欢迎大家！今天咱们来深入探讨次生代谢物，讲讲它对于品质会产生哪些影响，以及它在生态系统构建当中，作为一种媒介，是怎么实现动物、植物之间，同种、不同种之间信息传递的。从生物分子层面的角度来说，次生代谢相关基因的表达，需要外界的一些胁迫信号来刺激，通过这种刺激才能实现基因表达，进而体现出次生代谢物的丰富性，以及它的生物生态功能。
次生代谢物在植物的防御、防控方面，是非常好的抗病、防病、防虫物质。在作物抗病过程中，次生代谢物发挥着极为重要的作用，所以也被广泛运用于绿色防控。目前绿色防控，主要是利用树脂、树叶等萃取物，通过超声波处理，或者借助酶工程、酶发酵技术，把次生代谢物提取出来，再用于防控。这个技术路径的核心就是次生代谢物，大多数次生代谢物都具备驱虫、防虫、毒杀，或者抑菌、防菌、消杀的作用。
植物在受到外界病害侵扰时，自身会启动防御机制，产生的防御化学物质，其实大多属于小分子次生代谢物。植物抵御病害侵染过程包含物理防御和化学防御阶段。当真菌的孢子落到植物组织器官上，物理防御就开始了，比如叶片角质层变厚，枝条出现木质化、木栓化、老化；化学防御则是在病害入侵后，周围细胞会发生水解，分泌葡萄糖水解酶、几丁质酶等，这些酶与蛋白质交联，加固细胞壁。我们看到的病斑，其实是细胞的过敏性自我保护反应，这些坏死细胞阻断了孢子向健康细胞的传播。细胞过敏性死亡、细胞壁加固，这些都是植物的防御手段。而这些抗病诱导过程，本质上就是次生代谢物被激发、形成的过程。一方面能诱导植物产生抗病性，另一方面会激发原有的次生代谢物。这些物质就是植物自我保护的防御机制，我们把它们叫做植保素。因此，在栽培健康作物时，最好是激发植物自身的抗病防御机制，而不是依赖杀菌剂。
在气雾栽培中，我们每隔一周到十天，或者两周，就会用植物园的萃取物进行叶面喷施。这可不只是喷叶面肥、提供活性酶，更重要的是，里面的小分子次生代谢物能提高作物抗病性。抗病性是在病菌和环境共同作用下被诱导出来的，这些诱导产生的化学物质，统称为植保素。植保素是在诱发因子作用下形成的，诱发因子分生物和非生物两类。非生物诱发因子包括紫外线、恶劣气候；生物诱发因子主要是真菌病菌感染。在这些因子诱导下，植物会合成大量小分子次生代谢物，抵御病原菌扩展。1940年，科学家首次在马铃薯块茎中检测到抗真菌物质，提出了植保素概念。不同作物、病原菌，抗病的植保素化学反应和次生代谢产物都不一样，但总体来说，是寄主和寄生物代谢交互过程中诱发形成的抗病物质，这类物质也叫抗生素。而且，植保素、抗生素不只是在生物刺激下形成，像伽马射线、紫外线、土壤铝胁迫、重金属胁迫、氧自由基胁迫，甚至重力、磁场诱导，比如倒挂栽培，都能诱导植保素形成。只要是植物在生物、非生物环境因子，或者化合物作用下，通过代谢合成的低分子量抗病物质，都叫植保素。
在种植基地病虫害防控上，比较好的办法是就地取材，把基地周边的树枝、树叶、草药收集起来，用高效超声波萃取，然后叶面喷施，这是利用外源植保素提高抗病性的有效方式。中国农科院的张立健（原来的老院长）一直倡导中医药农业，中医药溶液做成的叶面肥，就像中草药汤药，是各种中药材萃取物，喷施后能减少甚至不用农药，因为里面的次生代谢物质防御性很强。植保素对病菌有很好的防御、抗菌作用，能阻止病原菌在正常细胞内扩散。大多数情况下，植保素次生代谢物抑制真菌的效果比细菌更好，它的防御功效可以通过实验室测试，把次生代谢物接种到病菌培养基，就能看出抑制效果。从水稻里分离的植保素能抑制稻瘟病，茄科植物提取的辣椒素可以抑制霉菌生长，作物收获后的秸秆粉碎萃取，里面的植保素也能利用起来，而且这种防控没有残留。
次生代谢物里的黄酮类、异黄酮类，很小剂量就能抑制黄瓜叶霉病病菌；豌豆素萃取物对豌豆白粉病抑制效果很好。从这些化感物质的抗菌作用来看，山区的植物园在抗病防虫方面大有用武之地。山上不管是野生的，还是人工种的植物、药草，都可以混合萃取，叶面喷施做综合防控。十字花科植物的硫苷类次生代谢物，杀菌抑菌效果也很强。
