硅、臭氧等[2]。

2 诱导机理

诱导剂通过诱导植株木质素的沉积、乳突的形成及胼胝体、胶滞体、侵填体的产生，不同程度地阻止病原物的侵入和扩展，强化细胞壁，阻止病原菌的入侵。植物细胞识别诱导剂后通过细胞膜上的专一结合位点进行结合，结合并识别后引起膜的去极化和离子流的变化，Ca2＋和H＋流入细胞内，而K＋流出细胞，使得细胞质酸性化, 而细胞间碱性化；同时，一些信号分子如活性氧、NO、胞内第二信使（Ca2＋-CaM）及水杨酸、茉莉酸、乙烯等参与信号转导的胞外信号分子启动，直接激活植物防卫反应基因的表达。诱导剂诱导植物产生一系列代谢调控反应，增强苯丙氨酸解氨酶、超氧化物歧化酶、过氧化氢酶、抗坏血酸过氧化物酶、几丁质酶、β-1,3-葡聚糖酶、过氧化物酶、纤维素酶等与抗病、抗逆性直接或间接相关酶的活性，增加了木质素、植保素、总酚、花色苷和类黄酮等抗病物质含量，进而提高植物的抗逆性。

3 免疫诱导剂在草莓生产中的应用

免疫诱导剂通过激发植物自身的免疫反应，使植物获得系统性抗性，提高植物自身对抗外界的免疫力，帮助作物增强抗病原微生物的能力，有效预防病害的发生；此外，植物免疫诱导剂还能促进草莓生长发育、提高产量、改善品质及提高耐贮性。

3.1 促进草莓生长和发育

在草莓幼果期，喷施5%氨基寡糖素（800倍液和1 000倍液）对草莓不仅无药害，且易被土壤中微生物降解为水和二氧化碳等易被环境吸收的物质，能显著促进草莓植株的生长，茎粗增加24.1%，平均展开叶片数量增加8～10片[3-4]。使用保康灵1号（3%壳寡糖水剂）可以增加草莓植株高度和根茎干质量[5]。在冬季草莓生产中，5%氨基寡糖素水剂可促进作物发育，提早开花5～7 d[6]。

油菜素内酯能提高草莓叶片中叶绿素a、叶绿素b、胡萝卜素和总叶绿素含量，从而提高叶片的光合作用能力[7]。当使用0.1 mg/L的油菜素内酯后，草莓叶色加深，叶面积增加，叶片干、鲜质量增加，植株生长健壮[8]；此外，油菜素内酯还可以增加根茎粗度，提高根质量，增加草莓苗的繁殖系数[9-11]。当油菜素内酯的浓度为0.02～0.03 mg/kg时，可极大地促进草莓提早开花、结果，提高产量；但当油菜素内酯的浓度为0.04～0.05 mg/kg 时，反而延迟草莓开花、结果[12]。

不同浓度茉莉酸甲酯蘸根处理均可提高草莓组培苗根茎粗、根长和根系干质量[13]，茉莉酸甲酯蘸根协同接种摩西球囊霉处理也能提高草莓产量[14]。蘸根处理还可提高草莓成活率、株高、单株叶面积、根系干质量、叶片数量等生长指标[15]。

3.2 诱导抗病性

喷施5%氨基寡糖素后，草莓白粉病发病率降低，仅为3.3%，防治效果达45.5%[6]。保康灵1号（3%壳寡糖水剂）能够诱导草莓抗病，降低草莓炭疽病、灰霉病发病率，促进植株生长[5,16]。

油菜素内酯能够显著降低草莓叶片细胞质膜透性和丙二醛（MDA）含量，提高抗坏血酸过氧化物酶（APX）活性，增强叶细胞内超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化氢酶（CAT）、过氧化物酶（POD）和谷胱甘肽还原酶（GR）的活性，从而提高其对灰霉病的抗性，降低果实发病率[7-8]。

茉莉酸甲酯协同摩西球囊霉能提高草莓根系POD、SOD、多酚氧化酶（PPO）和苯丙氨酸解氨酶（PAL）的活性，降低根系MDA生成含量，降低枯萎病病株率和病情指数，减轻草莓植株发病程度[14-15]。

