春葩含日、夏荷擎雨、秋叶泫露、冬梅傲雪，大自然中形形色色的植物陪我们历经寒来暑往，为我们点亮生活的色彩；稻花飘香、麦浪翻滚、棉田似海、瓜菜成畦，品类丰富的农作物伴我们一日三餐，为我们提供生命的能量。植物同动物一样，在成长的过程中会受到极端环境（冷、热、旱、涝等）的刺激和昆虫、病原菌（细菌、真菌等）的侵袭，整个生命周期时刻充满未知的挑战。
植物不能像动物那样移动躲避，但它们在漫长的进化过程中已修炼出完备的免疫防御系统，能够对这些逆境奋起反击。
我们以植物抵御病原菌入侵过程为例，简要介绍一下植物的免疫防御系统。如图1所示，对战双方分别为植物细胞和病原菌，它们就像两座城池，都建有坚固的城墙——细胞壁。战争第一阶段，病原菌企图通过瓦解植物细胞壁入侵，此时，植物会首先分泌出一系列多糖水解酶来破坏病原菌的细胞壁，以求消灭病原菌。
这一过程会产生很多寡糖类物质，植物识别这些寡糖启动第一层免疫反应(PAMP-triggered immunity，PTI)，分泌杀伤力较强的物质如植保素、PR蛋白等对抗病原菌，同时还产生木质素等物质，起到加厚自己城墙（细胞壁）的作用。
战争第二阶段，病原菌受到植物抵御后会改变战略，分泌病毒效应蛋白（effector）来干扰植物的PTI过程。
当然植物也不会坐以待毙，植物细胞识别病原菌的效应蛋白，激活第二层免疫反应(Effector triggered immunity，ETI)，从而加速和放大免疫，增强我方战斗力，抵御病原菌的入侵。这时，病原菌会继续改变战略，释放另一种效应蛋白继续入侵，而植物也会进一步加强自身防线。这一过程会循环往复，直至一方获胜为止。
植物免疫的防御过程给科学家带来了启发，外源添加植病对战过程中的一些寡糖、失活或弱毒性的病原菌、蛋白等物质，是不是可以激活植物的免疫防御系统，从而达到增强植物抗病性的目的呢？经过长期的研究考察，这个推测得到了肯定回答。科学家们发现了一系列物理、化学或生物的因子都能够激活植物的免疫防御系统，从而诱导植物对寒冷、干旱等极端天气进行防御，对病原菌的侵袭产生抗性。
这些因子被定义为诱导子(elicitors)，也被形象的称为“植物疫苗”。
研究发现，可以作为植物疫苗的物质来源十分广泛，除了一些灭活的病原菌、效应蛋白、微生物的代谢产物之外，还包括自然界中一些天然产物，例如在植物与病原菌互作过程中产生的寡糖。通过利用自然界中富含多糖资源的虾蟹壳、海藻、果胶、微生物等资源，可以大规模制备得到系列寡糖类物质。
如上文所述，寡糖是植物抵御病原菌入侵，瓦解病原菌细胞壁过程产生的物质，它可以被植物细胞识别从而激活加固第一道免疫防线。因此，通过模拟自然界中植物与病原菌互作的情况，外源喷洒寡糖可激活植物自身的免疫系统，增强抗病性，当病原菌入侵时，植物就可以轻松抵御了。所以，植物疫苗和人类疫苗一样，都是预防为主，它通过激活植物免疫系统来抵御病原菌的入侵，从而减少化学农药的使用，减轻环境污染，是一种新型生物农药。
那么，植物疫苗类的生物农药与传统的化学农药相比，又有哪些不同呢？传统的化学农药是直接作用到病原菌，以杀死病原菌为目的。虽然作用效果很明显，但是可能会使病原菌产生耐药性，进而需要不断加大剂量去控制病害，造成严重的环境污染和农药残留。而植物疫苗是针对植物免疫系统开发的一种生物农药，相当于给植物注射疫苗提高其自身免疫抗病能力。
所以，与传统的化学农药相比，植物疫苗有诸多优势：使用浓度低，对人体无害，没有农药残留的问题，对环境无污染；诱导抗病效果显著，持效期长，作用广谱，对多种病原菌都具有抗病功效；病原菌不会产生抗药性，对不具有致病性的微生物无影响，有利于生态平衡和环境保护；此外，还可以与常规杀菌剂配套使用，在有效控制病虫害的同时，着力减少农药的使用。
国内外科研工作者已经着力于开发多种植物疫苗类的生物农药，包括寡糖、蛋白、小分子化合物等一系列产品已被研发并投入实际应用。
中科院大连化物所研究团队基于在糖工程与植物保护领域多年研究基础，创制了一系列高效多糖降解酶，建立了系列寡糖的制备技术；明确了寡糖在30余种作物上的功能；深入研究了其作用机制，率先提出“糖链植物疫苗”概念；与企业合作，开发系列寡糖农用制剂，获得农药登记证15个，肥料证书3个；目前产品已在山东、陕西、海南等全国20余省市的多种作物上进行了大面积推广，累计推广面积7000多万亩次，取得了显著的经济效益与社会效益。
相信大家对“植物疫苗”的基本原理、作用方法和已经有了基本了解。随着人们对食品安全的逐渐重视，对绿色农业生产的蓬勃需求，通过农药管理者、科研工作者、生产者、使用者的共同努力，这一新型的生物农药会更大规模地应用于我国农业生产，为构建绿色低碳社会贡献力量。