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让人拍手称赞的壳寡糖,真得很神奇

发布时间:2022-03-03
作为一种安全的生物刺激素,壳寡糖在农业领域用途十分广泛,可显著提高农产品品质。壳寡糖凭借其在农业上强大的功能性、广谱的抗菌性,收获了大批忠实粉丝,特别是其在植物免疫及抗逆性能、抑制线虫上的优异效果,更是获得了水溶肥厂家的亲睐。

甲壳素是一种取之不尽的生物资源,安全无毒,不会对环境造成污染,甲壳素脱去部分乙酰基,形成氨基葡萄糖的大分子聚合物——壳聚糖,再采用酶解法、超声波法等把壳聚糖变成分子量更小的壳寡糖。


壳寡糖,又叫甲壳寡聚糖,是指D-氨基葡萄糖以β1,4糖苷键连接的低聚糖。此外,甲壳素与壳聚糖还可在畜禽水产养殖业中用作饲料添加剂,可减少或替代抗生素。

作为一种安全的生物刺激素,壳寡糖在农业领域用途十分广泛,可显著提高农产品品质。壳寡糖凭借其在农业上强大的功能性、广谱的抗菌性,收获了大批忠实粉丝,特别是其在植物免疫及抗逆性能、抑制线虫上的优异效果,更是获得了水溶肥厂家的亲睐。

1)提高作物抗病性

壳寡糖不能直接使病毒失活,但对于植物体内病毒的复制和长距离移动具有明显的抑制作用,通过抑制植物间病毒和类病毒的传播,提高宿主对感染的过敏性反应,从而达到控制植物病毒性疾病的效果。病毒发生前使用,可预防病毒病发生,能诱导植物对病毒增殖和体内长距离移动的抵抗性,且其诱导活性不依赖寄主的R基因,病毒爆发后使用,可抑制病毒向新生叶片的传播。对于真菌的作用广谱,几乎对所有的真菌病害都有不同程度的预防作用,包括白粉病、霜霉病、黑痣病、立枯病等,与靶向性杀菌剂混配,如烯酰吗啉、氟硅唑、吡唑醚菌酯、噻呋酰胺、乙蒜素、戊唑醇、氰烯菌酯等,可实现内外兼顾,达到减药增效的效果。

 


2)激活植物自身先天性免疫系统

壳寡糖能够与植物细胞上的受体结合,激发抗性信号分子产生,经过信号转导,激发抗性基因表达,产生抗性物质,从而达到防治病害的目的。

一般壳寡糖的聚合度在2~10,其乙酰基在壳聚糖分子链上的分布是随机的,其数量和位置对壳寡糖活性的影响很大。壳寡糖因脱乙酰基工艺中脱乙酰度的多少差异较大,即相同条件下,脱乙酰度越高,自由基含量越多,壳寡糖抑菌活性越高。

3)提升作物抗逆性

在农业生产过程中,外界环境的急剧变化会对植物产生巨大的不可逆伤害。在北方大棚区及早春露地作物上低温冻害经常发生,天气异常时,南方的柑橘、葡萄等也会出现冻害或冷害,发生苗弱、叶片萎蔫、落花落果、果实畸形等,地温低也让根系的吸收能力下降,光合效率低下,直接影响作物产量和品质。如低温环境易导致植物细胞膜流动性降低以及过氧化,对植物细胞造成伤害,壳寡糖可提高可溶性蛋白和可溶性糖等抗寒性物质的含量,降低膜脂过氧化水平和膜透性的增加程度,维持作物较高的光合强度,有效抵御低温对作物的伤害。有试验表明,壳寡糖在诱导植物抗寒方面效果显著,提前1~7天使用效果显著。此外,通过在高温环境下的菠菜试验,发现喷施500倍百净(3%氨基寡糖素)的菠菜叶片受损伤的程度远远低于对照,说明壳寡糖对植物的抗热、耐热能力效果明显,壳寡糖的抗热特性为在高温季节使用壳寡糖的意义重大。

另外,用壳聚糖的Cu2+Mn2+配合物处理玉米种子和幼苗,配合物能够显著提高玉米幼苗叶片中的SOD活性,降低由盐害胁迫引起的超氧阴离子自由基的氧化胁迫,特别是在壳聚糖-铜配合物作用下,玉米幼苗中脯氨酸含量由空白时的1684µg·g-1降低至913,表明能够显著提高玉米幼苗的耐盐性。

4)改善根际微生物种群,抑制线虫

土壤中很多生物体(如植物体、细菌、真菌等)都可以产生几丁质酶,这种酶会分解真菌和昆虫体内的几丁质组织,破坏其结构。给土壤增施壳聚糖类物质促进微生物的繁衍与活动,这些微生物通过产生更多的几丁质酶、抗生素和毒素,或直接与有害生物竞争营养,或直接寄生,或激活植物防御系统等方式,增加了对有几丁质成分结构的有害生物的防控水平。壳寡糖有辅助抑线的作用,壳寡糖可以诱导植物根系分泌几丁质水解酶,破坏线虫卵细胞壁中的几丁质;试验发现壳寡糖可以修复受损根系,促进生根,1-2天起效,5~7天后明显的发现新根长出,缓解噻唑膦的药害并增效与噻唑膦复配。