水杨酸对提高植物抗病性有很好的效果[17]，可诱导PR-蛋白的合成，抑制病原分泌的植物细胞壁降解酶活性，诱导木质素沉积、细胞壁木质化，诱发病程相关蛋白的积累，阻止病害的进一步渗透和扩展。2～4 mmol/L水杨酸能降低草莓白粉病的病情指数[18]，提高草莓对炭疽病的抗性[19]，还可抑制采后草莓果实灰葡萄孢霉的菌丝生长与孢子萌发，从而降低灰霉病的发病率[20]。

此外，多效唑、烯效唑、β-氨基丁酸等还能控制草莓子苗长势，促使子苗矮壮老熟，提高草莓对炭疽病和灰霉病的抗性[21-23]。

3.3 提高产量，改善果实品质

Aspinall等[24]、Viasus-quintero等[25]研究表明，免疫诱导剂对提高叶绿素含量、VC含量和可溶性糖含量，降低可滴定酸含量，改善作物品质有很好的效果。使用5%氨基寡糖素可使采收初期的单果质量提高37.2%，使采收后期单果质量提高18.2%[6]。油菜素内酯可增加第1级序果单果质量和总果的平均单果质量[7]，使单株产量极显著增加[10]。茉莉酸甲酯也能提高草莓单株果数、平均单果质量和总产量[14]。

油菜素内酯可使草莓果实坚硬，表面光泽增加，总糖、还原糖、有机酸含量及糖酸比增加，风味更浓[8,26]，品质更高[7]，但不利于草莓果实可溶性蛋白含量的增加。随着油菜素内酯施用浓度提高会明显增加畸形果率，影响水果的经济价值；因此，草莓上最好只施用1次，浓度以0.1～0.2 mg/kg为宜[27]。茉莉酸甲酯也能显著提高草莓果实VC和可溶性固形物含量[14]，但使用浓度过高会降低果实硬度[28]。

3.4 提高草莓的耐贮性

油菜素内酯能通过调控采后草莓果实苯丙烷类代谢相关酶活性，提升几丁质酶、β-1,3-葡聚糖酶和抗氧化酶及病程相关蛋白的活性，延缓果实成熟衰老，抑制果实腐烂，提高草莓的耐贮性[29-30]；同时，油菜素内酯处理提高了果实硬度、可溶性固形物和VC含量，增加了总酚、花色苷和类黄酮的积累量，提高了草莓的贮藏品质[29-30]。β-氨基丁酸处理也能提高草莓果实中的可溶性固形物、可滴定酸、总花色苷和总酚含量[23]。

茉莉酸甲酯能维持贮藏后期较高的可溶性固形物含量，抑制还原糖积累，但对果实硬度、VC、可滴定酸、总糖含量无影响[31]。10 μmol/L茉莉酸甲酯处理还可诱导二氢黄酮醇还原酶（DFR）活性的上升，延缓酚类和花色苷类物质含量的下降[32]，但100 μmol/L茉莉酸甲酯处理使果实品质下降[31]。茉莉酸甲酯通过提高PAL、肉桂酸-4-羟化酶（C4H）活性，延缓4-香豆酰-辅酶A连接酶（4CL）活性的下降，诱导总酚和花青素类物质含量的增加，提高DPPH自由基清除能力，维持较高的抗氧化能力，从而避免腐烂的发生[33]。

4 展望

近年来，随着经济的快速发展和人们消费水平的提高，对优质草莓的需求量不断增大，对草莓的质量安全也越来越关注。目前草莓生产中对病虫害的防治仍以化学农药为主，化学农药的残留难以避免，这给消费者带来了安全隐患。植物免疫诱导剂与传统的化学农药不同，它不直接作用于有害生物，而是激发植物自身的天然免疫系统，使植物获得系统性抗性来防治病害，有利于农业的安全和可持续发展，应用前景广阔。虽然在草莓生产中已经进行了诱导剂的应用，但诱导机制仍不清晰。通过分子技术手段，解释清楚免疫诱导剂如何提高草莓对主要病虫害的抗性，明确主要的靶标、受体结合和识别位点是下一步研究的重要内容。建议进一步利用新技术手段和新工艺，研发出实用性强的免疫诱导剂，助力实现草莓安全生产。