寡糖学院

氨基寡糖素在农业方面的应用

发布时间:2019-04-03 16:14


生物农药
植物病原菌的感染是引起植物病害、造成作物减产的重要原因,而甲壳素酶对病原真菌具有抑制生长的作用,壳聚糖和壳寡糖(即氨基寡糖素)在植物中是激活甲壳素酶的诱导物。此外,壳聚糖和壳寡糖还能调节植物基因的关闭和开放,促进植物细胞的活化,刺激植物的生长。作为生物农药,壳寡糖在防病和抗病方面有着多种机制。
1.广谱杀菌剂
壳寡糖对植物病原菌的孢子萌发和菌丝生长均有抑制作用,并对植物病原菌感染的防护机能有诱导作用,可用于防治大麦、小麦、大豆、玉米、水稻、蔬菜、果品等的真菌性病害。用1mg/mL的壳寡糖浸泡番茄根,能防治由镰刀菌引起的番茄茎腐病,抑制效果为70%。用相对分子质量为6000浓度为40mg/L的壳寡糖喷施番茄,对番茄青枯病的防效达48.76%。利用壳寡糖溶液拌种,有效抑制了水稻恶苗病的发生,防效达到80%以上。在番茄4叶期用1mg/mL的壳寡糖溶液喷施,可诱导番茄植株产生对早疫病的抗病因子,3个番茄品种的病叶率和病情指数均显著低于接种对照,相对防效分别为39.8%,49.9%,56.4%;壳寡糖还可诱导提高番茄叶片中过氧化物酶、多酚氧化酶、几丁质酶、苯丙氨酸解氨酶和葡聚糖酶的活性。
2.抗细菌剂
植物细菌性病害危害较大,对农业生产常会造成大量损失,而农用抗生素在实际应用中效果并不是太好,壳寡糖浓度在0.01%-0.3%范围内,可抑制根癌农杆菌、野油菜黄单胞菌属天竺致病变种、丁香假单胞菌番茄致病变种、丁香假单胞菌菜豆、致病变种等几种细菌的生长。据推测,壳寡糖的这种抗细菌活性可能是其阻断了细菌与植物细胞壁的接触,或是抑制了细菌在植物细胞间的生存所致。
3.抗病毒剂
壳寡糖对植物病毒、类病毒的抑制能力已经得到确认,在多种植株(烟草、豆类等)叶片上喷施壳寡糖溶液,可以保护植株不受病毒的侵染,壳寡糖的相对分子质量越高,其抗病毒作用越强。0.001%的壳寡糖溶液可有效抑制马铃薯纺锤形块莲病类病毒病的侵染,0.5%壳寡糖稀释600倍对烟草花叶病毒与西瓜病毒病的防治效果分别达到70%和82%。
4.杀虫剂
将细菌或植物甲壳素酶转移到烟草、番茄、莴苣、大豆、马铃薯及甜菜等植物中,获得可表达甲壳素酶活性的转基因植物。与野生型植株比较,转基因植物不仅可抗真菌,对昆虫、线虫也具有一定的抗性。但是,壳寡糖的杀虫活性不如化学农药,不宜直接作为常规杀虫剂使用,可以部分代替杀虫剂,或作为杀虫剂的增效剂使用。
5.广谱杀菌剂
壳寡糖对植物病原菌的孢子萌发和菌丝生长均有抑制作用,并对植物病原菌感染的防护机能有诱导作用,可用于防治大麦、小麦、大豆、玉米、水稻、蔬菜、果品等的真菌性病害。用1mg/mL的壳寡糖浸泡番茄根,能防治由镰刀菌引起的番茄茎腐病,抑制效果为70%。用相对分子质量为6000浓度为40mg/L的壳寡糖喷施番茄,对番茄青枯病的防效达48.76%。利用壳寡糖溶液拌种,有效抑制了水稻恶苗病的发生,防效达到80%以上。在番茄4叶期用1mg/mL的壳寡糖溶液喷施,可诱导番茄植株产生对早疫病的抗病因子,3个番茄品种的病叶率和病情指数均显著低于接种对照,相对防效分别为39.8%,49.9%,56.4%;壳寡糖还可诱导提高番茄叶片中过氧化物酶、多酚氧化酶、几丁质酶、苯丙氨酸解氨酶和葡聚糖酶的活性。
种子处理剂
大量研究表明,壳寡糖可作为许多粮食、蔬菜作物种子的处理剂,激发种子提前发芽,提高种子发芽率,促进作物生长,提高植株抗病能力,从而提高粮食和蔬菜产量。用25-50mg/L的壳寡糖溶液对芹菜幼苗进行浸根处理,可明显延缓尖孢镰刀菌引起的萎焉症状。壳寡糖对茄子黄萎病、芹菜斑枯病、番茄晚疫病、黄瓜霜霉病、辣椒病毒病、马铃薯卷叶病毒病和菜豆枯萎病等工厂化蔬菜病害的防治效果达到了60%-80%。作为种子处理剂,壳寡糖因用量极少,效果显著,无毒副作用,使用简便,成本低下,必定会受到广大农民和农业科技工作者的青睐。
草原恢复
草原上繁衍着大量的昆虫,包括多种多样的甲壳虫,它们的甲壳和翅翼中都含有丰富的甲壳素,它们死亡腐烂后,在成为肥料的同时,体内所含的甲壳素经过降解和脱乙酰基过程,产生不同分子量的壳寡糖。以壳寡糖作为土壤改良剂,有利于植物种子的发芽、出苗、生根、生长。壳寡糖还可以促进土壤中放线菌的生长,有利于吸附空气巾的氮,转化为植物可利用氮,增加了养料。利用壳寡糖的抑菌能力和改善土壤的作用,可将壳寡糖与可溶性蛋白(如胶原蛋白)合成液体土壤改良剂。这种土壤改良剂具有适当的稳定性和可降解性,降解后是优质的有机肥料,可供作物吸收。并且这种改良剂能抑制土壤中病原菌的生长和繁殖,同时能有效的改善土壤的微粒结构,因此是一种比较理想的液体土壤改良剂。显而易见,壳寡糖对草原的茂盛或退化起着十分重要的作用,是昆虫和微生物对草原作出贡献的重要工具和手段,是草原生态平衡的一个重要环节。
农药载体
把农药分子键合到天然高分子多糖上的研究为生产低毒、高效农药开辟了一条新的道路。壳寡糖作为农药载体,一些酸性农药可以很容易键合到它的氨基上。例如,,二氯苯氧乙酸、二氯甲氧苯酸、2-甲基-4-氯苯氧乙酸都可以通过在水溶液值的平衡作用吸附到壳寡糖分子链上。

摘自《壳寡糖新型生物农药的研制及应用研究》

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