植物的免疫系統

卓永昌

目前已知有許多方法都能利用來控制病蟲害的發生，例如物理性阻隔、化學藥劑、生物製劑、生物防治、抗病蟲育種、栽培管理(如輪作、間作)等。然而在這些所謂的外在方法之外，另有利用植物本身自我發展出來的免疫系統，此系統不僅能夠應用於降低植物的感染性，更能夠主動增加植物的耐抗力。

(一) 植物病原感染

植物的病原(或稱病因)，可概分為細菌、真菌、病毒及寄生蟲/微生物等類別。不同病原可能以多種途徑侵入植體，其中，細菌可透過水通道、氣孔與傷口等進入植物體內，真菌可侵入植物表皮細胞、穿越細胞間隙或以菌絲覆蓋植物細胞等，病毒多由植物細胞壁傷(缺)口、天然外壁孔、細胞間隙或媒介蟲體等侵犯，線蟲則以口器直接穿透入植體吸食養分。無論係已存在植體內或生活在介質/土壤中的病原，皆可能改變植物的正常代謝、生長表現與外表徵狀等，對植物本身或栽培管理造成明顯干擾、影響。

(二) 植物免疫系統

大致上植物透過兩種內生免疫系統抵禦外來的感染，其一係辨別許多常見的微生物分子特徵，包括非致病之病原在內；其二為針對病原產生的毒性因子產生反應。而無論如何，植物免疫系統亦為植物提供了另一項強而有力的保護網。在實務上約在一個世紀前，科學家就已經觀察到對植物接種致病性病原菌及一些病原菌產物，可以使植物產生對相關病害抵抗性的現象，而且病原菌入侵後植物會由被入侵部位發出信號傳播到其他未被感染的位。

(三) 植物免疫模式

物理性的防禦機制高等植物的第一道防線泰半為厚 實的細胞壁，其外覆蓋一層表層。當病原透過傷口穿透此一層屏障，植物細胞表面或內部的免疫反應感應器即可感應此一刺激。植物本身通常皆具有可抵禦大至物種間、小至病毒等生物體侵害的能力，植物在與病原的長期鬥爭過程中，進化衍生出了獨特的免疫系統。例如，受到病原攻擊時，植體葉部將發出求救信號，當根部接收到求救信息後則會立即作出反應，分泌出一些攜帶酸性物質的化合物解圍。這些諸如亞磷酸、水楊酸、茉莉酸、蘋果酸等求救信號，也是作用的物質，大多數植物皆可以生合成，在特殊的情況或為了某種特殊目的而生成。

(四) 植物免疫模式

生物性的抗生物質植物抵禦生物侵害的方法很多，產生一系列具有多種功能的抗菌蛋白、酵素及化學物質等即為其一。目前已被較多應用的抗病原微生物或抗生物質。

例如:

1. 功能性微生物: 聚集於植物根圈部位的一些根棲微生物(如固氮細菌、菌根菌、螢光細菌、鏈黴菌、枯草桿菌、木黴菌及根棲細菌PGPR群等)，能激發植物的免疫力或促進植物養分吸收、促進生長或增加產量等。

2. 有益微生物: 如可寄生於病菌、產生抗生物質之微生物(如螢光細菌、鏈黴菌、枯草桿菌及木黴菌等)，由抗生物質抑制病原生長或誘導植物產生系統性的抗性。

3. 甲殼素類: 蝦、蟹、昆蟲等甲殼類或魔菇類所萃取的天然高分子物質(如甲殼素Chitin、甲聚Chitosan)，可作為活性信號迅速激發植物的防衛反應、啟動防禦系統，另具促進植物營養器官生長、刺激乙烯生成、抵抗病害入侵等功效。

4. 亞磷酸:可啟動植物防禦系統的小分子酚類物質。

5. 抑制病原菌生長化學物質: 如半胱氨蛋白水解酶抑制劑、分解真菌細胞壁有關之葡聚醣酶、幾丁質酶等、破壞真菌細胞透性蛋白質與核糖體失活蛋白、種子抗真菌蛋白與凝集素等各種小分子抗病物質。

6. 其他抑菌、抗菌物質。