壳寡糖在农业应用领域前景广阔

        壳寡糖（Chitosan Oligosaccharide，C0S），又称低聚葡萄糖胺、低聚氨基葡萄糖，是由来源于虾蟹壳的壳聚糖经特殊的生物酶技术得到的一种寡糖产品，是由2～10个氨基葡糖通过β－1－4糖苷键连接而成，分子量≤3200Da，也是自然界中唯一带正电荷阳离子碱性氨基低聚糖。
        壳寡糖不仅具有良好的水溶性、环保无污染，而且具有独特的生理活性，易被生物机体吸收利用，在农业、废水处理、食品、医药和日用化学品等领域应用广泛。农业用壳寡糖，其作为一种植物免疫诱抗剂具有促进植物生长、减少药剂使用量、环保等特点，比较符合绿色植保理念，在农业生产上应用具有抗病、抗逆、促进生长、增产、提质和保鲜等作用。
        我国是一个农业大国，主要粮食作物小麦、玉米、水稻种植面积近1亿公顷，蔬菜和果树种植面积近3000万公顷，棉花种植面积近5万公顷，因此，壳寡糖在农业生产上的应用前景广泛，对农作物增产增收具有重要的意义。
 

一、壳寡糖可改善农产品表皮等组织结构，从而达到保鲜作用，并可降低贮藏病害的发生。
针对壳寡糖对芒果、猕猴桃、荔枝、莲雾等水果耐贮藏性进行研究，在果实膨大期叶面喷施5%氨基寡糖素水剂1000倍液，7～10d喷施一次，共喷施两三次，结果表明，处理组能够保鲜水果，能不同程度延长贮存期，降低病害发生程度。

二、壳寡糖可作为植物生长调节剂，增强植物对病虫害的防御能力。
1对烟草的诱导抗性。烟草花叶病毒病(TMV)在生产上的危害很大，至今仍缺乏有效的治疗药剂。壳寡糖对烟草的多种酶具有良好的活性，可以利用其诱导抗病机制实现对烟草病毒病的控制，减少经济损失。
2.对水稻的诱导抗性。稻瘟病和纹枯病是水稻的重要病害，在世界范围内每年造成上亿千克产量损失，高发病时甚至可以造成减产50%。我国水稻种植面积大，用药量也大。20世纪70年代中旬上海农药研究所发现并创制的井岗霉素对水稻纹枯病防效良好，但其成本较高;而壳寡糖主要来源于海洋生物的外壳，由降解途径得到，成本较低，研究表明它也是一种潜在的良好生物源农药。
3.对胡萝卜的诱导抗性。核盘霉菌在马铃薯琼脂上呈放射状生长，这使得胡萝卜在放置三天以上时就开始腐烂。但当在零度或使用壳寡糖处理后，就能够诱导胡萝卜对核盘霉菌产生抗体。
4对番茄的诱导抗性。经壳寡糖诱导后，番茄叶中挥发性物质对病菌的抑制率较对照组高。番茄叶中挥发性抗真菌物质的总含量为对照组的1.49倍；氧合脂类、萜类及芳香类化合物的含量分别提高了61%、10%和69%，其中乙烯醛的含量增加了64%，水杨酸甲酯的含量增加了38%。
5对棉花的诱导抗性。研究发现，壳寡糖可以诱导棉花细胞活性氧代谢发生改变。研究表明，壳寡糖可诱导棉花细胞苯丙氨酸解氨酶(PAL)和超氧化物歧化酶(S0D)活性增加。
6对小麦的诱导抗性。近年来，由于小麦品种、栽培制度、肥水条件的改变，小麦病害逐渐加重，已成为影响小麦高产、稳产的重大障碍。壳寡糖诱导显示了它能够转换Ca2+信号，使植物启动自己的防御体系，免受真菌的入侵。
7对草莓的诱导抗性。壳寡糖可诱导草莓悬浮培养细胞的活性氧迸发，同时也可诱导活性氧清除酶活性上升。
8对油菜的诱导抗性。以壳聚糖酶降解壳聚糖而得的壳寡糖为基本成分，配以化肥、微量元素及防腐剂等成分，混合调制成较稳定的胶体溶液后拌种，发现其对油菜种子发芽和出苗均无显著影响，但可促进油菜生长，提高壮苗率，增加产量，增产幅度在4.3%～9.7%，其增产以增加每角果粒数为主。壳寡糖拌种可明显抑制油菜菌核病的发生，用较高浓度的壳寡糖(0.5～0.75mg/mL)拌种，其对油菜菌核病菌菌丝生长有抑制作用，表明壳寡糖对油菜菌核病菌有诱导抗性。
        由此可见，壳寡糖是植物识别病原真菌入侵的非特异性信号，对许多植物显示出强烈的免疫诱导活性，可以激发植物的基因表达，产生抗病的甲壳素酶、壳聚糖酶、植保素和免疫蛋白，这些物质能抑制和杀灭病菌生长，达到抗病的目的。此外，壳寡糖还有一些其他的生物学活性，如对植物细胞的生长具有很好的活化作用，能参与调节植物生长发育状态，促进植物开花、结果，促进植物对营养物质的吸收和利用，从而提高农作物的产量和质量。

三、壳寡糖的杀菌活性(抗菌、抑菌)
        壳寡糖具有广谱抑菌活性并对人畜无毒，开发壳寡糖生物源农药是减少化学农药施用量的有效途径。施用壳聚糖可直接抑制病菌生长或诱导植物的抗病反应，提高植物的抗病性。经实验室生物活性测定和田间药效试验证明，壳寡糖对番茄早疫病、黄瓜白粉病、棉花黄萎病、大豆病毒病、辣椒病毒病、木瓜病毒病等均有很好的防效。

四、壳寡糖的杀虫活性和趋避活性
        目前常规使用的杀虫剂剂型及施药方法难以使农药充分接触到靶标昆虫，更多的是残留在环境中，造成浪费，且污染环境，给人类健康造成危害。大量的文献资料指出，农药到达作用靶标前的损失量可达60%～90%，实际上真正能够到达靶标机体上的药物有效成分仅是施药总量的0.1%。所以如何提高杀虫剂的缓释性能就成为了亟需解决的问题。
1.壳聚糖可使高效氯氰菊酯杀虫持效时间延长至少1个月，说明其对高效氯氰菊酯有明显的缓释和控释功能。
2.壳聚糖能延长避蚊胺的作用时间长达4h，说明其对避蚊胺有明显的缓释和控释功能。
3.可直接利用壳聚糖复配高效氯氰菊酯和避蚊胺，制成缓释剂型。
        壳聚糖对害虫的杀虫活性虽然不如化学农药，不宜直接作为常规杀虫剂使用，但从农药与环境相容性上考虑，壳聚糖可以部分代替杀虫剂或作为杀虫剂的增效物质使用。

        综上所述，壳寡糖是一种良好的生物源农药，它能够诱导植物产生抗病性，具备一定的杀菌效果，并能够提高其他一些杀虫剂的杀虫效果。

        海洋生物资源的研究利用是21世纪海洋资源开发的重点。壳寡糖是新一代海洋生物源农药，具有无毒害、不污染环境、兼有药效和肥效双重生物调节功能的特点，可诱导激活植物免疫系统，提高植物抗病毒能力。

        “海龙元”农业级壳寡糖 通过诱导植物抗性来抵抗植物病害，起效快、效果显著，且植物不会产生抗药性，应用广泛、安全、环保，符合绿色农业的发展趋势。

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参考资料：《具有农业生物活性壳寡糖的研究进展》刘幸海 李正名 王宝雷