对绿色生产来说，植物在抗病过程中发挥自我防御功能特别重要。我们培育作物，不仅要让它长得好，还要诱导它产生各种自我保护的化感物质，抑制病菌，而利用植物园阶段性叶面喷施，就是绿色生产里很关键的技术环节。
植保素的种类非常多，像异黄酮类的大豆黄素、木黄酮，异黄烷酮类的紫檀素、菜豆素，还有香豆素等等，都有防病功效。植保素的自我防御机制也各不相同，有的是植物体内原本就合成好了，感染病菌后才被激活；有的是病菌感染后才激发产生；还有的是原本就大量存在的抗菌物质。
总体来说，用于病菌防御的次生代谢物，大多是小分子量的（分子量在1000以下，不包括蛋白质和多肽），当然也有高分子量的。高分子量物质主要起物理屏障作用，比如形成角质层、木栓质、木质素，或者糖蛋白；还有多酚类物质交联加固细胞壁。几丁质酶、β -1,3 -葡聚糖酶这些生物活性酶，也是植物释放的高分子防御物质。小分子量的植保素，像甘磷酸、蔗糖脂、糖苷、水杨酸（在抗逆时起主导信号传导作用）、茉莉酸这些，在抗病过程中有独特优势，分子量小，消耗的物质和能量少，穿透病原菌细胞壁的能力也更强。高分子量物质在物理防御中作用明显，小分子量物质则在穿透病原菌细胞壁、细胞膜的防御过程中起主导作用。
在实际应用里，比如紫外线能激发植保素形成，我们育苗的时候，就可以用紫外线照射炼苗，这样既能提高抗病性，还能抑制生长，让植株长得矮壮，激发自身代谢。在紫外线强的高原地区，作物抗病性就比较好，就是因为激发产生了大量植保素。这些被诱导的次生代谢物，既提升了作物品质，又增强了抗病性。
未来在土农药制备方面，化感物质的应用前景广阔。以后病虫害防治，主要靠植物萃取。一半以上的双子叶植物都有杀虫驱虫效果。像打碗花，它的叶、根、种子含有的糖苷类物质毒性强，以前是人工捣烂煮水，现在粉碎后用超声波萃取就行。路边的蒿（青蒿、黄蒿），整株含挥发性油类，粉碎萃取就能用，菊科植物大多都有驱虫防虫作用。现在萃取设备也不贵，一万多块钱一台，再配个粉碎机，按1:20加水，用超声波萃取很方便。
自然界的植物，很多都能用来防虫，像毒性大的曼陀罗，萃取后能防米虫；葎草田间地头到处都是，超声波常温萃取就能用；黄金马鞭草科植物切碎加水萃取，能防水稻叶蝉；野生天南星科植物、石蒜的萃取物，百部都能防虫。我们基地松树多，松树枝粉碎后，一斤松针加五斤水，防稻飞虱、稻瘟病效果很好。以前做土农药很麻烦，现在有粉碎机器、发酵罐和超声波萃取设备，利用周边自然资源，就能解决基地防控问题。
俗话说“三步之内必有解药”，自然界就是这么神奇。基地附近的油茶，果、叶、种子含有的皂素、单宁能杀虫杀菌；油桐的种子、叶、果皮也能杀虫；毛桃树叶片含有的氢氰酸和苷类物质，萃取后能防虫。只要遵循绿色防控理念，山上大把植物都能用来做生物防控。我们甚至不用区分植物品类，直接混合萃取当叶面肥就行，如果想深入研究，也可以人工培育抗病抗虫的特效植物。20年前我们搞绿色防控，就培育过雷公藤，从研究气雾栽培到现在，我们绿色防控基本没用过农药，后来还研究出用电功能水、电场防控病害。
丽水山上的黄色杜鹃，粉碎萃取后按1:5的浓度配比，杀虫效果超强；鸭脚木新鲜的更好，树皮、树脂含挥发性物质，能防控病虫害；苍蝇树（豨莶）树皮、树叶含大量水杨酸和挥发油，萃取稀释后可防虫；商陆、博落回也都是杀虫的好材料。植物种类太多了，我们之前想做防控植物图谱，后来发现一半以上植物都有防虫杀菌作用，干脆就不细分了，直接混合萃取。
一枝黄花在自然界扩散能力强，肯定有独特的防虫杀菌机制，值得好好研究。传统古方常用的雷公藤，叶、根含大量生物碱，萃取后能防各种害虫；枫香树按1:5左右萃取，加肥皂水能防病虫害；积雪草含鱼藤酮，粉碎后超声波萃取也能用。只要坚持绿色防控，自然界这些植物都能为我们所用，帮助我们实现生态种植，减少农药使用，守护农业绿色未来！
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浙公网安备 号