5)刺激作物生根

壳寡糖被植物吸收后,诱导植物产生吲哚乙酸等生长素类物质和赤霉素,刺激了植物的根系发育,在辣椒、水稻、马铃薯种子中,用300~500倍液壳寡糖拌种,可刺激作物早发芽,在作物的苗期的毛细根多且长,中后期马铃薯具有强大的吸收根系,更好地利用肥料和水分,成为作物抗旱和增产的基础。0.05~0.2%浓度对棉种包衣处理30min,可刺激种子萌发,提高发芽率,增加单株棉铃数。

6)促进植物前期生长

壳寡糖在植物细胞和组织中具有抗菌、诱导植物生产甲壳素酶的作用,并可提高酶活性,促进蛋白质合成,调节植物基因的关闭和开放,诱导生长素吲哚乙酸(IAA)的合成。刺激植物多种生长发育基因,合成利于植物生长的生物活性物质,活化植物细胞、促进植物的快速生长和发育。

由于壳寡糖处理植物种子后,促进出苗整齐一致、主茎粗、促进早封垄、促进了植物的前期生长,缩短了营养生长的时间,可提前2~3天开花,为增产打下基础,采收期还能比空白对照提前3~5天。试验发现,低浓度壳寡糖(最适浓度0.1mg·L-1)处理黄瓜种子和幼苗,能促进黄瓜幼苗生长,与对照组相比,各项生长指标均显著增加。

7)增加作物产量,提高农产品品质

由于壳寡糖刺激根系、促进前期生长、提高叶片光合效率,特别在大棚光照不够充足的条件下,植物增产显著。在遭受雹灾的情况下,试验表明,大西洋品种收获前15天的对照亩产1951kg,亩用100毫升喷沟可增产334公斤,增产率17.1%,亩用150毫升喷沟可增产21.6%。说明壳寡糖喷沟促进了马铃薯的早期根系,植株早发,对后期产量增加明显,并且用量越大,增产越明显。同时,均匀度增加,可提高一级薯块的商品率。

柑橘在生长季节喷施壳寡糖溶液3次后,品质有很大的提高,主要体现在维C含量提高20%,可溶性总糖提高13%,可溶性固形物含量提高6%,固酸比提高52%,柑橘可滴定酸含量降低21%。在葡萄、西瓜、番茄上得到了类似的结果。

8)降解植物体内化学农药残留

壳寡糖可以诱导提高植物细胞内的P450酶活性,降解植物体内化学农药残留,对于茶叶、中药材、果蔬、烟草等作物中的甲氰菊酯、氰氯菊酯、哒螨酮、联苯菊酯的降解效果显著,达到了100%

9)安全增效

与杀菌剂混用,可以大幅降低杀菌剂用量,最高可降低化学农药用量的90%,防治作物病害及提高产量效果明显。此外,壳聚糖及其衍生物可以和木霉菌、白僵菌、苏云金杆菌等生物菌包封在一起做成制剂,不但利于这些微生物制剂的储运(作为微生物的碳源和氮源),也能够促进它们的使用效果。

10)果蔬保鲜剂

果蔬采摘后损失主要是由真菌感染、生理疾病和物理伤害引起的。果蔬保鲜是基于控制微生物的活动来减缓其正常生命活动速度,并保持果蔬自然耐藏及抗病能力,即抑制果蔬呼吸作用,阻止乙烯生成或降低乙烯浓度。

使用壳聚糖及其衍生物为主体的水溶液或乳浊液,在果蔬表面喷涂或浸泡,干燥后可以形成一层无色透明薄膜,降低果蔬的蒸腾作用,使果蔬保持良好的质地。不同浓度的溶液,粘度不同,所形成的保鲜膜的疏密程度也不同,对保鲜时间的长短有着明显的影响,一般选择浓度为1%~2%效果较为理想。

除此之外,壳聚糖具有独特的调节植物氮代谢功能、形成作物及土壤屏障膜、钝化及螯合重金属、改善土壤结构上作用优秀,值得大家共同探索。

壳寡糖终端应用

壳寡糖的最佳使用浓度:

1)种子处理

100ppm浸种12~24小时(与温度有关),或500ppm拌种或喷种;

2)叶面喷施

50~100 ppm(人工或机械喷雾器);如需无人机喷施,浓度需增大;

3)地下冲施

亩用量为15~25克壳寡糖粉剂。

壳寡糖的最佳使用时间

1)在作物生长的关键时期使用,包括种子、幼苗期、定植前或后、开花前、膨大期或灌浆期等;

2)在逆境发生前或初期,包括冻害、旱害、涝害、病害等发生前1天以上。

壳寡糖的起效期、见效期与持效期待

1)起效时间<30分钟;

2)见效期在24-36小时;

3)持效期在7-9天以上。

壳寡糖的安全性

1)过量使用会在短期内延缓作物的生长,数天内会恢复,不会对作物造成减产和不可逆的伤害;

2)针对苹果的破坏性试验表明,5-10倍的过量使用依然对作物安全.